О некоторых механизмах обмена и перемешивания в Арктическом бассейне и Карском море тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.28, кандидат наук Журбас Наталия Викторовна

• Журбас Наталия Викторовна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Журбас Наталия Викторовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЦИРКУЛЯЦИИ В СЕВЕРНОМ ЛЕДОВИТОМ ОКЕАНЕ. ИССЛЕДОВАНИЯ ФРОНТАЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ, ИНТРУЗИОННОГО РАССЛОЕНИЯ И ЛИНЗ

1.1. Физико-географическая характеристика Северного Ледовитого океана

1.1.1. Географическая характеристика акваторий Северного Ледовитого океана

1.1.2. Водные массы и циркуляция

1.2. Обзор существующих подходов и результатов исследований динамики поверхностного слоя океана под воздействием ветра

1.3. Интрузионное расслоение на различных глубинах Евразийского бассейна

1.3.1. Арктика — зона развитого интрузионного расслоения

1.3.2. Структурные особенности интрузий

1.4. О механизмах образования интрузий в океане. Модели интерливинга

ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ ОПРЕСНЕННОГО СЛОЯ НА ПОВЕРХНОСТИ МОРЯ ДЛЯ ОЦЕНИВАНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ЛИНЗ В КАРСКОМ МОРЕ

2.1. Постановка задачи

2.2. Стационарная задача: модель стратифицированного экмановского слоя при условии постоянства коэффициента диффузии по глубине

2.3. Влияние нестационарного опресненного слоя в верхнем слое моря на экмановский перенос и сравнение полученных результатов со стационарным случаем

2.4. Применение результатов моделирования к линзе опресненной воды в Карском море

2.5. Выводы по Главе

ГЛАВА 3. СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФРОНТОВ И ИНТРУЗИЙ В СЛОЕ ГЛУБИННОЙ ПОЛЯРНОЙ ВОДЫ ЕВРАЗИЙСКОГО БАССЕЙНА. ОЦЕНКИ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОБМЕНА И ПЕРЕМЕШИВАНИЯ В ЗОНАХ ФРОНТОВ

3.1. Краткое описание термохалинных особенностей верхнего слоя Глубинной Полярной воды

3.1.1. Интрузионное расслоение в условиях абсолютно устойчивой стратификации

3.1.2. О гипотезах образования интрузий в верхнем слое Глубинной Полярной воды

3.2. Анализ структуры фронтов и интрузий в верхнем слое Глубинной Полярной воды Евразийского бассейна

3.2.1. Данные

3.2.2. Результаты эмпирического анализа

3.2.3. Выводы по анализу структуры фронтов и интрузий в верхнем слое Глубинной Полярной воды Евразийского бассейна

3.3. Аналитическое описание интрузионного расслоения в условиях абсолютно устойчивой стратификации. Оценки трансфронтального обмена на фронтах Евразийского бассейна

3.3.1. Анализ неустойчивости фронта на основе простой модели интерливинга

3.3.2. Оценивание вертикальных и боковых коэффициентов диффузии на фронтах верхнего слоя Глубинной Полярной воды

3.3.3. Выводы по аналитическому моделированию интрузионного расслоения

ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛЕЙ ИНТЕРЛИВИНГА ДЛЯ РАСЧЕТОВ ВСЕХ ВАЖНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИНТРУЗИОННОГО РАССЛОЕНИЯ НА ФРОНТАХ ВЕРХНЕГО СЛОЯ ГЛУБИННОЙ ПОЛЯРНОЙ ВОДЫ. УТОЧНЕНИЕ ОЦЕНОК КОЭФФИЦИЕНТОВ ОБМЕНА И ПЕРЕМЕШИВАНИЯ

4.1. Обоснование используемой в модели интерливинга параметризации дифференциального перемешивания

4.2. Расчеты параметров интрузионного расслоения для чисто термохалинного фронта. Уточнение оценок коэффициентов обмена в зоне чисто термохалинного фронта

4.2.1. Расчеты параметров интрузионного расслоения

4.2.2. Коррекция оценивания коэффициентов обмена в зоне чисто термохалинного фронта

4.3. Расчеты параметров интрузионного расслоения для бароклинного фронта

4.4. Обсуждение результатов моделирования

4.5. Выводы по Главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

118

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «О некоторых механизмах обмена и перемешивания в Арктическом бассейне и Карском море»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Изучение Арктики, интенсивное особенно в последнее время, связано с анализом экономической целесообразности добычи полезных ископаемых на шельфе, необходимостью оценки и прогнозирования загрязнения вод в условиях климатических изменений и интенсификации антропогенных воздействий, а также поиском эффективной стратегии защиты окружающей среды. Таким образом, для полноценного развития процесса освоения Арктического региона необходимо глубокое понимание происходящих в этом регионе изменений. В связи с этим особую важность приобретают научные исследования различных физических процессов и, в частности, процессов обмена и перемешивания в поверхностных и глубинных водах Арктического бассейна и окраинных морей.

