с 01.01.1988 по настоящее время
Севастополь, Севастополь, Россия
Цель. Оценка коэффициента вертикальной турбулентной диффузии в нижней части основного пикноклина в районе континентального склона и в глубоководной зоне Черного моря – цель настоящей работы. Методы и результаты. Использованы данные, собранные в 87-м рейсе НИС «Профессор Во-дяницкий», проходившем в центральном секторе северной части Черного моря с 30 июня по 18 июля 2016 г. Профили температуры, солености и скорости течения измерялись CTD/LADCP-зондами. Предложен способ применения параметризации G03 для слоя толщиной ~ 200 м между изопикнами со значениями условной плотности 15,5 и 16,8 кг/м3. Для подавления шумов изме-рения использовались изопикническое осреднение по ансамблю станций и аппроксимация ре-зультирующих профилей параметров степенными функциями. Различие передаточных функций обработки CTD- и LADCP-данных учитывалось при интегрировании канонического спектра внутренних волн. По данным 20 глубоководных станций получен изопикнически осредненный профиль частоты плавучести, демонстрирующий слои ее степенной и экспоненциальной зависи-мости от глубины. Детально с представлением графического материала обсуждаются методиче-ские вопросы применения параметризации G03 в нижней части основного пикноклина Черного моря. Профили коэффициента вертикальной турбулентной диффузии показывают его почти постоянное значение ~ 210−6 м2/с в районе континентального склона и линейное возраста-ние с глубиной от 110−6 до 210−6 м2/с в глубоководной части моря. Максимальное значение рассчитанных потоков тепла составляет 12 мВт/м2, что подтверждает их незначительное влияние на прогрев холодного промежуточного слоя. Поток соли на верхней границе слоя в районе кон-тинентального склона составил 610−5 г/(м2с), в глубоководной части моря ~ 310−5 г/(м2с). На нижней границе слоя потоки соли почти одинаковы для двух районов, они составили ~ 510−6 г/(м2с). Отношение сдвиг/деформация проявляет резкое увеличение с глубиной и подчеркивает значительное различие природы мелкомасштабных процессов на границах нижней части основ-ного пикноклина. Выводы. Оценка коэффициента вертикальной турбулентной диффузии с применением парамет-ризации G03 хорошо согласуется со значениями, полученными в других районах моря по дан-ным микроструктурных зондов. Вопрос сопоставимости оценок тем не менее остается открытым и требует проведения синхронных измерений микроструктурными и CTD/LADCP-зондами.
Черное море, основной пикноклин, вертикальное турбулентное перемешивание, Основное Черноморское течение, сдвиг скорости течения, деформация
1. Влияние динамики течений на гидрофизическую структуру вод и вертикальный обмен в деятельном слое Черного моря / А. Г. Зацепин [и др.] // Океанология. 2007. Т. 47, № 3. С. 327–339. EDN IAFSJJ.
2. Munk W. H. Abyssal recipes // Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts. 1966. Vol. 13, iss. 4. P. 707–730. https://doi.org/10.1016/0011-7471(66)90602-4
3. Munk W. H., Anderson E. R. Notes on the theory of the thermocline // Journal of Marine Re-search. 1948. Vol. 7, iss. 3. P. 276–295.
4. Finescale parameterizations of turbulent dissipation / K. L. Polzin [et al.] // Journal of Geophys-ical Research: Oceans. 2014. Vol. 119, iss. 2. P. 1383–1419. https://doi.org/10.1002/2013JC008979
5. Turbulent diapycnal fluxes as a pilot Essential Ocean Variable / A. Le Boyer [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2023. Vol. 10. 10:1241023. https://doi.org/10.3389/fmars.2023.1241023
6. Turbulence Across the Antarctic Circumpolar Current in the Indian Southern Ocean: Micro-Temperature Measurements and Finescale Parameterizations / Y. Sasaki [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2024. Vol. 129, iss. 2. e2023JC019847. https://doi.org/10.1029/2023JC019847
7. Takahashi A., Hibiya T. Assessment of Finescale Parameterizations of Deep Ocean Mixing in the Presence of Geostrophic Current Shear: Results of Microstructure Measurements in the Antarctic Circumpolar Current Region // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2018. Vol. 124, iss. 1. P. 135–153. https://doi.org/10.1029/2018JC014030
8. Gregg M. C., Yakushev E. Surface ventilation of the Black Sea’s cold intermediate layer in the middle of the western gyre // Geophysical Research Letters. 2005. Vol. 32, iss. 3. L03604. https://doi.org/10.1029/2004GL021580
9. Вертикальный турбулентный обмен в Черном море: экспериментальные исследования и моделирование / А. С. Самодуров [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 6. С. 735–759. EDN LCDZNK.
10. Подспутниковый полигон для изучения гидрофизических процессов в шельфово-склоновой зоне Черного моря / А. Г. Зацепин [и др.] // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50, № 1. С. 16–29. EDN RTOUUT. https://doi.org/10.7868/S0002351513060163
11. Подымов О. И., Зацепин А. Г., Островский А. Г. Вертикальный турбулентный обмен в Черноморском пикноклине и его связь с динамикой вод // Океанология. 2017. Т. 57, № 4. С. 546–559. EDN ZCRXXJ. https://doi.org/10.7868/S0030157417040049
12. Podymov O. I., Zatsepin A. G., Ostrovskii A. G. Fine Structure of Vertical Density Distribution in the Black Sea and Its Relationship with Vertical Turbulent Exchange // Journal of Marine Science and Engineering. 2023. Vol. 11, iss. 1. 170. https://doi.org/10.3390/jmse11010170
13. Морозов А. Н., Лемешко Е. М. Методические аспекты использования акустического до-плеровского измерителя течений (ADCP) в Черном море // Морской гидрофизический журнал. 2006. № 4. С. 31–48. EDN YOFQNN.
