Far Fields Asymptotics of Internal Gravity Waves from a Pulse Localized Source in a Rotating Stratified Medium

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The problem of constructing asymptotics of the internal gravity waves far fields arising from an impulsive localized source of perturbations in a stratified fluid of finite depth rotating as a whole is solved. In the approximation of constant buoyancy frequency, uniform and nonuniform asymptotics of solutions are constructed to describe far wave fields, which are expressed in terms of the Airy function and its derivative. The exact and asymptotic results are compared, and it is shown that at times longer than several buoyancy periods and at distances of the order of the liquid layer thickness, the obtained asymptotics allow one to describe the amplitude-phase structure of far wave fields.

About the authors

V. V. Bulatov

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics RAS

Author for correspondence.
Email: internalwave@mail.ru
Russia, Moscow

I. Yu. Vladimirov

Shirshov Institute of Oceanology RAS

Author for correspondence.
Email: iyuvladimirov@rambler.ru
Russia, Moscow

References

  1. Miropol’skii Yu.Z., Shishkina O.V. Dynamics of Internal Gravity Waves in the Ocean. Boston: Kluwer Acad. Pub., 2001. 406 p.
  2. Pedlosky J. Waves in the Ocean and Atmosphere: Introduction to Wave Dynamics. Berlin; Heildelberg: Springer, 2010. 260 p.
  3. Sutherland B.R. Internal Gravity Waves. Cambridge: Univ. Press, 2010. 394 p.
  4. Ozsoy E. Geophysical Fluid Dynamics II. Stratified Rotating Fluid Dynamics of the Atmosphere-Ocean. Springer Textbook in Earth Sciences. Geography and Environment. Cham: Springer Nature, 2021. 323 p.
  5. Morozov E.G. Oceanic Internal Tides. Observations, Analysis and Modeling. Berlin: Springer, 2018. 317 p.
  6. Velarde M.G., Tarakanov R.Yu., Marchenko A.V. (Eds.). The Ocean in Motion. Springer Oceanogr. Springer Int. Pub. AG, 2018. 625 p.
  7. Voelker G.S., Myers P.G., Walter M., Sutherland B.R. Generation of oceanic internal gravity waves by a cyclonic surface stress disturbance // Dyn. Atm. Oceans, 2019, vol. 86, pp. 116–133.
  8. Sidnjaev N.I. Theoretical studies of hydrodynamics in an underwater explosion of a point source // Inzh. zh.: Nauka i Innovastii, 2013, vol. 2. https://engjournal.ru/catalog/appmath/hidden/614.html (in Russian)
  9. Belyaev M.Y., Desinov L.V., Krikalev S.K. et al. Identification of a system of oceanic waves based on space imagery // J. Comp. Syst. Sci. Int., 2009, vol. 48, pp. 110–120.
  10. Matyushin P.V. Process of the formation of internal waves initiated by the start of motion of a body in a stratified viscous fluid // Fluid Dyn., 2019, vol. 54 (3), pp. 374–388.
  11. Chai J., Wang Z., Yang Z., Wang Z. Investigation of internal wave wakes generated by a submerged body in a stratified flow // Ocean Engng., 2022, vol. 266, pp. 112840.
  12. Ulloa H.N., Fuente A., Nino Y. An experimental study of the free evolution of rotating, nonlinear internal gravity waves in a two-layer stratified fluid //J. Fluid Mech., 2014, vol. 742, pp. 308–339.
  13. Li T., Wan M., Wang J., Chen S. Flow structures and kinetic-potential exchange in forced rotating stratified turbulence // Phys. Rev. Fluids, 2020, vol. 5, pp. 014802.
  14. Svirkunov P.N., Kalashnik M.V. Phase patterns of dispersive waves from moving localized sources // Phys. Uspekhi, 2014, vol. 57, pp. 80–91.
  15. Gnevyshev V., Badulin S. Wave patterns of gravity–capillary waves from moving localized sources // Fluids, 2020, vol. 5, pp. 219.
  16. Bulatov V.V., Vladimirov Yu.V. Waves in Stratified Medium. Moscow: Nauka, 2015. 735 p. (in Russian)
  17. Brehovskih L.M., Godin O.A. Acoustic of Inhomogeneous Medium. Vol. 1: Fundamentals of the Theory of Sound Reflection and Propagation. Moscow: Nauka, 2007. 443 p. Vol. 2: Sound Fields in Layered and Three-Dimensionally Inhomogeneous Medium. Moscow: Nauka, 2009. 426 p. (in Russian)
  18. Kravtsov Y., Orlov Y. Caustics, Catastrophes, and Wave Fields. Berlin: Springer, 1999. 228 p.
  19. Froman N., Froman P. Physical Problems Solved by the Phase-Integral Method. Cambridge: Univ. Press, 2002. 214 p.
  20. Babich V.M., Buldyrev V.S. Asymptotic Methods in Short-Wavelenght Diffraction Theory. Oxford: Alpha Sci., 2007. 480 p.
  21. Bulatov V.V., Vladimirov Yu.V. Far fields of internal gravity waves generated by a perturbation source in a stratified rotating medium // Fluid Dyn., 2016, vol. 51 (5), pp. 633–638.
  22. Bulatov V.V., Vladimirov I.Yu. Uniform asymptotics of internal gravitational wave fields from an initial radially symmetric perturbation // Fluid Dyn., 2021, vol. 8 (8), pp. 1112–1118.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (65KB)
3.

Download (52KB)

Copyright (c) 2023 В.В. Булатов, И.Ю. Владимиров

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».