The Phase Structure of Wave Disturbances Excited by a Pulsating Source at the Interface of a Liquid Flow of Finite Depth and an Ice Sheet

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The floating ice sheet determines the dynamic interaction between the ocean and the atmosphere, affects the dynamics of the sea surface and subsurface waters, since the ice sheet and the entire mass of liquid under it participate in the general vertical movement. The paper investigates the phase structure of wave fields arising at the interface between ice and a flow of homogeneous liquid of finite thickness when flowing around a localized pulsating source of disturbances. The ice sheet is modeled by a thin elastic plate, the deformations of which are small, and the plate is physically linear. An integral representation of the solution is obtained, and the results of calculations of dispersion dependencies and phase patterns for various parameters of wave generation are presented. It is shown that the main parameters determining the characteristics of the amplitude-phase structure of wave disturbances of the ice sheet surface are ice thickness, flow velocity, and pulsation frequency. Numerical calculations demonstrate that when the flow velocities, ice thickness, and frequency change, there is a noticeable qualitative restructuring of the phase patterns of the excited long-range wave fields at the ice-liquid interface.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. V. Bulatov

Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics of the Russian Academy of Sciences

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

I. Yu. Vladimirov

Shirshov Oceanology Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: iyuvladimirov@rambler.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Bukatov A.E. Waves in the Sea with Floating Ice Cover. Sebastopol: FGBUN MHI, 2017. 360 p. (in Russian)
  2. Ilyichev A.T. Solitary Waves in Hydrodynamic Models. Moscow: Fizmatlit, 2003. 256 p. (in Russian)
  3. Squire V.A., Hosking R.J., Kerr A.D., Langhorne P.J. Moving Loads on Ice Plates. Dordrecht: Springer Sci.&Business Media, 1996. 236 р.
  4. Miropol’skii Yu.Z., Shishkina O.V. Dynamics of Internal Gravity Waves in the Ocean. Boston: Kluwer Acad. Pub., 2001. 406 p.
  5. Mei C.C., Stiassnie M., Yue D.K.-P. Theory and Applications of Ocean Surface Waves. Advanced Series of Ocean Engineering. Vol. 42. London: World Sci. Pub., 2018. 1240 p.
  6. The Ocean in Motion / Ed. by Velarde M.G., Tarakanov R.Yu., Marchenko A.V. Cham: Springer Nature, 2018. 625 p.
  7. Kozin V.M., Pogorelova A.V., Zemlak V.L., Vereshchagin V.Yu., Rogozhnikova E.G., Kipin D.Yu., Matyushina A.A. Experimental and Theoretical Studies of the Dependence of the Parameters of Flexural-Gravity Waves Propagating in a Floating Plate on the Conditions of Their Excitation. Novosibirsk: SB RAS Pub., 2016. 222 p. (in Russian)
  8. Morozov E.G. Oceanic Internal Tides. Observations, Analysis and Modeling. Berlin: Springer, 2018. 317 p.
  9. Marchenko A.V., Morozov E.G., Muzylev S.V., Shestov A.S. Interaction of short internal waves with the ice cover in an Arctic fjord // Oceanology, 2010, vol. 50(1), pp. 18–27.
  10. Marchenko A.V., Morozov E.G., Muzylev S.V., Shestov A.S. Short-period internal waves under an ice cover in Van Mijen Fjord, Svalbard //Advances in Meteorol., 2011, vol. 2011, art. ID 573269.
  11. Marchenko A., Morozov E., Muzylev S. Measurements of sea ice flexural stiffness by pressure characteristics of flexural-gravity waves // Ann. Glaciology, 2013, vol. 54, pp. 51–60.
  12. Marchenko A.V., Morozov E.G. Surface manifestations of the waves in the ocean covered with ice // Rus. J. Earth Sci., 2016, vol. 16 (1), ES1001.
