Исследование применимости различных подходов к расчету геострофических течений на примере подлёдных вихрей, формирующих ледовые кольцевые структуры озера Байкал
- Авторы: Асламов И.А.1, Жданов А.А.1, Гранин Н.Г.1, Блинов В.В.1, Зырянов Д.В.2, Гнатовский Р.Ю.1
-
Учреждения:
- Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук
- Институт водных проблем Российской академии наук
- Выпуск: № 6 (2024)
- Страницы: 1546-1562
- Раздел: Статьи
- URL: https://ogarev-online.ru/2658-3518/article/view/283142
- DOI: https://doi.org/10.31951/2658-3518-2024-A-6-1546
- ID: 283142
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Работа посвящена исследованию пространственного распределения горизонтальных течений в подлёдных антициклонических вихрях, приводящих к формированию кольцевых структур на весеннем льду озера Байкал. Горизонтальные поля геострофических течений рассчитывались с применением динамического метода, при этом основное внимание уделялось сравнению различных подходов к расчёту плотности воды, включая специально адаптированный для условий Байкала пакет программ TEOS-10. В качестве исходных данных использовались измеренные температуры и электропроводности воды в районе кольцевой структуры 2009 года. А в качестве референтных – серии профилей скорости и направления течений в аналогичном вихре 2020 года, измеренные впервые. Проведенные сравнения показали, что использование устаревших методов, таких как метод Кротовой или уравнение Чена-Миллеро приводит к значительным расхождениям с реальными измерениями, тогда как адаптированный пакет TEOS-10 демонстрирует наилучшее согласование. В целом, динамический подход оказался состоятельным и может успешно применяться для изучения полей течений в озере Байкал. В ходе проведённых исследований впервые выявлен и описан ряд характерных особенностей структуры течений в исследованных подледных циркуляциях.
Ключевые слова
Об авторах
И. А. Асламов
Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: ilya_aslamov@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-6678-5312
Россия, ул. Улан-Баторская, 3, Иркутск, 664033
А. А. Жданов
Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук
Email: ilya_aslamov@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-9718-5213
Россия, ул. Улан-Баторская, 3, Иркутск, 664033
Н. Г. Гранин
Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук
Email: ilya_aslamov@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-7976-9060
Россия, ул. Улан-Баторская, 3, Иркутск, 664033
В. В. Блинов
Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук
Email: ilya_aslamov@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-9145-2843
Россия, ул. Улан-Баторская, 3, Иркутск, 664033
Д. В. Зырянов
Институт водных проблем Российской академии наук
Email: ilya_aslamov@bk.ru
Россия, ул. Губкина, 3, Москва, 119333
Р. Ю. Гнатовский
Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук
Email: ilya_aslamov@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-3484-8603
Россия, ул. Улан-Баторская, 3, Иркутск, 664033
Список литературы
- Chen C.T., Millero F.J. 1978. The equation of state of seawater determined from sound speeds. Journal of Marine Research 36: 657-691.
- Chen C.T., Millero F.J. 1986. Precise thermodynamic properties for natural waters covering only the limnological range. Limnology and Oceanography 31(3): 657-662.
- Feistel R. 2003. A new extended Gibbs thermodynamic potential of seawater. Progress in Oceanography 58: 43-114.
- Feistel R. 2008. A Gibbs function for seawater thermodynamics for -6 to 80°C and salinity up to 120 g kg-1. Deep sea research 55: 1639-1671.
- Fofonoff N.P., Millard Jr R.C. 1983. Algorithms for the computation of fundamental properties of seawater. UNESCO Technical Papers in Marine Sciences 44. doi: 10.25607/OBP-1450
- Fomin L.M. 1964. The dynamic method in oceanography. Elsevier Oceanographiс Series 2.
- Gill A.E. 1982. Atmosphere-Ocean Dynamics. In: International Geophysics Series 30: San Diego, CA: Academic Press.
- Hohman R., Kipfer R., Peeters F. et al. 1997. Processes of deep-water renewal in Lake Baikal. Limnology and Oceanography 42(5): 841-855.
