Моделирование мезо- и субмезомасштабных динамических процессов в прибрежных зонах Черного моря

Ольга Алексеевна Дымова, Olga Dymova

Аннотация


В работе представлен анализ результатов моделирования циркуляции в Черном море. Расчеты выполнены с горизонтальным разрешением 1,6 км и учетом реального атмосферного воздействия за 2006 и 2011 гг. В поле течений воспроизведены вихри, имеющие характерные мезомасштабные и субмезомасштабные пространственно-временные параметры. Показано, что реконструированные гидрофизические поля соответствуют данным наблюдений. Наиболее интенсивное образование вихрей с масштабами менее 10 км и орбитальными скоростями 20 – 30 см/с наблюдалось в окрестностях Крымского полуострова, в северо-восточной и юго-восточной частях моря. Вихревые структуры в шельфовых зонах формировались во все сезоны при слабых ветрах любого направления. Их размеры зависели от глубины и протяженности шельфа, а также величины береговых выступов. На основе анализа пространственно-временной изменчивости полей солености и вдольбереговой компоненты скорости на вертикальных сечениях, проходящих через центры вихрей, получено, что в Черном море преобладают два основных механизма формирования прибрежных вихрей. Первый – это бароклинная неустойчивость, возникающая при увеличении горизонтального градиента плотности за счет подъема/опускания вод на периферии крупных вихрей или течений. Второй механизм – это обтекание неоднородностей берега набегающим прибрежным потоком, скорость которого превышает 40 см/с.

Ключевые слова


вихрь; прибрежные течения; плотность; бароклинная неустойчивость; орография берега

Полный текст:

PDF

Литература


Архипкин В. С., Косарев А. Н., Гиппиус Ф. Н., Мигали Д. И. Сезонная изменчивость климатических полей температуры, солености и циркуляции вод Черного и Каспийского морей // Вестник Московского университета. Серия 5 «География». 2013. № 5. С. 33–44.

Демышев С. Г., Дымова О. А. Исследование механизмов формирования субмезомасштабной и мезомасштабной динамики вод у побережья Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2014. В. 28. С. 442–447.

Демышев С. Г., Коротаев Г. К. Численная энергосбалансированная модель бароклинных течений океана на сетке С / Численные модели и результаты калибровочных расчетов течений в Атлантическом океане. M.: ИВМ РАН, 1992. С. 163–231.

Дымова О. А. Численный анализ динамики и энергетики мезомасштабных особенностей циркуляции Черного моря: дис. … канд. физ.-мат. наук. Севастополь, 2014. 151 с.

Кубряков А. И. Применение технологии вложенных сеток при создании системы мониторинга гидрофизических полей в прибрежных районах Черного моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2004. В. 11. С. 31–50.

Мизюк А. И., Коротаев Г. К., Ратнер Ю. Б. Адаптация модели NEMO для выполнения прогнозов в Черном море // Современное состояние и перспективы наращивания морского ресурсного потенциала юга России: тезисы докл. межд. науч. конф. (Кацивели, 15-18 сент. 2014 г.). Севастополь, 2014. С. 181–184.

Морской портал МГИ [Электронный ресурс]. URL: http://dvs.net.ru/mp/data/main_ru.shtml#modis (дата обращения: 26.10.2015).

Экспериментальный Центр Морских прогнозов [Электронный ресурс]. URL: http://www.innovation.org.ru/index.php (дата обращения: 13.01.2017).

Demyshev S. G. A numerical model of online forecasting Black Sea currents // Izv. At-mos. Ocean. Phys. 2012. doi: 10.1134/S0001433812010021.

Divinsky B. V., Kuklev S. B., Zatsepin A. G., Chubarenko B. V. Simulation of submesoscale variability of currents in the Black Sea coastal zone // Oceanology. 2015. doi: 10.1134/S000143701506003X.

Elkin D. N., Zatsepin A. G. Laboratory investigation of the mechanism of the periodic eddy formation behind capes in a coastal sea // Oceanology. 2013. doi: 10.1134/S0001437012050062.

Enriquez C., Shapiro G., Souza A., Zatsepin A. Hydrodynamic modelling of mesoscale eddies in the Black Sea // Ocean Dynamics. 2005. doi: 10.1007/s10236-005-0031-4.

Farda A., Déué M., Somot S. et al. Model ALADIN as regional climate model for Central and Eastern Europe // Studia Geophysica et Geodaetica. 2010. doi: 10.1007/s11200-010-0017-7.

Grayek S., Stanev E., Kandilarov R. On the response of Black Sea level to external forcing: altimeter data and numerical modelling // Ocean Dynamics. 2010. doi: 10.1007/s10236-009-0249-7.

Karimova S. Spiral eddies in the Baltic, Black and Caspian seas as seen by satellite radar data // Advances in Space Research. 2012. doi: 10.1016/j.asr.2011.10.027.

