Preview

Морской гидрофизический журнал

Расширенный поиск

Энергетические переходы в двухслойной вихреразрешающей модели Черного моря

https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-3-201-219

Полный текст:

Аннотация

Цель. Проведен энергетический анализ результатов численного эксперимента по моделированию крупномасштабной циркуляции в Черном море в рамках двухслойной вихреразрешающей модели под воздействием касательного напряжения ветра. Основная цель работы состоит в том, чтобы определить направление и величину переходов энергии, сопровождающих процессы формирования крупномасштабных течений и мезомасштабных вихрей в море.

Методы и результаты. Анализ проводится для периода статистического равновесия, в котором средние значения всех рассчитываемых в модели характеристик остаются постоянными во времени. С помощью метода осреднения Рейнольдса в модели произведено разделение энергетических характеристик (механической энергии и ее переходов) по масштабам движения на относящиеся к крупномасштабным течениям и к вихрям. Крупномасштабные течения определяются как средние потоки за некоторый выбранный временной интервал, а отклонения от них считаются вихрями. Анализируются осредненные по времени и/или по пространству энергетические характеристики. Для периода статистического равновесия рассчитаны энергетические диаграммы, демонстрирующие вклад крупномасштабных течений и вихрей в общую механическую энергию, величины и направления переходов энергии. Для того же периода построены осредненные по времени поля составляющих энергии и работы сил, участвующих в энергетическом балансе.

Выводы. Показано, что бароклинная неустойчивость крупномасштабного течения является основной причиной меандрирования Основного Черноморского течения, а переход энергии в нижний слой осуществляется вследствие бароклинной неустойчивости вихрей. Установлено, что бóльшую долю энергии от ветра море получает в его восточной половине, а теряет в западной и северо-западной области бассейна. Основная часть диссипации энергии обеспечивается работой сил трения на нижней границе верхнего слоя в области пересечения поверхности раздела слоев с дном.

Об авторах

А. А. Павлушин
Морской гидрофизический институт РАН
Россия

Павлушин Андрей Александрович - младший научный сотрудник, отдел динамики океанических процессов, ФГБУН МГИ.

299011, Севастополь, ул. Капитанская, д. 2.

ResearcherID: R-4908-2018



Н. Б. Шапиро
Морской гидрофизический институт РАН
Россия

Шапиро Наум Борисович - ведущий научный сотрудник, отдел динамики океанических процессов, ФГБУН МГИ, доктор физико-математических наук.

299011, Севастополь, ул. Капитанская, д. 2.

ResearcherID: A-8585-2017



Э. Н. Михайлова
Морской гидрофизический институт РАН
Россия

Михайлова Элеонора Николаевна - старший научный сотрудник, отдел динамики океанических процессов, ФГБУН МГИ, кандидат физико-математических наук.

299011, Севастополь, ул. Капитанская, д. 2.



Список литературы

1. Павлушин А. А. Численное моделирование крупномасштабной циркуляции и вихревых структур в Черном море // Труды государственного океанографического института. М. : Артифекс, 2018. Вып. 219. С. 174–194.

2. Павлушин А. А., Шапиро Н. Б., Михайлова Э. Н. Роль рельефа дна и β-эффекта в динамике Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 6. С. 27−39. doi:10.22449/0233-7584-2017-6-27-39

3. Holland W. R., Lin L. B. On the Generation of Mesoscale Eddies and their Contribution to the Oceanic General Circulation. I. A Preliminary Numerical Experiment // Journal of Physical Oceanography. 1975. Vol. 5, no. 4. P. 642–657. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1975)0050642:OTGOME2.0.CO;2

4. Holland W. R., Lin L. B. On the Generation of Mesoscale Eddies and their Contribution to the Oceanic General Circulation. II. A Parameter Study // Journal of Physical Oceanography. 1975. Vol. 5, no. 4. P. 658–669. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1975)0050658:OTGOME2.0.CO;2

5. Каменкович В. М., Кошляков М. Н., Монин А. С. Синоптические вихри в океане. Л. : Гидрометеоиздат, 1987. 509 с.

6. Demyshev S. G., Dymova O. A. Analyzing intraannual variations in the energy characteristics of circulation in the Black Sea // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2016. Vol. 52, iss. 4. P. 386–393. doi:10.1134/S0001433816040046

7. Chen R., Thompson A. F., Flierl G. R. Time-dependent eddy-mean energy diagrams and their application to the ocean // Journal of Physical Oceanography. 2016. Vol. 46, no. 9. P. 2827–2850. https://doi.org/10.1175/JPO-D-16-0012.1

8. Kang D., Curchitser E. N. Energetics of eddy–mean flow interactions in the Gulf Stream region // Journal of Physical Oceanography. 2015. Vol. 45, no. 4. P. 1103–1120. https://doi.org/10.1175/JPO-D-14-0200.1

9. Energy Conversion Routes in the Western Mediterranean Sea Estimated from Eddy-Mean Flow Interactions / E. Capó [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2019. Vol. 49, no. 1. P. 247–267. https://doi.org/10.1175/JPO-D-18-0036.1

10. Ефимов В. В., Юровский А. В. Формирование завихренности поля скорости ветра в атмосфере над Черным морем // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 6. С. 3−12. doi:10.22449/0233-7584-2017-6-3-12

11. Ефимов В. В., Анисимов А. Е. Климатические характеристики изменчивости поля ветра в Черноморском регионе – численный реанализ региональной атмосферной циркуляции // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2011. Т. 47, № 3. С. 380–392.

12. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь : МГИ НАН Украины, 2011. 212 c.

13. Изменчивость гидрофизических полей Черного моря / Под ред. ак. Б. А. Нелепо. Л. : Гидрометеоиздат, 1984. 240 с.

14. Маркова Н. В., Багаев А. В. Оценка скоростей глубоководных течений в Черном море по данным дрейфующих буев-профилемеров Argo // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 3. С. 26−39. doi:10.22449/0233-7584-2016-3-26-39

15. Seasonal, interannual, and mesoscale variability of the Black Sea upper layer circulation derived from altimeter data / G. K. Korotaev [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2003. Vol. 108, iss. C4. 3122. https://doi.org/10.1029/2002JC001508

16. Бассейновая циркуляция и мезомасштабная динамика Черного моря под ветровым воздействием / А. Г. Зацепин [и др.] // Современные проблемы динамики океана и атмосферы : Сб. статей, посвященный 100-летию со дня рождения проф. П. С. Линейкина / Под ред. А. В. Фролова, Ю. Д. Реснянского. М. : Триада ЛТД, 2010. С. 347–368.

17. Stanev E. V. Understanding Black Sea Dynamics: Overview of Recent Numerical Modeling // Oceanography. 2005. Vol. 18, no. 2. P. 56–75. https://doi.org/10.5670/oceanog.2005.42


Для цитирования:


Павлушин А.А., Шапиро Н.Б., Михайлова Э.Н. Энергетические переходы в двухслойной вихреразрешающей модели Черного моря. Морской гидрофизический журнал. 2019;35(3):201-219. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-3-201-219

For citation:


Pavlushin A.A., Shapiro N.B., Mikhailova E.N. Energy Transitions in the Two-Layer Eddy-Resolving Model of the Black Sea. Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2019;35(3):201-219. (In Russ.) https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-3-201-219

Просмотров: 27


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0233-7584 (Print)