Физические механизмы интенсификации вертикального обмена в зоне сопряжения шельфа и свала глубин

Abstract

Исследуются особенности трансформации плотности энергии квазиинерционных внутренних волн в зоне сопряжения шельфа и свала глубин на неоднородном стратифицированном течении в лучевом приближении. Показано, что при распространении волн из области открытого моря, в исследуемой области за счет процесссов их трансформации в геострофическом течении и отражения от наклонного дна происходит сжатие исходных волновых пучков лучей, что приводит к возрастанию плотности волновой энергии. Возрастание плотности волновой энергии, сопровождающееся уменьшением числа Ричардсона в квазигоризонтальных волновых течениях, должно вызывать, в свою очередь, повышение интенсивности перемешивания и рост коэффициента вертикального турбулентного обмена в таких районах по сравнению с областью открытого моря. Этот вывод согласуется с результатами анализа тонкоструктурных измерений, собранных в ходе натурных экспериментов в соответствующих районах Черного моря.

Досліджуються особливості трансформації щільності енергії квазіінерційних внутрішніх хвиль в зоні сполучення шельфу і звалювання глибин на неоднорідній стратифікованій течії в променевому наближенні. Показано, що при поширенні хвиль з відкритого моря в досліджуваної області за рахунок процесів заломлення і віддзеркалення відбувається стискування вихідних хвилевих пучків променів від джерел, що приводить до зростання щільності хвилевої енергії. Зростання щільності хвилевої енергії повинне викликати, у свою чергу, підвищення інтенсивності хвилевого перемішування і зростання коефіцієнта вертикального турбулентного обміну в таких районах в порівнянні з областю відкритого моря. Цей висновок узгоджується з результатами аналізу тонкоструктурних вимірів, зібраних в ході натурних експериментів у відповідних районах Чорного моря.

The features of the transformation of the energy density of quasi-inertial internal waves in the connection area of the shelf and continental slope on a non-uniform stratified flow are studied in the ray approximation. It is shown that the propagation of waves from the open sea in the investigated area due to the processes of refraction and reflection is accompanied by the compression of the initial wave beam radiation from sources, which leads to an increase in the density of wave energy. Increase in the density of wave energy should cause, in turn, increase the intensity of the wave mixing and increase the coefficient of vertical turbulent exchange in these areas compared to the open sea area. This finding is consistent with the analysis of fine-structure measurements collected during field experiments in the corresponding areas of the Black Sea.