Моделирование первичных элементов свободной конвекции в приповерхностном слое моря тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Куприянова Анастасия Евгеньевна

• Куприянова Анастасия Евгеньевна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Куприянова Анастасия Евгеньевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ КОНВЕКТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ В ПРИПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ МОРЯ

1.1. Натурные примеры свободной конвекции в океане

1.2. Лабораторное и численное моделирование свободной конвекции

1.3. Выводы по главе

ГЛАВА 2. ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕНЧИВОСТИ ДИНАМИКИ И СТРУКТУРЫ КОНВЕКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ АНСАМБЛЯ В ПРИПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ВОДЫ

2.1. Методы экспериментального исследования свободной конвекции

2.1.1. Описание гидролотка

2.1.2. Методика проведения лабораторных экспериментов

2.1.3. Численная модель динамики неоднородной по плотности жидкости

2.2. Исследование динамики первичного элемента свободной конвекции

2.2.1. Количественные оценки и полуэмпирические зависимости динамики погружающихся первичных элементов

2.3. Изучение плотностной структуры первичного элемента свободной конвекции....55 2.3.1. Количественные оценки и полуэмпирические зависимости смешения первичных элементов с окружающей водой

2.4. Изучение динамики и плотностной структуры конвективного слоя

2.4.1. Основные посылки

2.4.2. Количественные оценки и полуэмпирические зависимости эволюции конвективного слоя

2.5. Выводы по главе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОБОДНОЙ КОНВЕКЦИИ НАД СКЛОНОМ ДНА

3.1. Изучение процесса выхолаживания поверхностных вод Балтийского моря по натурным данным

3.1.1. Натурные примеры конвекции в прибрежных зонах

3.1.2. Массивы натурных данных

3.1.3. Результаты исследования процесса выхолаживания воды в прибрежной зоне

моря

3.2. Экспериментальное исследование свободной конвекции над склоном дна

3.2.1. Особенности динамики и средние характеристики вдольсклонового движения

воды конвективной природы

3.2.3. Эффект «обрушения» конвективного элемента при его движении вверх по склону дна

3.3. Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование первичных элементов свободной конвекции в приповерхностном слое моря»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность и степень разработанности темы исследования. Изменение климата на Земле на сегодняшний день рассматривается научным сообществом как одна из глобальных проблем человечества [Лаппо и др., 1990]. Процессы тепло-, массо- и энерго- обмена на поверхности Мирового океана [Панин, 1985] играют значимую роль в формировании климата. Известно, что тепломассообмен на границе раздела океан-атмосфера естественным образом дополняется процессами газообмена (СО, СО2, О2, N2 и др.) и водяного пара, являющимися факторами формирования климатического равновесия на Земле, а появление на поверхности воды различного рода загрязнений может в разы уменьшать интенсивность газообмена. За счет выхолаживания и осолонения при ледообразовании поверхностных вод в высоких широтах (в морях Ирмингера, Лабрадорском, Уэдделла, Росса) или испарения с поверхности и осолонения в тропиках (Средиземное, Красное, Тиморское моря) происходит формирование тонкого приповерхностного слоя воды с плотностью большей, чем у подстилающих вод [Головин и др., 2011; Гладышев и др., 2016; Stommel, Fedorov, 1967].

Анализ результатов ранее выполненных инструментальных измерений [Морозов и др., 2015] в приповерхностном слое воды в различных акваториях Мирового океана показал наличие флуктуаций плотности (температуры и солености) в этом слое, которые были интерпретированы рядом авторов [Вершинский и др., 1981; Федоров, Гинзбург, 1988] как следствие погружающихся конвективных элементов. Известные результаты лабораторных экспериментов показали, что процесс погружения потока отрицательной плавучести с поверхности моря в глубину происходит в виде случайного ансамбля конвективных элементов.

В дополнение к лабораторным экспериментам развивались аналитическое и численное моделирование конвективных движений. Для некоторых классов задач были получены полуэмпирические зависимости и оценки изменчивости плотности и динамики конвективного слоя [Скорер, 1980; Джалурия, 1983; Ингель 2016], которые, используя подходы теории подобия, могли быть перенесены на океанические масштабы. Однако все зависимости и оценки ограничены предположениями о линейной зависимости радиуса конвективных элементов от времени и об осесимметричности их

формы, которые лишь частично соответствуют реально наблюдаемым явлениям. Используемые в современных моделях динамики океана [Зеленько, Реснянский, 2007] методы параметризации механизма вертикального обмена конвективной природы недостаточно адекватно оценивают динамические процессы, протекающие в контактных зонах (вода-воздух, вода-лед). Потому проблема параметризации конвективного перемешивания в крупномасштабных моделях океана, и особенно климатических, по-прежнему важна. Все это позволяет говорить об актуальности рассматриваемых в работе задач.

Цель работы заключается в исследовании плотностной структуры и мелкомасштабной динамики приповерхностного слоя моря на начальном этапе конвективных движений при осенне-зимнем выхолаживании с поверхности, изучении изменчивости структуры и процессов перемешивания конвективных элементов при погружении в подстилающие воды методом лабораторного и численного моделирования, изучении процесса осеннего выхолаживания морских вод на примере прибрежной зоны Балтийского моря (у берегов Калининградской области). Для достижения поставленной цели исследования были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработать инфраструктуру выполнения лабораторных экспериментов, включающую процедуры подготовки и подачи растворов, сохранения температурного режима, создания оригинальных входных устройств, которая обеспечит стабильность воспроизведения конвективных элементов. Выполнить обработку данных видео-регистрации процесса погружения конвективных элементов в нижележащие воды.

2. Получить количественные оценки, характеризующие динамику заглубления и перемешивание конвективных элементов и их ансамбля (конвективного слоя) с окружающей водой.

3. Провести лабораторные эксперименты по формированию конвективных элементов в приповерхностном слое воды при различных величинах начального объема и значения перепада плотности и описать изменчивость их структуры и динамики при погружении в подстилающую воду.

4. Определить необходимые расчетные условия на свободной поверхности жидкости для учета процесса выхолаживания приповерхностного слоя воды в нелинейной

двумерной модели динамики неоднородной по плотности жидкости, а также провести расчеты необходимых характеристик конвективных движений.

5. Проанализировать процесс осеннего выхолаживания воды в Балтийском море у берегов Калининградской области на основе данных измерений термокосы (платформа D-6, Балтийское море) за 2015-2020 гг. Научная новизна. В рамках выполненных исследований впервые:

• удалось выделить два режима осеннего выхолаживания прибрежных вод в подрайоне юго-восточной Балтики (у берегов Куршской косы) на основе многолетних инструментальных измерений (А/ = 1 минута): типичный (медианная скорость выхолаживания воды: 0.06 < dT/dt < 0.15 °С/сутки) и аномальный (скорость выхолаживания воды: dT/dt > 0.2 °С/сутки);

• показана нелинейность начального этапа погружения конвективных элементов (отдельных и в составе ансамбля) на основе анализа результатов лабораторных и численных экспериментов;

• обнаружен эффект переслоенности в поле плотности первичного элемента свободной конвекции при его взаимодействии с окружающей водой;

• разработаны оригинальные входные устройства для формирования в приповерхностном слое воды как отдельных конвективных элементов, так и их ансамбля (конвективного слоя);

• предложена геометрическая модель для единообразия измерения линейных масштабов конвективных элементов в гидролотке.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методами лабораторного и численного моделирования показано, что заглубление плотностного фронта конвективного слоя имеет три стадии с различным изменением вертикальной скорости: быстрый рост до максимального значения на начальном этапе (при котором число Фруда: 0 < Fr < 1,1), движение с быстро убывающей скоростью погружения (1,1 < Fr < 0,44) и продолжительное по времени погружение с медленно убывающей скоростью (0,44 < Fr < 0,1).