14. Gregg M. C., Sanford T. B., Winkel D. P. Reduced mixing from the breaking of internal waves in equatorial waters // Nature. 2003. Vol. 422. P. 513–515. https://doi.org/10.1038/nature01507
15. Dissipation Rate Estimates from Microstructure and Finescale Internal Wave Observations along the A25 Greenland–Portugal OVIDE Line / B. Ferron [et al.] // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2014. Vol. 31, iss. 11. P. 2530–2543. https://doi.org/10.1175/JTECH-D-14-00036.1
16. Microstructure Mixing Observations and Finescale Parameterizations in the Beaufort Sea / E. C. Fine [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2021. Vol. 51, iss. 1. P. 19–35. https://doi.org/10.1175/JPO-D-19-0233.1
17. Validation Finescale Parameterizations for the Eastern Arctic Ocean Internal Wave Field / T. M. Baumann [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2023. Vol. 128, iss. 11. e2022JC018668. https://doi.org/10.1029/2022JC018668
18. Henyey F. S., Wright J., Flatté S. M. Energy and action flow through the internal wave field: An eikonal approach // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1986. Vol. 91, iss. C7. P. 8487–8495. https://doi.org/10.1029/JC091iC07p08487
19. Polzin K. L., Toole J. M., Smith R. W. Finescale Parameterizations of Turbulent Dissipation // Journal of Physical Oceanography. 1995. Vol. 25, iss. 3. P. 306–328. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1995)025<0306:FPOTD>2.0.CO;2
20. Морозов А. Н., Маньковская Е. В. Характеристики придонного конвективного слоя Чер-ного моря по натурным данным (июль 2016 года) // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 5. С. 548–561. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2022-5-548-561
21. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь, 2011. 212 с.
22. Морозов А. Н., Маньковская Е. В. Пространственные характеристики холодного проме-жуточного слоя Черного моря летом 2017 года // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 4. С. 436–446. EDN BCSYUB. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-4-436-446
23. Stanev E. V., Chtirkova B., Peneva E. Geothermal Convection and Double Diffusion Based on Profiling Floats in the Black Sea // Geophysical Research Letters. 2021. Vol. 48, iss. 2. e2020GL091788. https://doi.org/10.1029/2020GL091788
24. Самодуров А. С. Взаимодополняемость различных подходов для оценки интенсивности вертикального турбулентного обмена в естественных стратифицированных бассейнах // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 6. С. 37–48. EDN XGXULL. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2016-6-37-48
25. Garrett C., Munk W. Space-time scales of internal waves: A progress report // Journal of Geo-physical Research. 1975. Vol. 80, iss. 3. P. 291–297. https://doi.org/10.1029/JC080i003p00291
26. Cairns J. L., Williams G. O. Internal wave observations from a midwater float, 2 // Journal of Geophysical Research. 1976. Vol. 81, iss. 12. P. 1943–1950. https://doi.org/10.1029/JC081i012p01943
27. Морозов А. Н. Вертикальное перемешивание в основном пикноклине Черного моря в летний сезон // Морской гидрофизический журнал. 2025. Т. 41, № 3. С. 251–263. EDN POFJIH.
28. Global Abyssal Mixing Inferred from Lowered ADCP Shear and CTD Strain Profiles / E. Kunze [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2006. Vol. 36, iss. 8. P. 1553–1576. https://doi.org/10.1175/JPO2926.1
29. Gregg M. C. Scaling turbulent dissipation in the thermocline // Journal of Geophysical Re-search: Oceans. 1989. Vol. 94, iss. C7. P. 9686–9698. https://doi.org/10.1029/JC094iC07p09686
30. Fer I. Scaling turbulent dissipation in an Arctic fjord. // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2006. Vol. 53, iss. 1–2. P. 77–95. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2006.01.003
31. Chinn B. S., Girton J. B., Alford M. H. The Impact of Observed Variations in the Shear-to-Strain Ratio of Internal Waves on Inferred Turbulent Diffusivities // Journal of Physical Ocean-ography. 2016. Vol. 46, iss. 11. P. 3299–3320. https://doi.org/10.1175/JPO-D-15-0161.1
32. Циркуляция вод и характеристики разномасштабных течений в верхнем слое Черного моря по дрифтерным данным / В. М. Журбас [и др.] // Океанология. 2004. Т. 44, № 1. С. 34–48. EDN OWJSRJ.
33. Seasonal Variability of Near-Inertial Internal Waves in the Deep Central Part of the Black Sea / E. Khimchenko [et al.] // Journal of Marine Science and Engineering. 2022. Vol. 10, iss. 5. 557. https://doi.org/10.3390/jmse10050557
34. Khimchenko E., Ostrovskii A. Observations of Near-Inertial Internal Waves over the Continental Slope in the Northeastern Black Sea // Journal of Marine Science and Engineering. 2024. Vol. 12, iss. 3. 507. https://doi.org/10.3390/jmse12030507
35. Морозов А. Н., Маньковская Е. В., Федоров С. В. Инерционные колебания в северной части Черного моря по данным натурных наблюдений // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021. Т. 14, № 1. С. 43–53. EDN UCLNDV. https://doi.org/10.7868/S2073667321010044