Klein P., Morrow R., Samelson R., Chelton D. et al. Mesoscale/submesoscale dynamics in the upper ocean // NASA Surface Water and Ocean Topography (SWOT) [Электронный ресурс]. URL: http://www.aviso.altimetry.fr/fileadmin/documents/missions/Swot/WhitePaperSWOTSubmesoscale.pdf (дата обращения: 14.09.2016).

Korotenko K. Modeling mesoscale circulation of the Black Sea // Oceanology. 2015. doi: 10.1134/S0001437015060077.

Mellor G. L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems // Rev. Geophys. Space Phys. 1982. doi: 10.1029/RG020i004p00851.

NonHydrostatic SKIRON/Eta Modelling System [Электронный ресурс]. URL: http://forecast.uoa.gr/forecastnew.php (дата обращения: 18.11.2015).

Thomas L. N., Tandon A., Mahadevan A. Submesoscale processes and dynamics / American Geophysical Union. 2008. doi: 10.1029/177GM04.

Zalesny V. B., Gusev A. V., Moshonkin S. N. Numerical model of the hydrodynamics of the Black Sea and the Sea of Azov with variational initialization of temperature and salinity // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2013. doi: 10.1134/S0001433813060133.

Zalesnyi V. B., Gusev A. V., Agoshkov V. I. Modeling Black Sea circulation with high resolution in the coastal zone // Izv. Atmos. Ocean. Phys. 2016. doi: 10.1134/S0001433816030142.

Zatsepin A. G., Baranov V. I., Kondrashov A. A., Korzh A. O., Kremenetskiy V. V., Ostrovskii A. G., Soloviev D. M. Submesoscale eddies at the Cauasus Black Sea shelf and the mechanisms of their generation // Oceanology. 2011. doi: 10.1134/S0001437011040205.

References

Arkhipkin V. S., Kosarev A. N., Gippius F. N.,

Migali D. I. Sezonnaya izmenchivost’

klimaticheskikh polei temperatury, solenosti

i tsirkulyatsii vod Chernogo i Kaspiiskogo

morei [Seasonal variations of climatic fields of

temperature, salinity, and water circulation in the

Black and Caspian Seas]. Vestnik Moskovskogo

universiteta. Seriya 5. Geografiya. [Moscow Univ.

Herald. Ser. 5. Geography]. 2013. No. 5. P. 33–44.

Demyshev S. G., Dymova O. A. Issledovanie

mekhanizmov formirovaniya submezomasshtabnoi

i mezomasshtabnoi dinamiki vod u poberezh’ya

Kryma [Study of formation mechanisms of

submesoscale and mesoscale water dynamics near

the Crimean Coast]. Ekologicheskaya bezopasnost’

pribrezhnoi i shel’fovoi zon i kompleksnoe

ispol’zovanie resursov shel’fa [Ecological Safety of

Coastal and Shelf Zones and Comprehensive Use of

Shelf Resources]. 2014. Vol. 28. P. 442–447.

Demyshev S. G., Korotaev G. K. Chislennaya

energosbalansirovannaya model’ baroklinnykh

techenii okeana s nerovnym dnom na setke C

[The numerical energy-balanced model of baroclinic

currents of the ocean with a rough bottom grid

C]. Chislennye modeli i rezul’taty kalibrovochnykh

raschetov techenii v Atlanticheskom okeane

[Numerical Models and the Results of Metering

Calculations of the Currents in the Atlantic Ocean].

Moscow: IBM RAS, 1992. P. 163–231.

Dymova O. A. Chislennyi analiz dinamiki

i energetiki mezomasshtabnykh osobennostei

tsirkulyatsii Chernogo morya [Numerical analysis

of the dynamics and energetics of the Black Sea

mesoscale variability]: PhD (Cand. of Phys.-Math.)

thesis. Sevastopol, 2014. 151 p.

Kubryakov A. I. Primenenie tekhnologii

vlozhennykh setok pri sozdanii sistemy monitoringa

gidrofizicheskikh polei v pribrezhnykh raionakh

Chernogo morya [The use of nesting technology to

create monitoring system of the hydrophysical fields

in the Black Sea coastal zones]. Ekologicheskaya

bezopasnost’ pribrezhnoi i shel’fovoi zon i

kompleksnoe ispol’zovanie resursov shel’fa

[Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones and

Comprehensive Use of Shelf Resources]. 2004.

Vol. 11. P. 31–50.

Mizyuk A. I., Korotaev G. K., Ratner Ju. B.

Adaptatsiya modeli NEMO dlya vypolneniya

prognozov v Chernom more [NEMO model

adaptation for forecasting in the Black

Sea]. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy

narashchivaniya morskogo resursnogo potentsiala

yuga Rossii: tezisy dokl. mezhd. nauch. konf.

