Кинематическая структура и мезомасштабная изменчивость Основного Черноморского течения вблизи побережья Крыма (по данным инструментальных измерений в сентябре 2008 года)

На основе обработки инструментальных данных с высоким пространственным разрешением, полученных в сентябре 2008 г., проанализирована структура Основного Черноморского течения в верхнем 100-метровом слое вблизи побережья Крыма. Рассчитаны статистические характеристики мезомасштабных флуктуаций течения...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2011
Hauptverfasser:	Джиганшин, Г.Ф., Полонский, А.Б.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Морський гідрофізичний інститут НАН України 2011
Schriftenreihe:	Морской гидрофизический журнал
Schlagworte:	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56668
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Кинематическая структура и мезомасштабная изменчивость Основного Черноморского течения вблизи побережья Крыма (по данным инструментальных измерений в сентябре 2008 года) / Г.Ф. Джиганшин, А.Б. Полонский // Морской гидрофизический журнал. — 2011. — № 1. — С. 25-35. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-56668
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-566682014-02-22T03:14:41Z Кинематическая структура и мезомасштабная изменчивость Основного Черноморского течения вблизи побережья Крыма (по данным инструментальных измерений в сентябре 2008 года) Джиганшин, Г.Ф. Полонский, А.Б. Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана На основе обработки инструментальных данных с высоким пространственным разрешением, полученных в сентябре 2008 г., проанализирована структура Основного Черноморского течения в верхнем 100-метровом слое вблизи побережья Крыма. Рассчитаны статистические характеристики мезомасштабных флуктуаций течения по данным 1165 вертикальных зондирований. Показано, что в окрестности Основного Черноморского течения выделяются интенсивные мезомасштабные возмущения, кинетическая энергия которых одного порядка с кинетической энергией среднего течения. На основі обробки інструментальних даних з високою просторовою роздільною здатністю, отриманих у вересні 2008 р., проаналізована структура Основної Чорноморської течії у верхньому 100-метровому шарі поблизу побережжя Криму. Розраховані статистичні характеристики мезомасштабних флуктуацій течії за даними 1165 вертикальних зондувань. Показано, що поблизу Основної Чорноморської течії виділяються інтенсивні мезомасштабні збурення, кінетична енергія яких є одного порядку з кінетичною енергією середньої течії. Based on processing of the instrumental data with high spatial resolution obtained in September, 2008, the structure of the Rim Current in the upper 100m-layer near the Crimean coast is analyzed. Statistical characteristics of meso-scale current fluctuations are calculated using 1165 vertical profiles. It is shown that in the vicinity of the Rim Current, distinguished are the intensive mesoscale disturbances whose kinetic energy is of the same order as that of a mean current. 2011 Article Кинематическая структура и мезомасштабная изменчивость Основного Черноморского течения вблизи побережья Крыма (по данным инструментальных измерений в сентябре 2008 года) / Г.Ф. Джиганшин, А.Б. Полонский // Морской гидрофизический журнал. — 2011. — № 1. — С. 25-35. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0233-7584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56668 551.465.41 ru Морской гидрофизический журнал Морський гідрофізичний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана
spellingShingle	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Джиганшин, Г.Ф. Полонский, А.Б. Кинематическая структура и мезомасштабная изменчивость Основного Черноморского течения вблизи побережья Крыма (по данным инструментальных измерений в сентябре 2008 года) Морской гидрофизический журнал
description	На основе обработки инструментальных данных с высоким пространственным разрешением, полученных в сентябре 2008 г., проанализирована структура Основного Черноморского течения в верхнем 100-метровом слое вблизи побережья Крыма. Рассчитаны статистические характеристики мезомасштабных флуктуаций течения по данным 1165 вертикальных зондирований. Показано, что в окрестности Основного Черноморского течения выделяются интенсивные мезомасштабные возмущения, кинетическая энергия которых одного порядка с кинетической энергией среднего течения.
format	Article
author	Джиганшин, Г.Ф. Полонский, А.Б.
author_facet	Джиганшин, Г.Ф. Полонский, А.Б.
author_sort	Джиганшин, Г.Ф.
