Радиолокационная съемка и численное моделирование внутренних приливных волн у северо-восточного побережья США

В данном докладе рассмотрены результаты анализа радиолокационных изображений морской поверхности с проявлениями внутренних волн в шельфовой зоне, а также приведены модельные оценки параметров внутренних волн, вызванных баротропным приливом в этом районе. Модельные расчеты параметров внутренних волн сравниваются с результатами обработки радиолокационных изображений внутренних волн.
По результатам обработки радиолокационных изображений с проявлениями внутренних волн в акватории Нью-Йоркской бухты определены характеристики внутренних волн, вызванных полусуточным приливом: количество пакетов волн, расстояние между пакетами, длины волн, групповая скорость.
Установлено, что в Нью-Йоркской бухте формируется две системы внутренних волн. Первая система волн формируется на границе континентального шельфа и распространяется в северо-западном направлении от района генерации. На радиолокационных изображениях видны 3 пакета внутренних волн этой системы, возбужденные полусуточным приливом. Расстояние между последовательными пакетами волн составляет 18-21 км, видимая длина гребней достигает 60 км.
Длина волн на переднем фронте составляет 700-800 м и постепенно уменьшается к зад-нему фронту до 200-300 м. Групповая скорость внутренних волн, оцененная по расстоянию между последовательными положениями пакетов, составляет 0,45-0,5 м/с.
Вторая система внутренних волн формируется в районе каньона Хадсона. На радиолокационных изображениях видны 2 пакета волн этой системы, перемещающиеся в северном направлении. Расстояние между пакетами составляет 30 км, длина гребней –40 км. Гребни волн этой системы ориентированы перпендикулярно к изобатам. Длины волн в пакетах не превышают 200-300 м.
На радиолокационных изображениях в районе каньона Хадсона наблюдаются интенсивные одиночные внутренние волны – солитоны. Они формируются в зоне резкого перепада глубины на границе континентального шельфа, что подтверждается при совместном анализе изображения солитона и батиметрии.
С помощью математической модели, основанной на решении полных уравнений гидродинамики с учетом нелинейности волнового процесса и турбулентного обмена, проведены расчеты параметров волновых возмущений, вызванных баротропным приливом в исследуемом районе. При проведении модельных расчетов использовались реальные данные о вертикальной стратификации жидкости в бухте, скоростях течений баротропного прилива, топографии дна и профиле свала глубин в исследуемом районе. Расчеты по численной модели позволили оценить амплитуду внутренних волн и потоки их энергии в районе генерации.
Сравнение параметров внутренних волн, полученных по результатам анализа космических радиолокационных изображений, с результатами моделирования показало их хорошее совпадение.