- IOC, SCOR and IAPSO. 2010. The international thermodynamic equation of seawater - 2010: Calculation and use of thermodynamic properties. Intergovernmental Oceanographic Commission. Manuals and Guides 56: UNESCO. URL: http://teos-10.org/pubs/TEOS-10/Manual.pdf
- Kirillin G., Aslamov I., Kozlov V. et al. 2020. Turbulence in the stratified boundary layer under ice: observations from Lake Baikal and a new similarity model. Hydrology and Earth System Sciences 24(4): 1691-1708. doi: 10.5194/hess-24-1691-2020
- Kouraev A.V., Zakharova E.A., Kostianoy A.G. et al. 2021. Giant ice rings in southern Baikal: multi-satellite data help to study ice cover dynamics and eddies under ice. The Cryosphere 15(9): 4501-4516. doi: 10.5194/tc-15-4501-2021
- Rizk W., Kirillin G., Leppаranta M. 2014. Basin-scale circulation and heat fluxes in ice-covered lakes. Limnology and Oceanography 59(2): 445-464. doi: 10.4319/lo.2014.59.02.0445
- Wagner W., Prub A. 2002. The IAPWS formulation 1995 for the thermodynamic properties of ordinary water substance for general and scientific use. Journal of Physical and Chemical Reference Data 31(2): 387-535.
- Айнбунд М.М. 1973. Результаты натурных исследований течений в Южном Байкале. Труды ГГИ (203): 49-70.
- Асламов И.А., Козлов В.В., Кириллин Г.Б. и др. 2017. Исследование теплового потока и структуры подледного слоя воды на границе со льдом в Южном Байкале. Водные ресурсы 44(3): 296-310. doi: 10.7868/S0321059617030038
- Блинов В.В., Гранин Н.Г., Гнатовский Р.Ю. и др. 2006. Определение водных масс в озере Байкал методом T, S – анализа. География и природные ресурсы 2: 63-69.
- Гранин Н.Г., Джусон Д., Жданов А.А. и др. 1999. Турбулентное перемешивание вод озера Байкал в слое, непосредственно примыкающем ко льду, и его роль в развитии диатомовых водорослей. Доклады Академии Наук 366(6): 835-839.
- Гранин Н.Г., Жданов А.А., Заворуев В.В. и др. 1991. Особенности распределения характеристик экосистемы пелагиали Байкала в период весенней конвекции (по материалам исследований 1990 г.). Препринт АН СССР, Сибирское отделение, Институт биофизики. Красноярск: ИБФ.
- Гранин Н.Г., Козлов В.В, Цветова Е.А. и др. 2015. Полевые исследования и некоторые результаты численного моделирования кольцевой структуры на льду озера Байкал. Доклады Академии Наук 461 (3): 343-347. doi: 10.7868/S0869565215090194
- Гранин Н.Г., Мизандронцев И.Б., Козлов В.В. и др. 2018. Кольцевые структуры на ледовом покрове озера Байкал: анализ экспериментальных данных и математическое моделирование. Геология и геофизика 59(11): 1890-1903. doi: 10.15372/GiG20181111
- Жданов А.А., Макаров М.М., Кучер К.М. и др. 2014. Регистрация течений с использованием свободно плавающих дрифтеров. География и природные ресурсы 1: 169-174.
- Жданов А.А., Гнатовский Р.Ю., Гранин Н.Г. и др. 2017. Изменчивость подледных течений в Южном Байкале по данным 2012–2016 гг. Водные ресурсы 44(3): 311–321. doi: 10.7868/S032105961703018X
- Жданов А.А., Гранин Н.Г., Шимараев М.Н. 2001. О механизмах генерации подледных течений в Байкале. Доклады Академии Наук 377(3): 392-395.
- Кротова В.А. 1970. Геострофическая циркуляция вод Байкала в период прямой термической стратификации. Труды ЛИН СО АН СССР 14(34): 11-44.
- Пальшин Н.И., Здоровеннова Г.Э., Богданов С.Р. и др. 2017. Геострофические течения в малом озере подо льдом. Успехи современного естествознания 11: 89-94.
- Сокольников В.М. 1960. О течениях и температуре воды под ледяным покровом южной части Байкала и у истока р. Ангары. Труды ЛИН СО АН СССР 18: 291-350.
- Течения в Байкале. 1977. В: Афанасьев А.Н., Верболов В.И. (ред.). Новосибирск: Наука.
- Шимараев М.Н., Троицкая Е.С. 2005. Сезонные особенности геострофических течений в южном Байкале. География и природные ресурсы 1: 58-65
Дополнительные файлы
