ТРАНСФОРМАЦИЯ И ЭФФЕКТЫ ВНУТРЕННИХ ВОЛН В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ МОРЯ

  • В. В. Навроцкий Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН
  • В. Ю. Ляпидевский Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН
  • Е. П. Павлова Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН
  • Ф. Ф. Храпченков Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН
DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2019.47(2).14
Ключевые слова: прибрежная зона, внутренние волны, болюсы, перемешивание, фитопланктон, биогены, фотосинтез, температура

Аннотация

Анализ результатов натурных экспериментов в прибрежной зоне зал. Петра Великого (Японское море) производится с точки зрения воздействия внутренних волн (ВВ) на биологические и геоморфологические процессы в шельфовой зоне моря. Основными измеряемыми параметрами были колебания температуры, давления и скорости течений в придонном слое в прибрежной зоне с глубиной дна 20–30 м. Колебания температуры измерялись с использованием заякоренных гирлянд из 20–30 датчиков с интервалом 0,5 м, колебания скорости течений измерялись на 10–15 горизонтах с интервалом 1–3 м. Типичным процессом при распространении ВВ в сторону берега являлась их нелинейная трансформация с образованием устойчивых дискретных «болюсов» – объемов воды с холодным ядром, отделенных от окружающей среды высоко-градиентной прослойкой. Распространяясь в мелководную зону, ВВ способствуют перемешиванию, взвешиванию донных осадков и вентиляции прибрежной зоны. Болюсы могут распространяться дальше в зону мелководья, где непрерывный пикноклин отсутствует, дополняя эффекты внутренних волн и усиливая их. Показано, что биологические эффекты ВВ и болюсов обусловлены их значительным воздействием на основные параметры, определяющие первичную продукцию фитопланктона: концентрацию биогенов, освещенность и колебания температуры.

Литература


  1. Кукарин В.Ф., Ляпидевский В.Ю., Навроцкий В.В., Храпченков Ф.Ф. Эволюция внутренних волн большой амплитуды в зоне заплеска // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2013. Т. 6. № 2. С. 35–45.

  2. Навроцкий В.В., Изергин В.Л., Павлова Е.П. Генерация внутренних волн вблизи границы шельфа // Докл. АН. 2003. Т. 388. № 2. С. 249–253.

  3. Навроцкий В.В., Лазарюк А.Ю., Малышев А.А. Особенности структуры гидрофизических характеристик внутренних волн вблизи границы шельфа, Доклады АН СССР. 1989. Т. 309. № 1. 187–191

  4. Навроцкий В.В., Павлова Е.П. Внутренние волны и их биологические эффекты в шельфовой зоне моря // Вестник ДВО РАН. 2012. № 6. С. 22–31

  5. Новотрясов В.В., Захарков С.П., Степанов Д.В. Осенний внутренний прилив в прибрежной зоне Японского моря // Метеорология и гидрология. 2016. № 8. С. 64–69.

  6. Романкевич Е.А., Ветров А.А., Пересыпкин В.И. Органическое вещество мирового океана // Геология и геофизика. 2009. Т. 50. № 4. С. 401–411.

  7. Рыбак С.А., Серебряный А.Н. Нелинейные внутренние волны над наклонным дном: наблюдение акустическим профилометром // Акустичесий журнал. 2011. Т. 57. № 1. С. 85–91.

  8. Серебряный А.Н. Внутренние волны в прибрежной зоне приливного моря // Океанология. 1985. Т. 25. Вып. 5. С. 744–751.

  9. Серебряный А.Н. Внутренние волны над шельфом и вблизи материкового склона по данным буксируемого распределенного датчика температуры // Океанология. 1987. Т. 27. № 2. С. 225–226.

  10. Серебряный А.Н. Эффекты нелинейности во внутренних волнах на шельфе // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1990. Т. 26. № 3. С. 285–293.

  11. Серебряный А.Н. Проявление свойств солитонов во внутренних волнах на шельфе // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1993. Т. 29. № 2. С. 244–252.

  12. Ярощук И.О., Леонтьев А.П., Кошелева А.В., Пивоваров А.А., Самченко А.М., Степанов Д.В., Швырев А.Н. Об интенсивных внутренних волнах в прибрежной зоне залива Петра Великого (Японское море) // Метеорология и гидрология. 2016. № 9. С. 55–62.

  13. Banaszak A., Neale P.J. Ultraviolet radiation sensitivity of photosynthesis in phytoplankton from an estuarine environment // Limnol. Oceanogr. 2001. Vol. 46. No. 3. P. 592–603.

  14. Bourgault D., Kelley D.E., Galbraith P.S. Turbulence and boluses on an internal beach // J. Marine Res. 2008. Vol. 66. P. 563–588.

