The high-resolving modelling of the M2 internal tide in the ice-free East-Siberian Sea: dynamics and energetics

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Using the high-resolving version of the 3D finite-element hydrostatic model QUODDY-4, the fields of the dynamic characteristics (amplitudes of tidal elevations and ellipses of the baroclinic tidal velocities) at the pycnocline depth and the average (over a tidal cycle) depth-integrated components of the baroclinic tidal energy budget in the ice-free East-Siberian Sea have been presented. To the latters of them belong the density, the advective transport and the horizontal wave flux of baroclinic tidal energy, the mutual conversion rate of tidal energy and the dissipation rate of baroclinic tidal energy due to bottom friction. In the average (over a tidal cycle and the sea area) their values were equal to 1.7 × 103 J/m2, 11 and 269 W/m and 1.65 × 10–3 and 1.1 × 10–3 W/m2, respectively. These values are in general smaller than their analogs in the Laptev Sea.

Full Text

Restricted Access

About the authors

B. A. Kagan

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Author for correspondence.
Email: kagan.ba@spb.ocean.ru
Russian Federation, Nahimovsky pr., 36, 117997, Moscow

A. A. Timofeev

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Email: timofeev.aa@spb.ocean.ru
Russian Federation, Nahimovsky pr., 36, 117997, Moscow