Процессы обмена и перемешивания в Арктическом бассейне и арктических окраинных морях могут быть обусловлены различными физическими механизмами. Так, например, в окраинных морях ветер над поверхностью моря может влиять на передвижение тонких линз, образовавшихся вследствие стока рек, усиливая тем самым адвекцию и вертикальное перемешивание в верхнем слое моря. Иная картина наблюдается в термоклине Арктического бассейна, где медленная эволюция фронтов и связанной с фронтами тонкой интрузионной структуры определяет обмен и перемешивание различных водных масс.

Толчком для математического описания передвижения линз в верхнем слое Арктического бассейна, представленного в настоящей диссертационной работе, послужили натурные исследованиями [Зацепин и др., 2010], которые продемонстрировали, что вследствие ветрового воздействия воды Енисея и Оби, поступая в Карское море, переносятся дрейфовыми течениями в глубь Арктического бассейна. Математическое описание эволюции опресненных слоев под воздействием напряжения ветра является важной и сложной задачей, причем сложность задачи, прежде всего, определяется параметризацией коэффициента вертикального турбулентного обмена и адекватным учетом влияния стратификации на динамику слоя. Так, например, пионерские модели чисто дрейфовых течений, представленные в работах [Ekman, 1905; Озмидов, 1959; Никифоров, 1961; Озмидов, 1961], являются идеализированными, так как абсолютные значения и направление скоростей в данных моделях были рассчитаны в предположении постоянства коэффициента вертикального турбулентного обмена (подробнее см. раздел 1.2). Линейную зависимость коэффициента турбулентного обмена от глубины моря использовал Медсен [Madsen, 1977], получивший аналитическое решение задачи об экмановском дрейфе, которое имело удовлетворительное согласие с экспериментальными данными в некоторых частных случаях [Smith, 1968; Stacey et al., 1986]. Влияние

стратификации на экмановский перенос впервые было учтено Прайсом и Сандермеейром [Price and Sundermeyer, 1999]. В указанной работе была рассмотрена упрощенная модель стационарного слоя Экмана в условиях двухслойной стратификации при постоянном коэффициенте турбулентной вязкости внутри каждого слоя. Несмотря на физическую корректность данной модели, она также является слишком идеализированной и не может адекватно описать процесс трансформации и распространения опресненного слоя на поверхности моря под действием ветра, хотя и дает ряд интересных результатов (подробнее см. раздел 2.2). В связи с этим, вопрос о построении численной модели, учитывающей как влияние стратификации, так и зависимость коэффициента вертикального турбулентного обмена от глубины, до настоящего времени оставался открытым. Следует также отметить, что несмотря на регулярные исследования структуры вод в Арктическом бассейне, проводившиеся в последние годы, процессы обмена и перемешивания вследствие неустойчивости фронтов в масштабах интрузионного расслоения в верхнем слое Глубинной Полярной воды (ГПВ), характеризующемся абсолютно устойчивой стратификацией (температура спадает, а соленость увеличивается с глубиной), остаются малоизученными: анализу расслоения в слое ГПВ посвящены только статьи [Merryfield, 2002] и [Kuzmina et al., 2011а].

Хорошо известно, что типичной неустойчивостью, которая может приводить к квазипериодическому расслоению 10-метрового и более масштаба по вертикали, является термохалинная неустойчивость, развивающаяся на чисто термохалинных океанских фронтах (то есть таких фронтах, перепад плотности через которые мал), причем средняя стратификация характеризуется уменьшением солености и температуры с глубиной, то есть создаются условия, предпочтительные для возникновения конвекции типа «солевых пальцев» [Stern, 1967; Ruddick and Turner, 1979; McDougall, 1985а, 1985б; Niino, 1986; Yoshida et al., 1989; Walsh and Ruddick, 1998; Edwards and Richards, 1999]. Теоретические исследования интрузионного расслоения [Кузьмина и Родионов, 1992; May and Kelley, 1997; Kuzmina, 2000; Kuzmina and Zhurbas, 2000] показали, что на океанских фронтах с существенной термоклинностью (характеризуется средним градиентом температуры вдоль изопикнических поверхностей или средним наклоном между изотермами и изопикнами; см. [Федоров, 1988]) и бароклинностью (характеризуется наклоном между изопикнами и изобарами) кроме термохалинной неустойчивости может развиваться и особый вид двумерной бароклинной неустойчивости, приводящей к расслоению, обусловленному двойной диффузией и бароклинностью (подробнее см. раздел 1.4). Однако, учитывая специфику термохалинной стратификации в верхнем слое ГПВ, исследование неустойчивости фронтов, наблюдаемых в данной области пикноклина, невозможно без детального анализа эмпирических данных, а также без усовершенствования существующих моделей образования интрузионного расслоения (модели интерливинга) путем введения

параметризаций турбулентной диффузии, корректно описывающих ее перемежающийся характер на больших глубинах моря.

Цель настоящей работы: исследовать механизмы обмена и перемешивания, обусловленные тонкоструктурной изменчивостью (линзы и интрузии), в Карском море и в верхнем слое ГПВ Евразийского бассейна (Арктика) на основе анализа натурных данных и моделирования. В соответствии с обозначенной целью в процессе подготовки диссертационной работы были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать на основе численной модели влияние приповерхностного опресненного слоя, который является характерной особенностью термохалинной структуры арктических окраинных морей, на скорость ветрового дрейфа.

