Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 3. С. 221-233
Мезомасштабные вихри на континентальном склоне Новозеландского плато по данным альтиметрии
В.С. Травкин
1, 2 , В.Г. Гневышев
3 , Т.В. Белоненко
1 1 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
2 Государственный океанографический институт имени Н. Н. Зубова, Москва, Россия
3 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 17.05.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-3-221-233
Цель исследования заключается в описании особенностей вихревой динамики на склоне Новозеландского плато. Установлено, что на юго-восточном слоне Новозеландского плато вихревая динамика проявляется в перемещении в восточном направлении двух систем мезомасштабных вихрей — циклонов и антициклонов, причём антициклоны перемещаются на верхней границе материкового склона, а циклоны на нижней. Показано, что волновой подход и экспоненциальная модель профиля позволяют описать основные закономерности топографических волн Россби, распространяющихся по склону Новозеландского плато. Донная топография изучаемой акватории характеризуется следующими особенностями: Новозеландское плато, расположенное на глубине около 500 м, резко обрывается к юго-востоку крутым склоном, за которым начинается материковое ложе с глубиной, достигающей 5000 м. Градиенты изменения глубины в переходной области от плато к материковому ложу составляют 3,75•10 -2. Используя открытые данные, доступные на портале CMEMS (англ. Copernicus Marine Environment Monitoring Service, Служба мониторинга морской среды Copernicus), мы исследовали особенности вихревой динамики в данном регионе. Получены оценки кинематических и динамических параметров вихрей, распространяющихся на склоне Новозеландского плато. Показано, что волновой подход и экспоненциальная модель профиля позволяют описать основные закономерности топографических волн Россби, распространяющихся по склону Новозеландского плато. Для экспоненциальной модели топографии проведён расчёт спектральной задачи собственных колебаний. Получены дисперсионные закономерности, зависимости от волнового числа фазовой и групповой скорости, построены функции потока для двух мод. Показано, что параметры вихрей соответствуют центральной части дисперсионных кривых, что подтверждает гипотезу о топографическом характере происхождения вихрей Новозеландского плато.
Ключевые слова: Новозеландское плато, топографические волны Россби, мезомасштабные вихри, альтиметрия, экспоненциальная модель
Полный текстСписок литературы:
- Гневышев В. Г., Белоненко Т. В. Доплеровский эффект и волны Россби в океане: краткий экскурс в историю и новые подходы // Фундам. и приклад. гидрофизика. 2023. Т. 16. № 3. С. 72–92. DOI: 10.59887/2073-6673.2023.16(3)-6.
- Гневышев В. Г., Фролова А. В., Кубряков А. А., Собко Ю. В., Белоненко Т. В. Взаимодействие волн Россби со струйным потоком: основные уравнения и их верификация для Антарктического циркумполярного течения // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55. № 5. С. 39–50. https://doi.org/10.31857/S0002-351555539-50.
- Гневышев В. Г., Травкин В. С., Белоненко Т. В. (2023a) Топографический фактор и предельные переходы в уравнениях для субинерционных волн // Фундам. и приклад. гидрофизика. 2023. Т. 16. № 1. С. 8–23. DOI: 10.48612/fpg/92rg-6t7h-m4a2.
- Гневышев В. Г., Травкин В. С., Белоненко Т. В. (2023б) Групповая скорость и дисперсия шельфовых волн Бухвальда и Адамса. Новый аналитический подход // Фундам. и приклад. гидрофизика. 2023. Т. 16. № 2. С. 8–20. DOI: 10.59887/2073–6673.2023.16(2)-1.
- Ларичев В. Д., Резник Г. М. О двумерных уединенных волнах Россби // Докл. Акад. наук СССР. 1976. Т. 231. № 5. C. 1077–1079.
- Ле Блон П., Майсек Л. Волны в океане: В 2-х ч. / Пер. с англ. М.: Мир, 1981. 846 с.
- Микаэлян А. С., Зацепин А. Г., Кубряков А. А. Воздействие мезомасштабной вихревой динамики на биопродуктивность морских экосистем (обзор) // Морской гидрофиз. журн. 2020. Т. 36. № 6. С. 646–675. DOI: 10.22449/0233-7584-2020-6-646-675.
- Травкин В. С., Белоненко Т. В., Кочнев А. В. Топографические волны в Курильском районе // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 5. С. 222–234. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-5-222-234.
