Izvestiya, Atmospheric and Oceanic PhysicsIzvestiya, Atmospheric and Oceanic PhysicsИзвестия РАН. Физика атмосферы и океана0002-35153034-6487The Russian Academy of Sciences68174110.31857/S0002351524060034HVDDXGArticlesСтатьиResearch ArticleThe high-resolving modelling of the M2 internal tide in the ice-free East-Siberian Sea: dynamics and energeticsВысокоразрешающее моделирование внутреннего прилива M2 в свободном от льда Восточно-Сибирском море: динамика и энергетикаKaganB. A.КаганБ. А.
Russian Federation
kagan.ba@spb.ocean.ruTimofeevA. A.ТимофеевА. А.
Russian Federation
timofeev.aa@spb.ocean.ruShirshov Institute of Oceanology RASИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАН0312202460688189131052025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://journals.eco-vector.com/0002-3515/article/view/681741

Using the high-resolving version of the 3D finite-element hydrostatic model QUODDY-4, the fields of the dynamic characteristics (amplitudes of tidal elevations and ellipses of the baroclinic tidal velocities) at the pycnocline depth and the average (over a tidal cycle) depth-integrated components of the baroclinic tidal energy budget in the ice-free East-Siberian Sea have been presented. To the latters of them belong the density, the advective transport and the horizontal wave flux of baroclinic tidal energy, the mutual conversion rate of tidal energy and the dissipation rate of baroclinic tidal energy due to bottom friction. In the average (over a tidal cycle and the sea area) their values were equal to 1.7 × 103 J/m2, 11 and 269 W/m and 1.65 × 10–3 and 1.1 × 10–3 W/m2, respectively. These values are in general smaller than their analogs in the Laptev Sea.

Посредством высокоразрешающей версии трехмерной конечно-элементной гидростатической модели QUODDY-4 воспроизведены поля динамических характеристик (амплитуд приливных колебаний изопикн и эллипсов бароклинной приливной скорости на глубине пикноклина) и интегральных по глубине составляющих бюджета средней (за приливный цикл) бароклинной приливной энергии в свободном от льда Восточно-Сибирском море. К ним относятся плотность, адвективный перенос и горизонтальный волновой поток этой энергии, скорость взаимного преобразования различных форм приливной энергии и скорость диссипации за счет придонного трения. В среднем за приливный цикл и по площади моря они получились равными 1.7 × 103 Дж/м2, 11 и 269 Вт/м и 1.65 × 10–3 и 1.1 × 10–3 Вт/м2, соответственно. Эти значения в общем меньше аналогичных в море Лаптевых.