2. Применить результаты моделирования для интерпретации натурных данных по передвижению тонких линз в Карском море.

3. Провести анализ фронтов и интрузий в верхнем слое ГПВ на основе большого объема СТБ-данных.

4. Оценить коэффициенты обмена и перемешивания и произвести расчет всех важных параметров интрузионного расслоения в зонах фронтов верхнего слоя ГПВ на основе моделей интерливинга и эмпирических данных.

Научную новизну исследования составляют основные положения, выносимые на защиту:

• Построена модель нестационарного ветрового дрейфа, учитывающая процесс эволюции опресненного приповерхностного слоя моря вследствие вертикального турбулентного перемешивания, на основе которой получены универсальные зависимости скорости ветрового дрейфа на поверхности моря при наличии опресненного слоя от безразмерных параметров — чисел Экмана и Фруда и отношения параметра шероховатости к масштабу длины Экмана.

• В результате сравнительного анализа различных моделей ветрового дрейфа применительно к передвижению тонких линз в Карском море было показано, что при расчете переноса материкового стока в море необходимо учитывать влияние создаваемой речным стоком стратификации в приповерхностном слое на скорость и направление ветрового дрейфа.

• На основе анализа большого объема CTD-данных дано описание фронтальных разделов и структуры интрузий, наблюдавшихся в верхнем слое ГПВ.

• С использованием натурных данных и моделирования получены оценки вертикальных и горизонтальных коэффициентов обмена и перемешивания в зонах различных фронтов верхней части ГПВ, а также рассчитаны все важные параметры наблюдаемого интрузионного расслоения.

Достоверность научных результатов обеспечивается:

1. Использованием для эмпирического анализа фронтов и интрузий CTD-данных, полученных современными высокоточными зондирующими приборами.

2. Согласованностью численных расчетов переноса речных вод Енисея и Оби дрейфовыми течениями в Карском море с данными наблюдений.

3. Использованием моделей неустойчивости фронтов в масштабах интрузионного расслоения, успешно применявшихся ранее для интерпретации механизмов образования интрузий во фронтальных зонах Мирового океана.

4. Использованием параметризации дифференциального перемешивания, предложенной на основе физически корректных представлений о процессах перемешивания с учетом того, что турбулентность в пикноклине океана имеет перемежающийся характер.

5. Согласованностью результатов расчета параметров интрузионного расслоения по моделям интерливинга со структурой интрузионного расслоения, наблюдавшегося в верхнем слое ГПВ.

6. Расчетами коэффициентов обмена и перемешивания различными методами: на основе анализа большого объема CTD-данных и моделирования.

Научное и практическое значение исследования определяется достигнутым прогрессом в понимании обусловленных тонкоструктурной изменчивостью процессов обмена и перемешивания в Карском море и в верхнем слое ГПВ Евразийского бассейна. Сравнительный анализ различных моделей ветрового дрейфа применительно к передвижению тонких линз в Карском море показал, что при расчете переноса материкового стока в море крайне существенным является адекватный учет влияния создаваемой стоком стратификации в приповерхностном слое на скорость и направление ветрового дрейфа, что необходимо принимать во внимание при моделировании подобных процессов. Результаты моделирования интрузионного расслоения имеют важное значение для изучения механизмов формирования, циркуляции и вентиляции глубинных вод, обмена и перемешивания различных водных масс, распределения разнообразных пассивных примесей и загрязнений и могут быть использованы для решения ряда фундаментальных задач, в частности, касающихся исследования климатической изменчивости в Арктическом бассейне. Описание фронтов и интрузий, представленное в работе, является первым, наиболее полным описанием структуры фронтов и интрузий, наблюдающихся в верхнем слое ГПВ. Построенные таблицы гидрологических параметров, оцененные в зонах фронтов, являются важным справочным материалом, который может использоваться в различных задачах изучения структуры вод верхнего слоя ГПВ.

Личный вклад автора заключается в том, что она:

• проанализировала литературные источники и собрала информацию о географических и климатических условиях Северного Ледовитого океана; особое внимание было уделено имеющимся на текущий момент знаниям о процессах формирования и циркуляции водных масс в различных по глубине слоях этой акватории;

• изучила и использовала методы скейлинга и анализа размерностей для получения важных эмпирических зависимостей;

• освоила численную Принстонскую модель океана (POM) со встроенной подмоделью турбулентности Меллора и Ямады и с ее использованием выполнила необходимые численные эксперименты для прогноза передвижения опресненного слоя в зависимости от направления и силы ветра над поверхностью моря, а также провела сравнительный анализ различных моделей ветрового дрейфа применительно к передвижению тонких линз в Карском море;

• освоила методы эмпирического анализа фронтов и интрузий; принимала участие в описании структуры фронтов и интрузий в верхней части слоя ГПВ; проводила оценивание гидрологических параметров в зонах фронтов верхнего слоя ГПВ;

• изучила существующие модели интерливинга; доработала программный комплекс моделей интерливинга введением параметризации дифференциального перемешивания вместо параметризации двойной диффузии; с использованием моделей и эмпирических данных оценила коэффициенты обмена и перемешивания, а также на основе моделирования рассчитала параметры интрузионного расслоения, наблюдаемого в верхней части слоя ГПВ; провела уточнение коэффициентов турбулентного обмена для чисто термохалинного фронта;

• обеспечила подготовку полученных результатов к опубликованию в ведущих российских журналах, а также представляла их на российских и международных конференциях и семинарах.