  13. Morozov E.G., Marchenko A.V., Filchuk K.V., Kowalik Z., Marchenko N.A., Ryzhov I.V. Sea ice evolution and internal wave generation due to a tidal jet in a frozen sea // Appl. Ocean Res., 2019, vol. 87, pp. 179–191.
  14. Morozov E.G., Pisarev S.V. Internal tides at the Arctic latitudes (numerical experiments) // Oceanology, 2002, vol. 42(2), pp. 153–161.
  15. Morozov E.G., Zuev O.A., Zamshin V.V., Krechik V.A., Ostroumova S.A., Frey D.I. Observations of icebergs in Antarctic cruises of the R/V “Akademik Mstislav Keldysh” // Rus. J. Earth Sci., 2022, vol. 2, pp. 1–5.
  16. Bulatov V.V., Vladimirov I.Yu. Forceful influence of a flow of infinitely deep liquid on a source under the ice cover // Fundam. & Appl. Hydrophys., 2023, vol. 16, no. 3, pp. 120–128.
  17. Dinvay E., Kalisch H., Parau E.I. Fully dispersive models for moving loads on ice sheets // J. Fluid Mech., 2019, vol. 876, pp. 122–149.
  18. Sturova I.V. Radiation of waves by a cylinder submerged in water with ice floe or polynya // J. Fluid Mech., 2015, vol. 784, pp. 373–395.
  19. Das S., Sahoo T., Meylan M.H. Dynamics of flexural gravity waves: from sea ice to Hawking radiation and analogue gravity // Proc. R. Soc. A, 2018, vol. 474. pp. 20170223.
  20. Pogorelova A.V., Zemlyak V.L., Kozin V.M. Moving of a submarine under an ice cover in fluid of finite depth // J. Hydrodyn., 2019, vol. 31(3), pp. 562–569.
  21. Khabakhpasheva T., Shishmarev K., Korobkin A. Large-time response of ice cover to a load moving along a frozen channel // Appl. Ocean Res., 2019, vol. 86, pp. 154–165.
  22. Il’ichev A.T. Effective wavelength of envelope waves on the water surface beneath an ice sheet: small amplitudes and moderate depths // Theor. & Math. Phys., 2021, vol. 208, pp. 1182–1200. https://doi.org/10.1134/S0040577921090026
  23. Savin A.A., Savin A.S. Three-dimensional problem of disturbing an ice cover by a dipole moving in fluid // Fluid Dyn., 2015, vol. 50, pp. 613–620. https://doi.org/10.1134/S0015462815050026
  24. Sturova I.V. Motion of a load over an ice sheet with non-uniform compression // Fluid Dyn., 2021, vol. 56, pp. 503–512. https://doi.org/10.1134/S0015462821040121
  25. Ilichev A.T., Savin A.S., Shashkov A.Y. Trajectories of liquid particles in a dark soliton field in a fluid beneath an ice cover // Fluid Dyn., 2023, vol. 58, pp. 1076–1086. https://doi.org/10.1134/S0015462823601912
  26. Malenko Zh.V., Yaroshenko A.A. Three-dimensional flexural gravity waves in a floating ice cover from a moving source of disturbances // JAMM, 2023, vol. 87, no. 6, pp. 1037–1048.
  27. Bulatov V.V., Vladimirov I.Yu. Far surface fields at the interface between an infinitely deep ocean and an ice sheet, excited by a localized source // Izv. RAS. FAO, 2023, vol. 59, no. 3, pp. 346–351.
  28. Bulatov V.V., Vladimirov Yu.V. Waves in Stratified Media. Moscow: Nauka, 2015. 735 p.
  29. Lighthill J. Waves in Liquids. Moscow: Mir, 1981. 598 p.
  30. Borovikov V.A. Uniform Stationary Phase Method. London: IEE Electromagnetic Waves. Ser. 40, 1994. 233 pp.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Dispersion curves : lines 1-5 are.

Download (24KB)
3. Fig. 2. Dispersion curves: lines 1,2 - : lines 3-8 - :

Download (40KB)
4. Fig. 3. Dispersion curves : lines

Download (23KB)
5. Fig. 4. Lines of equal phase - waves propagate from the source

Download (29KB)
6. Fig. 5. Lines of equal phase - waves running upstream

Download (62KB)
7. Fig. 6. Lines of equal phase - waves propagate from the source

Download (30KB)
8. Fig. 7. Lines of equal phase - waves running downstream

Download (48KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».