Расчет гидрофизических полей с ассимиляцией данных наблюдений в северной части Черного моря в осенний сезон 2016 года

Н. А. Евстигнеева

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: naevstigneeva@yandex.ru

Аннотация

Работа посвящена анализу результатов расчета циркуляции и термохалинной структуры вод на основе трехмерной нелинейной гидродинамической модели и данных гидрологической съемки, выполненной в северной части Черного моря в осенний сезон 2016 г. Численная модель имела пространственное разрешение 1.6 км по горизонтали и 27 горизонтов по вертикали, использовалось реалистическое атмосферное воздействие. При ассимиляции данных наблюдений, основанной на фильтре Калмана, учитывались неоднородность и неизотропность ошибок оценок полей температуры и солености. Рассчитанные поля течений характеризовались вихревыми образованиями и струйными течениями. В северной части Черного моря наблюдались следующие особенности циркуляции: интенсивный поток струи Основного Черноморского течения вдоль Крымского побережья, антициклонические вихри c радиусами около 30 км вблизи г. Севастополя и в западной части области, циклонический вихрь c радиусом около 40 км между 34.5 и 35.5° в. д., антициклонические вихри с радиусом около 25 км вдоль Крымского побережья. При обтекании течением неровностей береговой линии и рельефа дна в прибрежной зоне получены вихревые образования разных масштабов разного знака вращения (в Каламитском заливе, в восточной части и вдоль восточного побережья Крыма). По результатам анализа реконструированных термохалинных полей отмечена взаимосвязь между формированием зон пониженной и повышенной (относительно прилегающих вод) температуры и местоположением особенностей в поле течений, в частности соответствие зон с более теплой распресненной водой антициклоническим образованиям.

Ключевые слова

Черное море, численное моделирование, высокое пространственное разрешение, ассимиляция данных натурных наблюдений, мезомасштабные вихри, субмезомасштабные вихри

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 0555-2021-0003 (шифр «Оперативная океанология»). Автор выражает благодарность Демышеву С. Г. за предоставленную гидродинамическую модель Черного моря, а также Дымовой О. А. за подготовленные для расчета начальные гидрофизические поля. Автор выражает благодарность рецензентам за ценные замечания.

Для цитирования

Евстигнеева Н. А. Расчет гидрофизических полей с ассимиляцией данных наблюдений в северной части Черного моря в осенний сезон 2016 года // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2021. № 3. С. 94–106. EDN FATTVC. doi:10.22449/2413-5577-2021-3-94-106

Evstigneeva, N.A., 2021. Calculation of Hydrophysical Fields with Assimilation of Observational Data in the Northern Part of the Black Sea in Autumn 2016. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (3), pp. 94–106. doi:10.22449/2413-5577-2021-3-94-106 (in Russian).

DOI

10.22449/2413-5577-2021-3-94-106

Список литературы

  1. Гидрологические исследования в северной части Черного моря в 2016 г. (87, 89 и 91-й рейсы НИС «Профессор Водяницкий») / Ю. В. Артамонов [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 3. С. 247253. doi:10.22449/0233-7584-2018-3-247-253
  2. Особенности сезонной и синоптической изменчивости структуры вод в зоне Основного черноморского течений в осенне-зимний период 2016 г. / Ю. В. Артамонов // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. № 1. C. 32–43. doi:10.22449/2413-5577-2018-1-32-43
  3. Усвоение гидрологических наблюдений для расчета течений в морях и океанах / В. В. Кныш [и др.] // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48, № 1. С. 67–85.
  4. Залесный В. Б., Ивченко В. О. Моделирование крупномасштабной циркуляции морей и океанов // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51, № 3. С. 295–308. https://doi.org/10.7868/S0002351515030141
  5. Вариационная ассимиляция данных наблюдений в математической модели динамики Черного моря / В. И. Агошков [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 6. С. 585–599. doi:10.22449/0233-7584-2019-6-585-599
  6. Система усвоения океанографических данных и ретроспективный анализ гидрофизических полей Мирового океана / А. А. Зеленько [и др.] // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 52, № 4. С. 501–513. https://doi.org/10.7868/S0002351516040143
  7. Демышев С. Г., Евстигнеева Н. А. Анализ гидрофизических полей на северо-западном шельфе Черного моря // Океанология. 2013. Т. 53, № 5. С. 581–595. https://doi.org/10.7868/S0030157413040023
  8. Анализ динамических и энергетических характеристик циркуляции вод у берегов Западного Крыма на основе ассимиляции данных наблюдений в численной модели динамики Черного моря / С. Г. Демышев [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 1. С. 23–40. doi:10.22449/0233-7584-2021-1-23-40
  9. Демышев С. Г. Численная модель оперативного прогноза течений в Черном море // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48, № 1. С. 137–149.
  10. Arakawa A. Computational design for long-term numerical integration of the equations of fluid motion: Two-dimensional incompressible flow. Part I // Journal of Computational Physics. 1966. Vol. 1, iss. 1. P. 119–143. https://doi.org/10.1016/0021-9991(66)90015-5
  11. Кныш В. В., Моисеенко В. А., Чернов В. В. Некоторые результаты четырехмерного анализа гидрофизических полей в Тропической Атлантике // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1988. Т. 24. № 7. С. 744–752.
  12. Демышев С. Г., Коротаев Г. К. Численные эксперименты по четырехмерному усвоению данных наблюдений в Черном море в июне 1984 г. на основе численной энергосбалансированной модели // Морской гидрофизический журнал. 1992. № 3. С. 21–33.
  13. Применение метода адаптивной статистики для реанализа полей Черного моря c ассимиляцией псевдоизмерений температуры и солености в модели / Г. К. Коротаев [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34. № 1. С. 40–56. doi:10.22449/0233-7584-2018-1-40-56
  14. Mellor G. L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems // Reviews of Geophysics. 1982. Vol. 20, № 4. Р. 851–875. https://doi.org/10.1029/RG020i004p00851

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)