Апробация диссертационной работы. Основные результаты настоящей диссертации были представлены на заседании Ученого совета Физического направления ИО РАН (ноябрь, 2014 г.), докладывались на 54-ой, 55-ой и 56-ой Научных конференциях МФТИ (2011, 2012, 2013 гг.), ежегодных ассамблеях Европейского геофизического общества в Вене, Австрия (2011, 2013 гг.), 3-ей международной конференции (школе-семинаре) «Динамика прибрежной зоны бесприливных морей» в Геленджике на базе ЮО ИО РАН (30 июня - 4 июля 2014 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых журналах из списка ВАК, 7 тезисов докладов на конференциях. Еще 1 статья в ведущем российском рецензируемом издании, рекомендованном ВАК, принята к печати.

Статьи, опубликованные в изданиях из перечня ВАК:

1. Кузьмина Н.П. Сравнительный анализ вертикальной термохалинной структуры северозападной части Тропической Атлантики и Евразийского бассейна Арктики / Н.П. Кузьмина, Н.В. Журбас // Метеорология и гидрология. — 2012. — № 7. — С. 44-53.

2. Журбас Н.В. О скорости ветрового дрейфа распресненного слоя на поверхности моря / Н.В. Журбас // Океанология. — 2013. — Т. 53. — № 2. — С. 157-166.

3. Кузьмина Н.П. О структуре интрузий и фронтов в глубинном слое Евразийского бассейна и Бассейна Макарова (Арктика) / Н.П. Кузьмина, Б. Руделс, Н.В. Журбас // Океанология. — 2013. — Т. 53. — № 4. — С. 463-475.

4. Кузьмина Н.П. Применение моделей интерливинга для описания интрузионного расслоения на фронтах Глубинной Полярной воды Евразийского бассейна (Арктика) / Н.П. Кузьмина, Н.В. Журбас, М.В. Емельянов, М.Л. Пыжевич // Океанология. — 2014. — Т. 54. — № 5. — С. 594-604.

Опубликованные тезисы докладов:

5. Kuzmina N. On the structure and dynamical features of interleaving in the Arctic Ocean / N. Kuzmina, B. Rudels, V. Zhurbas, T. Stipa, N. Zhurbas // Geophysical Research Abstracts. — 2011. — Vol. 13. — EGU2011-4466.

6. Zhurbas N. Effect of river plume on Ekman drift velocity in the sea surface layer (dimensional analysis and numerical simulation) / N. Zhurbas // Geophysical Research Abstracts. — 2011. — Vol. 13. — EGU2011-547-2.

7. Журбас Н.В. О влиянии стратификации на скорость дрейфового течения на поверхности моря / Н.В. Журбас // Тр. 54-й научной конференции МФТИ. Аэрофизика и космические исследования. — 2011. — С. 201-202.

8. Журбас Н.В. Оценивание обмена и перемешивания в масштабах интрузионного расслоения во фронтальных зонах глубинного слоя Арктического бассейна / Н.В. Журбас, Н.П. Кузьмина // Тр. 55-й научной конференции МФТИ. Аэрофизика и космические исследования. — 2012. — Т. 2. — С. 50-51.

9. Kuzmina N. Fronts and intrusions in the upper Deep Polar Water of the Eurasian and Makarov basins / N. Kuzmina, B. Rudels, N. Zhurbas, D. Lyzhkov // Geophysical Research Abstracts. — 2013. — Vol. 15. — EGU2013-4759.

10. Журбас Н.В. Расчеты параметров интрузионного расслоения на основе моделей интерливинга применительно к фронтам глубинного слоя Арктического бассейна / Н.В. Журбас, Н.П. Кузьмина // Тр. 56-й научной конференции МФТИ. Аэрофизика и космические исследования. — 2013. — Т. 1. — С. 50-51.

11. Zhurbas N. Dimensional analysis and numerical simulation of effect of river plume on Ekman drift velocity in the sea surface layer / N. Zhurbas // Third International Seminar «Dynamics of

the coastal zone in the non-tidal seas»: Materials of the school-seminar, 30 June - 4 July 2014,

Gelendzhik, Russia. — 2014. — P. 90-91.

Работа в издании из списка, рекомендованного ВАК, принятая к печати: 12. Журбас Н.В. О влиянии стратификации на ветровой перенос речного стока в Карском

море / Н.В. Журбас, П.О. Завьялов // Океанология. — 2015. — Т. 55. — № 6 (в печати).

