Внутригодовая изменчивость характеристик проявлений короткопериодных внутренних волн на различных типах шельфа по данным спутниковых наблюдений

По современным представлениям основным механизмом генерации короткопериодных внутренних волн (КВВ) является распад внутреннего прилива на шельфе морей и океанов [1]. Соответственно характеристики конфигурации дна и гидрологические условия на шельфе могут оказывать существенное влияние на генерацию внутренних волн [2]. Для оценки роли разных факторов рассмотрим особенности проявления ККВ на совершенно отличных акваториях, таких как Баренцево море и Курило-Камчатский регион Тихого океана.
Цель работы – описать изменчивость проявлений КВВ на выделенных акваториях в течение года и рассмотреть возможные ее причины.
Для определения характеристик КВВ в исследуемых регионах использовались радиолокационные изображения (РЛИ) со спутника Sentinel-1 с пространственным разрешением 25 и 40 метров. В акватории Баренцева моря было использовано 1381 РЛИ, охватывающих период с 1 июня 2019 года по 31 сентября 2019 года. На акватории Курило-Камчатского региона было рассмотрено 827 РЛИ, охватывающих период с 1 декабря 2018 года по 30 ноября 2019 года. Для поверхностных проявлений КВВ определялись положение проявления, длина волны, длина дуги лидирующего гребня в пакете, направление распространения, количество волн в пакете. Для выявления причин изменчивости числа зарегистрированных проявлений привлекались данные о глубине перемешанного слоя реанализа Copernicus (https://resources.marine.copernicus.eu/product-detail/GLOBAL_ANALYSIS_FORECAST_PHY_001_024/INFORMATION). Для выявления очагов генерации суточного внутреннего прилива в Курило-Камчатском регионе использовался критерий tidal body force [3], рассчитываемый с привлечением данных ренализа Copernicus и приливной модели OTIS [4].
В Баренцевом море в общей сложности было зарегистрировано 733 проявления КВВ. Они отображаются на морской поверхности в период с начала июня по конец сентября 2019 года. Максимальное число проявлений регистрируется в начале сентября, а минимальное – в начале июня и конце сентября. Анализ РЛИ за другие месяцы года не позволил обнаружить проявления КВВ на акватории моря. В Баренцевом море наибольшей встречаемостью проявлений КВВ в течение всего исследуемого периода характеризуются области около Кольского полуострова, южнее архипелагов Шпицберген и Земля Франца Иосифа, севернее Новой Земли. В Курило-Камчатском регионе было детектировано 1876 проявлений КВВ, наблюдающихся в течение всего 2019 года. Максимальное число проявлений приходится на конец июля, а минимальное – на конец февраля. Наибольшая встречаемость проявлений КВВ регистрируется около Острова Зеленый, хребта Витязь, мыса Шипунский и Камчатского залива. В указанных очагах генерации КВВ отмечается значительная внутригодовая изменчивость геометрических характеристик проявлений. Так, например, для проявлений около острова Зеленый в Курило-Камчатском регионе характерно наличие двух максимумов длины волны – в марте и ноябре она составляет 600 м, а минимальное значение регистрируется в июле и составляет 400 метров. Пакеты наибольшего размера в 25 км регистрируются в октябре, а наименьшего (15 км) – в июле. В Баренцевом море южнее архипелага Шпицберген наибольшая длина волны около 500 метров регистрируется в июне, а затем постепенно уменьшается к сентябрю, составляя 300 метров. Наибольшая длина лидирующего гребня регистрируется в июле и составляет 20 км, а наименьшая – в августе, составляя 13 км. Стоит отметить, что характер изменчивости геометрических характеристик проявлений КВВ не совпадает с тенденциями в изменчивости общего количества проявлений.
Одной из основных причин изменчивости числа зарегистрированных проявлений могут служить внутригодовые вариации вертикальной структуры вод. Для области частой встречаемости КВВ около Кольского полуострова в Баренцевом море было выявлено, что с июня по сентябрь глубина перемешанного слоя составляла около 13 метров, а в остальной период года – от 30 до 100 метров, что существенно ограничивает отображение проявлений КВВ на морской поверхности. В Камчатском заливе в летний период, когда значения глубины перемешанного слоя минимальны и составляют около 10 м, регистрировалось максимальное число проявлений, а в зимний сезон, с увеличением глубины перемешанного слоя до 90 – 130 м наблюдается уменьшение числа проявлений.
Анализ композитной карты проявлений волн Курило-Камчатского региона в сентябре 2019 года с очагами генерации внутренних приливных волн описываемых критерием приливного форсинга показал, что проявления в районе островов Кунашир и Уруп, над хребтом Витязь и около мыса Шипунский находятся в очагах генерации внутренних приливных волн. Расчет расстояния от проявлений волн до областей, где приливной форсинг больше 5 м2/с2 показал, что на расстоянии менее 6 км от этих областей регистрируется около 50% от всех зарегистрированных проявлений. Это может говорить о влиянии внутреннего прилива на генерацию короткопериодных волн.

В данной работе продемонстрированы результаты анализа внутригодовой изменчивости характеристик проявлений волн в Баренцевом море и Курило-Камчатском регионе: В Курило-Камчатском регионе проявления регистрируются в течение всего года, в то время как в Баренцевом море с июня по сентябрь. Сезонной изменчивости подвержены как количество зарегистрированных проявлений, так и геометрические характеристики. На изменчивость числа проявлений как в Баренцевом море, так и в Курило-Камчатском регионе оказывает влияние сезонный ход глубины перемешанного слоя. На примере сентября 2019 года показано, что до 50% короткопериодных волн находится в очагах генерации внутреннего прилива. В дальнейшем будет произведено сопоставление проявлений волн с критерием приливного форсинга для всего исследуемого периода в Баренцевом море и Курило-Камчатском регионе.

Данная работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №20-35-90054 Аспиранты