Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 7. С. 208-217
О гребенчатой структуре границ сликов на морской поверхности
С.А. Ермаков
1 , О.Ю. Лаврова
2 , И.А. Капустин
1 , А.В. Ермошкин
1 , А.А. Мольков
1 , О.А. Даниличева
1 1 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
2 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 05.12.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-7-208-217
Представлены результаты анализа наблюдений гребенчатых структур на границах сликов на морской поверхности с использованием спутниковых радиолокационных изображений, а также данных натурных экспериментов с искусственными сликами с океанографической платформы на Чёрном море. Установлено, что эти структуры формируются на наветренной границе сликов и характерны как для плёнок нефтепродуктов, так и для биогенных плёнок. Гребенчатые структуры ориентированы практически параллельно ветру; для длинных сликовых полос, например сбросов с движущегося судна, направление которых близко к направлению ветра, структуры не наблюдаются. Характерные поперечные масштабы «гребёнок» близки к масштабам ветровых полос ― ленгмюровских циркуляций. Предложено физическое объяснение механизма формирования гребенчатых структур, основанное на перераспределении вещества плёнки в поле течений, связанных с ленгмюровскими циркуляциями. Последние в поперечном к ветру направлении характеризуются наличием квазипериодических конвергентно-дивергентных течений, которые при определённых условиях приводят к разрыву плёнки у наветренной границы слика в зонах дивергенции и накоплению вещества плёнки в конвергентных зонах. Теоретические оценки масштабов изрезанности границ сликов показывают неплохое согласие с результатами наблюдений.
Ключевые слова: морская поверхность, плёночные слики, радиолокация океана, ленгмюровские циркуляции
Полный текстСписок литературы:
- Ермаков С. А. Влияние пленок на динамику гравитационно-капиллярных волн. Н. Новгород: ИПФ РАН, 2010. 164 с.
- Ермаков С. А., Лаврова О. Ю., Капустин И. А., Макаров Е. В., Сергиевская И. А. Исследование особенностей геометрии пленочных сликов на морской поверхности по данным спутниковых наблюдений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 3. С. 97–105.
- Ермаков С. А., Ермошкин А. В., Капустин И. А. Об эффекте сжатия пленочного слика // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 3. С. 288–294.
- Лаврова О. Ю., Митягина М. И. Спутниковый мониторинг пленочных загрязнений поверхности Черного моря // Исследование Земли из космоса. 2012. № 3. C. 48–65.
- Монин А. С., Красицкий В. П. Явления на поверхности океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 376 с.
- da Silva J. C., Ermakov S. A., Robinson I. S., Jeans D. R. G., Kijashko S. V. Role of surface films in ERS SAR signatures of internal waves on the shelf. 1. Short-period internal waves // J. Geophysical Research. 1998. V. 103. No. C4. P. 8009–8031.
- Dysthe K. B. On surface renewal and sea slicks // Marine Surface Films: Chemical Characteristics, Influence on AirSea Interactions, and Remote Sensing. Berlin; Heidelberg; N. Y.: Springer-Verlag, 2006. P. 65–74.
- Ermakov S. A., Panchenko A. R., Salashin S. G. Film Slicks on the Sea Surface and Some Mechanisms of Their Formation // Dynamics of Atmospheres and Oceans. 1992. V. 16. P. 279–304.
- Ermakov S., Kapustin I., Sergievskaya I., da Silva J. Spreading of oil films on the sea surface: radar/optical observations and physical mechanisms // Proc. SPIE 9638, Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, Coastal Waters, and Large Water Regions. 2015. 963807. DOI: 10.1117/12.2195004.
- Ermakov S., Kapustin I., Molkov A., Leshev G., Danilicheva O., Sergievskaya I. Remote sensing of evolution of oil spills on the water surface // Proc. SPIE 10784, Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, Coastal Waters, and Large Water Regions. 2018. 107840L. DOI: 10.1117/12.2325745.
- Fay J. A. The spread of oil slicks on a calm sea // Oil on the Sea. Ocean Technology / ed. Hoult D. P. Boston: Springer, 1969. P. 53–63.
- Gade M., Byfield V., Ermakov S., Lavrova O., Mitnik L. Slicks as indicators for marine processes // Oceanography. 2013. V. 26(2). P. 138–149.
- Lavrova O. Yu., Mityagina M. I. Satellite monitoring of oil slicks on the Black Sea surface // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2013. V. 49. No. 9. P. 897–912.
- Marmorino G., Smith G. B., Toporkov J. V., Sletten M. A., Perkovich D., Frasier S. J. Evolution of ocean slicks under a rising wind // J. Geophysical Research. 2008. V. 115. C04030.
- Onstott R., Rufenach C. Shipboard active and passive microwave measurement of ocean surface slicks off the Southern Californian coast // J. Geophysical Research. 1992. V. 97. P. 5315–5323.
- Phillips O. M. The dynamics of the upper ocean. 2nd ed. Cambridge University Press, 1977. 336 p.
- Phillips W. R. C. On the Spreading Radius of Surface Tension Driven Oil on Deep Water // Applied Scientific Research. 1997. V. 57. P. 67–80.