Приложение к реальному океану теории трансформации мезомасштабного вихря в субмезомасштабную вихревую нить при вытягивании его неоднородным баротропным течением

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Работа является продолжением исследования авторов [5]. В данной работе теоретические аспекты сильного вытягивания в горизонтальной плоскости объемных мезомасштабных вихрей океана с позиций теории эллипсоидальных вихрей применяются к условиям реального океана. Рассматриваются два района, характеризующиеся повышенным вихреобразованием, – акватория Лофотенской котловины Норвежского моря и район течения Агульяс, а также Атлантика и Мировой океан в целом. Цель работы – проверить выполнимость физических условий неограниченного вытягивания вихрей в реальном океане и на этой основе оценить долю мезомасштабных вихрей океана, которые вытягиваются в филаменты, перераспределяя тем самым энергию с мезомасштаба на субмезомасштаб. Дана оценка доли вихрей Мирового океана, подвергающихся сильному вытягиванию. Предложены карты географического расположения зон неограниченного вытягивания вихрей и дана интерпретация полученных результатов. Дана трактовка эффекта уменьшения собственной энергии вихрей под растягивающим действием фонового течения как возможного механизма передачи энергии от вихря к течению и проявления в этой системе эффекта отрицательной вязкости.

Об авторах

В. В. Жмур

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН; Московский физико-технический институт (государственный университет); Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: zhmur-vladimir@mail.ru
Россия, Москва; Россия, Москва; Россия, Санкт-Петербург

Т. В. Белоненко

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: zhmur-vladimir@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. В. Новоселова

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: zhmur-vladimir@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Б. П. Суетин

Московский физико-технический институт (государственный университет)

