Пример сопоставления вихревых структур в полях эйлеровых и лагранжевых характеристик для Северо-западной части Тихого океана
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2024.209Аннотация
В данной работе проводится совместный анализ пространственных распределений океанологических полей на основе эйлерова и лагранжева подходов. Если в эйлеровом подходе движение среды рассматривается как функция координат и времени, а уравнения движения записываются для определенных точек в пространстве, то лагранжев подход фокусируется на отслеживании индивидуальных частиц в океане. В этом подходе частицы, представляющие водные массы или другие материалы, рассматриваются как отдельные объекты, перемещающиеся в соответствии с уравнениями движения. Рассматривается изменчивость океанологических характеристик для района Северо-западной части Тихого океана. Анализируются пространственные распределения океанологических полей, построенные за 24 октября 2010 г. Для идентификации мезомасштабных вихрей используется алгоритм AMEDA. В рамках эйлерова подхода показано, что домены с запретом к вытягиванию мезомасштабных вихрей только частично соответствуют областям расположения крупномасштабных вихрей. Вихревые структуры и элементы крупномасштабной циркуляции хорошо проявляются на распределениях показателя Ляпунова (λ-карты) и картах, характеризующих траектории адвектируемых частиц (S-карты). Повышенные значения кинетической и доступной потенциальной энергии соответствуют основным структурам циркуляции в регионе, однако для анализа эволюции циркуляционных структур они мало информативны по сравнению с λ-картами и S-картами, аккумулирующими информацию о предыдущем периоде. Построены пространственные распределения относительной завихренности и потенциальной завихренности Эртеля. Показано, что положительные величины относительной завихренности окаймляют Продолжение Куросио с севера, а отрицательные — с юга, что характерно для струйных течений, направленных на восток. Лагранжев эксперимент с пятнами пассивных маркеров показал, что пятно, которое большую часть анализируемого промежутка времени находилось в домене, где вытягивание вихрей запрещено, наиболее устойчиво к деформации.
Ключевые слова:
эйлеров подход, лагранжев подход, Северо-западная часть Тихого океана, GLORYS12V, мезомасштабные вихри, Куросио, Ойясио, пассивные маркеры
Скачивания
Библиографические ссылки
Белоненко, Т. В., Колдунов, В. В., Старицын, Д. К., Фукс, В. Р., Шилов, И. О. (2009). Изменчивость уровня Северо-западной части Тихого океана. СПб.: Изд-во СМИО-ПРЕСС.
Вулис, И. Л. и Монин, А. С. (1975). О доступной потенциальной энергии океана. Доклады АН СССР, 221 (3), 597–600.
Жмур, В. В. (2011). Мезомасштабные вихри океана. М.: ГЕОС.
Жмур, В. В., Белоненко Т. В., Новоселова Е. В., Суетин Б. П. (2023а). Прямой и обратный каскад энергии при вытягивании вихрей в океане. Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 508 (2), 270–274. https://doi.org/10.1134/S1028334X22601675.
Жмур, В. В., Белоненко, Т. В., Новоселова, Е. В., Суетин, Б. П. (2023б). Условия трансформации мезомасштабного вихря в субмезомасштабную вихревую нить при вытягивании его неоднородным баротропным течением. Океанология, 63 (2), 200–210. https://doi.org/10.31857/S0030157423020144.
Жмур, В. В., Белоненко, Т. В., Новоселова, Е. В., Суетин, Б. П. (2023в). Приложение к реальному океану теории трансформации мезомасштабного вихря в субмезомасштабную вихревую нить при вытягивании его неоднородным баротропным течением. Океанология, 63 (2), 211–223. https://doi.org/10.31857/S0030157423020156.
Жмур, В. В., Новоселова, Е. В., Белоненко, Т. В. (2022). Особенности формирования поля плотности в мезомасштабных вихрях Лофотенской котловины. Часть 2. Океанология, 62 (3), 341–356. https://doi.org/10.31857/S0030157422030170.
Пранц, С. В. (2021). Вихри глубоководных желобов северо-западной части Тихого океана: обзор. Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 57 (4), 387–400. https://doi.org/10.31857/S0002351521040106.
Травкин, В. С., Белоненко, Т. В., Кочнев, А. В. (2022). Топографические волны в Курильском районе. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 19 (5), 222–234. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-5-222-234.
Carton, X. (2001). Hydrodynamical modeling of oceanic vortices. Surveys in Geophysics, 22, 179–263. https://doi.org/10.1023/A:1013779219578.
Le Vu, B., Stegner, A., Arsouze, T. (2018). Angular Momentum Eddy Detection and Tracking Algorithm (AMEDA) and Its Application to Coastal Eddy Formation. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 35 (4), 739–762. https://doi.org/10.1175/JTECH-D-17-0010.1.
Lorenz, E. N. (1955). Available potential energy and the maintenance of the general circulation. Tellus, 7, 157–167. https://doi.org/10.3402/tellusa.v7i2.8796.
Prants, S. V., Budyansky, M. V., Fayman, P. A., Uleysky, M. Yu., Didov, A. A. (2023). Lagrangian Oil Spill Simulation in Peter the Great Bay (Sea of Japan) with a High-Resolution ROMS Model. Pure and Applied Geophysics, 180, 551–568. https://doi.org/10.1007/s00024-022-03197-4.
Prants, S. V., Budyansky, M. V., Uleysky, M. Yu., Zhang, J. (2015). Hyperbolicity in the Ocean. Discontinuity, Nonlinearity, and Complexity, 12 (3), 257–270. https://doi.org/10.5890/DNC.2015.09.004.
Prants, S. V., Uleysky, M. Yu., Budyansky, M. V. (2017). Lagrangian Oceanography. Berlin, New York: Springer Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-53022-2.
Zhmur, V. V., Novoselova, E. V., Belonenko, T. V. (2021). Peculiarities of Formation the of Density Field in Mesoscale Eddies of the Lofoten Basin: Part 1. Oceanology, 61 (6), 830–838. https://doi.org/10.1134/S0001437021060333.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