(Katsiveli, 15-18 sent. 2014 g.) [Modern Status and

Prospects of Increasing Marine Resource Potential

in Southern Russia: Abstracts of the Int. Sci. Conf.

(Katsiveli, Sept. 15–18, 2014)]. Sevastopol, 2014.

P. 181–184.

Morskoi portal MGI [Marine Portal of the

MHI]. URL: http://dvs.net.ru/mp/data/main ru.

shtml (accessed: 26.10.2015).

Eksperimental’nyi tsentr morskikh prognozov

[Experimental centre of marine forecasting].

URL: http://www.innovation.org.ru/index.php

(accessed: 13.01.2017).

Demyshev S. G. A numerical model for online

forecasting the Black Sea currents. Izv. Atmos.

Ocean. Phys. 2012. Vol. 48, no. 1. P. 120–132. doi:

1134/S0001433812010021)

Demyshev S. G., Dymova O. A. Numerical

analysis of the mesoscale features of circulation in

the Black Sea coastal zone. Izv. Atmos. Ocean.

Phys. 2013. Vol. 49, no. 6. P. 603–610. doi:

1134/S0001433813060030)

Divinsky B. V., Kuklev S. B., Zatsepin A. G.,

Chubarenko B. V. Simulation of submesoscale

variability of currents in the Black Sea coastal zone.

Oceanology. 2015. Vol. 55, no. 6. P. 814–819. doi:

1134/S000143701506003X

Elkin D. N., Zatsepin A. G. Laboratory study

of the mechanism of the periodic eddy formation

behind capes in a coastal sea. Oceanology. 2013.

Vol. 53, no. 1. doi: 10.1134/S0001437012050062

Enriquez C., Shapiro G., Souza A., Zatsepin A.

Hydrodynamic modelling of mesoscale eddies in the

Black Sea. Ocean Dynamics. 2005. 55(5-6): 476–

doi: 10.1007/s10236-005-0031-4

Farda A., Deue M., Somot S., Hor´anyi A.,

Spiridonov V., T´oth H. Model ALADIN as a

regional climate model for Central and Eastern

Europe. Studia Geophysica et Geodaetica. 2010.

(2): 313–332. doi: 10.1007/s11200-010-0017-7)

Grayek S., Stanev E., Kandilarov R. On the

response of the Black Sea level to external forcing:

altimeter data and numerical modelling. Ocean

Dynamics. 2010. Vol. 60, no. 1. P. 123–140. doi:

1007/s10236-009-0249-7

Karimova S. Spiral eddies in the Baltic, Black

and Caspian seas as seen by satellite radar data.

Advances in Space Research. 2012. Vol. 50, no. 8.

P. 1107–1124. doi: 10.1016/j.asr.2011.10.027

Klein P., Morrow R., Samelson R.,

Chelton D. et al. Mesoscale/sub-mesoscale

dynamics in the upper ocean. NASA Surface

Water and Ocean Topography (SWOT). URL:

http://www.aviso.altimetry.fr/fileadmin/documents/

missions/Swot/WhitePaperSWOTSubmesoscale.pdf

(accessed: 14.09.2016).

Korotenko K. Modelling mesoscale circulation

of the Black Sea. Oceanology. 2015. Vol. 55, no. 6.

P. 820–826. doi: 10.1134/S0001437015060077

Mellor G. L., Yamada T. Development of

a turbulence closure model for geophysical fluid

problems. Rev. Geophys. Space Phys. 1982. 20(4):

–875. doi: 10.1029/RG020i004p00851

NonHydrostatic SKIRON/Eta Modelling

System. URL: http://forecast.uoa.gr/forecastnew.php

(accessed: 18.11.2015).

Thomas L. N., Tandon A., Mahadevan A.

Submesoscale processes and dynamics. Ocean

Modelling in an Eddying Regime. Geophys.

Monogr. Ser. 2008. Vol. 177. P. 17–38. doi:

1029/177GM04

Zalesnyi V. B., Gusev A. V., Moshonkin S. N.

The numerical model of the hydrodynamics of the

Black Sea and the Sea of Azov with variational

initialization of temperature and salinity. Izv.

Atmos. Ocean. Phys. 2013. Vol. 49, no. 6.

P. 642–658. doi: 10.1134/S0001433813060133

Zalesnyi V. B., Gusev A. V., Agoshkov V. I.

Modelling the Black Sea circulation with high

resolution in the coastal zone. Izv. Atmos. Ocean.

Phys. 2016. Vol. 52, no. 3. P. 277–293. doi:

1134/S0001433816030142

Zatsepin A. G., Baranov V. I., Kondrashov

A. A., Korzh A. O., Kremenetskii V. V.,

Ostrovskii A. G., Soloviev D. M. Submesoscale

eddies at the Caucasus Black Sea shelf and the

mechanisms of their generation. Oceanology.

Vol. 51, no. 4. P. 554–567. doi:

1134/S0001437011040205




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/mat585

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2016