Топографический эффект для волн Россби на зональном сдвиговом потоке на примере Антарктического циркумполярного течения

Волны Россби – это волны, имеющие большую длину волны и возникающие из-за вращения Земли. В этой работе проводится сравнение относительного влияния параметров на распространение баротропных волн Россби. К параметрам относится: топография, β-эффект и градиент меридиональной изменчивости фонового течения.
Для исследования мы решили выбрать акваторию, ограниченную 40º - 60º ю.ш., 80º - 120º в.д., где расположено Австрало-Антарктическое поднятие и проходит несколько струй зонального течения - Антарктического Циркумполярного течения. Данные по скорости течения были взяты из продукта GLORYS12v1, который включает в себя спутниковые данные, также мы использовали данные GEBCO для топографии района.
В работе мы отказываемся от традиционного подхода к дисперсионным уравнениям. Мы исключаем из задачи влияние стратификации, опираясь на уже полученные результаты о том, что короткие волны практически не наблюдаются, а также учитывая, что влияние стратификации на длинные волны Россби незначительно. Чтобы избежать проблем с критическими слоями и получения аналитического выражения для фазовой скорости, мы рассматриваем вертикально интегрированное зональное течение. Поперечную (меридиональную) изменчивость фонового течения топографии мы рассматриваем в ВКБ-приближении и на модельных профилях топографии. Предложенный подход позволяет получить новое дисперсионное соотношение для плоских баротропных волн с учетом указанных факторов.
В качестве топографической структуры рассматривается зонально вытянутый хребет, рельеф которого аппроксимируется двумя типами функций с различными параметрами. Первый тип рельефа аппроксимируется экспонентой, второй – гауссианой. Параметры аппроксимирующих рельеф функций неплохо соответствуют профилю, Австрало-Антарктического поднятия, а также Южному хребту Скотия.
Показано, что топографический фактор в дисперсионном соотношении является доминирующим, при этом с северной стороны хребта в южном полушарии топография усиливает действие β-эффекта, а с южной стороны хребта – противопоставляется. Однако, при определенных условиях меридиональный градиент сдвига зонального течения локально может перекрывать вклад топографии.



Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 20-05-00066).