- Abellan L. J. L. Patagonian toothfish in international waters of the southwest Indian Ocean (Statistical Area 51) // CCAMLR Science. 2005. No. 12. P. 207–214.
- Buchwald V. T., Adams J. K. The propagation of continental shelf waves // Proc. Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 1968. V. 305. No. 1481. P. 235–250. DOI: 10.1098/rspa.1968.0115.
- Collins M. A., Brickle P., Brown J., Belchier M. Chapter four — The Patagonian toothfish: biology, ecology and fishery // Advances in Marine Biology. 2010. V. 58. P. 227–300. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-381015-1.00004-6.
- De Witt H. H., Heemstra P. C., Gon O. Nototheniidae // Fishes of the Southern Ocean / Eds. O. Gon, P. C. Heemstra; J. L.B. Smith Institute of Ichthyology. Grahamstown, South Africa, 1990. P. 279–331. https://doi.org/10.5962/bhl.title.141868.
- Drivdal M., Weber J. E. H., Debernard J. B. Dispersion relation for continental shelf waves when the shallow shelf part has an arbitrary width: application to the shelf west of Norway // J. Physical Oceanography. 2016. V. 46. No. 2. P. 537–549. DOI: 10.1175/jpo-d-15-0023.1.
- Eastman J. T. Antarctic fish Biology: Evolution in a Unique Environment. San Diego: Academic Press, 1993.
- Gnevyshev V. G., Frolova A. V., Koldunov A. V., Belonenko T. V. Topographic effect for Rossby waves on a zonal shear flow // Fundamentalnaya i Prikladnaya Gidrofizika. 2021. V. 14. No. 1. P. 4–14. DOI: 10.7868/S2073667321010019.
- Gnevyshev V. G., Frolova A. V., Belonenko T. V. Topographic Effect for Rossby Waves on Non-Zonal Shear Flow // Water Resources. 2022. V. 49. No. 2. P. 240–248. DOI: 10.1134/S0097807822020063.
- Hanchet S. M., Mormede S., Dunn A. Distribution and relative abundance of Antarctic toothfish (Dissostichus mawsoni) on the Ross Sea shelf // CCAMLR Science. 2010. No. 17. P. 33–51.
- Kuhn K. L., Gaffney P. M. Population subdivision in the Antarctic toothfish (Dissostichus mawsoni) revealed by mitochondrial and nuclear single nucleotide polymorphisms (SNPs) // Antarctic Science. 2008. No. 20. P. 327–338. DOI: 10.1017/s0954102008000965.
- Meleshko V. V., Heijst G. J. F. On Chaplygin’s investigations of two-dimensional vortex structures in an inviscid fluid // J. Fluid Mechanics. 1994. V. 272. P. 157–182. DOI: 10.1017/s0022112094004428.
- Mikaelyan A. S., Zatsepin A. G., Kubryakov A. A. et al. Case where a mesoscale cyclonic eddy suppresses primary production: A Stratification-Lock hypothesis // Progress in Oceanography. 2023. V. 212, Article 102984. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2023.102984.
- Orlandi P. Vortex dipole rebound from a wall // Physics of Fluids A: Fluid Dynamics. 1990. V. 2. No. 8. P. 1429–1436. DOI: 10.1063/1.857591.
- Pegliasco C., Busché C., Faugère Y. Mesoscale eddy trajectory atlas META3.2 delayed-time all satellites: version META3.2 DT allsat. 2022. https://doi.org/10.24400/527896/A01-2022.005.210802.
- Stern M. E. Minimal properties of planetary eddies // J. Marine Research. 1975. V. 33. Iss. 1. P. 1–13. https://elischolar.library.yale.edu/journal_of_marine_research/1307.
- Stevens D. W., Dunn M. R., Pinkerton M. H., Forman J. S. Diet of Antarctic toothfish (Dissostichus mawsoni) from the continental slope and oceanic features of the Ross Sea region, Antarctica // Antarctic Science. 2014. No. 26. P. 502–512. https://doi.org/10.1017/S095410201300093X.
- Yates P., Ziegler P., Welsford D. et al. Distribution of Antarctic toothfish Dissostichus mawsoni along East Antarctica: Environmental drivers and management implications // Fisheries Research. 2019. No. 219. Article 105338. DOI: 10.1016/j.fishres.2019.105338.