title	Кинематическая структура и мезомасштабная изменчивость Основного Черноморского течения вблизи побережья Крыма (по данным инструментальных измерений в сентябре 2008 года)
title_short	Кинематическая структура и мезомасштабная изменчивость Основного Черноморского течения вблизи побережья Крыма (по данным инструментальных измерений в сентябре 2008 года)
title_full	Кинематическая структура и мезомасштабная изменчивость Основного Черноморского течения вблизи побережья Крыма (по данным инструментальных измерений в сентябре 2008 года)
title_fullStr	Кинематическая структура и мезомасштабная изменчивость Основного Черноморского течения вблизи побережья Крыма (по данным инструментальных измерений в сентябре 2008 года)
title_full_unstemmed	Кинематическая структура и мезомасштабная изменчивость Основного Черноморского течения вблизи побережья Крыма (по данным инструментальных измерений в сентябре 2008 года)
title_sort	кинематическая структура и мезомасштабная изменчивость основного черноморского течения вблизи побережья крыма (по данным инструментальных измерений в сентябре 2008 года)
publisher	Морський гідрофізичний інститут НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56668
citation_txt	Кинематическая структура и мезомасштабная изменчивость Основного Черноморского течения вблизи побережья Крыма (по данным инструментальных измерений в сентябре 2008 года) / Г.Ф. Джиганшин, А.Б. Полонский // Морской гидрофизический журнал. — 2011. — № 1. — С. 25-35. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.
series	Морской гидрофизический журнал
work_keys_str_mv	AT džiganšingf kinematičeskaâstrukturaimezomasštabnaâizmenčivostʹosnovnogočernomorskogotečeniâvblizipoberežʹâkrymapodannyminstrumentalʹnyhizmerenijvsentâbre2008goda AT polonskijab kinematičeskaâstrukturaimezomasštabnaâizmenčivostʹosnovnogočernomorskogotečeniâvblizipoberežʹâkrymapodannyminstrumentalʹnyhizmerenijvsentâbre2008goda
first_indexed	2025-07-05T07:56:00Z
last_indexed	2025-07-05T07:56:00Z
_version_	1836792845742112768
fulltext	ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 1 25 © Г.Ф. Джиганшин, А.Б. Полонский, 2011 Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана УДК 551.465.41 Г.Ф. Джиганшин, А.Б. Полонский Кинематическая структура и мезомасштабная изменчивость Основного Черноморского течения вблизи побережья Крыма (по данным инструментальных измерений в сентябре 2008 года) На основе обработки инструментальных данных с высоким пространственным разрешени- ем, полученных в сентябре 2008 г., проанализирована структура Основного Черноморского течения в верхнем 100-метровом слое вблизи побережья Крыма. Рассчитаны статистические характеристики мезомасштабных флуктуаций течения по данным 1165 вертикальных зондиро- ваний. Показано, что в окрестности Основного Черноморского течения выделяются интенсив- ные мезомасштабные возмущения, кинетическая энергия которых одного порядка с кинетиче- ской энергией среднего течения. Ключевые слова: Основное Черноморское течение, мезомасштабная изменчивость. Введение В формировании изменчивости гидрологических полей Черного моря определяющую роль играет одно из главных звеньев циркуляции его вод – Основное Черноморское течение (ОЧТ). Схема поверхностных течений Чер- ного моря впервые была получена Н.М. Книповичем еще в 30-х годах про- шедшего столетия [1]. Последующие публикации (например, [2 – 5]) под- твердили предложенную в работе [1] схему. В них показано, что ОЧТ со ско- ростями от 20 до 100 см/с прослеживается по периметру моря в виде замкнуто- го циклонического круговорота, простирающегося в зоне материкового склона параллельно береговой черте на расстоянии от 10 – 15 до 20 – 30 миль. ОЧТ охватывает, по меньшей мере, верхний 300 – 400-метровый слой. Однако как достаточно интенсивное квазигеострофическое течение оно сосредоточено в ~100-метровом слое [3, 5]. По современным представлениям, его максималь- ная интенсивность приходится на конец зимы – начало весны, а минимальная — на конец лета – начало осени [5 – 7]. Изменчивость циркуляции Черного моря