2. Обнаружено, что бароклинный механизм порождения завихренности в условиях начала свободной конвекции в зоне контакта вод погружающегося конвективного элемента и окружающей его воды является основным структурообразующим

механизмом динамики конвективных элементов при их смешении с окружающей водой.

3. Комплексный анализ результатов моделирования подтвердил, что динамика конвективных движений носит ламинарный характер. Выявлено, что наблюдающиеся при инструментальных измерениях флуктуации температуры или электропроводности в работах различных авторов порождаются пространственно-временной хаотизацией этих полей за счет случайности зарождения и погружения конвективных элементов, а также за счет эффекта переслоенности при взаимодействии вод элементов с окружающей водой.

4. Впервые установлено, что в условиях сильного шторма возможно аномальное выхолаживание поверхностных вод, определяемое совместным действием ветро-волнового и конвективного перемешивания: скорость выхолаживания воды dT/dt ~ 0.9 °С/сутки за период шторма (~5 дней); перепад температур на границе раздела воздух-вода (14 и 18 °С, соответственно) составлял 4 °С на начало шторма, и приближался к нулю по его окончанию с температурой воды и воздуха 7 °С. Степень достоверности научных результатов обеспечивается тем, что

результаты исследования, полученные в лабораторных экспериментах, физически не противоречивы; применяемые методики проведения лабораторных экспериментов показали регулярную повторяемость экспериментальных течений; методики, примененные в обработке массивов данных, прошли успешную валидацию с результатами других авторов; динамические параметры (скорость погружения, изменчивость линейных размеров) конвективных элементов получены путем прямых измерений с использованием фотоаппаратуры с высоким пространственным разрешением; использовалась ранее апробированная численная модель и стандартные методы статистической обработки временных рядов; временные ряды температуры морской воды с платформы D-6 использовались в работах другими исследователями.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные в работе результаты дополнили представления о начальном этапе развития свободной конвекции в море. Обнаруженная нелинейность погружения конвективных элементов показала неполноту ранее имевшихся представлений. Разработанные подходы проведения лабораторных экспериментов могут быть использованы для планирования экспериментов при

изучении конвективных процессов в воде. Результаты лабораторных экспериментов и расчетов могут найти свое применение в решении задач параметризации процессов выхолаживания воды с поверхности в крупномасштабных численных моделях циркуляции океана и атмосферы, а также в алгоритмах реконструкции температуры поверхности океана при дистанционных измерениях. Анализ долгопериодного измерения температуры прибрежных вод Балтийского моря у Куршской косы показал существование двух различных режимов выхолаживания — типичного и аномального, что может быть использовано в прогнозировании гидрологических характеристик морских вод региона.

Методология и методы исследования. Данная работа основа на использовании методологии механики сплошной среды при постановке и интерпретации лабораторных и численных экспериментов. Численные методы использовались как вспомогательные средства, которые позволяли выполнять интерпретацию течений, полученных в лабораторных условиях.

Личный вклад автора. А.Е. Куприянова принимала личное участие во всех этапах выполнения исследования, включая лабораторные эксперименты. Лично автором: выполнена видео-регистрация процесса формирования и эволюции плотностной неоднородности в приповерхностном слое воды гидролотка на цифровые камеры; проведена компьютерная обработка массивов экспериментальных данных по эволюции плотностной неоднородности в толще воды при различных величинах перепада плотности у поверхности воды; оценены горизонтальные и вертикальные масштабы размеров конвективных элементов при помощи разработанной геометрической модели; сопоставлены результаты экспериментов по формированию отдельных конвективных элементов и их ансамбля (конвективного слоя) в поверхностном слое воды; проведено планирование численных экспериментов, включая формулировку требований к расчетным условиям на границах модельного пространства. Автором совместно с научным руководителем выполнено: планирование и подготовка экспериментов в гидролотке; численные расчеты на нелинейной двумерной модели динамики неоднородной по плотности жидкости; сравнительный анализ результатов лабораторных и численных экспериментов с уже известными результатами; подготовка временных рядов с термокосы на платформе D-6 (Балтийское море), их анализ и интерпретация.

Соискателем совместно с соавторами обеспечивалась подготовка полученных результатов к публикации в статьях в рецензируемых научных изданиях, а также в тезисах устных докладов автора на всероссийских и международных конференциях.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования были представлены 10 ноября 2023 г. и 19 апреля 2024 г. на заседании Ученого Совета Физического направления Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, на международных и российских научных конференциях (11 устных и 4 стендовых докладов): V, VI и VII Всероссийской научной конференции молодых ученых — «КИМО», Калининград, 2020, Москва, 2021 и Санкт-Петербург, 2023 гг.; Шестой, седьмой и восьмой международной научной конференции-школе молодых ученых, «Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах», Москва, 20202022 гг.; IV и V Юбилейной Всероссийской конференции «Гидрометеорология и экология: достижения и перспективы развития» имени Л. Н. Карлина и II Конференции «Авиационная и спутниковая метеорология 2021», Санкт-Петербург, 2020-2021 гг.; XI Международной научно-практической конференции «Морские исследования и образование (MARESEDU-2022)», Москва, 2022; 13-ой и 14-ой международной конференции-школе молодых ученых, «Волны и вихри в сложных средах», Москва, 2022-2023 гг.; Всероссийской конференции с международным участием «XXIX Береговая конференция: Натурные и теоретические исследования - в практику берегопользования», Калининград, 2022 г.; X Международном Балтийском морском форуме, Калининград, 2022 г.; XVIII Международной научно-технической конференции, «Современные методы и средства океанологических исследований (МСОИ)», Москва, 2023 г.; I Всероссийской научно-практической конференции, «Гидрометеорология и физика атмосферы: современные достижения и тенденции развития», Санкт-Петербург, 2023 г. Ряд задач исследования были решены при поддержке Российского научного фонда (проект № 23-27-00150, исполнитель), https://rscf.ru/project/23-27-00150/).

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликованы 22 работы, в том числе 5 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 1 статья в монографии, 3 статьи в сборниках трудов конференций, 13 тезисов российских и международных научных конференций.

Статьи, опубликованные в изданиях из перечня ВАК:

1. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Бароклинный фактор в смешении воды погружающегося термика с окружающей его водой // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2023. Т. 16. № 4. С. 8-17. doi: 10.59887/2073-6673.2023.16(4)-1

2. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Падение пятен солёной воды на наклонное дно в окружении пресной: динамика и структурные особенности распространения плотностного фронта вверх по склону // Океанологические исследования. 2022. Т. 50. № 2. С. 106-124. doi: 10.29006/1564-2291J0R-2022.50(2).5

3. Куприянова А.Е., Гриценко В.А., Килесо А.В., Коробченкова К.Д. О типичном и аномальном режимах выхолаживания морских вод в прибрежной зоне Куршской косы // Гидрометеорология и экология. 2023. № 73. С. 666-683. doi: 10.33933/2713-30012023-73-666-683

4. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Лабораторное и численное исследование особенностей процесса выхолаживания воды с поверхности в прибрежных водах // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57. № 4. С. 484-494. doi: 10.31857/S0002351521040076

5. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Особенности плотностной структуры импульсных вдольсклоновых течений конвективной природы // Процессы в геосредах. 2021. № 4 (30). С. 1383-1392. ISSN 2412-9429

Главы в монографиях:

6. Kupriyanova A.E., Gritsenko V.A. Experimental estimates of the rate of deepening of individual thermals. In: Chaplina, T. (eds) Processes in GeoMedia—Volume VII. Springer Geology. Springer, Singapore. 2023. P. 139-152. doi: 10.1007/978-981-99-6575-5_13

Статьи в сборниках трудов конференции:

7. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Лабораторное и численное моделирование присклоновых конвективных процессов // Труды IV Всероссийской конференции «Гидрометеорология и экология: достижения и перспективы развития^/MGO 2020 имени Л. Н. Карлина. СПб.: ХИМИЗДАТ, 2020. С. 216-219.

8. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Лабораторное и численное моделирование взаимодействия пятен соленой воды при их погружении в пресной // Сборник трудов V

Юбилейной Всероссийской конференции "Гидрометеорология и экология: достижения и перспективы развития" имени Л. Н. Карлина - Издательство «Перо», 2021. С. 206-216.

9. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Различные формы проявления неустойчивости конвективной природы в приповерхностном слое моря // Труды XI Международной научно-практической конференции «Морские исследования и образование (MARESEDU)-2022» Том II (IV): [сборник]. Тверь: ООО «ПолиПРЕСС». 2022. С. 280-284. ISBN 978-5-6049290-2-5

Тезисы докладов на российских и международных научных конференциях:

10. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Лабораторное и численное моделирование присклоновых конвективных процессов // Комплексные исследования Мирового океана : Материалы V Всероссийской научной конференции молодых ученых, Калининград, 1822 мая 2020 года. - Калининград: Атлантическое отделение федерального государственного бюджетного учреждения науки "Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук", 2020. С. 104-105.

11. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Численное моделирование взаимодействия пятен соленой воды, распространяющихся по склону дна // Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах : Шестая международная научная конференция-школа молодых ученых, Москва, 21-23 октября 2020 года. Москва: ООО "Принт Про", 2020. С. 137-138.

12. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Изменчивость средних характеристик вдольсклоновых импульсных плотностных течений конвективной природы // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы VI Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 18-24 апреля 2021 г. Москва: Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, 2021, С. 110-111.doi:10.29006/978-5-6045110-3-9

13. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Численное и лабораторное моделирование движения пятен соленой воды в двухслойной жидкости // Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах : Седьмая международная научная конференция-школа молодых ученых; 20-22 октября 2021 г., Москва: Материалы конференции. М.: ИПМех РАН, 2021. С. 162-165.

14. Куприянова А.Е. Лабораторные и численные эксперименты по выхолаживанию воды с поверхности // Материалы X Международного Балтийского

морского форума 26 сентября - 1 октября 2022 года [Электронный ресурс]: в 7 томах. Том 6. «Инновации в профессиональном и дополнительном образовании» Электрон. дан. Калининград: Издательство БГАРФ ФГБОУ ВО «КГТУ», 2022. С. 193-198.

15. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Геометрия поля давления при взаимодействии погружающихся пятен конвективной природы // Волны и вихри в сложных средах: Сборник материалов 13-ой международной конференции - школы молодых ученых, Москва, 30 ноября - 02 декабря 2022 г. Москва: ООО «ИСПО-принт», 2022. С. 151-154.

16. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Особенности строения спутного следа за погружающимся термиком // Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах: Материалы 8-й Международной научной конференции-школы молодых ученых, Москва, 12-14 октября 2022 года. Москва: Общество с ограниченной ответственностью "Принт Про", 2022. С. 185-186.

17. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Тонкая структура динамики вод при сезонной конвекции // Сборник материалов Всероссийской конференции с международным участием «XXIX Береговая конференция: Натурные и теоретические исследования - в практику берегопользования», Калининград, 18-24 апреля 2022 г. Калининград: Изд-во «БФУ им. И. Канта». 2022. С. 225-227. ISBN 978-5-9971-0709-3

18. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Экспериментальное изучение динамики объемов с отрицательной плавучестью: количественные характеристики // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы VII Всероссийской научной конференции молодых учёных, г. Санкт-Петербург, 15-19 мая 2023 г. Санкт-Петербург: Своё издательство, 2023. С. 105-106. ISBN 978-5-4386-2269-7

19. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Лабораторные исследования приповерхностной конвекции // Современные методы и средства океанологических исследований (МСОИ-2023): Материалы XVIII международной научно-технической конференции, Москва, 23-25 мая 2023 года / Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Том 2. Москва: ИО РАН, 2023. С. 99-102.

20. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. О смешении вод погружающегося термика и подстилающих вод // Гидрометеорология и физика атмосферы: современные достижения и тенденции развития: Материалы Всероссийской научно-практической конференции,

Санкт-Петербург, 21-23 марта 2023 года. Санкт-Петербург: Издательско-полиграфическая ассоциация высших учебных заведений, 2023. С. 263-265.

21. Коробченкова К.Д., Куприянова А.Е., Килесо А.В. Гидрометеорологические условия выхолаживания поверхностных вод юго-восточной части Балтийского моря // Гидрометеорология и физика атмосферы: современные достижения и тенденции развития: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 21-23 марта 2023 года. Санкт-Петербург: Издательско-полиграфическая ассоциация высших учебных заведений, 2023. С. 255-258.

22. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. О форме плотностной неустойчивости приповерхностной конвекции // Многофазные системы. 2023. Т. 18. № 4. С. 263-265. doi: 10.21662/^2023.4.076

Благодарности. Автор благодарит научного руководителя, д.ф.-м.н., профессора, Гриценко Владимира Алексеевича за постановку задачи, помощь в работе и замечания, выражает признательность заведующей лаборатории физики моря, д.ф.-м.н. Чубаренко Ирину Петровну за помощь и ценные советы в работе, искренне признателен заведующему Лабораторией экспериментальной физики океана, д.ф.-м.н., Зацепину Андрею Георгиевичу за обсуждение результатов исследования. Российскому научному фонду за поддержку проекта по теме близкой к диссертационному исследованию (проект № 23-27-00150, https://rscf.ru/project/23-27-00150/).

Структура и объем диссертации. Диссертационное исследование состоит из Введения, 3 глав и Заключения. В работе содержится 63 иллюстрации и 4 таблицы. В работе цитируется 169 источников. Общий объем диссертации составляет 135 страниц.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ КОНВЕКТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ В ПРИПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ МОРЯ

В приповерхностном слое воды океанов и морей широко распространено явление: под воздействием понижения температуры или/и роста солености плотность морской воды на поверхности увеличивается и становится больше плотности подстилающих вод. Возникает феномен гидростатической неустойчивости в тонком приповерхностном пограничном слое воды. Последующие движения воды, возникающие и развивающиеся под действием сил плавучести принято называть свободной или естественной конвекцией. Если возникновении конвекции происходит в условиях воздействия каких-либо внешних сил (например, ветра), то конвекцию называют вынужденной [Себиси, Брэдшоу, 1987; Джалурия, 1983].

В данной главе будут приведены обзор современного состояния исследований по конвективным процессам в приповерхностном слое воды и сформулированы задачи диссертационного исследования.

1.1. Натурные примеры свободной конвекции в океане

Испарение воды с поверхности моря у берегов северной Африки приводит к возникновению феномена средиземноморской воды [Lacombe, 1965; Armi, Farmer, 1984; Плахин, 1989]. В Тиморском море на севере Австралии аналогичный процесс порождает вдоль склоновое движение теплых и соленых вод [Stommel, Fedorov, 1984]. В высоких широтах в сезон интенсивного охлаждения (Лабрадорское море, моря Ирмингера [Гладышев и др., 2016] и Уэдделла [Carmack, Foster, 1975; Foster, Carmack, 1976; Головин и др., 2011]) возникающее у поверхности конвективное перемешивание охватывает всю толщу воды и достигает дна. Выхолаживание поверхностных вод на обширном мелководье Балтийского моря по одной из гипотез является одним из источников формирования вод холодного промежуточного слоя моря [Чубаренко и др., 2017].