ITW amplitudesbaroclinic velocitybaroclinic tidal energy budgetmodelingEast-Siberian Seaамплитуды ВПВбароклинная составляющая скоростикомпоненты бюджета бароклинной приливной энергиимоделированиеВосточно-Сибирское мореМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of science and higher education of the Russian FederationЗаславский Г.М., Сагдеев Р.З. Введение в нелинейную физику: От маятника до турбулентности и хаоса. М.: Наука, 1988. 368 с.Каган Б.А., Тимофеев А.А. Динамика и энергетика поверхностных и внутренних полусуточных приливов в Белом море // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41. № 4. С. 550–566.Каган Б.А., Тимофеев А.А. Определение диссипации бароклинной приливной энергии и связанного с ней коэффициента диапикнической диффузии как первый шаг оценивания роли приливных эффектов в формировании климатических характеристик моря Лаптевых // Фунд. Прикл. Гидрофизика. 2020. Т. 13. № 4. С. 39–49. doi: 10.7868/S2073667320040048Каган Б.А., Тимофеев А.А. Высокоразрешающее моделирование полусуточных внутренних приливных волн в безледный период в море Лаптевых: их динамика и энергетика // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2020. Т. 56. № 5. С. 586–597. doi: 10.31857/S0002351520050041Каган Б.А., Тимофеев А.А. Высокоразрешающее моделирование поверхностного полусуточного прилива M2 в Восточно-Сибирском море: его динамика и энергетика // Фунд. Прикл. Гидрофизика. 2023. Т. 16. № 2. С. 64–72. doi: 10.59887/2073-6673.2023.16(2)-5Каллен М.Дж.П. Метод конечных элементов. В кн. «Численные методы, используемые в атмосферных моделях»/ Пер. с англ. под ред. В.П. Садокова. Л.: Гидрометеоиздат. 1982. С. 215–244.Кузьмин А.В., Козлов И.Е. Характеристики короткопериодных внутренних волн в море Лаптевых и прилегающих районах Карского и Восточно-Сибирского морей по данным спутниковых радиолокационных наблюдений в летне-осенний период 2019 года // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2022. № 3. C. 16–27. doi: 10.22449/2413-5577-2022-3-16-27Поляков И.В., Дмитриев Н.Е. Прилив M2 в Северном Ледовитом океане. Структура баротропного прилива // Метеорология и гидрология. 1994. № 1. С. 56–68.Прошутинский А.Ю. Полусуточные приливы Северного Ледовитого океана по результатам моделирования // Труды ААНИИ. 1993. Вып. 429. С. 29–44.Holloway P. E., Chatwin P.G., Craig P. Internal tide observations from the Australian North West Shelf in summer 1995 // J. Phys. Oceanogr. 2001. V. 31. No. 5. P. 1182–1199. doi: 10.1175/1520-0485(2001)031<1182:ITOFTA>2.0.CO;2Hsu M.-K., Liu A.K., Liu C. A study of internal waves in the China Seas and Yellow Sea using SAR // Cont. Shelf Res. 2000. V. 20. No. 4. P. 389–410. doi: 10.1016/S0278-4343(99)00078-3Ip J.T.C., Lynch D.R. QUODDY-3 User's Manual: Comprehensive coastal circulation simulation using finite elements: Nonlinear prognostic time-stepping model. Report Number NML-95-1, Thayer School of Engineering, Darthmouth College, Hanover, New Hampshire, 1995, 46 p. http://www-nml.dartmouth.edu/Publications/internal_reports/NML-95-1/95-1/Q3_3.psJayne S.R., St. Laurent L.C. Parameterizing tidal dissipation over rough topography// Geophys. Res. Lett. 2001. V. 28. No. 5. P. 811–814. doi: 10.1029/2000GL012044Kowalik Z., Proshutinsky A.Yu. The Arctic Ocean tides. In: The Polar Oceans and their role in shaping the global environment. Geophysical Monograph Series, V. 85, Eds. O.M. Johanessen et al., AGU, Washington, D.C. 1994, P. 137–158. doi: 10.1029/GM085p013Kozlov I.E., Zubkova E.V., Kudryavtsev V.N. Internal solitary waves in the Laptev Sea: First results of spaceborne SAR observations// IEEE Geoscience. Remote Sensing Lett. 2017. V. 14. No. 11. P. 2047–2051. doi: 10.1109/LGRS.2017.2749681Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems// Rev. Geophys. Space Phys. 1982. V. 20. No. 4. P. 851–875. doi: 10.1029/RG020i004p00851Padman L., Erofeeva S. A barotropic reverse tidal model for the Arctic Ocean// Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L02303, doi: 10.1029/2003GL019003Pingree R.D., New A.L. Structure, seasonal development and sunglint spatial coherence of the internal tide on the Celtic and Armorican shelves and in the Bay of Biscay// Deep Sea Res. 1995. V. 42. No. 2. P. 245–284. doi: 10.1016/0967-0637(94)00041-PRainville L., Pinkel R. Propagation of the low-modes internal waves through the ocean// J. Phys. Oceanogr. 2006. V. 36. No. 6. P. 1220–1236. doi: 10.1175/JPO2889.1Smagorinsky J. General circulation experiments with the primitive equations// Month. Weather Rev. 1963. V. 91. No. 3. P. 99–164. doi: 10.1175/1520-0493(1963)091 <0099:GCEWTP>2.3.CO;2Environmental Working Group Joint US-Russian Atlas of the Arctic Ocean, Version 1. Oceanography Atlas for the summer period / Ed. by Tanis E., Timokhov L. Boulder, Colorado USA. NSIDC. 1997. doi: 10.7265/N5H12ZX4Vlasenko V., Stashchuk N., Hutter K., Sabinin K. Nonlinear internal waves forced by tides near the critical latitude// Deep Sea Res. 2003. V. 50. No. 3. P. 317–338. doi: 10.1016/S0967-0637(03)00018-9