на различных пространственно- временных масштабах изучена недостаточно. К настоящему времени опубли- кован ряд работ, посвященных долговременным и сезонным изменениям ди- намики его вод (например, [5 – 13]). Показано, что вихре-волновые процессы синоптических масштабов (с типичными пространственными размерами от ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 1 26 десяти до нескольких десятков километров и временными масштабами от недель до месяцев) выделяются в верхнем 100-метровом слое во все сезоны, но характеризуются существенной пространственно-временной перемежае- мостью [6, 8 – 10, 13]. Изменчивость ОЧТ в подповерхностном слое на более мелких пространственно-временных масштабах практически не изучена. Причина заключается в отсутствии достоверной информации о четырехмер- ной структуре ОЧТ достаточного пространственно-временного разрешения. Особый интерес представляет исследование мезомасштабной и субмезомас- штабной изменчивости ОЧТ с типичными пространственными масштабами до нескольких километров и временными – порядка нескольких суток. Этот интерес обусловлен двумя обстоятельствами. С одной стороны, интенсивная изменчивость соответствующего масштаба неоднократно описывалась по данным, полученным в отдельных регионах Мирового океана [14]. Проявле- ния интенсивных мезомасштабных вихрей отмечались и в поверхностном слое Черного моря, причем еще в 1964 г. [8], что подтвердилось позднее спутниковыми данными [10]. С другой стороны, если достаточно интенсив- ная (суб)мезомасштабная изменчивость течений действительно охватывает весь верхний слой Черного моря, то это приводит к необходимости ее явного описания (или, как минимум, адекватной параметризации) в моделях цирку- ляции вод моря. К сожалению, из-за крайней ограниченности данных инст- рументальных измерений (суб)мезомасштабная изменчивость ОЧТ в подпо- верхностном слое практически не исследована. Анализ результатов такого исследования по данным исключительно детальной съемки, проведенной в сентябре 2008 г., составляет главную цель настоящей работы, которая пред- ставляет собой продолжение опубликованного краткого сообщения на эту тему [15]. Исходные данные и методика исследования В период с 6 по 16 сентября 2008 г. в пределах 12-мильной зоны, примы- кающей к побережью Крыма, на гидрографическом судне США «Pathfinder» были выполнены уникальные (по пространственно-временному разрешению и количеству полученных данных) измерения характеристик течений с по- мощью акустического доплеровского комплекса ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler). По ходу движения судна с 5-минутным интервалом регист- рировались профили компонент вектора течения. Измерения выполнялись в слое от 17 – 20 до 100 – 110 м. В нескольких точках верхний горизонт изме- рений составлял 13 м. Разрешение данных по вертикали было 4 м. Всего вы- полнено 1165 зондирований (рис. 1). Помимо этого, в рейсе с помощью ХВТ- зондов ежечасно осуществлялись измерения температуры воды в верхнем 800-метровом слое (135 зондирований), а также было выполнено 11 CTD- станций на двух коротких гидрологических разрезах (на траверзе г. Ялты и м. Аю-Даг), ориентированных по нормали к берегу. В настоящей работе на основании ADCP-данных получено статистически обеспеченное представление о кинематической структуре генерального пере- носа, а также рассмотрен характер мезомасштабной изменчивости поля тече- ний. Заметим, что, по данным статьи [4], стрежень ОЧТ, характеризуемый на отдельных участках скоростями до 100 см/с, располагается приблизительно в ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 1 27 6 милях от береговой черты. По данным же работ [12, 13], в районе Крымско- го и Кавказского побережий стрежень ОЧТ удален от берега до ~12 – 15 миль. Оказалось, что полученные в сентябре вблизи Крымского побережья данные акустического комплекса ADCP охватывают акваторию, занятую ОЧТ, и могут быть использованы для его детального описания в слое 20 – 100 м. Р и с. 1. Положение точек, в которых выполнялись измерения трех компонент скорости