Vertical Momentum Transfer by Internal Waves with Regard for the Horizontal Component of Angular Velocity of the Earth’s Rotation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Free internal waves in a uniformly stratified fluid are considered in the Boussinesq approximation with regard for the Earth’s rotation. It is shown that the dispersion relation, derived with taking into account the horizontal component of the angular velocity of the Earth’s rotation at constant wave frequency, is reduced to the canonical equation for second-order curves in the plane of horizontal wave numbers. If the wave frequency is higher than the inertial frequency and less than the Brunt-Vaisälä frequency, the frequency isolines are ellipses. If the wave frequency is higher than the buoyancy frequency, then the frequency isolines are hyperbolas; and if the wave frequency is equal to the Brunt-Vaisälä frequency, then the isolines are two straight lines parallel the direction to the east. The vertical wave momentum fluxes are obtained as functions of the direction of wave propagation. It is shown that the fluxes are maximum in absolute value when the wave propagates to the north or to the south. A comparison of the vertical momentum fluxes of internal and sub-inertial waves at the same length and the maximum wave amplitude is carried out. It is shown that the vertical momentum flux of sub-inertial waves is higher than that of internal waves and weakens with weakening of stratification.

About the authors

A. A. Sleppshev

Marine Hydrophysical Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: slep55@mail.ru
Sevastopol, Russia

References

  1. Бадулин С.И., Василенко В.М., Яремчук М.И. Об особенности интерпретации квазиинерционных движений на примере данных эксперимента Мегаполитов // Изв. АН СССР. ФАО. 1991. Т. 27. № 6. С. 638–647.
  2. Saint-Guily B. On internal waves: Effects of the horizontal component of the Earth’s rotation and of a uniform current // Dtsch. Hydrogr. Z. 1970. V. 23. P. 16–23.
  3. Каменкович В. М., Кулаков А. В. К вопросу о влиянии вращения на волны в стратифицированном океане // Океанология. 1977. № 3. С. 400–410.
  4. Бреховских Л. М., Гончаров В. В. Введение в механику сплошных сред. М.: Наука, 1982. 337 с.
  5. Ле Блон П., Майсек Л. Волны в океане. М.: Мир, 1981. Ч. 1. 480 с. Ч. 2. 363 с.
  6. Gerkema T., Shrira V.I. Near-inertial waves in the ocean: beyond the traditional approximation // J. Fluid. Mech. 2005. V. 52. P. 195–219.
  7. Резник Г. М. Волновые движения в устойчиво-нейтрально стратифицированном океане // Океанология. 2015. Т. 55. № 6. С. 875–882.
  8. Gerkema T., Shrira V.I. Near-inertial waves on the “nontraditional” b-plane // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. C01003. https://doi.org/10.1029/2004JC002519
  9. Слепышев А.А., Лактионова Н.В. Вертикальный перенос импульса внутренними волнами в сдвиговом потоке // Изв. РАН. ФАО. 2019. Т. 55. № 6. С. 194–200.
  10. Воротинков Д. И., Слепышев А. А. Вертикальные потоки импульса, обусловленные слабонелинейными внутренними волнами на шельфе // Изв. РАН. МЖГ. 2018. № 1. С. 23–35.
  11. Анкудинов Н. О., Слепышев А. А. Вертикальный перенос импульса внутренними волнами в двумерном потоке // Изв. РАН. МЖГ. 2021. № 3. С. 39–47.
  12. Булатов В. В., Владимиров Ю. В. Волны в стратифицированных средах. М.: Наука, 2015. 735 с.
  13. Иванов В.А., Шульга Т.Я., Багаев А.В., Медведева А.В., Пластун Т.В., Вржевская Л.В., Свищева И.А. Внутренние волны в р-не Гераклейского полуострова: моделирование и наблюдение // Изв. РАН. МГЖ. 2019. Т. 35. № 4. С. 322–340. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-4-322-340
  14. Борисенко Ю.Д., Воронович А.Г., Леонов А.И., Миропольский Ю.З. К теории нестационарных слабонелинейных внутренних волн в стратифицированной жидкости // Изв. АН СССР. ФАО. 1976. Т. 12. № 3. С. 293–301.
  15. Grimshaw R. The modulation of an internal gravity wave packet and the resonance with the mean motion // Stud. In Appl. Math. 1977. V. 56. P. 241–266. https://doi.org/10.1002/sapm1977563241
  16. Самодуров А.С., Любицкий А.А., Пантелеев Н.А. Вклад опрокидывающихся внутренних волн в структурообразование, диссипацию энергии и вертикальную диффузию в океане // Изв. РАН. МГЖ. 1994. № 3. С. 14–27.
  17. Подымов О.И., Зацепин А.Г., Островский А.Г. Вертикальный турбулентный обмен в черноморском пиктополите и его связь с динамикой вод // Океанология. 2017. Т. 57. № 4. С. 546–559. https://doi.org/10.7868/S0030157417040049
  18. Ivanov A.V., Ostrovsky L.A., Soustova I.A., Thimring L.Sh. Interaction of internal waves and turbulence in the upper layer of the ocean // Dyn. Atm. and Ocean. 1984. V. 3. No. 7. P. 221–232.
  19. Соустова И.А., Троицкая Ю.И. и др. Простое описание турбулентного переноса в стратифицированном сдвиговом потоке применительно к описанию термогидродинамики внутренних водоемов // Изв. РАН. ФАО. 2020. Т. 56. № 6. С. 689–699.
  20. Nosova A.V., Slepyshev A.A. Vertical fluxes induced by weakly nonlinear internal waves on a shelf // Fluid. Dyn. 2015. V. 50. No. 1. P. 12–21. https://doi.org/10.1134/S0015462815010020
  21. Слепышев А.А. Вертикальный перенос импульса внутренними волнами при учете турбулентной вязкости и диффузии // Изв. РАН. ФАО. 2016. Т. 52. № 3. С. 342–349.
  22. Миропольский Ю.З. Динамика внутренних гравитационных волн в океане. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 302 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 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».