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю, доктору географических наук П.О. Завьялову. Автор благодарит коллектив Лаборатории морской турбулентности ИО РАН, в особенности доктора физико-математических наук Н.П. Кузьмину, за плодотворное сотрудничество. Автор выражает признательность заведующему кафедрой Термогидромеханики океана МФТИ доктору физико-математических наук, профессору В.В. Жмуру и кандидату физико-математических наук А.И. Гинзбург за поддержку при подготовке диссертационной работы. Автор также благодарит доктора физико-математических наук, профессора Г.И. Баренблатта и доктора физико-математических наук А.Г. Зацепина за внимательное отношение и полезные обсуждения результатов работы.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников. Полный объем диссертации — 129 страниц, включая 34 рисунка и 10 таблиц. Библиографический список включает в себя 152 наименования, в том числе 112 на иностранных языках.

Во Введении представлена общая характеристика работы, включающая обоснование актуальности темы, основную цель исследования, поставленные задачи, основные положения, выносимые на защиту, достоверность полученных результатов, научную и практическую значимость, личный вклад автора и апробацию результатов исследования.

В Главе 1 дана физико-географическая характеристика Северного Ледовитого океана, особенное внимание уделено циркуляции и имеющимся на настоящий момент знаниям о формировании водных масс в указанном регионе. Также в данной главе приведен краткий обзор методов и результатов исследований динамики поверхностного слоя океана под воздействием ветра и изложены подходы к исследованиям фронтов и интрузий в океане, как с точки зрения математических моделей, так и эмпирического анализа.

В Главе 2 рассмотрена задача о влиянии опресненного слоя в верхнем слое моря на ветровой дрейф. Для описания данного процесса применена одномерная версия Принстонской модели океана (POM) со встроенной подмоделью турбулентности. Результаты использовались для оценки скорости передвижения поверхностной линзы в Карском море.

Глава 3 посвящена эмпирическому анализу фронтов и интрузий в верхнем ГПВ на основе большого объема CTD-данных ледоколов «Polarstern» (экспедиция 1996 г.) и «Oden» (экспедиция 1991 г.). Рассмотрена также простая аналитическая 2Б-модель неустойчивости

фронта с существенной бароклинностью и термоклинностью с учетом параметризации дифференциального перемешивания. На основе эмпирических данных и приближенной формулы для угла наклона наиболее неустойчивой моды проводится оценивание вертикальных коэффициентов обмена, которые могут возникать в зонах бароклинного и термохалинного фронтов, наблюденных в верхнем слое ГПВ. Приводятся также оценки боковых (квазигоризонтальных) эффективных коэффициентов обмена в рассмотренных фронтальных зонах.

В Главе 4 рассчитаны важные параметры интерливинга, такие как скорость роста, вертикальный масштаб и наклон максимально неустойчивых мод к горизонтали применительно к термохалинному и бароклинному фронтам верхнего слоя ГПВ на основе 3D-модели чисто термохалинного фронта и 2D-модели бароклинного фронта. Представлен анализ обоснованности параметризации дифференциального перемешивания, которое используется в модели. Проведено сравнение данной параметризации с параметризацией, представленной в работе [Merryfield, 2002], и уточнение коэффициентов обмена и перемешивания, полученных ранее на основе приближенной аналитической формулы.

В Заключении представлены полученные в результате исследования основные выводы.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЦИРКУЛЯЦИИ В СЕВЕРНОМ ЛЕДОВИТОМ

ОКЕАНЕ. ИССЛЕДОВАНИЯ ФРОНТАЛЬНЫХ РАЗДЕЛОВ, ИНТРУЗИОННОГО

РАССЛОЕНИЯ И ЛИНЗ

1.1. Физико-географическая характеристика Северного Ледовитого океана

Северный Ледовитый океан — наименьший из океанов, его средняя глубина — 1225 м, максимальная — 5527 м в Гренландском море. Площадь океана составляет около 14.75 • 106 км2, а объем — приблизительно 18 •lO6 км3, то есть около 4 % поверхности Мирового океана и всего лишь 1.4 % его объема, причиной чего является широкое распространение шельфовых зон на данной территории (более 45% площади поверхности океана). Ширина шельфа вдоль американского побережья — всего 50-90 км, однако на побережье Сибири его ширина в большинстве районов достигает 800 км. Шельфовые зоны характеризуются небольшой глубиной: 20-60 м в Чукотском и Восточно-Сибирском морях, 10-40 м в море Лаптевых, в среднем 100 м в Карском море и в диапазоне 100-350 м в Баренцевом море [Tomczak and Godfrey, 2003]. Большое количество полноводных рек впадает в арктические шельфовые моря, существенно опресняя их. Водные массы, образующиеся в шельфовых районах, участвуют в процессах формирования различных по глубине слоев Северного Ледовитого океана и оказывают значительное влияние на циркуляцию в них [Rudels et al., 1994, 2000, 2004; Schauer et al., 1997].

С помощью спутниковых наблюдений производится постоянный мониторинг распространения ледяного покрова в Северном Ледовитом океане: площадь летнего ледяного покрова в сентябре 2014 года составляла 5.02-106 км2, площадь зимнего ледяного покрова в феврале 2015 года — 14.54 -106 км2.

