Исследование применимости различных подходов к расчету геострофических течений на примере подлёдных вихрей, формирующих ледовые кольцевые структуры озера Байкал

Обложка

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.

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

  1. Chen C.T., Millero F.J. 1978. The equation of state of seawater determined from sound speeds. Journal of Marine Research 36: 657-691.
  2. 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.
  3. Feistel R. 2003. A new extended Gibbs thermodynamic potential of seawater. Progress in Oceanography 58: 43-114.
  4. 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.
  5. 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
  6. Fomin L.M. 1964. The dynamic method in oceanography. Elsevier Oceanographiс Series 2.
  7. Gill A.E. 1982. Atmosphere-Ocean Dynamics. In: International Geophysics Series 30: San Diego, CA: Academic Press.
  8. Hohman R., Kipfer R., Peeters F. et al. 1997. Processes of deep-water renewal in Lake Baikal. Limnology and Oceanography 42(5): 841-855.
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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.
  14. Айнбунд М.М. 1973. Результаты натурных исследований течений в Южном Байкале. Труды ГГИ (203): 49-70.
  15. 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
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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
  20. 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
  21. 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.
  22. 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
  23. Жданов А.А., Гранин Н.Г., Шимараев М.Н. 2001. О механизмах генерации подледных течений в Байкале. Доклады Академии Наук 377(3): 392-395.
  24. Кротова В.А. 1970. Геострофическая циркуляция вод Байкала в период прямой термической стратификации. Труды ЛИН СО АН СССР 14(34): 11-44.
  25. 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.
  26. 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.
  27. Течения в Байкале. 1977. В: Афанасьев А.Н., Верболов В.И. (ред.). Новосибирск: Наука.
  28. Шимараев М.Н., Троицкая Е.С. 2005. Сезонные особенности геострофических течений в южном Байкале. География и природные ресурсы 1: 58-65

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Асламов И.А., Жданов А.А., Гранин Н.Г., Блинов В.В., Зырянов Д.В., Гнатовский Р.Ю., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).