Итогом во многом пионерских работ Н.Н. Зубова [1938], В.В. Шулейкина [1968], В.Б. Штокмана [1943], Р.В. Озмидова [1983], О.И. Мамаева [2000], Р. Скорера [1980] и других авторов стала констатация многомасштабности реакции термохалинной структуры океанов и морей на воздействие трех основных структурообразующих механизмов: охлаждение (осенью) или прогреве (весной) с поверхности, осолонение за счет испарения воды с поверхности и ледообразование.

В семидесятые годы прошлого века появление массовых спутниковых измерений температуры поверхности океана (ТПО) «спровоцировало» интерес к детальному изучению термической структуры поверхностного слоя океана. Группа исследователей, под руководством Хунджуа Г.Г., в ходе экспедиций [Андреев и др., 1970] смогла выделить два подслоя приповерхностного слоя воды на основе вертикальных профилей распределения температуры и электропроводности: в верхнем подслое (толщиной 6 см) распределение температуры подчинялось линейному закону, а во втором (толщиной 20 см) — экспоненциальному.

Анализ выполненных измерений в Черном море показал, что температура изменяется с глубиной по экспоненциальному закону [Хунджуа, Андреев, 1974]: 0 05 = (©с- 05)(1 -е-в г), где &2 — температура на глубине 2, 0* — температура на поверхности, 0С — температура на глубине залегания изотермического слоя, в — показатель затухания экспоненты = 1/Д, где А = Х(0С - 0*)^ — толщина поверхностного холодного слоя, q■z = -X•gradz0z|z = 0 — плотность суммарного потока тепла от моря в атмосферу. На рисунке 1 хорошо видно распределение значения температуры в холодном слое у поверхности воды, где верхний слой близок к линейному распределению, а нижний — к экспоненциальному. Экспоненциальный закон в вертикальном распределении температуры подтверждался и в нескольких следующих работах [Андреев, Хунджуа, 1975; Вершинский и др., 1979; Кудрявцев, Соловьев, 1981].

В работе [Хунджуа, Андреев, 1974] была представлена таблица рассчитанных толщин поверхностного слоя, где А — осредненные значения толщины, £Д — среднеквадратичные отклонения от этой величины для ночного и дневного времени суток. Из таблицы 1 видно, что в дневное время суток наблюдается некоторое уменьшение величины Д по сравнению со значением Д в ночное время, что, по-видимому, происходит из-за суточной смены температуры.

Таблица 1 — Значения толщина поверхностного слоя в периоды суточной смены температуры [Хунджуа, Андреев, 1974]

Дата, 1972 г. 26.08-27.08 27.08-28.08

Время, час 08-19 19-08 08-19 19-08

А, мм 1,6 1,8 2 2,4

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Куприянова Анастасия Евгеньевна, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акиньшин Р.В. Новая неустойчивость тонкого вихревого кольца в идеальной жидкости // Известия РАН. Механика жидкости и газа. - 2020. - № 1. - С. 7690

2. Андреев Е.Г., Лошкарев В.Г., Рыбкин М.Н., Степунин М.Н., Хунджуа Г.Г. Вертикальное распределение температуры в тонком поверхностном слое моря // Вестник Московского университета. Сер. Физика, астрономия. - 1970. - № 5. - С. 597-599.

3. Андреев Е.Г., Хунджуа Г.Г. Теплообмен и термическая структура пограничных слоев в системе море-атмосфера в процессе их мелкомасштабного взаимодействия // Вестник Московского университета. - 1975. - № 1. - С. 54-58.

4. Архив погоды на метеостанции [Электронный ресурс] // URL: https://rp5.ra/Архив_погоды_в_Пионерском (дата обращения: 13.03.2023).

5. Баренблатт Г.И. Динамика турбулентных пятен и интрузии в устойчиво стратифицированной жидкости // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. -1978. - Т. 14, № 2. - С. 195-206.

6. Баренблатт Г.И., Бенилов А.Ю. Закономерности проникающей турбулентной конвекции в стратифицированной жидкости // Океанология. - 1983. - Т. 23, № 5. - С. 743-752.

7. Бунэ А.В., Гинзбург А.И., Полежаев В.И., Федоров К.Н. Численное и лабораторное моделирование развития конвекции в охлаждающемся с поверхности слое воды // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1985б. - Т. 21, № 9. - С. 956963.

8. Бунэ А.В., Дикарев С. Н., Зацепин А.Г., Тишаев Д.В. Пример численного и лабораторного моделирования процесса развития конвекции // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1985а. - Т. 21, № 8. - С. 892-895.

9. Варфоломеев А.А., Сутырин Г.Г. Лабораторное моделирование свободной нестационарной конвекции // Доклады АН СССР. - 1981. - Т. 261, № 4. - С. 55-59.

10. Вершинский Н. В., Волков Ю. А., Соловьев А. В. O вертикальной микроструктуре тонкого поверхностного слоя океана //ДАН СССР. - 1981. - Т. 256. - № . 3. - С. 694.

11. Вершинский Н.В., Нелепо Б.А., Соловьев А.В. Микроструктура в тонком поверхностном слое океана //Доклады АН СССР. - 1979. - Т. 247. - № . 3. - С. 717-720.

12. Вершинский Н.В., Соловьев А.В. Зонд для исследования поверхностного слоя океана // Институт океанологии им. П.П. Ширшова АН СССР. - Океанология. -1977. - № 2. - С. 358-363

13. Вершинский Н.В., Соловьев А.В., Гуренко В.В. Опыт регистрации вертикальной микроструктуры температуры и электропроводимости в поверхностном слое океана с помощью всплывающего зонда // Океанология. - 1981. - Т. 21, № 4. - С. 734-738.

14. Волкова А.А., Гриценко В.А. Особенности циркуляции, возникающей при погружении с поверхности конечного объема воды с отрицательной плавучестью // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. - 2019. - Т. 12, № 3. - С. 26-35. - doi: 10.7868/S2073667319030043

15. Вульфсон А.Н., Бородин Щ.Щ. Ансамбль динамически идентичных термиков и вертикальные профили турбулентных моментов конвективного приземного слоя атмосферы // Метеорология и гидрология. - 2009. - № 8. - С. 15-26.

16. Вульфсон А.Н., Николаев П.В. Интегральные модели конвективных термиков и струй с учетом давления // Известия РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. - 2017. - Т. 53, № 4. - С. 477-486.

17. Вульфсон Н.И., Левин Л.М. Метеотрон как средство воздействия на атмосферу. М.: Гидрометеоиздат, 1987. 131 с.

18. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М., Непомнящий А.А. Устойчивость конвективных течений. - М.: Наука, 1989. - 320 с.

19. Геология и геоморфология Балтийского моря. Сводная объяснительная записка к геологическим картам масштаба 1:500000 / под ред. А.А. Григялиса - Л.: Недра ЛО, 1991. - 420 с.

20. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР / под ред. Ф.С. Терзиева, В.А. Рожкова, Е.Я. Римша, И.С. Шпаер. - Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1994. - Т. III, вып.2. - 435 с.

21. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Том III Балтийское море. Вып. I. Гидрометеорологические условия / под ред. Ф.С. Терзиева, В.А. Рожкова, А.И. Смирновой. - Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992. - 449 с.

22. Гилл А. Динамика атмосферы и океана : в 2 т. / пер. с англ.: В.Э. Рябинина, А.Н. Филатова под ред. Г.П. Курбаткина. - М.: Мир, 1986. - Т. 1. - 396 с.

23. Гинзбург А.И., Голицын Г.С. , Федоров К.Н. Измерения временного масштаба конвекции жидкости при ее остывании с поверхности // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1979. - Т. 15, № 3. - С. 333-335.