1.1.1. Географическая характеристика акваторий Северного Ледовитого океана

Наибольшее влияние из всех океанских бассейнов на циркуляцию арктических водных масс оказывают воды Атлантического океана, связанного с Северным Ледовитым океаном системой проливов общей шириной в 1700 км и располагающейся вдоль обширного океанского порога между Гренландией, Исландией, Фарерскими островами и Шотландией. Приблизительные глубины порога составляют 600 м в Датском проливе (между Гренландией и Исландией), 400 м между Исландией и Фарерскими островами и 800 м между Фарерскими островами и Шотландией. В Канадском архипелаге также есть мелкие проливы, связывающие Атлантический океан с Северным Ледовитым; основные из них — проливы Нэрса и Смита с глубинами порогов менее 250 м, а также проливы Барроу и Ланкастер с глубинами порогов

около 130 м. Связь Северного Ледовитого океана с Тихим осуществляется через Берингов пролив, имеющий среднюю глубину всего 50 м и ширину 86 км; соответственно, тихоокеанские водные массы вносят сравнительно малый вклад в арктическую циркуляцию.

Северный Ледовитый океан (рисунок 1.1 ), как правило, разделяют на три обширные акватории: Северо-Европейский бассейн, Арктический бассейн и зону материковой отмели [Зубов и Эверлинг, 1940], однако данное деление не является общепринятым, и состав перечисленных акваторий у разных авторов может различаться.

• В Северо-Европейский бассейн входят Гренландское, Исландское, Норвежское, Баренцево и Белое моря. С включением в состав Северного Ледовитого океана Норвежского моря связана некоторая неопределенность: в советской, а позже и российской библиографии граница Северного Ледовитого океана проводится по линии Гренландия — Исландия — Фарерские острова — Шетландские острова — Норвегия, что включает Норвежское море в состав Северного Ледовитого океана [Физическая география ..., 1988]; в западных же источниках, в частности в терминологии Всемирной гидрографической организации [Limits of Oceans and Seas ... , 1953], граница Северного Ледовитого океана проходит по линии Гренландия — Исландия — Шпицберген — Медвежий остров — Норвегия, что включает Норвежское море в состав Атлантического океана (в черновиках следующего 4-го издания данного документа Норвежское море относится уже к Северному Ледовитому океану, однако официально оно пока не издано). Гренландское и Норвежское моря связаны с центральной частью Северного Ледовитого океана проливом Фрама, находящимся между Гренландией и Западным Шпицбергеном. Пролив Фрама имеет ширину 450 км и среднюю глубину более 3 км, а глубина порога составляет приблизительно 2.5 км.

• Арктический бассейн — это глубоководная часть Северного Ледовитого океана, ограниченная с юга краем шельфа Евразии и Северной Америки. Он состоит из четырех бассейнов, располагающихся над одноименными котловинами: Нансена (диапазон глубин 3800-4000 м), Амундсена (диапазон глубин 4300-4500 м), Макарова (средняя глубина 3900 м) и Канадской (диапазон глубин 3600-3800 м), которые разделены между собой хребтом Гаккеля (средняя глубина 2500 м), хребтом Ломоносова (диапазон глубин 850-1600 м) и системой хребтов Альфа и Менделеева (диапазон глубин 1200-1500 м). Бассейны Нансена, Амундсена и разделяющий их хребет Гаккеля часто объединяют в так называемый Евразийский бассейн, а Канадский бассейн, бассейн Макарова и разделяющие их поднятие Альфа и хребет Менделеева — в Амеразийский.

• Зона материковой отмели состоит из обширной шельфовой зоны Сибири, а именно Карского моря, моря Лаптевых, Восточно-Сибирского моря, Чукотского моря, морей Линкольна и Бофорта на Гренландско-Канадско-Аляскинском шельфе, акватории проливов

Канадского архипелага, Гудзонова залива и моря Баффина. Следует отметить, что Баренцево и Белое моря также иногда включают в состав зоны материковой отмели [Физическая география ..., 1988].

180° 135°Е 90°Е

45°W 0°

Рисунок 1.1. Современная батиметрическая карта Северного Ледовитого океана

[Jakobsson et al., 2008]

В зарубежной литературе Северный Ледовитый океан часто называют Арктическим Средиземным морем (англ.: «Arctic Mediterranean Sea»; например, в [Dietrich et al., 1980; Tomczak and Godfrey, 2003; Rudels, 2015] и др.), что связано с топографией его морского дна: он отделен от основных океанических бассейнов (Атлантического и Тихого) порогами, которые ограничивают вентиляцию его глубинных водных масс. Так как большинство атмосферных осадков наблюдается в районах, покрытых льдом, который не тает до тех пор, пока не покинет арктический регион, локальные снегопады не играют значительной роли в формировании океанских водных масс. Основной вклад пресных вод в формирование океанских водных масс привносят осадки над Сибирью и последующий за ними интенсивный сток рек. Учитывая этот факт, а также то, что испарение в областях, покрытых льдом, является относительно низким, Северный Ледовитый океан относится к типу средиземных морей, называемому «разведенный

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Журбас Наталия Викторовна, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баренблатт Г.И. Динамика турбулентных пятен и интрузий в устойчиво стратифицированной жидкости / Г.И. Баренблатт // Изв. АН СССР. Физ. атм. и океана. — 1978. — Т. 14. — № 2. — С. 195-205.