тече- ния с помощью ADCP-комплекса на гидрографическом судне «Pathfinder» с 6 по 16 сентября 2008 г. (серые точки) (темная линия – граница 12-мильной зоны Украины; штриховые линии – изобаты (м); черные жирные точки – узлы, для которых производился расчет характеристик ОЧТ) Наибольшее количество данных измерений было получено для района, от- меченного на рис. 1 сплошными жирными линиями. Это было вызвано тем об- стоятельством, что экспедиция была организована Департаментом подводного наследия Института археологии НАН Украины в районе предполагаемой гибели теплохода «Армения», затопленного во время Великой Отечественной войны в отмеченном районе Черного моря. Такое количество данных измерений дает возможность получить статистически обеспеченную кинематическую структуру генерального переноса вод с очень высоким пространственным разрешением и количественно описать мезомасштабную изменчивость ОЧТ. Вычисления средних скоростей течений и их флуктуаций производились в специально подобранных узлах сетки, положение которых приведено на рис. 1. Для большей части исследуемой акватории шаг сетки составлял ~3,0 – 4,5 мили, а в районе, наиболее обеспеченном данными измерений, он умень- шался до ~1,0 – 1,5 мили. Для каждого узла сетки были вычислены осреднен- ные по пространству составляющие вектора течения на отдельных горизон- тах, осредненные по вертикали профили, а также оценены статистические характеристики мезомасштабных флуктуаций векторов течений. Поскольку в окрестности ОЧТ поле течений анизотропно, каждый узел сетки рассматривался как центр зонально ориентированного эллипса влия- ния. Данные зондирований для каждого горизонта, попадавшие в пределы эллипса влияния, осреднялись с весами, уменьшающимися по косинусои- дальному закону от единицы в центре эллипса влияния до нуля на его грани- це. До начала основных вычислений были произведены тестовые расчеты с целью определения оптимальных размеров эллипсов влияния. Они заключа- лись в том, что скорости течения вычислялись для эллипсов влияния с разме- ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 1 28 рами зональной полуоси от 0,5 до 5 миль при постоянном соотношении b / a = 0,5 (где a и b – зональная и меридиональная полуоси эллипса соот- ветственно). Учитывая результаты работы [13], в которой исследована стати- стическая структура гидрологических полей в Черном море, можно заклю- чить, что такая процедура объективного анализа очень близка к процедуре оптимальной интерполяции. Тестовые расчеты производились для акватории, примыкающей к побережью Крыма приблизительно от Ялты до м. Аю-Даг, где было получено наибольшее количество вертикальных профилей состав- ляющих вектора течения (рис. 1). Далее для каждого горизонта при различных эллипсах влияния и в сред- нем для всего исследуемого слоя рассчитывались следующие величины: – компоненты осредненных векторов течений (U , V ); – модуль осредненной скорости (\|V\| = 22 VU + ); – дисперсия и среднеквадратическое отклонение (СКО) составляющих векторов течений ( Uσ , Vσ ) и модуля скорости ( 22 VU σσσ += ); – коэффициенты вариации модуля скорости (С\|V\| = σ/ \|V\|). Сопоставление полей векторов среднего для слоя 17 – 100 м течения (рис. 2, 3) показывает, что в пределах рассматриваемой акватории при всех горизонтальных размерах эллипса влияния стрежень ОЧТ выделяется на рас- стоянии 5 – 9 миль от береговой черты. Заметная изменчивость векторов среднего течения в зависимости от размеров эллипса влияния имеет место в мористой части рассматриваемой акватории, т. е. за пределами основной струи ОЧТ. Тем не менее и здесь при значениях a ≥ 5,1 мили наблюдается стабилизация осредненных векторов, а главное, при значениях зональной полуоси эллипса влияния от 1,5 до 2,5 мили стабилизируется структура поля суммарных среднеквадратических отклонений 22 VU σσσ += . Заметим, что при этих масштабах эллипса влияния минимальная статистическая обеспе- ченность вычисленных в узлах сетки средних векторов составляет от 5 до 13 профилей, что свидетельствует о репрезентативности получаемых