24. Гинзбург А.И., Дикарев С.Н., Зацепин А.Г., Федоров К.Н. Феноменологические особенности конвекции в жидкости со свободной поверхностью // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1981. - Т. 17, № 4. - С. 400-407.

25. Гинзбург А.И., Зацепин А.Г., Федоров К.Н. Тонкая структура термического погранслоя в воде у поверхности раздела вода-воздух // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1977. - Т. 13, № 12. - С. 1268-1277.

26. Гинзбург А.И., Федоров К.Н. О критическом пограничном числе Рэлея при охлаждении воды через свободную поверхность // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1978в. - Т. 14, № 4. - С. 433-436.

27. Гинзбург А.И., Федоров К.Н. Охлаждение воды с поверхности при свободной и вынужденной конвекции // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1978б. - Т. 14, № 1. - С. 79-87.

28. Гинзбург А.И., Федоров К.Н. Термическое состояние пограничного слоя охлаждающейся воды при переходе от свободной конвекции к вынужденной // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1978а. - Т. 14, № 7. - С. 778-785.

29. Гладышев С.В., Гладышев В.С. , Фалина А.С. , Сарафанов А.А. Зимняя конвекция в море Ирмингера в 2004-2014 гг. // Океанология. - 2016. - Т. 56, № 3. - С. 353-363

30. Гмыря Е.И., Чубаренко Б.В. Количественная оценка величины расходов в реках Нижняя Преголя и Дейма (юго-восточная Балтика) по данным измерения придонных течений // Гидрометеорология и экология. - 2023. - № 70. - С. 38-53. - doi: 10.33933/2713-3001-2023-70-38-53.

31. Голицын Г.С., Грачев А.А. Измерения скоростей конвекции вязкой жидкости // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1979. - Т. 15, № 3. - С. 330-333.

32. Голицын Г.С., Грачев А.А. Скорости и теплообмен при конвекции в двухкомпонентной среде // Доклады АН СССР. - 1980. - Т. 255, № 3. - С. 548-552.

33. Головин П.Н., Антипов А.В., Клепиков А.В. Сток Антарктических шельфовых вод в летний период на шельфе и материковом склоне моря Содружества и их влияние на формирование донных вод Южного океана // Океанология. - 2011. - Т. 51, № 3. - С. 393-408.

34. Гриценко В.А., Юрова А.А. О распространении придонного гравитационного течения по крутому склону дна //Океанология. - 1997. - Т. 37. - № 1. -С. 44-49.

35. Гриценко В.А., Чубаренко И.П. Об особенностях структуры фронтальной зоны придонных гравитационных течений // Океанология. - 2010. - Т. 50, № 1. - С. 2632.

36. Гуделис В.К., Литвин В.М. Геоморфология дна // Геология Балтийского моря. - Вильнюс: Мокслас, 1976. - С. 25-34.

37. Двоеглазова Н.В., Чубаренко Б.В. О способах репрезентативного описания характеристик ветра (на примере данных для Калининградской области) // Гидрометеорология и экология. - 2022. - № 68. - С. 407- 421. - doi: 10.33933/2713-30012022-68-407-421.

38. Джалурия Й. Естественная конвекция. - М.: Мир, 1983. - 399 с.

39. Дикарев С.Н., Зацепин А.Г. Развитие конвекции в двухслойной неустойчиво стратифицированной жидкости // Океанология. - 1983. - Т. 23, № 6. - С. 950-953.

40. Дикарев С.Н., Поярков С.С., Чувильчиков С.И. Лабораторное моделирование мелкомасштабной конвекции под нарастающим ледовым покровом в зимнем арктическом разводье // Океанология. - 2004. - Т. 44, № 1. - С. 70-79.

41. Динамика вод Балтийского моря в синоптическом диапазоне пространственно-временных масштабов / под ред. Е.А. Захарчука. - Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2007. - 354 с.

42. Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Моря СССР. - М.: Издательство МГУ, 1982. - 192 с.

43. Зацепин А.Г., Гриценко В.А., Кременецкий В.В., Поярков С. Г., Строганов О.Ю. Лабораторное и численное исследование процесса распространения плотностных течений по склону дна // Океанология. - 2005. - Т. 45, № 1. - С. 5-15.

44. Зацепин А.Г., Федоров К.Н., Воропаев С. И., Павлов А.М. Экспериментальное исследование растекания перемешанного пятна в стратифицированной жидкости // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. -1978. - Т. 14, № 2. - С. 234-237.

45. Зеленько А.А., Реснянский Ю.Д. Глубокая конвекция в модели общей циркуляции океана: изменчивость на суточном, сезонном и межгодовом масштабах // Океанология. - 2007. - Т. 47. - С. 211-224.

46. Зимин, В.Д., Фрик, П.Г. Турбулентная конвекция // Изд-во: М.: Наука, 1988 г. ISBN: 5-02-006614-1

47. Зубов Н.Н. Морские воды и льды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1938. - 454 с.

48. Ингель Л.Х. К теории конвективных струй и термиков в атмосфере // Известия РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. - 2016. - Т. 52. - С. 602-605.

49. Ингель Л.Х. Возникновение вихревого движения, обусловленное дифференциальной диффузией // Известия РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. -2019. - Т. 55, № 3. - С. 36-40.

50. Ингель Л.Х. К теории восходящих конвективных струй // Известия РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. 2008. Т. 44. № 2. С. 178-185

51. Исаченко И.А., Гриценко В.А. Об особенностях движения конечного объема соленой воды в окружении пресной по склону дна // Процессы в геосредах. - 2016. - № 7. - С. 225-231.

52. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика : В 2-х частях. - М.: ГИТТЛ. - 1963. - Ч. 1. - 583 с. - Ч. 2. - 556 с.

53. Коробченкова К.Д., Куприянова А.Е., Килесо А.В. Гидрометеорологические условия выхолаживания поверхностных вод юго-восточной части Балтийского моря // Гидрометеорология и физика атмосферы: современные достижения и тенденции развития: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 21-23 марта 2023 года. - Санкт-Петербург: Издательско-полиграфическая ассоциация высших учебных заведений, 2023. - С. 255-258.

54. Кудрявцев В.Н., Соловьев А.В. О термическом состоянии поверхности океана // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1981. - Т. 17, № 10. - С. 1065-1071.

55. Куприянова А.Е. Лабораторные и численные эксперименты по выхолаживанию воды с поверхности // Материалы X Международного Балтийского морского форума 26 сентября - 1 октября 2022 года [Электронный ресурс]: в 7 томах. Том 6. «Инновации в профессиональном и дополнительном образовании» Электрон. дан. - Калининград: Издательство БГАРФ ФГБОУ ВО «КГТУ», 2022. - С. 193-198.

56. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Лабораторное и численное моделирование присклоновых конвективных процессов // Труды IV Всероссийской конференции «Гидрометеорология и экология: достижения и перспективы развития» / MGO 2020 имени Л. Н. Карлина. - СПб.: ХИМИЗДАТ, 2020а. - С. 216-219.

57. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Лабораторное и численное моделирование присклоновых конвективных процессов // Комплексные исследования Мирового океана : Материалы V Всероссийской научной конференции молодых ученых, Калининград, 1822 мая 2020 года. - Калининград: Атлантическое отделение федерального государственного бюджетного учреждения науки "Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук", 2020б. С. 104-105.

58. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Численное моделирование взаимодействия пятен соленой воды, распространяющихся по склону дна // Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах : Шестая международная научная конференция-школа молодых ученых, Москва, 21-23 октября 2020 года. - Москва: ООО "Принт Про", 2020в. - С. 137-138.

59. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Лабораторное и численное исследование особенностей процесса выхолаживания воды с поверхности в прибрежных водах // Известия РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. - 2021а. - Т. 57, № 4. - С. 484-494. -doi: 10.31857/S0002351521040076.

60. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Особенности плотностной структуры импульсных вдольсклоновых течений конвективной природы // Процессы в геосредах. -2021б. - Т. 30, № 4. - С. 1383-1392. ISSN 2412-9429

61. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Изменчивость средних характеристик вдольсклоновых импульсных плотностных течений конвективной природы // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы VI Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 18-24 апреля 2021 г. - Москва: Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН. - 2021в. - С. 110-111. - doi:10.29006/978-5-6045110-3-9

62. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Лабораторное и численное моделирование взаимодействия пятен соленой воды при их погружении в пресной // Сборник трудов V Юбилейной Всероссийской конференции "Гидрометеорология и экология: достижения и перспективы развития" имени Л. Н. Карлина. - СПб: Издательство «Перо», 2021г. - С. 206-216.

63. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Численное и лабораторное моделирование движения пятен соленой воды в двухслойной жидкости // Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах : Седьмая международная научная конференция-школа молодых ученых; 20-22 октября 2021 г. - Москва: Материалы конференции. - М.: ИПМех РАН, 2021д. - С. 162-165.

64. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Падение пятен солёной воды на наклонное дно в окружении пресной: динамика и структурные особенности распространения плотностного фронта вверх по склону // Океанологические исследования. - 2022а. - Т. 50, № 2. - С. 106-124. - doi : 10.29006/1564-2291JOR-2022.50(2).5.

65. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Особенности строения спутного следа за погружающимся термиком // Физическое и математическое моделирование процессов в геосредах: Материалы 8-й Международной научной конференции-школы молодых ученых, Москва, 12-14 октября 2022 г. - Москва: Общество с ограниченной ответственностью "Принт Про", 2022б. - С. 185-186.

66. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Геометрия поля давления при взаимодействии погружающихся пятен конвективной природы // Волны и вихри в сложных средах: Сборник материалов 13-ой международной конференции - школы молодых ученых, Москва, 30 ноября - 02 декабря 2022 г. - Москва: ООО «ИСПО-принт», 2022в. - С. 151-154.

67. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Различные формы проявления неустойчивости конвективной природы в приповерхностном слое моря // Труды XI Международной научно-практической конференции «Морские исследования и образование (MARESEDU)-2022» Том II (IV): [сборник]. - Тверь: ООО «ПолиПРЕСС», 2022г. - С. 280-284. - ISBN 978-5-6049290-2-5

68. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Тонкая структура динамики вод при сезонной конвекции // Сборник материалов Всероссийской конференции с международным участием «XXIX Береговая конференция: Натурные и теоретические исследования - в практику берегопользования», Калининград, 18-24 апреля 2022 г. -Калининград: Изд-во «БФУ им. И. Канта», 2022д. - С. 225-227. - ISBN 978-5-9971-07093

69. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Бароклинный фактор в смешении воды погружающегося термика с окружающей его водой // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. - 2023а. - Т. 16, № 4. - С. 8-17. - doi:10.59887/2073-6673.2023.16(4)-1

70. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Лабораторные исследования приповерхностной конвекции // Современные методы и средства океанологических исследований (МСОИ-2023) : Материалы XVIII международной научно-технической конференции, Москва, 23-25 мая 2023 года / Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН. - Москва: ИО РАН, 2023б. - Т. 2. - С. 99-102.

71. Куприянова А.Е., Гриценко В.А О форме плотностной неустойчивости приповерхностной конвекции // Многофазные системы. - 2023в. - Т. 18, № 4. - С. 263265. - doi : 10.21662/mfs2023.4.076.

72. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. О смешении вод погружающегося термика и подстилающих вод // Гидрометеорология и физика атмосферы: современные достижения и тенденции развития: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 21-23 марта 2023 года. - Санкт-Петербург: Издательско-полиграфическая ассоциация высших учебных заведений, 2023г. - С. 263-265.

73. Куприянова А.Е., Гриценко В.А. Экспериментальное изучение динамики объемов с отрицательной плавучестью: количественные характеристики // Комплексные исследования Мирового океана. Материалы VII Всероссийской научной конференции

молодых учёных, г. Санкт-Петербург, 15-19 мая 2023 г. - Санкт-Петербург: Своё издательство, 2023д. - С. 105-106. ISBN 978-5-4386-2269-7

74. Куприянова А.Е., Гриценко В.А., Килесо А.В., Коробченкова К.Д. О типичном и аномальном режимах выхолаживания морских вод в прибрежной зоне Куршской косы // Гидрометеорология и экология. - 2023. - № 73. - С. 666-683. - doi: 10.33933/2713-3001-2023-73-666-683.

75. Лаппо С.С., Гулев С.К., Рождественский А.Е. Крупномасштабное тепловое взаимодействие в системе океан-атмосфера и энергоактивные области Мирового океана. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990. - 335 с. - ISBN 5-286-00447-4

76. Максименко Н.А., Зацепин А.Г. О закономерностях опускания более плотных вод по гладкому склону океана // Океанология. - 1997. - Т. 37, № 4. - С. 513516.

77. Мамаев О.И. Океанографический анализ в системе a-S-T-p. - М.: Издательство МГУ, 1963. - 227 с.

78. Мамаев О.И. Физическая океанография: Избранные труды / сост.: Добролюбов С. А., Лебедев В.Л. - М. : ВНИРО, 2000. - 364 с. - ISBN-5-85382-162

79. Монин А.С. , Красицкий В.П. Явления на поверхности океана. - Л: Гидрометеоиздат, 1985. - 376 с.

80. Морозов Е.Г., Марченко А.В., Фомин Ю.В. Переохлажденная вода около фронта ледника на Шпицбергене // Известия РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. -2015. - Т. 51, № 2. - С. 230-234.

81. Морозов Е.Г., Щука С.А., Голенко Н.Н., Запотылько В.С. , Стонт Ж.И. Структура температуры в прибрежной зоне Балтийского моря // Доклады Академии наук. - 2007. - Т. 416, № 1. - С. 115-118.

82. Мысленков С.А., Кречик В.А., Бондарь А.В. Суточная и сезонная изменчивость температуры воды в прибрежной зоне Балтийского моря по данным термокосы на платформе Д-6 // Экологические системы и приборы. - 2017а. - № 5. -C.25-33.

83. Мысленков С.А., Кречик В.А., Соловьев Д.М. Анализ температуры воды в прибрежной зоне Балтийского моря по спутниковым данным и измерениям термокосы //

Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации. - 20176. - № 364. - С. 159-169.

84. Нефть и окружающая среда Калининградской области. Т. II: Море / под ред. В.В. Сивкова (отв. редактор), Ю.С. Каджояна, О.Е. Пичужкиной, В.Н. Фельдмана. -Калининград: Терра Балтика, 2012. - 576 с.

85. Новиков Е.А. О динамике вихревой диффузии // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1971. - Т. 7, № 10. - С. 1087-1089.

86. Озмидов Р.В. Мелкомасштабная турбулентность и тонкая структура гидрофизических полей в океане // Океанология. - 1983. - Т. 23, № 4. - С. 533-538.

87. Опарин А.М., Иногамов Н.А., Демьянов А.Ю. О спектральных и статистических свойствах рэлей-тейлоровского перемешивания // Письма в ЖЭТФ. -2000. - Т. 72, Вып.10. - С. 704-710.

88. Панин Г.Н. Тепло- и массообмен между водоемом и атмосферой в естественных условиях. - М.: Наука. - 1985. - 206 с.

89. Панин Г.Н., Шульман Е.Н. О влиянии скорости ветра на толщину приповерхностного ламинарного слоя воды Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1984. Т. 20, № 12. - С. 1218-1221.