References

  1. Заславский Г.М., Сагдеев Р.З. Введение в нелинейную физику: От маятника до турбулентности и хаоса. М.: Наука, 1988. 368 с.
  2. Каган Б.А., Тимофеев А.А. Динамика и энергетика поверхностных и внутренних полусуточных приливов в Белом море // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41. № 4. С. 550–566.
  3. Каган Б.А., Тимофеев А.А. Определение диссипации бароклинной приливной энергии и связанного с ней коэффициента диапикнической диффузии как первый шаг оценивания роли приливных эффектов в формировании климатических характеристик моря Лаптевых // Фунд. Прикл. Гидрофизика. 2020. Т. 13. № 4. С. 39–49. doi: 10.7868/S2073667320040048
  4. Каган Б.А., Тимофеев А.А. Высокоразрешающее моделирование полусуточных внутренних приливных волн в безледный период в море Лаптевых: их динамика и энергетика // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2020. Т. 56. № 5. С. 586–597. doi: 10.31857/S0002351520050041
  5. Каган Б.А., Тимофеев А.А. Высокоразрешающее моделирование поверхностного полусуточного прилива M2 в Восточно-Сибирском море: его динамика и энергетика // Фунд. Прикл. Гидрофизика. 2023. Т. 16. № 2. С. 64–72. doi: 10.59887/2073-6673.2023.16(2)-5
  6. Каллен М.Дж.П. Метод конечных элементов. В кн. «Численные методы, используемые в атмосферных моделях»/ Пер. с англ. под ред. В.П. Садокова. Л.: Гидрометеоиздат. 1982. С. 215–244.
  7. Кузьмин А.В., Козлов И.Е. Характеристики короткопериодных внутренних волн в море Лаптевых и прилегающих районах Карского и Восточно-Сибирского морей по данным спутниковых радиолокационных наблюдений в летне-осенний период 2019 года // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2022. № 3. C. 16–27. doi: 10.22449/2413-5577-2022-3-16-27
  8. Поляков И.В., Дмитриев Н.Е. Прилив M2 в Северном Ледовитом океане. Структура баротропного прилива // Метеорология и гидрология. 1994. № 1. С. 56–68.
  9. Прошутинский А.Ю. Полусуточные приливы Северного Ледовитого океана по результатам моделирования // Труды ААНИИ. 1993. Вып. 429. С. 29–44.
  10. Holloway P. E., Chatwin P.G., Craig P. Internal tide observations from the Australian North West Shelf in summer 1995 // J. Phys. Oceanogr. 2001. V. 31. No. 5. P. 1182–1199. doi: 10.1175/1520-0485(2001)031<1182:ITOFTA>2.0.CO;2
  11. Hsu M.-K., Liu A.K., Liu C. A study of internal waves in the China Seas and Yellow Sea using SAR // Cont. Shelf Res. 2000. V. 20. No. 4. P. 389–410. doi: 10.1016/S0278-4343(99)00078-3
  12. Ip J.T.C., Lynch D.R. QUODDY-3 User's Manual: Comprehensive coastal circulation simulation using finite elements: Nonlinear prognostic time-stepping model. Report Number NML-95-1, Thayer School of Engineering, Darthmouth College, Hanover, New Hampshire, 1995, 46 p. http://www-nml.dartmouth.edu/Publications/internal_reports/NML-95-1/95-1/Q3_3.ps
  13. Jayne S.R., St. Laurent L.C. Parameterizing tidal dissipation over rough topography// Geophys. Res. Lett. 2001. V. 28. No. 5. P. 811–814. doi: 10.1029/2000GL012044
  14. Kowalik Z., Proshutinsky A.Yu. The Arctic Ocean tides. In: The Polar Oceans and their role in shaping the global environment. Geophysical Monograph Series, V. 85, Eds. O.M. Johanessen et al., AGU, Washington, D.C. 1994, P. 137–158. doi: 10.1029/GM085p013
  15. Kozlov I.E., Zubkova E.V., Kudryavtsev V.N. Internal solitary waves in the Laptev Sea: First results of spaceborne SAR observations// IEEE Geoscience. Remote Sensing Lett. 2017. V. 14. No. 11. P. 2047–2051. doi: 10.1109/LGRS.2017.2749681
  16. Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems// Rev. Geophys. Space Phys. 1982. V. 20. No. 4. P. 851–875. doi: 10.1029/RG020i004p00851
  17. Padman L., Erofeeva S. A barotropic reverse tidal model for the Arctic Ocean// Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L02303, doi: 10.1029/2003GL019003
  18. Pingree R.D., New A.L. Structure, seasonal development and sunglint spatial coherence of the internal tide on the Celtic and Armorican shelves and in the Bay of Biscay// Deep Sea Res. 1995. V. 42. No. 2. P. 245–284. doi: 10.1016/0967-0637(94)00041-P
  19. Rainville L., Pinkel R. Propagation of the low-modes internal waves through the ocean// J. Phys. Oceanogr. 2006. V. 36. No. 6. P. 1220–1236. doi: 10.1175/JPO2889.1
  20. Smagorinsky J. General circulation experiments with the primitive equations// Month. Weather Rev. 1963. V. 91. No. 3. P. 99–164. doi: 10.1175/1520-0493(1963)091 <0099:GCEWTP>2.3.CO;2
  21. Environmental Working Group Joint US-Russian Atlas of the Arctic Ocean, Version 1. Oceanography Atlas for the summer period / Ed. by Tanis E., Timokhov L. Boulder, Colorado USA. NSIDC. 1997. doi: 10.7265/N5H12ZX4
  22. Vlasenko V., Stashchuk N., Hutter K., Sabinin K. Nonlinear internal waves forced by tides near the critical latitude// Deep Sea Res. 2003. V. 50. No. 3. P. 317–338. doi: 10.1016/S0967-0637(03)00018-9

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The field of internal tide amplitudes M2 at the pycnocline depth of 12.5 m in the East Siberian Sea. Subregions with depths less than the pycnocline depth are highlighted by hatching.

Download (48KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The field of baroclinic tidal velocity ellipses at the pycnocline depth in the East Siberian Sea. Ellipses with a clockwise rotation direction of the velocity vector are hatched. For other explanations, see Fig. 1.

Download (64KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The field of the average (over the tidal cycle) depth-integrated density of baroclinic tidal energy.

Download (41KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The field of the average (over the tidal cycle) depth-integrated advective transfer of baroclinic tidal energy.

Download (67KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The field of the average (over the tidal cycle) depth-integrated horizontal wave flow of baroclinic tidal energy.

Download (67KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Field of the average (over the tidal cycle) integral depth-wise rate of mutual transformation of various forms of tidal energy.

Download (44KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Field of the average (over the tidal cycle) rate of dissipation of baroclinic tidal energy due to bottom friction.

Download (45KB)
Indexing metadata


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».