Внутренние гравитационные волны в океане с фоновыми сдвиговыми течениями, возбуждаемые нестационарными источниками

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрена задача о генерации внутренних гравитационных волн локализованным осциллирующим источником возмущений в океане конечной глубины с фоновыми сдвиговыми течениями. Для построения аналитических решений в линейном приближении использованы модельные представления частоты плавучести и распределения сдвигового течения по глубине. В предположении Майлса–Ховарда построено интегральное представление решения в виде сумм волновых мод. С помощью метода стационарной фазы получено асимптотическое представление решения для отдельной моды. Изучена пространственная трансформация фазовых структур волновых полей в зависимости от частоты осцилляций источника возмущений и основных характеристике сдвиговых течений. Показаны экспериментально измеренные сдвиговые потоки в абиссальных каналах, проведено сравнение с результатами лабораторного моделирования.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Булатов

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: internalwave@mail.ru
Россия, Москва

И. Ю. Владимиров

Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии наук

Email: iyuvladimirov@rambler.ru
Россия, Москва

Е. Г. Морозов

Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии наук

Email: egmorozov@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Арнольд А. И. Волновые фронты и топологии кривых. М.: Фазис, 2002. 118 с.
  2. Булатов В. В., Владимиров Ю. В. Волны в стратифицированных средах. М.: Наука, 2015. 735 с.
  3. Булатов В. В., Владимиров И. Ю., Морозов Е. Г. Генерация внутренних гравитационных волн в океане при набегании фонового сдвигового течения на подводную возвышенность // Доклады РАН. Науки о Земле. 2022. Т. 505. № 2. С. 192–195.
  4. Гаврильева А. Г., Губарев Ю. Г., Лебедев М. П. Теорема Майлса и новые частные решения уравнения Тейлора–Гольдштейна // Ученые записки Казанского университета. Серия физико–математические науки. 2016. Т. 158(2). С. 156–171.
  5. Миропольский Ю. З. Динамика внутренних гравитационных волн в океане. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 302 с.
  6. Слепышев А. А. Вертикальный перенос импульса инерционно–гравитационными внутренними волнами на двумерном сдвиговом течении // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37. № 4. С. 279–287.
  7. Baines P. G. Mixing in downslope flows in the ocean – plumes versus gravity currents // Atmosphere–Ocean. 2008. V. 46(4). P. 405–419.
  8. Baines P. G., Hoinka K. P. Stratified flow over two–dimensional topography in fluid of infinite depth: a laboratory simulation // J. Atmospheric Sciences. 1985. V. 42 (15). P. 1614–1630.
  9. Bulatov V. V., Vladimirov Yu. V. Dynamics of internal gravity waves in the ocean with shear flows // Russian J. Earth Sciences. 2020. V. 20. ES4004.
  10. Fabrikant A. L., Stepanyants Yu. A. Propagation of waves in shear flows. World Scientific Publishing, 1998. 304 p.
  11. Howland C. J., Taylor J. R., Caulfield C. P. Shear–induces breaking of internal gravity waves // J. Fluid Mechanics. 2021. V. 921. A24.
  12. Kravtsov Yu., Orlov Yu. Caustics, catastrophes and wave fields. Berlin: Springer, 1999. 210 p.
  13. Long R. R. Some aspects of the flow of stratified fluids II I. Continuous density gradients // Tellus. 1955. V. 7. P. 341–357.
  14. Miles J. W. On the stability of heterogeneous shear flow // J. Fluid Mech. 1961. V. 10 (4). Р. 495–509.
  15. Meunier P., Dizиs S., Redekopp L., Spedding G. Internal waves generated by a stratified wake: experiment and theory // J. Fluid Mech. 2018. V. 846. P. 752–788.
  16. Morozov E. G. Oceanic internal tides. Observations, analysis and modeling. Berlin: Springer, 2018. 317 p.
  17. Morozov E. G., Frey D. I., Zuev O. A., Makarenko N. I., Seliverstova A. M., Mekhova O. S., Krechik V. A. Antarctic Bottom Water in the Vema Fracture Zone // J. Geophys. Res. 2023. V. 128. e2023JC019967.
  18. Morozov E. G., Kozlov I. E., Shchuka S. A., Frey D. I. Internal tide in the Kara Gates Strait // Oceanology. 2017. V. 57 (1). P. 8–18.
  19. Shugan I., Chen Y.–Y. Kinematics of the ship’s wake in the presence of a shear flow // J. Mar. Sci. Eng. 2021. V. 9. P. 7.
  20. Vallis G. K. Atmospheric and oceanic fluid dynamics. Cambridge University Press, 2006. 758 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Волновая картина распространяющихся волн от источника в положительном направлении оси , два волновых фронта при

Скачать (48KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Волны от источника во всех направлениях; два волновых фронта при , два волновых фронта при

Скачать (83KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Измеренное поле скорости вдоль абиссального разлома Вима в тропической Атлантике при обтекании потоком донной воды поперечного подводного хребта. Цифры на верхней оси показывают номера станций профилирования течений опускаемым допплеровским профилографом течений. Максимальные скорости потока на восток (слева направо) наблюдаются после скатывания течения вниз по склону

Скачать (192KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Лабораторное моделирование (вверху) и численный расчёт (внизу) обтекания потоком подводного препятствия для значений параметра , близких к наблюдаемым в океане

Скачать (324KB)
Метаданные

Примечание

Представлено академиком РАН М.В. Флинтом 12.08.2024 г.


© Российская академия наук, 2025