90. Пивоваров А.А. Термика моря. - М.: Издательство МГУ. - 1979. - 140 с.

91. Плахин Е.А. Гидрология средиземных морей. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. -

263 с.

92. Полежаев В.И. Математическое моделирование конвективного тепломассообмена на основе уравнений Навье-Стокса / В.И. Полежаев, А.В. Бунэ, Н.А. Верезуб, Г.С. Глушко, В.Л. Грязнов, К.Г Дубовик., С.А. Никитин, А.И. Простомолотов, А.И. Федосеев, С.Г. Черкасов; под ред. В.С. Авдуевский. - М.: Наука, 1987. - 271 с.

93. Ролль Г.У. Физика атмосферных процессов над морем. - Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - 399 с.

94. Романов Н.П. Экспериментальное исследование свободной (нисходящей) конвекции вблизи горизонтальных холодных пятен //Известия РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. - 2009. - Т. 45, № 3. - С. 356-370.

95. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. - М.: Мир, 1980. - 618 с.

96. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. - М.: Книжный дом ЛИБРОКОМ, 2009. - 784 с.

97. Самолюбов Б.И. Придонные стратифицированные течения. - М.: Научный мир, 1999. - 463 с.

98. Себиси Т., Брэдшоу П. Конвективный теплообмен. Физические основы и вычислительные методы. - М.: Мир. - 1987. - 592 с.

99. Синькова О.Г., Стаценко В.П., Янилкин Ю.В. Аналитическое и численное исследование образования вихревого кольца при всплывании термика в атмосфере // Известия РАН. Механика жидкости и газа. - 2017. - № 4. - С. 39-51. - doi: 10.7868/S0568528117040041

100. Скорер Р. Аэрогидродинамика окружающей среды. - М.: Мир, 1980. - 549 с.

101. Степанова Н.Б., Чубаренко И.П., Щука С. А. Структура и эволюция холодного промежуточного слоя в юго-восточной части Балтийского моря по данным натурных измерений в 2004-2008 гг. // Океанология. - 2015. - Т. 55, № 1. - С. 32-43.

102. Тернер Дж. Эффекты плавучести в жидкости. - М.: Мир, 1977. - 431 с.

103. Федоров К.Н. О физической структуре приповерхностного слоя океана // Метеорология и гидрология. - 1981. - Т. 10. - С. 58-66.

104. Федоров К.Н. Избранные труды по физической океанологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 308 с.

105. Федоров К.Н. Условия стратификации и конвекция в виде солевых пальцев в океане // Доклады АН СССР. - 1984. - Т. 275, № 3. - С. 749-753.

106. Федоров К.Н. Тонкая термохалинная структура вод океана. - Л.: Гидрометеоиздат, 1997. - 184 с.

107. Федоров К.Н., Гинзбург А.И. Приповерхностный слой океана. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 303 с.

108. Хунджуа Г.Г., Андреев Е.Г. Экспериментальное исследование теплообмена между морем и атмосферой при мелкомасштабном взаимодействии // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1974. - Т. 10, № 10. - С. 1110-1113.

109. Хунджуа Г.Г., Гусев A.M., Андреев Е.Г., Скорохватов H.A., Гуров В.В. О структуре поверхностной холодной пленки океана и о теплообмене океана с атмосферой // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1977. - Т. 13, № 7. - С. 753-758.

110. Черноусько Ю.Л. Экспериментальные исследования микроконвекции в лабораторных условиях // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. - 1971. - Т. 7, № 10. - С. 724-727.

111. Чубаренко И.П. Горизонтальная конвекция над подводными склонами. -Калининград: Терра Балтика, 2010а. - 256 с.

112. Чубаренко И.П. Горизонтальный конвективный водообмен над подводным склоном: механизм формирования и анализ развития // Океанология. - 2010б. - Т. 50, № 2. - С. 184-193. - doi: 10.7868/S0030157417050045.

113. Чубаренко И.П. Формирование весеннего термоклина в прибрежной зоне юго-восточной Балтики по экспедиционным данным 2010-2013 гг. / И.П. Чубаренко,

H.Ю. Демченко, Е.Е. Есюкова, О.И. Лобчук, К.В. Карманов, В.А. Пилипчук, И.А. Исаченко, А.Ф. Кулешов, В.Я. Чугаевич, Н.Б. Степанова, В.А. Кречик, А.В. Багаев // Океанология. - 2017. - Т. 57, № 5. - С. 702-709

114. Штокман В.Б. Основы теории TS-кривых как метода изучения перемешивания и трансформации водных масс моря // Проблемы Арктики. - 1943. - №

I. - С. 32-71.

115. Шулейкин В.В. Физика моря / АН СССР. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1968. - 1083 с.

116. Amen R., Maxworthy T. The gravitational collapse of a mixed region in to a linearly stratified fluid // Journal of Fluid Mechanics. - 1980. - V. 96, № 1. - P. 65-80.

117. Armi L., Farmer D. The internal hydraulics of the strait of Gibraltar and associated sills and narrows // Oceanol. Acta. - 1984. - V. 8, № 1. - P. 37-46.

118. Arnold V.I., Avez A. Problèmes ergodiques de la mécanique classique. - Paris: Gauthier-Villars, 1967. - 243 p.

119. Bednarz T.P., Lei C., Patterson J.C. An experimental study of unsteady natural convection in a reservoir model cooled from the water surface // Experimental Thermal and Fluid Science. -2008. - V. 32. - P. 844-856

120. Benjamin T. Gravity currents and related phenomena // Journal of Fluid Mechanics. - 1968. - V. 31, № 2. - P. 209-248. - doi:10.1017/S0022112068000133

121. Bouffard D, Perga M.E. Are flood-driven turbidity currents hot spots for priming effect in lakes? // Biogeosciences. - 2016. - 13:3573-84

122. Bouffard D., Wuest A. Convection in Lakes // Annual Review Fluid Mechanics.

- 2019. - V. 51. - P. 189-215. - doi:10.1146/annurev-fluid-010518-040506

123. Carmack E.C., Foster T.D. On the flow of water out of the Weddell Sea // Deep-Sea Research. - 1975. - V. 22, № 11. - P. 711-724.

124. Deremble B. Convective plumes in rotating systems // Journal of Fluid Mechanics. - 2016. - V. 799. - P. 27-55.

125. Dorokhov D., Dudkov I., Sivkov V. Single beam echo-sounding dataset and digital elevation model of the southeastern part of the Baltic Sea (Russian sector) // Data in brief. - 2019. - V. 25. - 104123. - doi:10.1016/j.dib.2019.104123.

126. Farrow D.E, Patterson J.C. On the response of a reservoir sidearm to diurnal heating and cooling // Journal of Fluid Mechanics. - 1993. - 246:143-61.

127. Fer I., Lemmin U. Winter cascading of cold water in Lake Geneva // Journal of Geophysical Research: Oceans. - 2002. - V. 107, C6. - 13-1-13-16.

128. Fer I., Lemmin U., Thorpe S.A. Cascading of water down the sloping sides of a deep lake in winter // Geophysical Research Letters. - 2001. - V. 28, № 10. - 2093-2096.

129. Fer I., Lemmin U., Thorpe S.A. Observation of mixing near the sides of a deep lake in winter // Limnology and oceanography. - 2002. - V. 47, № 2. - P. 535-544.

130. Fernandez R.L., Imberger J. Relative Buoyancy Dominates Thermal-Like Flow Interaction along an Incline // Journal of Hydraulic Engineering. - 2008. - V. 134, № 5. - P. 636-643.

131. Foster T.D. Experiment on haline convection induces by the freezing of sea water // J. Geophysical Research. - 1969. - V. 74. - 6967-6974.

