Особенности дрейфа Стокса в прибрежной зоне северо-восточного побережья Черного моря по результатам моделирования

Б. В. Дивинский*, С. Б. Куклев, В. В. Очередник, О. Н. Куклева

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия

* e-mail: divin@ocean.ru

Аннотация

Стоксов дрейф, генерируемый поверхностным волнением, влияет на множество физических процессов, проистекающих в береговой зоне моря, в том числе на перенос тепла и соли, а также транспорт загрязняющих веществ. Учет параметров морских течений, вызываемых дрейфом Стокса, важен для более корректного описания общей гидродинамической структуры прибрежных вод. Кроме того, морские течения, генерируемые поверхностным волнением, могут вносить существенный вклад в процессы накопления и перераспределения загрязняющих веществ в прибрежной зоне моря. Представлены результаты исследований стоксова дрейфа на северо-восточном шельфе Черного моря в районе г. Геленджика за отрезок времени с 2003 по 2022 г. Выявлены сезонные и межгодовые особенности изменчивости скоростей и направлений течений Стокса. Показано, что с декабря по апрель, за исключением февраля, стоксов перенос обладает сопоставимыми повторяемостями по направлениям к берегу, от берега и на северо-запад. В феврале основной поток стремится в открытое море. В мае и июне значительно увеличивается повторяемость течений в сторону береговой линии, при этом в начале лета растет доля потоков, направленных на юго-восток. В июле течения с направлением на юго-восток и от берега становятся почти одинаковыми по повторяемости. С августа по ноябрь вырастает доля течений, направленных от берега, при постепенном уменьшении повторяемости потоков на юго-восток. В многолетнем выражении преобладает поток, направленный от берега в открытое море (повторяемость 34.3 %). Этот же поток обладает и наибольшей средней скоростью (0.053 м/с). Повторяемости вдольбереговых потоков, направленных на юго-восток и северо-запад, почти одинаковы, но при этом течения на северо-запад гораздо интенсивнее.

Ключевые слова

ветровое волнение, Стоксов дрейф, прибрежная зона, распространение примеси, антропогенные загрязнения

Благодарности

Работа выполнена по соглашению 075-15-2021-941 Минобрнауки РФ «Комплексные исследования экологического состояния вод прибрежной зоны северо-восточного шельфа Черного моря в рамках участия в международном проекте DOORS».

Для цитирования

Особенности дрейфа Стокса в прибрежной зоне северо-восточного побережья Черного моря по результатам моделирования / Б. В. Дивинский [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2024. № 1. С. 6–19. EDN CAVUNO.

Divinsky, B.V., Kuklev, S.B., Ocherednik, V.V. and Kukleva, O.N., 2024. Features of the Stokes Drift in the Northeastern Coastal Zone of the Black Sea from Modelling Results. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (1), pp. 6–19.

Список литературы

  1. Clarke A., Van Gorder S. The relationship of near-surface flow, Stokes drift and the wind stress // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2018. Vol. 123, iss. 7. P. 4680–4692. https://doi.org/10.1029/2018JC014102
  2. Observations and a model of undertow over the inner continental shelf / S. Lentz [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2008. Vol. 38, iss. 11. P. 2341–2357. https://doi.org/10.1175/2008JPO3986.1
  3. Lentz S., Fewings M. The wind- and wave-driven inner-shelf circulation // Annual Review of Marine Science. 2012. Vol. 4. P. 317–343. https://doi.org/10.1146/annurev-marine-120709-142745
  4. Sullivan P., McWilliams J. Dynamics of winds and currents coupled to surface waves // Annual Review of Fluid Mechanics. 2010. Vol. 42. P. 19–42. https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-121108-145541
  5. Effects of Eulerian current, Stokes drift and wind while simulating surface drifter trajectories in the Baltic Sea / O. Pärn [et al.] // Oceanologia. 2023. Vol. 65, iss. 3. P. 453–465. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2023.02.001
  6. Selective transport of microplastics and mesoplastics by drifting in coastal waters / A. Isobe [et al.] // Marine Pollution Bulletin. 2014. Vol. 89, iss. 1–2. P. 324–330. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2014.09.041
  7. Fate of microplastics and mesoplastics carried by surface currents and wind waves: A numerical model approach in the Sea of Japan / S. Iwasaki [et al.] // Marine Pollution Bulletin. 2017. Vol. 121, iss. 1–2. P. 85–96. http://dx.doi.org/10.1016/j.marpolbul.2017.05.057
  8. The influence of Stokes drift on oil spills: Sanchi oil spill case / Y. Yang [et al.] // Acta Oceanologica Sinica. 2021. Vol. 40, iss. 10. P. 30–37. https://doi.org/10.1007/s13131-021-1889-9
  9. Bosi S., Broström G., Roquet F. The Role of Stokes drift in the dispersal of North Atlantic surface marine debris // Frontiers in Marine Science. 2021. Vol. 8. 697430. http://dx.doi.org/10.3389/fmars.2021.697430
  10. McWilliams J., Restrepo J. The wave-driven ocean circulation // Journal of Physical Oceanography. 1999. Vol. 29, iss. 10. P. 2523–2540. http://dx.doi.org/ 10.1175/1520-0485(1999)029%3C2523:TWDOC%3E2.0.CO;2
  11. Маркова Н. В., Багаев А. В. Оценка скоростей глубоководных течений в Черном море по данным дрейфующих буев-профилемеров Argo // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 3. С. 26–39. EDN WNAFSV. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2016-3-26-39
  12. Surface Stokes drift in the Baltic Sea based on modelled wave spectra / L. Tuomi [et al.] // Ocean Dynamics. 2017. Vol. 68, iss. 1. P. 17–33. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10236-017-1115-7 (date of access: 20.02.2024).
  13. A third-generation spectral wave model using an unstructured finite volume technique / O. R. Sørensen [et al.] // Coastal Engineering 2004 – Proceedings of the 29th International Conference. World Scientific, 2005. P. 894–906. https://doi.org/10.1142/9789812701916_0071
  14. Divinsky B. V., Kosyan R. D. Spatiotemporal variability of the Black Sea wave climate in the last 37 years // Continental Shelf Research. 2017. Vol. 136. P. 1–19. http://dx.doi.org/10.1016/j.csr.2017.01.008
  15. Breivik Ø., Christensen K. A Combined stokes drift profile under swell and wind sea // Journal of Physical Oceanography. 2020. Vol. 50, iss. 10. P. 2819–2833. https://doi.org/10.1175/JPO-D-20-0087.1

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)