Морской гидрофизический журнал. 2023; 39: 234-248
Аномальная изменчивость вызванных тайфуном Лайнрок инерционных колебаний шельфовых вод залива Петра Великого в августе – сентябре 2016 года
https://doi.org/10.29039/0233-7584-2023-2-234-248Аннотация
Цель. Проанализированы характеристики инерционных колебаний, возбужденных экстремальным атмосферным воздействием на фоне течения со сдвигом, на примере инерционных колебаний, возбужденных тайфуном Лайнрок в шельфовых водах юго-западного района залива Петра Великого на фоне присклонового Приморского течения.
Методы и результаты. Используется частотно-временно́й спектральный анализ мезомасштабной изменчивости реализаций вращательных компонент вектора скорости течений, вызванной тайфуном Лайнрок. Реализации скорости течений получены с помощью океанографической системы Seawatch, заякоренной на юго-западном шельфе залива Петра Великого. Установлен значительный рост спектральной плотности кинетической энергии течений с вращением по часовой стрелке на частоте ωi, близкой к параметру Кориолиса f ≈ 2π/18 (рад/ч) на широте постановки системы Seawatch на начальном этапе воздействия тайфуна. Аналогичный рост спектральной плотности кинетической энергии на этой же частоте ωi, но с вращением против часовой стрелки зафиксирован на заключительном этапе воздействия тайфуна. Зарегистрированные инерционные колебания вектора скорости с противоположными направлениями его вращения на частоте ωi демонстрируют существенное отличие их годографов от канонического годографа скорости с круговым вращением по часовой стрелке.
Выводы. На фоне присклонового Приморского течения, существенно усиленного (до 0,9 м/с) тайфуном Лайнрок, инерционные колебания скорости этого течения, возбужденные тайфуном на шельфе залива Петра Великого, проявляют аномальную изменчивость. Модель этих колебаний в присутствии сдвигового течения, предложенная Г. К. Коротаевым и К. Д. Сабининым (2017 г.), дает качественную интерпретацию изменчивости инерционных колебаний шельфовых вод залива, возбужденных тайфуном Лайнрок в августе – сентябре 2016 г.
Список литературы
1. Физика океана. Гидродинамика океана / Отв. ред. В. М. Каменкович, А. С. Монин. Москва : Наука, 1978. Т. 2. 435 с.
2. Alford M. Internal swell generation: the spatial distribution of energy flux from the wind to mixed layer near-inertial motions // Journal of Physical Oceanography. 2001. Vol. 31, iss. 8. P. 2359–2368. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2001)0312359:ISGTSD2.0.CO;2
3. Fu L.-L. Observations and models of inertial waves in the deep ocean // Reviews of Geophysics. 1981. Vol. 19, iss. 1. P. 141–170. https://doi.org/10.1029/RG019i001p00141
4. Price J. F. Internal wave wake of a moving storm. Part I. Scales, energy budget and observations // Journal of Physical Oceanography. 1983. Vol. 13, iss. 6. P. 949–965. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1983)0130949:IWWOAM2.0.CO;2
5. Upper-ocean inertial currents forced by a strong storm. Part I: Data and comparisons with linear theory / E. A. D’Asaro [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 1995. Vol. 25, iss. 11. P. 2909–2936. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1995)0252909:UOICFB2.0.CO;2
6. Olbers D., Jurgenowski P., Eden C. A wind-driven model of the ocean surface layer with wave radiation physics // Ocean Dynamics. 2020. Vol. 70, iss. 8. P. 1067–1088. https://doi.org/10.1007/s10236-020-01376-2
7. Исследования полей течений и загрязнений прибрежных вод на Геленджикском шельфе Черного моря с использованием космических данных / В. Г. Бондур [и др.] // Исследование Земли из космоса. 2012. № 4. С. 3–11. EDN PANLDH.
8. Мониторинг загрязнений прибрежных акваторий с использованием многоспектральных космических изображений высокого разрешения / В. Г. Бондур [и др.] // Исследование Земли из космоса. 2006. № 6. С. 42–49. EDN HYKJVX.
9. Keeler R., Bondur V., Vithanage D. Sea Truth measurements for remote sensing of littoral water // Sea Technology. 2004. Vol. 45, iss. 4. P. 53–58. URL: http://www.aerocosmos.info/pdf/1/2004_Keeler_Bondur_Vithanage_SeaTech.pdf (дата обращения: 02.04.2023).
10. Бондур В. Г., Сабинин К. Д., Гребенюк Ю. В. Аномальная изменчивость инерционных колебаний океанских вод на гавайском шельфе // Доклады Академии наук. 2013. Т. 450, № 1. C. 100–104. doi:10.7868/S0869565213130173
11. Бондур В. Г., Сабинин К. Д., Гребенюк Ю. В. Генерация инерционно-гравитационных волн на островном шельфе // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51, № 2. C. 235–241. doi:10.7868/S0002351515020030
12. Сабинин К. Д., Коротаев Г. К. Инерционные колебания в присутствии сдвигового течения в океане // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2017. Т. 53, № 3. C. 399–405. doi:10.7868/S0002351517030117
13. Гилл А. Е. Динамика атмосферы и океана. Москва : Мир, 1986. Т. 1. 388 с.
