Атмосферные условия в Черноморском регионе имеют значимый сезонный ход и влияют на формирование вихревого либо бассейнового режима циркуляции. В зависимости от режима циркуляции в балансе энергии преобладают различные физические процессы, например, неустойчивость течений, адвекция, диссипация и диффузия. Понимание механизмов сезонной изменчивости динамики и энергетики позволит исследователям оценить влияние этих механизмов на потоки вещества и энергии в Чёрном море в целом. На основе данных, полученных в результате численного моделирования циркуляции Черного моря за 2011 и 2016 гг., ученые Морского гидрофизического института РАН провели оценку сезонной изменчивости полей скорости течений, средней и вихревой кинетической энергии, доступной потенциальной энергии и скоростей преобразования энергии для вихревого и бассейнового режимов циркуляции. В ходе этой работы были выявлены существенные различия в структуре течений в южной и центральной частях моря. Результаты исследования опубликованы в журнале Water.
Авторы статьи (заведующий отделом теории волн МГИ доктор физико-математических наук Сергей Германович Демышев, старший научный сотрудник отдела теории волн кандидат физико-математических наук Ольга Алексеевна Дымова, младший научный сотрудник отдела теории волн Надежда Адриановна Миклашевская) на примере двух временнх интервалов (2011 и 2016 гг., когда циркуляция моря соответствовала бассейновому и вихревому режимам) показали, что распределение средней кинетической энергии определяется режимом циркуляции и мало зависит от сезона года. Распределение доступной потенциальной энергии зависит только от сезонного хода величины потоков тепла из атмосферы. Увеличение кинетической энергии вихрей в режиме вихревой циркуляции в весенне-летний период обеспечивается только за счет бароклинной неустойчивости (рис. 1), а в холодный сезон преимущественно за счет баротропной неустойчивости течений (рис. 2).
«Полученные нами результаты могут быть использованы для среднесезонного прогноза режима течений. Это позволит оценивать обмен теплом и веществом внутри системы. Например, обмен между прибрежной и глубоководной частями морского бассейна или обмен между верхними и глубоководными слоями моря», – пояснила старший научный сотрудник отдела теории волн МГИ, кандидат физико-математических наук Ольга Алексеевна Дымова.
В дальнейшем ученые планируют исследовать энергетику Чёрного моря по данным непрерывного многолетнего реанализа, что позволит им дать более общие выводы о механизмах изменчивости средней и вихревой циркуляции.