Email: zhmur-vladimir@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Белоненко Т.В., Колдунов А.В., Сентябов Е.В., Карсаков А.Л. Термохалинная структура Лофотенского вихря Норвежского моря на основе экспедиционных исследований и по данным гидродинамического моделирования // Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2018. Т. 63. № 4. С. 502–519. https://doi.org/10.21638/spbu07.2018.406
  2. Голицын Г.С. Вероятностные структуры макромира: землетрясения, ураганы, наводнения. М.: Физматлит, 2021. 175 с.
  3. Жмур В.В. Мезомасштабные вихри океана. Москва: ГЕОС, 2011. 384 с.
  4. Жмур В.В., Арутюнян Д.А. Перераспределение энергии с мезо- в субмезомасштаб при горизонтальном вытягивании синоптических вихрей океана неоднородными баротропными течениями // Океанология. 2022 (в печати).
  5. Жмур В.В., Белоненко Т.В., Новоселова Е.В., Суетин Б.П. Условия трансформации мезомасштабного вихря в субмезомасштабную вихревую нить при вытягивании его неоднородным баротропным течением // Океанология. 2022 (в печати).
  6. Жмур В.В., Новоселова Е.В., Белоненко Т.В. Потенциальная завихренность в океане: подходы Эртеля и Россби с оценками для Лофотенского вихря // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57. № 6. С. 721–732. https://doi.org/10.31857/S0002351521050151
  7. Жмур В.В., Новоселова Е.В., Белоненко Т.В. Особенности формирования поля плотности в мезомасштабных вихрях Лофотенской котловины. Часть 2 // Океанология. 2022. Т. 62 № 3. С. 341–356. https://doi.org/10.31857/S0030157422030170
  8. Жмур В.В., Травкин В.С., Белоненко Т.В., Арутюнян Д.А. О трансформации кинетической и потенциальной энергии при вытягивании мезомасштабного вихря // Морской гидрофизический журнал. 2022 (в печати).
  9. Жмур В.В., Щепеткин А.Ф. Взаимодействие двух бароклинных вихрей. Тенденция к сближению и слиянию // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 1992. Т. 28. № 5. С. 538–551.
  10. Зинченко В.А., Гордеева С.М., Собко Ю.В., Белоненко Т.В. Мезомасштабные вихри Лофотенской котловины по спутниковым данным // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2019. Т. 12. № 3. С. 46–54. https://doi.org/10.7868/S2073667319030067
  11. Малышева А. А., Белоненко Т. В., Яковлева Д. А. Характеристики двух вихрей различной полярности в течении Агульяс // Ученые записки РГГМУ. 2022 (в печати).
  12. Малышева А.А., Колдунов А.В., Белоненко Т.В., Сандалюк Н.В. Вихри Агульясова переноса по данным спутниковой альтиметрии // Ученые записки РГГМУ. 2018. № 52. С. 154–170.
  13. Старр В. Физика явлений с отрицательной вязкостью. М.: Мир, 1971. 260 с.
  14. Травкин В.С., Белоненко Т.В. Исследование вихревой изменчивости в Лофотенской котловине на основе анализа доступной потенциальной и кинетической энергии // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37. № 3. С. 318–332. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-3-318-332
  15. Травкин В.С., Жмур В.В., Белоненко Т.В. Вклад мезомасштабных вихрей Лофотенской котловины в ее энергетику // Российский журнал наук о Земле. 2022. Т. 22. С. ES4002. https://doi.org/10.2205/2022ES000802
  16. Belonenko T.V., Travkin V.S., Koldunov A.V., Volkov D.L. Topographic experiments over dynamical processes in the Norwegian Sea // Russian Journal of Earth Sciences. 2021. V. 21. P. ES1006. https://doi.org/10.2205/2020ES000747
  17. Belonenko T.V., Zinchenko V.A., Fedorov A.M. et al. Interaction of the Lofoten Vortex with a satellite cyclone // Pure and Applied Geophysics. 2021. V. 178. P. 287–300. https://doi.org/10.1007/s00024-020-02647-1
  18. Fedorov A.M., Belonenko T.V. Interaction of mesoscale vortices in the Lofoten Basin based on the GLORYS database // Russian Journal of Earth Sciences. 2020. V. 20. P. ES2002. https://doi.org/10.2205/2020ES000694
  19. Gnevyshev V.G., Malysheva A.A., Belonenko T.V., Koldunov A.V. On Agulhas eddies and Rossby waves travelling by forcing effects // Russian Journal of Earth Sciences. 2021. V. 21. № 5. P. ES6003. https://doi.org/10.2205/2021ES000773
  20. Gordeeva S.M., Zinchenko V.A., Koldunov A.V. et al. Statistical analysis of long-lived mesoscale eddies in the Lofoten basin from satellite altimetry // Advances in Space Research. 2020. V. 68. № 2. P. 364–377. https://doi.org/10.1016/j.asr.2020.05.043
  21. Griffiths R.W., Hopfinger E.J. Coalescing of geostrophic vortices // Journal of Fluid Mechanics. 1987. № 178. P. 73–97.
  22. Kida S. Motion of an elliptic vortex in uniform shear flow // Journal of the Physical Society of Japan. 1981. V. 50. № 10. P. 3517–3520.
  23. Okubo A. Horizontal dispersion of floatable particles in the vicinity of velocity singularities such as convergences // Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts. 1970. V. 17. № 3. P. 445–454. https://doi.org/10.1016/0011-7471(70)90059-8
  24. Sandalyuk N.V., Belonenko T.V. Three-dimensional structure of the mesoscale eddies in the Agulhas Current region from hydrological and altimetry data // Russian Journal of Earth Sciences. 2021. V. 21. № 4. P. ES4005. https://doi.org/10.2205/2021ES000764
  25. Sandalyuk N.V., Bosse A., Belonenko T.V. The 3-D structure of mesoscale eddies in the Lofoten Basin of the Norwegian Sea: a composite analysis from altimetry and in situ data // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2020. V. 125. № 10. P. e2020JC016331. https://doi.org/10.1029/2020JC016331
  26. Travkin V.S., Belonenko T.V., Budyansky M.V. et al. Quasi-permanent mushroom-like dipole in the Lofoten Basin // Pure and Applied Geophysics. 2022. V. 179. № 1. P. 465–482. https://doi.org/10.1007/s00024-021-02922-9
  27. Weiss J. The dynamics of enstrophy transfer in two-dimensional hydrodynamics // Physica D: Nonlinear Phenomena. 1991. V. 48. № 2–3. P. 273–294. https://doi.org/10.1016/0167-2789(91)90088-Q
  28. Zhmur V.V., Novoselova E.V., Belonenko T.V. Peculiarities of formation of the density field in mesoscale eddies of the Lofoten Basin: Part 1 // Oceanology. 2021. V. 61. № 6. P. 830–838. https://doi.org/10.1134/S0001437021060333

© В.В. Жмур, Т.В. Белоненко, Е.В. Новоселова, Б.П. Суетин, 2023