Степанянц Ю.А. «Нелинейные волны во вращающемся океане (уравнение Островского, его обобщения и приложения)» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 56, № 1, с. 20-42 (2020)

Представлены теоретические, численные и экспериментальные результаты исследования структуры и динамики слабонелинейных внутренних волн во вращающемся океане, накопленные за последние 40 лет с тех пор, как в 1978 г. было выведено приближенное уравнение, получившее название уравнения Островского. Обсуждается связь данного уравнения с другими известными волновыми уравнениями, интегрируемость уравнения Островского, условие существования уединенных стационарных волн и уединенных волн огибающей. Описана адиабатическая динамика солитонов Кортевега–де Вриза при наличии вращения жидкости, а также взаимное влияние неоднородности океана и эффектов вращения не динамику уединенных волн. Отмечается универсальность уравнения Островского в приложении к волнам в других средах (твердых телах, плазме, кварк-глюонной плазме, оптике).

Швед Г.М., Новиков С.С., Гаврилов Н.М. «Поиск проявлений атмосферных волн в одновременных совмещенных барометрических и гравиметрических измерениях» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 56, № 1, с. 55-65 (2020)

На основе модели пространственного распределения возмущения плотности воздуха при распространении внутренних гравитационных волн (ВГВ) получены оценки возмущения силы тяжести, создаваемого этими волнами. Оценки показывают, что сверхпроводящие гравиметры способны регистрировать ВГВ, генерируемые любым источником волн в нижней атмосфере. Методом цифровой фильтрации обработаны ряды барометрических и гравиметрических измерений в Мокса, Германия, (50.6°N, 11.6°E) за 2000–2018 гг. с целью поиска возмущений давления и силы тяжести с временными масштабами от ∼10 мин до ∼10 ч. В годовом ходе вариаций атмосферного давления с масштабами вариаций порядка и меньше 1 ч выявлен летний максимум, который исчезает при больших масштабах. Максимум можно связать с эффектом ВГВ, имеющих такие же значения периодов и генерируемых конвективными облаками, которые возникают в летнюю половину года. Годовой ход вариаций силы тяжести имеет максимумы зимой и летом для всех рассмотренных масштабов вариаций. Их можно объяснить модуляцией солнечного полусуточного гравитационного прилива полугодовыми изменениями в возмущении гравитационного потенциала Земли.

Горбунов М.Е., Коваль О.А., Мамонтов А.Е. «Метод сферических фазовых экранов для моделирования расходящихся волновых пучков в неоднородных средах» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 56, № 1, с. 66-75 (2020)

Метод фазовых экранов широко применяется для моделирования распространения волн в неоднородных средах. Чаще всего применяется метод плоских фазовых экранов. Однако для моделирования 2-мерной задачи радиозатменного зондирования атмосферы ранее был разработан метод цилиндрических фазовых экранов. В данной работе мы строим дальнейшее обобщение этого метода для 3-мерной задачи и предлагаем метод сферических фазовых экранов. В малоугловом приближении мы получаем формулу для вакуумного пропагатора, описывающего распространение волны с экрана на экран. Мы получаем также выражение для спектра флуктуаций фазового набега в тонком сферическом слое изотропной случайной среды. Мы описываем численную реализацию метода и приводим результаты численного моделирования распространения расходящегося лазерного пучка на атмосферной трассе длиной 25 км.

Булатов В.В., Владимиров Ю.В. «Внутренние гравитационые волны в океане с разнонаправленными сдвиговыми течениями» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 56, № 1, с. 104-111 (2020)

Рассмотрена задача о построении решений, описывающих внутренние гравитационных волны в стратифицированной среде конечной глубины с разнонаправленными сдвиговыми течениями. Рассмотрено модельное постоянное распределение частоты Брента–Вяйсля и линейная зависимость сдвигового течения по глубине и получено аналитическое решение задачи, которое выражается через модифицированные функции Бесселя мнимого индекса. С помощью дебаевских асимптотик модифицированной функции Бесселя получены аналитические выражения для дисперсионных соотношений, исследованы фазовые характеристики волновых полей. Исследованы зависимости волновых характеристик возбуждаемых полей от основных параметров использованных моделей стратификации, течений и режимов генерации.

Мизюк А.И., Коротаев Г.К. «Черноморские внутрипикноклинные линзы по результатам численного моделирования циркуляции бассейна» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 56, № 1, с. 112-122 (2020)

Точный сценарий распространения высокосоленых мраморноморских вод в бассейне Черного моря не ясен. Вместе с речным стоком они формируют преобладающую халинную стратификацию бассейна. Одним из режимов их распространения является формирование линз, аналогичных высокосоленым и теплым линзам средиземноморской воды в Атлантическом океане. Целью настоящей работы является численное моделирование и последующий анализ таких динамических структур, формирующихся в Черном море в результате водообмена через Босфор. Основной сложностью при этом является необходимость высокого пространственного разрешения в проливе. В работе представлено краткое описание используемого комплекса моделирования океана NEMO и особенности конфигурации, позволяющей воспроизводить циркуляцию в бассейнах Азовского, Черного и Мраморного морей с разрешением 1.16 км. В качестве атмосферного воздействия использовались поля из атмосферного реанализа ERA5. Проведенный численный эксперимент позволили воспроизвести типичную картину сезонной изменчивости Основного черноморского течения (ОЧТ), а также особенности вертикальной структуры вод бассейна для периода 2008–2009 гг. Пространственное разрешение результатов численного моделирования позволило довольно качественно реконструировать динамику соленых вод в бассейне и у выхода пролива Босфор. В период 2008–2009 гг. воспроизведено пять линз, которые формируются вблизи пролива и захватываются струей ОЧТ. Они хорошо выражены в поле солености на протяжении одного–двух месяцев. На примере одной из линз показано, что ядро расположено на глубине около 75 м. Вертикальный размер структуры – около 40 м, а горизонтальный размер составляет 15 км. Результаты моделирования демонстрируют, что события формирования линз связаны с увеличением притока соленых вод после штормов в акватории Мраморного моря. Проверка полученных в работе результатов возможна на основании специализированного полевого эксперимента в прибосфорском районе в периоды наиболее вероятного образования черноморских внутрипикноклинных линз.