результа- тов (рис. 2). Р и с. 2. Осредненные для слоя 17 – 100 м векторы течений и поля суммарных среднеквадра- тических отклонений 22 VU σσσ += (см/с) при различных размерах зональной полуоси эллипса влияния a (N – количество профилей, использованных при осреднении для каждого расчетного узла) ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 1 29 При значениях a ≥ 2,5 мили поле суммарных среднеквадратических от- клонений приобретает другой вид: оно становится существенно более сгла- женным с плохо выделяемыми мезомасштабными структурами. Таким обра- зом, можно заключить, что величины a = 1,5 – 2,5 мили могут быть приняты в качестве оптимальных (для описания структуры среднего течения и анализа мезомасштабной изменчивости поля) размеров зональной полуоси эллипсов влияния. Исходя из этого, в данной работе для выявления статистически обеспеченной структуры ОЧТ и параметров его мезомасштабной изменчиво- сти были приняты следующие размеры полуосей эллипса влияния: 5,1=a мили, 75,0=b мили. Р и с. 3. Кинематическая структура проинтерполированных в узлы сетки течений на различ- ных горизонтах и в среднем по слою вблизи Крымского побережья в сентябре 2008 г. (a = 1,5 мили) Результаты и их анализ Кинематическая структура ОЧТ. Вблизи Крымского побережья в слое от 13 –17 до 100 м отчетливо выделяется ОЧТ. Генеральное направление те- чения – вдоль берега (рис. 3, 4). Стрежень течения в основном располагается на расстоянии 5 – 9 миль от береговой черты. На рис. 3 четко видно, что на кинематическую структуру ОЧТ влияет рельеф дна. На подходе к траверзу м. Аю-Даг, там где уклон континентального склона уменьшается, а изобаты 200 и 1000 м удаляются от берега, основная ветвь ОЧТ также отодвигается на расстояние до 12 миль от берега. После прохождения траверза м. Ай-Тодор ОЧТ вновь смещается к береговой черте. Скорости потока варьируют от 5 до 40 см/с. Причем максимальные скорости зарегистрированы в подповерхност- ном слое (30 – 40 м) на участках, где происходит смещение оси ОЧТ. Наибо- ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 1 30 лее отчетливо ОЧТ выделяется в поле векторов, осредненных по всему ис- следуемому слою. Скорости, осредненные по всему 100-метровому слою, варьируют от значений, близких к нулевым, до 30 см/с. Причем существен- ное уменьшение скорости течения происходит западнее 33,7° в. д. (траверз м. Сарыч), что, по всей видимости, связано с тем, что стрежень ОЧТ распола- гается здесь за пределами 12-мильной зоны. Р и с. 4. Вертикальная структура ОЧТ в районе съемки вдоль его стрежня и количество изме- рений, использованных при интерполяции (a = 1,5 мили) Судя по распределению осредненных векторов, циркуляция вод на уча- стке акватории, прилегающей к береговой черте от м. Аю-Даг до м. Ай-То- дор, представлена мезомасштабными кинематическими образованиями, вы- деляющимися на фоне генерального юго-восточного переноса. Этим объяс- няется тот факт, что ОЧТ на 34,4° в. д. характеризуется минимальными ско- ростями. Здесь же отмечаются высокие значения коэффициентов вариации модуля скорости ОЧТ (С\|V\|). Вторая область высоких значений С\|V\| наблюда- ется в окрестности 33,6° в. д. (рис. 4). Мезомасштабная изменчивость ОЧТ. Отметим, что экспедиция прово- дилась в период года, когда средние скорости ОЧТ уменьшаются до миниму- ма типичного сезонного хода, а синоптическая изменчивость поля течений интенсифицируется [3, 6, 9]. Результаты, приведенные на рис. 2, демонстри- руют наличие высокоамплитудных мезомасштабных возмущений в поле те- чений во всем анализируемом слое. Типичные величины среднеквадратиче- ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 1 31 ских отклонений модуля скорости составляют 10 – 20 см/с. На их мезомас- штабный характер указывает быстрое уменьшение величин С\|V\| при увеличе- нии масштаба сглаживания (рис. 5). Так, например, при a = 1,5 мили макси- мальная величина С\|V\| превышает 10, а при a = 2,5 мили она уменьшается вдвое. При этом меняется и пространственная структура полей С\|V\| и 22 VU σσσ += . При меньшем масштабе