Оценка модовой структуры внутренних волн в Курило-Камчатском регионе

Оглавление
Введение 3
1. Физико-географическое описание района 6
1.1 Географическое положение и рельеф дна 6
1.2 Гидрология вод 8
1.3 Непериодические течения 9
2. Приливные явления 12
3. Внутренние волны в регионе исследования 15
3.1 По контактным данным наблюдений 16
3.2 По дистанционным (спутниковым) наблюдениям 23
3.3 По результатам моделирования 28
4. Исходные данные 32
4.1 Фоновая стратификация по данным реанализа 32
4.2 Контактные наблюдения 35
5. Методы описания вертикальной структуры внутренних волн 37
5.1 Приближение двухслойной жидкости 37
5.2 Условие непрерывной стратификация 38
6. Полученные результаты 39
6.1 Фоновая стратификация. Сезонная изменчивость 39
6.2 Оценки по данным контактных наблюдений 43
6.3 Косвенное сравнение со спутниковыми данными 45
Заключение 46
Список используемых источников 48

Купить

Океан в основном устойчиво стратифицирован по плотности, где сверху лёгкая вода, а снизу тяжёлая, и при внешнем воздействии на границе раздела слоёв с разной плотностью могут возникать внутренние волны.
Внутренние волны (ВВ) играют важную роль в процессах переноса энергии, порождения турбулентности, формирования тонкой структуры океана и тем самым частично определяют “погоду" внутри океана. Вследствие этого, исследованию внутренних волн, механизмов их возникновения, развития, распространения и разрушения уделяется большое внимание.
Батиметрия Курило-Камчатского региона весьма сложная и характеризуется узким шельфом и крутым материковым склоном. Вертикальная стратификация вод относится к тихоокеанскому типу субарктической структуры. Существенное влияние на изменчивость гидрологической структуры вод региона оказывает холодное Восточно-Камчатское течение и связанные с ним вихревые структуры. Другим постоянно действующим фактором влияния являются приливные процессы.
Длинные внутренние волны могут возникать преимущественно при периодическом отекании баротропным приливом рельефа дна и вследствие инерционного отклика на атмосферные воздействия. Также в районе регистрируются короткопериодные внутренние волны, которые характеризуются периодами от единиц до десятков минут и длинами волн от сотен метров до единиц километров. Зачастую они являются интенсивными, то есть имеют высоту более 10 м и характеризуются значительной нелинейностью . В рассматриваемой акватории вклад внутренних волн в изменчивость гидрологии вод слабо изучен, что обусловлено малым набором натурных измерений и отсутствием высокоразрешающих численных океанологических моделей в регионе, а сведения о приливных течениях в районе исследования крайне скудны.
Цель работы состоит в оценке кинематических характеристик внутреннего прилива по непрерывной стратификации и её двухслойному приближению, а также в изучении сезонной изменчивости характеристик и вертикальной структуры внутренних приливных волн.
Оценка кинематических характеристик производилась для акватории Авачинского залива Тихого океана и, в частности, в его глубоководных каньонах, являющихся одним из наиболее значимых районов нереста дальневосточного минтая. Вертикальные движения, обусловленные ВВ могут приводить к перераспределению ранних стадий развития минтая, что может влиять на их выживание: попадание в неблагоприятные условия, механические повреждения, недостаток кормовой базы для дальнейшего развития .
Задачи работы состоят в следующем:
• Дать физико-географическую характеристику, и описать приливные явления в Курило-Камчатском регионе;
• Проанализировать существующие данные наблюдений ВВ применительно к району исследования (натурные, спутниковые данные и результаты моделирования).
• Изучить методы оценки вертикальной структуры ВВ;
• Подготовить исходные данные (вертикальные профили температуры и солёности в исследуемом районе) из реанализа в разные сезоны;
• Рассчитать плотность и частоту Вяйсяля-Брента;
• Дать оценку модовой структуры, а также фазовой скорости и длин ВВ с использованием различных методов по фоновой стратификации и натурным данным наблюдений;
• Оценить сезонную изменчивость кинематических характеристик внутренних приливных волн;
• Сравнить полученные результаты с косвенными оценками по данным спутникового зондирования
Ввиду отсутствия прямых наблюдений внутренних приливных волн, для оценки кинематических характеристик (длина волны и фазовая скорость) и их сезонного хода применяется метод разложения колебаний на вертикальные моды по фоновой стратификации. Оценивался сезонный ход кинематических характеристик (длина волны и фазовая скорость), а также широко используемый метод двухслойного приближения стратификации. Также исходными данными послужила эпизодическая стратификация по данным вертикального зондирования во время летней экспедиции СПбФ ИОРАН в Авачинском заливе вблизи мыса Шипунского. Расчет выполнялся для основной приливной полусуточной гармоники М2. Представляет особый интерес сопоставление полученных расчетных характеристик длины внутренних приливных волн по фоновой стратификации с оценками расстояния между пакетами короткопериодных внутренних волн, регистрируемых на спутниковых радиолокационных снимках.

Купить