2. Баренблатт Г.И. Автомодельные явления — анализ размерностей и скейлинг / Г.И. Баренблатт. — Долгопрудный: Интеллект, 2009. — 216 с.

3. Баренблатт Г.И. О возможном механизме явления дискоидных образований в атмосфере / Г.И. Баренблатт, А С. Монин // Докл. АН СССР. — 1979. — Т. 246. — № 4. — С. 834-837.

4. Белкин И.М. Термохалинная структура промежуточных вод океана и внутритермоклинные вихри / И.М. Белкин, М.В. Емельянов, А.Г. Костяной, К.Н. Федоров // Внутритермоклинные вихри в океане. Сборник статей под ред. К.Н. Федорова. — М.: ИО АН, 1986. — 142 с.

5. Беляев В.С. Ступенчатая структура верхнего термоклина в океане / В.С. Беляев // Изв. АН СССР. Физ. атм. и океана. — 1981. — Т. 17. — № 8. — С. 844-848.

6. Гинзбург А.И. Особенности термохалинной структуры фронтальных разделов теплых колец Гольфстрима / А.И. Гинзбург, А.Г. Зацепин, Н.П. Кузьмина, В.Е. Скляров, К.Н. Федоров // Океанологические исследования. — 1981. — № 34. — С. 33-48.

7. Голенко Н.Н. О фронтальных интрузиях в океане / Н.Н. Голенко, А.С. Монин, В.Т. Пака // Докл. АН СССР. — 1991. — Т. 319. — № 6. — С. 818-821.

8. Журбас В.М. О расплывании перемешанного пятна во вращающейся устойчиво стратифицированной среде / В.М. Журбас, Н.П. Кузьмина // Известия АН СССР, Физика атмосферы и океана. — 1981. — Т. 17. — № 3. — С. 286-295.

9. Журбас В.М. Численное моделирование ступенчатого расслоения главного термоклина океана при вырождении термохалинных интрузий солевыми пальцами (численный эксперимент) / В.М. Журбас, Н.П. Кузьмина, О.Е. Кульша // Океанология. — 1987. — Т. 27. — № 3. — С. 377-383.

10. Журбас В.М. Термохалинные инверсии в квазиоднородных слоях ступенчатой тонкой структуры океана / В.М. Журбас, Н.П. Кузьмина, О.Е. Кульша // Известия АН СССР, Физика атмосферы и океана. — 1990. — Т. 26. — № 11. — С. 1191-1199.

11. Журбас В.М. О выделении основных типов тонкой термохалинной структуры океана / В.М. Журбас, У.К. Липс // Океанология. — 1997. — Т. 27. — № 4. — С. 562-567.

12. Журбас В.М. О формировании ступенчатой тонкой структуры океана термохалинными интрузиями / В.М. Журбас, Р.В. Озмидов // Известия АН СССР, Физика атмосферы и океана. — 1983. — Т. 19. — № 12. — С. 1295-1301.

13. Журбас В.М. Формы тонкой термохалинной структуры океана: Каталог / В.М. Журбас, Р.В. Озмидов, Я.Я. Лаанеметс // В: Материалы океанологических исследований. Выпуск 1 / Под ред. В.М. Журбаса и Р.В. Озмидова. — М.: ИО АН, 1987. — 134 с.

14. Зацепин А.Г. Поверхностный опресненный слой в Карском море / А.Г. Зацепин, П.О. Завьялов, В.В. Кременецкий, С.Г. Поярков, Д.М. Соловьев // Океанология. — 2010. — Т. 50. — № 5. — С. 656-667.

15. Зацепин А.Г. Распространение и трансформация вод поверхностного опресненного слоя в Карском море / А.Г. Зацепин, В.В. Кременецкий, А.А. Кубряков, С.В. Станичный, Д.М. Соловьев // Океанология. — 2015. — Т. 55. — № 5. — С. 1-12.

16. Зацепин А.Г. Внутриводное ледообразование вследствие дифференциального обмена теплом и солью через границу раздела между турбулентными слоями / А.Г. Зацепин, А.Д. Крылов // Океанология. — 1992. — Т. 32. — № 1. — С. 60-67.

17. Зубов Н.Н. Моря земного шара / Н.Н. Зубов, А.В. Эверлинг // Большой Советский атлас мира. Описание I тома. — М.: ГУГК при СНК СССР, 1940. — С. 106-131.

18. Кузьмина Н.П. Интрузионное расслоение во фронтальных зонах океана с существенной термоклинностью и бароклинностью / Н.П. Кузьмина // Метеорология и гидрология. — 1996. — № 4. — С. 73-80.

19. Кузьмина Н.П. О вертикальной структуре трехмерного интрузионного расслоения океанских фронтов с существенной бароклинностью и термоклинностью / Н.П. Кузьмина // Океанология. — 2001. — Т. 41. — № 3. — С. 356-363.