  15. Butman B., Alexander P.S., Scotti A., Beardsley R.C., Anderson S.P. Large internal waves in Massachusetts Bay transport sediments offshore // Continental Shelf Research. 2006. Vol. 26. P. 2029–2049.

  16. Chen B. Patterns of thermal limits of Phytoplankton // J. Plankton Res. 2015. Vol. 37. No. 2. P. 285–292.

  17. Edwards K.F., Thomas M.K., Klausmeier C.A., Litchman E. Phytoplankton growth and the interaction of light and temperature: A synthesis at the species and community level // Limnol. Oceanogr. 2016. Vol. 61. P. 1232–1244.

  18. Fritz J.J., Neale P., Davis R.F., Peloquin J.A. Response of Antarctic phytoplankton to solar UVR exposure: Inhibition and recovery of photosynthesis in coastal and pelagic assem-blages // Marine Ecology Progress Series. 2008. Vol. 365. P. 1–16. DOI:10.3354/meps07610.

  19. Gerla D.J., Mooij W.M., Huisman J. Photoinhibition and the assembly of lightlimited phytoplankton communities // Oikos. 2010. Vol. 120. P. 359–368. DOI:10.1111/j.16000706.2010.18573.x.

  20. Lennert-Cody C.E., Franks P.J.S. Plankton patchiness in high-frequency internal waves // MarEcol Prog Ser. 1999. Vol. 186. P. 59–66.

  21. Li G., Gao K., Gao G. Differential Impacts of Solar UV Radiation on Photosynthetic Carbon Fixation from the Coastal to Offshore Surface Waters in the South China Sea // Photochemistry and Photobiology. 2011. Vol. 87. P. 329–334.

  22. Masunaga E., Homma H., Yamazaki H., Fringer O.B., Nagai T, Kitade Y., Okayasu A. Mixing and sediment resuspension associated with internal bores in a shallow bay // Continental Shelf Res. 2015. Vol. 110. P. 85–99.

  23. Moore C.D., Koseff J.R., Hult E.L. Characteristics of bolus formation and propagation from breaking internal waves on shelf slopes // Journal of Fluid Mechanics. 2016. Vol. 791. P. 260–283.

  24. Navrotsky V.V. Mixing caused by internal waves and turbulence: a comparative analysis // J. Marine Systems. 1999. Vol. 21. No. 1–4. P. 131–145. DOI:10.1016/S0924-7963(99)00010-X.

  25. Navrotsky V.V., Ilychev V.I. Vertical structure of hydrophysical characteristics and internal waves near the shelf boundary // Geojournal. 1988. Vol. 16. No. 1. P. 11–17.

  26. Navrotsky V.V., Liapidevskii V.Yu., Pavlova E.P. Features of internal waves in a shoaling termocline // Int. J. Geosciences. 2013. Vol. 4. P. 871–879. DOI:10.4236/ijg.2013.45081.

  27. Navrotsky, V.V., Lozovatsky J.D., Pavlova E.P., Fernando H.J.S. Observations of internal waves and termocline splitting near a shelf break of the Sea of Japan (East Sea) // Continental Shelf Res. 2004. Vol. 24. P. 1375–1395. DOI:10.1016/j.csr.2004.03.008

  28. Regaudie-de-Gioux A., Duarte C.M. Temperature dependence of planktonic metabolism in the ocean // Global Biogeochem. Cycles. 2012. Vol. 26. GB1015. DOI:10.1029/2010GB003907.

  29. Pan X., Wong G.T.F., Shiah F-K., Ho T-Y. Enhancement of biological productivity by internal waves: observations in the summertime in the northern South China Sea // J. Oceanogr. 2012. Vol. 68. No. 3. P. 427–437. DOI:10.1007/s10872-012-0107-y.

  30. Staehr P.A., Sand-Jensen K. Seasonal changes in temperature and nutrient control of photosynthesis, respiration and growth of natural phytoplankton communities // Freshw. Biol. 2006. Vol. 51. P. 249–262. DOI:10.1111/j.1365-2427.2005.01490.x.

  31. Venayagamoorthy S.K., Fringer O.B. On the formation and propagation of nonlinear internal boluses across a shelf break // J. Fluid Mech. 2007. Vol. 577. P. 137–159.

  32. Vittori G., Blondeaux P. The boundary layer at the bottom of a solitary wave and implications for sediment transport // Progress in Oceanography. 2014. Vol. 120. P. 399–409.

  33. Wright L.D., Friedrichs C.T. Gravity-driven sediment transport on continental shelves: A status report // Continental Shelf Research. 2006. Vol. 26. P. 2092–2107.

  34. Yang D., Ye H., Wang G. Impacts of internal waves on chlorophyll a distribution in the northern portion of the South China Sea // Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2010. Vol. 28. No. 5. P. 1095–1101.
Опубликован
2019-07-10
Раздел
Посвящается 90-летию Ю.А. Иванова. Физика океана