14. Новотрясов В. В., Лобанов В. Б., Сергеев А. Ф. Особенности инерционных колебаний скорости течений в заливе Петра Великого, возбужденных экстремальным атмосферным воздействием (на примере тайфуна Лайнрок) // Океанологические исследования. 2019. Т. 47, № 3. С. 92–103. doi:10.29006/1564-2291.JOR-2019.47(3).8
15. Emery W. J., Thomson R. E. Data analysis methods in physical oceanography. Pergamon, 1998. 634 p. https://doi.org/10.1016/C2010-0-66362-0
16. Современное состояние и тенденции изменения природной среды залива Петра Великого Японского моря / Отв. ред. А. С. Астахов, В. Б. Лобанов. Москва : ГЕОС, 2008. 460 с. EDN OTRITN.
17. Любицкий Ю. В. Штормовой нагон в заливе Петра Великого (Японское море), вызванный тайфуном Лайонрок (29 августа – 02 сентября 2016 г.) // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2018. № 1. С. 31–39. EDN VMXKZI.
18. Юрасов Г. И., Яричин В. Г. Течения Японского моря. Владивосток : ДВО АН СССР, 1991. 172 с.
19. Фомин Л. М. Об инерционных колебаниях в горизонтально неоднородном поле скорости течений в океане // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 1973. Т. 9, № 1. С. 75–83.
20. Mooers C. N. K. Several effects of a baroclinic current on the cross-stream propagation of inertial-internal waves // Geophysics Fluid Dynamics. 1973. Vol. 6, iss. 3. P. 245–275. https://doi.org/10.1080/03091927509365797
21. Whitt D. B., Thomas L. N. Near-Intertial waves in Strongly Baroclinic Currents // Journal of Physical Oceanography. 2012. Vol. 43, iss. 4. P. 706–725. https://doi.org/10.1175/JPO-D-12-0132.1
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2023; 39: 234-248
Anomalous Variations of the Typhoon Lionrock Induced Inertial Oscillations of Shelf Waters in the Peter the Great Bay in August – September, 2016
https://doi.org/10.29039/0233-7584-2023-2-234-248Abstract
Purpose. The purpose of the study is to analyze the characteristics of inertial oscillations induced by extreme atmospheric effects against the background of the shear current, using the example of inertial oscillations caused by the typhoon Lionrock in the shelf waters of the southwestern Peter the Great Bay against the background of the near-slope Primorskoe current.
Methods and Results. The frequency-temporal spectral analysis of the typhoon Lionrock induced mesoscale variability of the rotational components’ realizations of the current velocity vector was applied. The current velocity realizations were obtained using the Seawatch oceanographic system moored on the southwestern shelf of the Peter the Great Bay. The specified analysis made it possible to establish that at the latitude at which the Seawatch system had been installed and at the initial stage of the typhoon impact, the spectral density of currents kinetic energy grew significantly at clockwise rotation at frequency ωi close to the Coriolis parameter f ≈ 2π/18 (rad/h). A similar growth of the kinetic energy spectral density was recorded at the same frequency ωi, but at the counterclockwise rotation and at the final stage of typhoon impact. The recorded inertial oscillations of velocity vector at opposite directions of its rotation at frequency ωi demonstrate a significant difference of their travel time curves from the canonical one at a circular clockwise rotation.
Conclusions. Against the background of the near-slope Primorskoe current significantly amplified (up to 0.9 m/s) by the typhoon Lionrock, the velocity inertial variations of this current induced by the typhoon on the shelf of the Peter the Great Bay, show anomalous variability. The model of these oscillations in the presence of a shear current proposed by G. K. Korotaev and K. D. Sabinin (2017) provides a qualitative interpretation of the inertial oscillations’ variability in the bay shelf waters resulted from the typhoon Lionrock impact in August – September, 2016.