пространственного сглаживания (a = 1,5 – 2,0 мили) явно выделяется мезомасштабное динамическое образо- вание с типичным пространственным масштабом в несколько километров, которое практически исчезает уже при a = 2,5 мили (рис. 2, 5). Р и с. 5. Коэффициенты вариации модулей скорости при различных параметрах эллипса влияния Необходимо подчеркнуть, что максимальные значения 22 VU σσσ += от- мечаются в окрестности стрежня ОЧТ (рис. 2), а максимальные величины С\|V\| – за пределами основной струи ОЧТ, там где осредненные скорости состав- ляют около 1 – 2 см/с (рис. 5). Вне окрестности стрежня ОЧТ наблюдается также сильная зависимость векторов среднего течения от размеров эллипса влияния. Однако и в окрестности стрежня ОЧТ и за ее пределами средне- квадратические отклонения модуля скорости, характеризующие мезомас- штабную изменчивость, остаются достаточно большими. Даже осредненная (по всему 100-метровому слою) величина 22 VU σσσ += редко была меньше 10 см/с (рис. 2), а для отдельных горизонтов подповерхностного слоя она оказалась существенно большей. Типичные значения коэффициента вариации модуля скорости превышали 1, а максимальные – 10 (рис. 5). Приведенные факты означают, что мезомасштабная изменчивость поля течений, во-первых, носит явно выраженный агеострофический (нелиней- ный) характер, а во-вторых, существенно влияет на структуру циркуляции в окрестности ОЧТ (по крайней мере, в период сезонного ослабления ОЧТ, на который пришлись экспедиционные работы). Отсюда следует необходимость явного описания мезомасштабных процессов (или, как минимум, их адекват- ной параметризации) в моделях циркуляции вод Черного моря. Эти выводы могут показаться достаточно очевидными, поскольку для некоторых регио- нов Мирового океана они были установлены более 25 лет тому назад [14]. Однако их прямое экспериментальное подтверждение для подповерхностного ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 1 32 слоя в районе свала глубин у Крымского побережья до сих пор отсутствова- ло. Учитывая сильную пространственно-временную перемежаемость мезо- масштабных явлений в морях и океанах, такое экспериментальное подтвер- ждение представляется особенно ценным. Что касается субмезомасштабной изменчивости поля течений с харак- терными пространственными масштабами порядка 1 км, то выполненные из- мерения не позволили получить статистически значимые оценки ее интен- сивности. Если при а = 1,5 мили в пределы эллипса влияния попадало как минимум 5 профилей составляющих вектора течения, то при уменьшении а до 0,5 мили – не больше 1 – 4, что не позволяет достоверно анализировать субмезомасштабные процессы. Пространственно-временная изменчивость поля течений и инерци- онные колебания на основном полигоне. С целью получения более подроб- ного представления о характере пространственно-временной изменчивости поля течений (включая инерционные колебания) в окрестности ОЧТ для рай- она основного полигона (см. рис. 1), где получено наибольшее количество данных измерений, были проведены расчеты на мезомасштабной сетке, шаг которой составлял ~1 милю (рис. 6). Как видно из рис. 6, в поле векторов, ос- редненных за 8-дневный период (с 6 по 13 сентября), условно можно выде- лить две зоны: прибрежную и мористую. В прибрежной области преобладают потоки юго-восточного направления, которые можно интерпретировать как прибрежную ветвь ОЧТ со скоростями, не превышающими 20 см/с. В поле векторов мористой части наряду с потоками, направленными на юго-восток, присутствуют векторы практически встречных направлений. Другими слова- ми, в мористой части полигона не выделяется упорядоченный однонаправ- ленный перенос вод. Полученное поле векторов отражает неоднородности, которые можно интерпретировать как проявление мезомасштабных вихрей. Так, в юго-западной части рассматриваемой области выделяется антицикло- ническое вихревое образование с диаметром около 4 миль. Р и с. 6. Положение узлов мезомасштабной сетки (а) и поле осредненных для верхнего 100- метрового слоя векторов течений за период с 6 по 13 сентября 2008 г. (б) (a = 1,5 мили) ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 1 33 Для того чтобы удостовериться в том, что выделенные мезомасштабные структуры не являются проявлением интенсивных инерционных колебаний в условиях несинхронности съемки, необходим дополнительный анализ. Из- вестно, что одной из главных причин генерации инерционных течений явля- ется резкая смена ветрового режима. В нашем случае в ночь с 9 на 10 сентяб- ря имели место резкие усиления скорости ветра от 5 – 7 до более 10 м/с, что могло привести к генерации инерционных течений. Рассмотрим поэтому ха- рактеристики инерционных течений на полигоне 10 – 11 сентября 2008 г. В практике океанологических вычислений инерционные течения выде- ляют обычно по данным измерений скорости, продолжительность которых больше или равна инерционному периоду. Инерционная компонента скоро- сти течения определяется как разность между текущим значением скорости, измеренным в каждый конкретный момент, и значением скорости, осреднен- ной за весь инерционный период. Причем обычно используются данные, ко- торые получают на заякоренных станциях, пространственными флуктуация- ми которых пренебрегают. Данные же, которыми мы располагаем, рассредо- точены по пространству (рис. 6). Тем не менее мы попытались оценить по ним характеристики инерционных течений, принимая во внимание, что ти- пичное расстояние между точками измерений в период, указанный на рис. 7, составляет ~3 мили (заметим, что пространственные флуктуации поверхно- стных заякоренных буев, по данным которых обычно рассчитывают парамет- ры инерционных колебаний на глубокой воде, такого же порядка). С этой це- лью для района с максимальным количеством измерений были выбраны дан- ные, наиболее полно характеризующие инерционный период, который на широте южного побережья Крыма составляет 17,2 ч. Для указанных на рис. 7 отрезков времени для нескольких горизонтов были вычислены ряды средне- часовых значений скорости течения, из которых и выделялись остаточные (инерционные) течения. Р и с. 7. Годографы инерционных течений на горизонте 37 м 10 – 11 сентября 2008 г. (цифры означают время в часах от начала периодов наблюдений, указанных в верхних частях рисунков) ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 1 34 Полученные годографы течений характеризуются генеральным вращени- ем остаточных векторов по часовой стрелке, что действительно позволяет отнести эти течения к инерционным. Оценка их скоростей показывает, что они варьируют от 5 – 8 до 22 – 24 cм/с. Средние же скорости инерционных течений составляют 13 – 14 см/с. При этих скоростях теоретический радиус круга инерции должен в среднем составлять 13 – 14 км (~7 миль). Эта оценка согласуется с ранее опубликованными [16] и оправдывает допущение о про- странственной однородности данных, сделанное нами при расчете характери- стик инерционных течений в рассматриваемый отрезок времени (см. рис. 7). Вместе с тем распределение температуры, солености и плотности на гидроло- гических разрезах подтверждает наше заключение о том, что полученные в поле течений неоднородности действительно представляют собой именно вихревые структуры, а не являются следствием пространственно-временной неоднородности данных измерений при наличии интенсивных инерционных колебаний. Существование указанных неоднородностей подтверждают и данные спутниковых измерений [17]. Выводы Можно заключить, что мезомасштабная изменчивость ОЧТ в рассмот- ренном районе Черного моря проявляется в виде локальных вихревых обра- зований, а также в виде инерционных течений. Характерные горизонтальные масштабы выделенных вихревых образований составляют 2 – 4 мили. Типич- ные мезомасштабные флуктуации скорости в верхнем 100-метровом слое ≥ 10 cм/c, а соответствующие коэффициенты вариации ≥ 1. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Книпович Н.М. Гидрологические исследования в Черном море // Тр. Азово-Черномор- ской научно-промысловой экспедиции. – 1933. – Вып. 10. – 272 с. 2. Новицкий В.П. Вертикальное строение водной толщи и общие черты циркуляции вод Черного моря // Тр. АзЧерНИРО. – 1964. – Вып. 25. – С. 3 – 21. 3. Филиппов Д.М. Циркуляция и структура вод Черного моря. – М.: Наука, 1968. –319 с. 4. Богатко О.Н., Богуславский С.Г., Беляков Ю.М. и др. Поверхностные течения Черного моря // Комплексные исследования Черного моря. – Севастополь: МГИ АН УССР, 1979. – С. 26 – 33. 5. Блатов А.С., Булгаков Н.П., Иванов В.А. и др. Изменчивость гидрофизических полей Черного моря / Под ред. Б.А. Нелепо. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 239 с. 6. Кныш В.В., Коротаев Г.К., Демышев С.Г. и др. Долговременные изменения термоха- линных и динамических характеристик Черного моря по климатическим данным тем- пературы и солености и их ассимиляция в модели // Морской гидрофизический журнал. – 2005. – № 3. – С. 11 – 30. 7. Шокурова И.Г. Сезонная и межгодовая изменчивость геострофической циркуляции вод Черного моря // Системы контроля окружающей среды. – Севастополь: МГИ НАН Ук- раины, 2008. – С. 329 – 332. 8. Зац В.И. Динамика вод и процессы горизонтальной турбулентной диффузии в при- брежной зоне Черного моря // Дис. … канд геогр. наук. – М.: МГУ, 1964. – 96 с. 9. Блатов А.С., Иванов В.А. О вихреобразовании в Черном море // Комплексные исследо- вания Черного моря. – Севастополь: МГИ АН УССР, 1979. – С. 43 – 51. ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 1 35 10. Zatsepin A.G., Ginzburg A.I., Kostianoy A.G. et al. Observations of Black Sea mesoscale ed- dies and associated horizontal mixing // J. Geophys. Res. – 2003. – 108, C8. – 3246, doi:10.1029/2002JC001390. 11. Дорофеев В.Л., Кныш В.В., Коротаев Г.К. Оценка долговременной изменчивости гид- рофизических характеристик Черного моря на основе ассимиляции климатических гид- рологических и альтиметрических полей // Морской гидрофизический журнал. – 2006. – № 4. – С. 3 – 17. 12. Полонский А.Б., Шокурова И.Г. Десятилетняя изменчивость характеристик пикноклина и геострофической циркуляции вод Черного моря в зимний период // Метеорология и гидрология. – 2009. – № 4. – С. 75 – 92. 13. Полонский А.Б., Шокурова И.Г. Статистическая структура крупномасштабных полей температуры и солености в Черном море // Морской гидрофизический журнал. – 2008. – № 1. – С. 51 – 65. 14. Полонский А.Б. Горизонтально-неоднородный деятельный слой океана и его моделиро- вание. – Севастополь – Обнинск: МГИ АН УССР – ВНИИГМИ-МЦД, 1989. – 234 с. 15. Полонский А.Б., Джиганшин Г.Ф. Структура и мезомасштабная изменчивость Основно- го Черноморского течения у побережья Крыма // Доп. НАН України. – 2010. – № 6. – С. 107 – 112. 16. Беляков Ю.М. Особенности инерционных течений в открытой части моря // Комплекс- ные исследования Черного моря. – Севастополь: МГИ АН УССР, 1979. – C. 34 – 42. 17. Сайт dvs.net.ua. Морской гидрофизический институт НАН Украины, Материал поступил Севастополь в редакцию 20.11.09 E-mail: apolonsky5@mail.ru После доработки 02.03.10 АНОТАЦІЯ На основі обробки інструментальних даних з високою просторовою роздільною здатністю, отриманих у вересні 2008 р., проаналізована структура Основної Чорноморської течії у верхньому 100-метровому шарі поблизу побережжя Криму. Розраховані статистичні характеристики мезомасштабних флуктуацій течії за даними 1165 вертикальних зондувань. Показано, що поблизу Основної Чорноморської течії виділяються інтенсивні мезомасштабні збурення, кінетична енергія яких є одного порядку з кінетичною енергією середньої течії. Ключові слова: Основна Чорноморська течія, мезомасштабна мінливість. ABSTRACT Based on processing of the instrumental data with high spatial resolution obtained in September, 2008, the structure of the Rim Current in the upper 100m-layer near the Crimean coast is analyzed. Statistical characteristics of meso-scale current fluctuations are calculated using 1165 verti- cal profiles. It is shown that in the vicinity of the Rim Current, distinguished are the intensive meso- scale disturbances whose kinetic energy is of the same order as that of a mean current. Keywards: Rim Current, meso-scale variability.

Institution

Ähnliche Einträge