132. Foster T.D. Haline convection in polynyas and leads // J. Physical Oceanography.

- 1972. - V. 2. - 462-469.

133. Foster T.D. Haline convection induced by the freezing of sea water // J. Geophysical Research. - 1968. - V. 73. - 1933-1938.

134. Foster T.D. The hierarchy of convection // Colloques Internationaux du CNRS, № 215 : Processus de Formation Des Eaux Oceaniques Profondes. - 1974. - P. 235-241.

135. Foster T.D., Carmack E.C. Frontal zone mixing and Antarctic Bottom Water formation in the southern Weddell Sea // Deep-Sea Research. - 1976. - V. 233, № 4. - P. 301318.

136. Gritsenko V., Kileso A., Kupriyanova A., Korobchenkova K. The process of deepening of individual volumes with negative buoyancy in freshwater environment // Mendeley Data. - 2023. - V. 1. - doi: 10.17632/djm4r3vxb7.1

137. Huang B. Improvements of the Daily Optimum Interpolation Sea Surface Temperature (DOISST) : Version 2.1 / B. Huang, C. Liu, V. Banzon [et al.] // Journal of Climate. - 2021. - V. 34. - P. 2923-2939. - doi:10.1175/JCLI-D-20-0166.1.

138. Imberger J. The diurnal mixed layer // Limnology and Oceanography. - 1985. -30:737-70.

139. IOC, SCOR and IAPSO, 2010: The international thermodynamic equation of seawater - 2010: Calculation and use of thermodynamic properties // Intergovernmental Oceanographic Commission, Manuals and Guides, UNESCO (English). - 2010. - № 56. - 196 p.

140. Jonas T., Wuest A., Eugster W., Stips A. Observations of a quasi shear-free lacustrine convective boundary layer: stratification and its implications on turbulence // Journal of Geophysical Research. -2003. - 108:3328.

141. Kupriyanova A., Gritsenko V., Kileso A. An interaction of several volumes with negative buoyancy during their deepening in freshwater environment // Mendeley Data. -2023a. - V. 1. - doi: 10.17632/48x9wdtxmw.1

142. Kupriyanova A., Gritsenko V., Kileso A. Laboratory experiments of forming and deepening of set of small individual volumes with negative buoyancy // Mendeley Data. -2023b. - V. 1. - doi:10.17632/x8pjgwyx94.1.

143. Kupriyanova A.E., Gritsenko V.A. Experimental Estimates of the Rate of Deepening of Individual Thermals / ed. T. Chaplina // Processes in GeoMedia—Volume VII. -Springer Geology. - Springer, Singapore. - 2023. - P. 139-152. doi:10.1007/978-981-99-6575-5_13.

144. Lacombe H. Courants De Densite Dans le Detroit De Gibraltar // La Houille Blanche. - 1965. - № 1. - P. 38-43.

145. Lei C., Patterson J.C. Unsteady natural convection in a triangular enclosure induced by surface cooling // International Journal of Heat and Fluid Flow. - 2005. - V. 26. -P. 307-321.

146. Mao Y., Lei C., Patterson J.C. Natural convection in a reservoir induced by sinusoidally varying temperature at the water surface // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2019. -V. 134. - 610-627.

147. Matthaeus W., Frank H. Characteristics of major Baltic inflows — a statistical analysis // Cont. Shelf Res. - 1992. - V. 12. - P. 1375-1400.

148. Maxworthy T. Convection Into Domains With Open Boundaries // Annual Review Fluid Mechanics. - 1997. - V. 29. - P. 327-371.

149. Monismith S.G, Imberger J, Morison M.L. 1990. Convective motions in the sidearm of a small reservoir // Limnology and Oceanography. - 1990. - 35:1676-702.

150. Myslenkov S., Silvestrova K., Krechik V., Kapustina M. Verification of the Ekman Upwelling Criterion with In Situ Temperature Measurements in the Southeastern Baltic Sea // Journal of Marine Science Engineering - 2023. - V. 11, № 1. - 179 p. -doi:10.3390/jmse11010179.

151. NOAA/STAR. 2021. GHRSST L3U Metop-C AVHRR FRAC ACSPO v2.80 0.02-deg Dataset. Ver. 2.80 [Электронный ресурс] // Camp Spring, MD (USA), URL: https://doi.org/10.5067/GHMTA-3US28 (дата обращения 20.09.2023)

152. Olsthoorn J., Bluteau C.E., Lawrence G.A. Under-ice salinity transport in low-salinity waterbodies // Limnology and Oceanography. - 2020. - V. 65. - P. 247-259

153. Peeters F., Finger D., Hofer M., Brennwald M., Livingstone D.M., Kipfer R. Deep-water renewal in Lake Issyk-Kul driven by differential cooling // Limnology and Oceanography. - 2003. - 48:1419-31.

154. Plaksina Yu. Yu., Uvarov A. V., Vinnichenko N. A., Lapshin V. B. Experimental investigation of near-surface small-scale structures at water-air interface: Background Oriented Schlieren and thermal imaging of water surface // Russian Journal of Earth Sciences. - 2012. -V. 12, № 4. - ES4002. - doi:10.2205/2012ES000517.

155. Scorer R. Experiments on convection of isolated masses of buoyant fluid // Journal of Fluid Mechanics. - 1957. - V. 2, № 6. - P. 583-594. -doi:10.1017/S0022112057000397

156. Simpson J.E. Gravity currents in the laboratory, atmosphere and ocean // Ann. Rev. Fluid Mech. 1982. V. 14. P. 213-234.

157. Smith A.J. Flow Visualization. Techniques and Examples (Second Edition) / ed. A. J. Smits, T. T. Lim // Imperial College Press. - 2012. - 427 p.

158. Sommer T., Carpenter J.R., Wuest A. Double-diffusive interfaces in Lake Kivu reproduced by direct numerical simulations // Geophysical Research Letters. - 2014. -41:5114-21.

159. Sparow E.M., Hisar R.B., Goldstein R.J., Observations and other characteristics of thermals // Journal of Fluid Mechanics. - 1970 . - V.41. - 793-800.

160. Stommel H., Fedorov K.N. Small-scale structure in temperature and salinity near Timor and Mindanao // Tellus. - 1967. - V. 19. - P. 2. - P. 306-325.

161. Sturman J.J., Oldham C.E., Ivey G.N. Steady convective exchange flows down slopes // Aquat. Sci. - 1999. - 61:260-78.

162. Toppaladoddi S., Wells A.J., Doering C.R., Wettlaufer J.S. Thermal convection over fractal surfaces // Journal of Fluid Mechanics. - 2021. - V. 907. - A12. -doi:10.1017/jfm.2020.826

163. Townsend A.A. The mechanism of entrainment in the turbulent flows // Journal of Fluid Mechanics. - 1966. - V. 26, № 4. - P. 689-715.

164. Turner J.S. Buoyant plumes and thermals // Annual Review Fluid Mechanics. -1969. - V. 1. - P. 29-36.

165. Turner J.S. Multicomponent convection // Annual Review Fluid Mechanics. -1985. - V. 17, № 1. - P. 11-44.

166. Turner J.S. The flow into an expanding spherical vortex // Journal of Fluid Mechanics. - 1964. - V. 18, № 2. - P. 195-208. - doi: 10.1017/S0022112064000155

167. Van Dyke M. An Album of Fluid Motion / ed. M. Van Dyke // The Parabolic Press, 1982. - 176 p.

168. Villermaux E., Duplat J. Mixing as an aggregation process // Physics Review Letters. - 2003. - 91:184501

169. Villermaux E. Mixing Versus Stirring // Annual Review Fluid Mechanics. - 2019. - 51: 245-73. - doi: 10.1146/annurev-fluid-010518-040306