References
1. Fizika okeana. Gidrodinamika okeana / Otv. red. V. M. Kamenkovich, A. S. Monin. Moskva : Nauka, 1978. T. 2. 435 s.
2. Alford M. Internal swell generation: the spatial distribution of energy flux from the wind to mixed layer near-inertial motions // Journal of Physical Oceanography. 2001. Vol. 31, iss. 8. P. 2359–2368. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2001)0312359:ISGTSD2.0.CO;2
3. Fu L.-L. Observations and models of inertial waves in the deep ocean // Reviews of Geophysics. 1981. Vol. 19, iss. 1. P. 141–170. https://doi.org/10.1029/RG019i001p00141
4. Price J. F. Internal wave wake of a moving storm. Part I. Scales, energy budget and observations // Journal of Physical Oceanography. 1983. Vol. 13, iss. 6. P. 949–965. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1983)0130949:IWWOAM2.0.CO;2
5. Upper-ocean inertial currents forced by a strong storm. Part I: Data and comparisons with linear theory / E. A. D’Asaro [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 1995. Vol. 25, iss. 11. P. 2909–2936. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1995)0252909:UOICFB2.0.CO;2
6. Olbers D., Jurgenowski P., Eden C. A wind-driven model of the ocean surface layer with wave radiation physics // Ocean Dynamics. 2020. Vol. 70, iss. 8. P. 1067–1088. https://doi.org/10.1007/s10236-020-01376-2
7. Issledovaniya polei techenii i zagryaznenii pribrezhnykh vod na Gelendzhikskom shel'fe Chernogo morya s ispol'zovaniem kosmicheskikh dannykh / V. G. Bondur [i dr.] // Issledovanie Zemli iz kosmosa. 2012. № 4. S. 3–11. EDN PANLDH.
8. Monitoring zagryaznenii pribrezhnykh akvatorii s ispol'zovaniem mnogospektral'nykh kosmicheskikh izobrazhenii vysokogo razresheniya / V. G. Bondur [i dr.] // Issledovanie Zemli iz kosmosa. 2006. № 6. S. 42–49. EDN HYKJVX.
9. Keeler R., Bondur V., Vithanage D. Sea Truth measurements for remote sensing of littoral water // Sea Technology. 2004. Vol. 45, iss. 4. P. 53–58. URL: http://www.aerocosmos.info/pdf/1/2004_Keeler_Bondur_Vithanage_SeaTech.pdf (data obrashcheniya: 02.04.2023).
10. Bondur V. G., Sabinin K. D., Grebenyuk Yu. V. Anomal'naya izmenchivost' inertsionnykh kolebanii okeanskikh vod na gavaiskom shel'fe // Doklady Akademii nauk. 2013. T. 450, № 1. C. 100–104. doi:10.7868/S0869565213130173
11. Bondur V. G., Sabinin K. D., Grebenyuk Yu. V. Generatsiya inertsionno-gravitatsionnykh voln na ostrovnom shel'fe // Izvestiya RAN. Fizika atmosfery i okeana. 2015. T. 51, № 2. C. 235–241. doi:10.7868/S0002351515020030
12. Sabinin K. D., Korotaev G. K. Inertsionnye kolebaniya v prisutstvii sdvigovogo techeniya v okeane // Izvestiya RAN. Fizika atmosfery i okeana. 2017. T. 53, № 3. C. 399–405. doi:10.7868/S0002351517030117
13. Gill A. E. Dinamika atmosfery i okeana. Moskva : Mir, 1986. T. 1. 388 s.
14. Novotryasov V. V., Lobanov V. B., Sergeev A. F. Osobennosti inertsionnykh kolebanii skorosti techenii v zalive Petra Velikogo, vozbuzhdennykh ekstremal'nym atmosfernym vozdeistviem (na primere taifuna Lainrok) // Okeanologicheskie issledovaniya. 2019. T. 47, № 3. S. 92–103. doi:10.29006/1564-2291.JOR-2019.47(3).8
15. Emery W. J., Thomson R. E. Data analysis methods in physical oceanography. Pergamon, 1998. 634 p. https://doi.org/10.1016/C2010-0-66362-0
16. Sovremennoe sostoyanie i tendentsii izmeneniya prirodnoi sredy zaliva Petra Velikogo Yaponskogo morya / Otv. red. A. S. Astakhov, V. B. Lobanov. Moskva : GEOS, 2008. 460 s. EDN OTRITN.
17. Lyubitskii Yu. V. Shtormovoi nagon v zalive Petra Velikogo (Yaponskoe more), vyzvannyi taifunom Laionrok (29 avgusta – 02 sentyabrya 2016 g.) // Vestnik Dal'nevostochnogo otdeleniya Rossiiskoi akademii nauk. 2018. № 1. S. 31–39. EDN VMXKZI.
18. Yurasov G. I., Yarichin V. G. Techeniya Yaponskogo morya. Vladivostok : DVO AN SSSR, 1991. 172 s.
19. Fomin L. M. Ob inertsionnykh kolebaniyakh v gorizontal'no neodnorodnom pole skorosti techenii v okeane // Izvestiya RAN. Fizika atmosfery i okeana. 1973. T. 9, № 1. S. 75–83.
20. Mooers C. N. K. Several effects of a baroclinic current on the cross-stream propagation of inertial-internal waves // Geophysics Fluid Dynamics. 1973. Vol. 6, iss. 3. P. 245–275. https://doi.org/10.1080/03091927509365797
21. Whitt D. B., Thomas L. N. Near-Intertial waves in Strongly Baroclinic Currents // Journal of Physical Oceanography. 2012. Vol. 43, iss. 4. P. 706–725. https://doi.org/10.1175/JPO-D-12-0132.1