20. Кузьмина Н.П. О структурных особенностях интрузий на океанских фронтах / Н.П. Кузьмина // Метеорология и Гидрология. — 2002. — № 11. — С. 49-59.

21. Кузьмина Н.П. Сравнительный анализ вертикальной термохалинной структуры северозападной части Тропической Атлантики и Евразийского бассейна Арктики / Н.П. Кузьмина, Н.В. Журбас // Метеорология и гидрология. — 2012. — № 7. — С. 44-53.

22. Кузьмина Н.П. О влиянии бароклинности на образование термохалинных интрузий в океанских фронтальных зонах / Н.П. Кузьмина, В.Б. Родионов // Изв. АН СССР. Физ. атм. и океана. — 1992. — Т. 28. — № 10-11. — С. 1077-1086.

23. Кузьмина Н.П. О структуре интрузий и фронтов в глубинном слое Евразийского бассейна и бассейна Макарова (Арктика) / Н.П. Кузьмина, Б. Руделс, Н.В. Журбас // Океанология. — 2013. — Т. 53. — № 4. — С. 463-475.

24. Монин А.С. Турбулентность в океане / А.С. Монин, Р.В. Озмидов // Физика океана. — М.: Наука, 1978. — Т. 1: Гидрофизика океана. — С. 148-207.

25. Монин А.С. Океанская турбулентность / А.С. Монин, Р.В. Озмидов. — Л.: Гидрометеоиздат, 1981. — 320 с.

26. Монин А.С. Статистическая гидромеханика. Механика турбулентности. / А.С. Монин, А.М. Яглом. — М.: Наука, 1965. — Ч. 1. — 639 с.

27. Никифоров Е.Г. Некоторые гидродинамические эффекты в нестационарных чисто ветровых течениях / Е.Г. Никифоров // Докл. АН СССР. — 1961. — Т. 140. — № 2. — С. 358-360.

28. Никифоров Е.Г. Закономерности формирования крупномасштабных колебаний гидрологического режима Северного Ледовитого океана / Е.Г. Никифоров, А.О. Шпайхер.

— Л.: Гидрометеоиздат, 1980. — 269 с.

29. Озмидов Р.В. Обобщение теории нестационарных чисто дрейфовых течений Экмана на случай произвольного ветра / Р.В. Озмидов // Докл. АН СССР. — 1959. — Т. 128. — № 5.

— С. 913-916.

30. Озмидов Р.В. О полосах схождения и поперечных циркуляциях в ветровых течениях в море / Р.В. Озмидов // Тр. Ин-та океанологии АН СССР. — 1960. — Т. 39. — С. 135-143.

31. Озмидов Р.В. Чисто дрейфовое течение, обусловленное произвольным периодическим ветром / Р.В. Озмидов // Тр. Ин-та океанологии АН СССР. — 1961. — Т. 40. — С. 110120.

32. Озмидов Р.В. Горизонтальная турбулентность и турбулентный обмен в океане / Р.В. Озмидов. — М.: Наука, 1968. — 200 с.

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

34. Тимофеев В.Т. Водные массы Арктического бассейна / В.Т. Тимофеев. — Л.: Гидрометеоиздат, 1960. — 190 с.

35. Трешников А.Ф. Структура циркуляции вод Арктического бассейна / А.Ф. Трешников, Г.И. Баранов. — Л.: Гидрометеоиздат, 1972. — 158 с.

36. Федоров К.Н. Тонкая термохалинная структура вод океана / К.Н. Федоров. — Л.: Гидрометеоиздат, 1976. — 184 с.

37. Федоров К.Н. Физическая природа и структура океанических фронтов / К.Н. Федоров. — Л.: Гидрометеоиздат, 1983. — 296 с.

38. Федоров К.Н. О термохалинных характеристиках фронтов в океане / К.Н. Федоров // Докл. АН СССР. — 1988. — Т. 302. — № 1. — С. 1230-1233.

39. Физическая география материков и океанов / Под ред. А.М. Рябчикова. — М.: Высшая школа, 1988. — С. 551-558.

40. Эмпирический анализ и моделирование термохалинного расслоения в Арктическом бассейне: итоговый отчет за 2010-2012 годы по проекту РФФИ № 10-05-00467-а / Кузьмина Н.П. — М.: РФФИ, 2012. — 56 с.

41. Aagaard K. On the deep circulation in the Arctic Ocean / K. Aagaard // Deep-Sea Research. — 1981. — Vol. 28A. — № 3. — P. 251-268.

42. Aagaard K. On the halocline of the Arctic Ocean / K. Aagaard, L.K. Coachman, E.C. Carmack // Deep-Sea Research. — 1981. — Vol. 28A. — № 6. — P. 529-545.

43. Aagaard K. Toward new mass and heat budgets for the Arctic Ocean / K. Aagaard, P. Greisman // Journal of Geophysical Research: Oceans. — 1975. — Vol. 80. — P. 3821-3827.

44. Aagaard K. Thermohaline circulation in the Arctic Mediterranean Seas / K. Aagaard, J.H. Swift, E.C. Carmack // