Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 2. С. 201-211
Характеристики короткопериодных внутренних волн в Южном океане по данным спутниковых РСА Sentinel 1A/B
Я.И. Бакуева
1 , И.Е. Козлов
1 1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
Одобрена к печати: 18.04.2022
DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-2-201-211
Представлены результаты наблюдений короткопериодных внутренних волн (КВВ) над свободными ото льда участками атлантического и индийского секторов Южного океана, а именно в проливе Дрейка и морях Скоша, Уэдделла, Рисер-Ларсена, Лазарева, Космонавтов и Содружества, по спутниковым данным Sentinel 1A/B за февраль 2020 г. На основе анализа поверхностных проявлений КВВ в РСА-изображениях определялись районы их генерации и пространственно-временные характеристики, такие как длина фронта лидирующей волны и ширина пакетов. Всего было рассмотрено 1037 радиолокационных изображений, на которых идентифицировано 6888 поверхностных проявлений КВВ. Ключевые районы наблюдения внутренних волн, определяемые их максимальной повторяемостью, зарегистрированы в проливе Дрейка, над континентальным склоном к северо-востоку от Антарктического п-ова в акватории моря Скоша, также над склоном шельфа в акватории моря Содружества. Внутренние волны наблюдались в виде пакетов из 4–5 уединённых волн с длиной гребня лидирующей волны около 15–30 км при средней ширине пакета около 15 км (большинство значений находится в пределах 10–25 км) и характерным уменьшением расстояния между ними в сторону тыла пакета, одиночные солитоны фиксировались редко.
Ключевые слова: короткопериодные внутренние волны, спутниковая радиолокация морской поверхности, Южный океан, пролив Дрейка, море Скоша, море Уэдделла, море Лазарева, море Рисер-Ларсена, море Содружества, море Космонавтов
Полный текстСписок литературы:
- Бондур В. Г., Морозов Е. Г., Бельчанский Г. И., Гребенюк Ю. В. Радиолокационная съемка и численное моделирование внутренних приливных волн в шельфовой зоне // Исслед. Земли из космоса. 2006. № 2. С. 51–63.
- Дулов В. А., Юровская М. В., Козлов И. Е. Прибрежная зона Севастополя на спутниковых снимках высокого разрешения // Морской гидрофиз. журн. 2015. № 6(186). С. 43–60. DOI: 10.22449/0233-7584-2015-6-43-60.
- Козлов И. Е., Михайличенко Т. В. Оценка фазовой скорости внутренних волн в Арктике по данным последовательных спутниковых РСА-измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 5. С. 181–192. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-5-181-192.
- Коняев К. В., Сабинин К. Д. Волны внутри океана. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 272 с.
- Apel J. R., Holbrook J. R., Liu A. K., Tsai J. J. The Sulu Sea internal soliton experiment // J. Physical Oceanography. 1985. V. 15. No. 12. P. 1625–1651. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1985)015<1625:TSSISE>2.0.CO;2.
- Beckmann A., Pereira A. F. Lateral tidal mixing in the Antarctic marginal seas // Ocean Dynamics. 2003. V. 53. No. 1. P. 21–26. DOI: 10.1007/s10236-002-0020-9.
- Chiu C. S., Ramp S. R., Miller C. W., Lynch J. F., Duda T. F., Tang T. Y. Acoustic intensity fluctuations induced by South China Sea internal tides and solitons // IEEE J. Oceanic Engineering. 2004. V. 29. No. 4. P. 1249–1263. DOI: 10.1109/JOE.2004.834173.
- da Silva J. C. B., 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: Oceans. 1998. V. 103. No. C4. P. 8009–8031. DOI: 10.1029/97JC02725.
- Fan K., Fu B., Gu Y., Yu X., Liu T., Shi A., Xu K., Gan X. Internal wave parameters retrieval from space-borne SAR image // Frontiers of Earth Science. 2015. V. 9. No. 4. P. 700–708. DOI: 10.1007/s11707-015-0506-7.
- Fer I., Koenig Z., Kozlov I. E., Ostrowski M., Rippeth T. P., Padman L., Bosse A., Kolas E. Tidally forced lee waves drive turbulent mixing along the Arctic Ocean margins // Geophysical Research Letters. 2020. V. 47. No. 16. e2020GL088083. https://doi.org/10.1029/2020GL088083.
- Foldvik A., Middleton J. H., Foster T. D. The tides of the southern Weddell Sea // Deep Sea Research Part A: Oceanographic Research Papers. 1990. V. 37. No. 8. P. 1345–1362. DOI: 10.1016/0198-0149(90)90047-Y.
- Garabato A. C. N., Polzin K., King B., Heywood K., Visbeck M. Widespread intense turbulent mixing in the Southern Ocean // Science. 2004. V. 303. No. 5655. P. 210–213. DOI: 10.1126/science.1090929.
- Garabato A. C. N., Nurser A. J. G., Scott R. B., Scott R.B., Goff J. A. The impact of small-scale topography on the dynamical balance of the ocean // J. Physical Oceanography. 2013. V. 43. No. 3. P. 647–668. https://doi.org/10.1175/JPO-D-12-056.1.
- Han S. C., Ray R. D., Luthcke S. B. Ocean tidal solutions in Antarctica from GRACE inter-satellite tracking data // Geophysical Research Letters. 2007. V. 34. No. 21. DOI: 10.1029/2007GL031540.
- Horne E., Beckebanze F., Micard D., Odier P., Maas L. R. M., Joubaud S. Particle transport induced by internal wave beam streaming in lateral boundary layers // J. Fluid Mechanics. 2019. V. 870. P. 848–869. DOI: 10.1017/jfm.2019.251.
- Jackson C. R., da Silva J. C. B., Jeans G., Alpers W., Caruso M. J. Nonlinear internal waves in synthetic aperture radar imagery // Oceanography. 2013. V. 26. No. 2. P. 68–79. https://doi.org/10.5670/oceanog.2013.32.
- Kozlov I., Kudryavtsev V., Zubkova E. V., Zimin A. V., Chapron B. Characteristics of short-period internal waves in the Kara Sea inferred from satellite SAR data // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2015. V. 51. No. 9. P. 1073–1087. DOI: 10.1134/S0001433815090121.
- Kozlov I. E., Zubkova E. V., Kudryavtsev V. N. Internal solitary waves in the Laptev Sea: first results of spaceborne SAR observations // IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. 2017. V. 14. No. 11. P. 2047–2051. DOI: 10.1109/LGRS.2017.2749681.
- Kozlov I. E., Plotnikov E. V., Manucharyan G. E. Brief Communication: Mesoscale and submesoscale dynamics in the marginal ice zone from sequential synthetic aperture radar observations // The Cryosphere. 2020. V. 14. No. 9. P. 2941–2947. https://doi.org/10.5194/tc-14-2941-2020.
- Kudryavtsev V., Kozlov I., Chapron B., Johannessen J. A. Quad‐polarization SAR features of ocean currents // J. Geophysical Research: Oceans. 2014. V. 119. No. 9. P. 6046–6065. https://doi.org/10.1002/2014JC010173.
- Kunze E., Firing E., Hummon J. M., Chereskin T. K., Thurnherr A. M. Global abyssal mixing inferred from lowered ADCP shear and CTD strain profiles // J. Physical Oceanography. 2006. V. 36. No. 8. P. 1553–1576. https://doi.org/10.1175/JPO2926.1.
- Marchenko A. V., Morozov E. G., Kozlov I. E., Frey D. I. High-amplitude internal waves southeast of Spitsbergen // Continental Shelf Research. 2021. V. 227. Art. No. 104523. DOI: 10.1016/j.csr.2021.104523.
- Moum J. N., Farmer D. M., Smyth W. D., Armi L., Vagle S. Structure and generation of turbulence at interfaces strained by internal solitary waves propagating shoreward over the continental shelf // J. Physical Oceanography. 2003. V. 33. No. 10. P. 2093–2112. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2003)033<2093:SAGOTA>2.0.CO;2.
- Nikurashin M., Ferrari R. Radiation and dissipation of internal waves generated by geostrophic motions impinging on small-scale topography: Application to the Southern Ocean // J. Physical Oceanography. 2010. V. 40. No. 5. P. 2025–2042. https://doi.org/10.1175/2010JPO4315.1.
- Osborne A. R., Burch T. L., Scarlet R. I. The influence of internal waves on deep-water drilling // J. Petroleum Technology. 1978. V. 30. No. 10. Paper No. SPE-6913-PA. P. 1497–1504. https://doi.org/10.2118/6913-PA.
- Padman L., Erofeeva S. Y., Fricker H. A. Improving Antarctic tide models by assimilation of ICESat laser altimetry over ice shelves // Geophysical Research Letters. 2008. V. 35. No. 22. DOI: 10.1029/2008GL035592.
- Ray R. D. A preliminary tidal analysis of ICESat laser altimetry: Southern Ross Ice Shelf // Geophysical Research Letters. 2008. V. 35. No. 2. https://doi.org/10.1029/2007GL032125.
- Richter O., Gwyther D. E., King M. A., Galton-Fenzi B. K. Tidal modulation of Antarctic ice shelf melting // The Cryosphere Discussions. 2020. P. 1–32. https://doi.org/10.5194/tc-2020-16.
- Scott R. B., Goff J. A., Garabato A. C. N., Nurser A. J. G. Global rate and spectral characteristics of internal gravity wave generation by geostrophic flow over topography // J. Geophysical Research: Oceans. 2011. V. 116. No. C9. DOI: 10.1029/2011JC007005
- Sloyan B. M. Spatial variability of mixing in the Southern Ocean // Geophysical Research Letters. 2005. V. 32. No. 18. https://doi.org/10.1029/2005GL023568.
- Woodson C. B. The fate and impact of internal waves in nearshore ecosystems // Annual Review of Marine Science. 2018. V. 10. P. 421–441. https://doi.org/10.1146/annurev-marine-121916-063619.
- Wu L., Jing Z., Riser S., Visbeck M. Seasonal and spatial variations of Southern Ocean diapycnal mixing from Argo profiling floats // Nature Geoscience. 2011. V. 4. No. 6. P. 363–366. DOI: 10.1038/ngeo1156.