Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 1. С. 181-190
Антарктическое циркумполярное течение как волновод для волн Россби и мезомасштабных вихрей
Т.В. Белоненко
1 , А.В. Фролова
1 1 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 23.10.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-1-181-190
Рассматривается взаимодействие волн Россби с Антарктическим циркумполярным течением (АЦТ) по данным спутниковой альтиметрической информации. Анализируются пространственно-временные диаграммы аномалий уровня океана для различных широт Южного полушария. Показано, что в АЦТ мезомасштабные вихри захватываются течением и перемещаются на восток вместе с основным потоком. Севернее границы АЦТ мезомасштабные вихри перемещаются в западном направлении. По пространственно-временным диаграммам рассчитаны «эмпирические» скорости перемещения вихрей для различных широт Южного полушария. По дисперсионному соотношению волн Россби в длинноволновом приближении рассчитаны скорости волн Россби. Показано, что величины теоретических скоростей уменьшаются к южному полюсу, а величины «эмпирических» сначала уменьшаются, а потом, меняя знак, начинают расти. В критическом слое происходит переход «эмпирической» скорости волн через ноль, и положение критического слоя определяет границу волновода АЦТ. Предложен метод определения положения критического слоя и границы волновода АЦТ по анализу изоплет. Полученный подход может быть применён для географического районирования волновода.
Ключевые слова: Антарктическое циркумполярное течение, АЦТ, уровень океана, альтиметрические измерения, мезомасштабные вихри, волны Россби, волновод, критический слой, Южный океан
Полный текстСписок литературы:
- Белоненко Т. В., Сандалюк Н. В. Сравнение вклада линейных и нелинейных эффектов в изменчивость уровня океана по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 1. С. 29–41.
- Белоненко Т. В., Захарчук Е. А., Фукс В. Р. Волны или вихри? // Вестник СПбГУ. Сер. 7. 1998. Вып. 3. № 21. С. 37–44.
- Белоненко Т. В., Захарчук Е. А., Фукс В. Р. Градиентно-вихревые волны в океане. СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского ун-та, 2004. 215 с.
- Белоненко Т. В., Колдунов А. В., Фукс В. Р. Адвекция хлорофилла волнами Россби // Вестник Санкт-Петербургского ун-та. Сер. 7: Геология, География. 2011. Вып. 4. С. 106–109.
- Гневышев В. Г., Шрира В. И. Трансформация монохроматических волн Россби в критическом слое на зональном течении // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1989. Т. 25. № 8. С. 852–862.
- Кубряков А. А., Белоненко Т. В., Станичный С. В. Влияние синоптических вихрей на температуру морской поверхности в северной части Тихого океана // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 2. С. 124–133.
- Монин А. С., Жихарев Г. M. Океанские вихри // Успехи физ. наук. 1990. Т. 160. Вып. 5. С. 1–47.
- Незлин М. В. Солитоны Россби // Успехи физ. наук. 1986. Т. 150. Вып. 1. С. 1–58.
- Старр В. П. Физика явлений с отрицательной вязкостью. М.: Мир, 1971. 130 с.
- Тараканов Р. Ю. Структура крупномасштабной циркуляции антарктических вод: автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук. М., 2015. 42 с.
- An eddy-resolving model of the Southern Ocean / FRAM Group // EOS: Trans. American Geophysical Union. 1991. V. 72. Iss. 15. Р. 169–175.
- Belonenko T. V., Bashmachnikov I. L., Kubryakov A. A. Horizontal advection of temperature and salinity by Rossby waves in the North Pacific // Intern. J. Remote Sensing. 2018. No. 39. Iss. 8. P. 2177–2188. URL: https://doi.org/10.1080/01431161.2017.1420932.
- Challenor P. G., Cipollini P., Cromwell D. Use of the 3D Radon transform to examine the properties of oceanic Rossby waves // J. Atmospheric an Oceanic Technology. 2001. V. 18. P. 1558–1566.
- Chelton D. B., Schlax M. G., Witter D. L., Richman J. G. Geosat altimeter observations of the surface circulation of the Southern Ocean // J. Geophysical Research: Oceans. 1990. V. 95. No. C10. P. 17877–17903.
- Chelton D. B., de Szoeke R. A., Schlax M. G., El Naggar K., Siwertz N. Geographical variability of the first-baroclinic Rossby radius of deformation // J. Physical Oceanography. 1998. No. 28. P. 433–460.
- Chelton D. B., Schlax M. G., Samelson R. M., de Szoeke R. A. Global observations of large oceanic eddies // Geophysical Research Letters. 2007. V. 34. P. 1–5.
- Gille S. T. Mean sea surface height of the Antarctic Circumpolar Current from Geosat data: Method and application // J. Geophysical Research Oceans. 1994. V. 99. No. C9. P. 18255–18273.
- Hughes C. W. The Antarctic Circumpolar Current as a waveguide for Rossby waves // J. Physical Oceanography. 1995. V. 26. No. 7. P. 1375–1387.
- Hughes C. W., Killworth P. D. Effects of bottom topography in the large-scale circulation of the Southern Ocean // J. Physical Oceanography. 1995. V. 25. No. 11. P. 2485–2497.
- Ivchenko V. O., Tréguier A. M., Best S. E. A kinetic energy budget and internal instabilities in the Fine Resolution Antarctic Model // J. Physical Oceanography. 1995. V. 27. No. 1. P. 5–22.
- Killworth P. D. On the propagation of stable baroclinic Rossby waves through a mean shear flow // Deep Sea Research. Part A. 1979. V. 26. P. 997–1031.
- Lee M. M., Coward A. Eddy mass transport for the Southern Ocean in an eddy-permitting global ocean model // Ocean Modelling. 2003. V. 5. No. 3. P. 249–266.
- Lindzen R. S. Instability of plane parallel shear flow (toward a mechanistic picture of how it works) // Pure and Applied Geophysics. 1988. V. 126. No. 1. P. 103–121.
- Morrow R., Coleman R., Church J., Chelton D. B. Surface eddy momentum flux and velocity variances in the Southern Ocean from GeoSat altimetry // J. Physical Oceanography. 1994. V. 24(10). P. 2050–2071.
- Munk W. H., Palmén E. Note on the dynamics of the Antarctic Circumpolar Current // Tellus. 1951. V. 3. No. 1. P. 53–55.
- Rhines P. B. Waves and turbulence on a beta-plane // J. Fluid Mechanics. 1974. V. 69. No. 3. P. 417–443.
- Thompson A. F. The atmospheric ocean: eddies and jets in the Antarctic Circumpolar Current // Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2008. V. 366. No. 1885. P. 4529–4541.