XXIV.E.605
Оценка агеострофической компоненты течений Черного моря по данным спутниковой альтиметрии
Жмур В.В. (1,2,3), Красильников Д. С. (1,2,3), Жук В.Р. (4)
(1) Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
(2) Московский физико-технический институт (государственный университет), Долгопрудный, Россия
(3) Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
(4) Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, РФ
Спутниковая альтиметрия в настоящее время является основным источником информации о циркуляции верхнего слоя Мирового океана. Она описывает преимущественно геострофическую циркуляцию, однако агеострофическая компонента, обусловленная ускорениями и нелинейностью, существенно влияет на вертикальный обмен и лагранжев перенос (Klein and Lapeyre, 2009; Cao et al., 2023). Существующие методы ее оценки требуют численного моделирования или измерений in situ. Цель работы – разработка метода определения агеострофической компоненты течений исключительно по данным спутниковой альтиметрии и его апробация для Черного моря.
Предложен аналитический метод расчета 2D агеострофической скорости через пространственно-временные производные геострофического поля. Подход основан на уравнениях геофизической гидродинамики и применим при умеренных числах Россби вне слоя Экмана. Метод апробирован на ежедневных полях спутниковой альтиметрии CMEMS за 2024 г. и вдольтрековых данных миссии SWOT для октября–ноября 2024 г. (Tchonang et al., 2026).
Установлено, что статистически значимая агеострофическая компонента (отношение сигнал/шум > 1) локализована в зонах меандрирования Основного Черноморского течения (ОЧТ) и на периферии мезомасштабных вихрей. Пик активности приходится на осень в период интенсификации ОЧТ. Анализ членов уравнений показал, что основной вклад в формирование агеострофической скорости вносит нелинейная адвекция, а локальное ускорение в среднем на порядок меньше. Сопоставление с высокоразрешающими данными SWOT подтвердило, что в динамически активных районах агеострофическая скорость достигает 10–25% от геострофической. Метод эффективен именно при умеренных числах Россби, когда сигнал надежно различим на фоне погрешностей альтиметрии.
Разработанный диагностический алгоритм позволяет восстанавливать агеострофическую добавку к геострофическим течениям без привлечения численных моделей или натурных измерений. Учет этой компоненты, достигающей четверти от общей скорости в зонах фронтов и вихрей, критически важен для корректной диагностики динамики верхнего слоя океана и расчета траекторий переноса примесей.
Финансирование. Изучение пространственной структуры и сезонной изменчивости агеострофической компоненты течений Черного моря выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России (Соглашение № 075-15-2024-528 от 24.04.2024 на реализацию крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития). Обработка и визуализация данных спутниковой альтиметрии выполнены в рамках государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0012. Разработка метода определения агеострофической компоненты течений и его теоретическое обоснование выполнены в рамках государственного задания Минобрнауки России для ИО РАН (тема № FMWE-2024-0016). Анализ результатов выполнен при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Соглашение № 075-03-2026-218, проект FSEG-2026-0020).
Ключевые слова: Черное море, морские течения, Основное Черноморское течение, спутниковая альтиметрия, агеострофическая скорость, геострофическое приближение, число Россби, мезомасштабная динамика, вертикальный обмен, динамика океана
Литература:
- Klein P., Lapeyre G. The Oceanic Vertical Pump Induced by Mesoscale and Submesoscale Turbulence // Annual Review of Marine Science. 2009. Vol. 1. P. 351–375.
- Cao Y. et al. Global Sea Surface Cyclogeostrophic Currents Derived From Satellite Altimetry Data // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2023. Vol. 128, iss. 1. e2022JC019357.
- CMEMS. European Seas Gridded L4 Sea Surface Heights And Derived Variables Reprocessed 1993-Ongoing [Dataset] // Copernicus Marine Service, 2023. URL: https://data.marine.copernicus.eu/product/SEALEVEL_EUR_PHY_L4_MY_008_068/description (date of access: 05.07.2026). https://doi.org/10.48670/moi-00141
- Tchonang B. C. et al. SWOT Geostrophic Velocity Validation Against In-Situ Measurements in the California Current // Earth and Space Science. 2026. Vol. 13, iss.2. e2025EA004424. https://doi.org/10.1029/2025EA004424
Дистанционные исследования Мирового океана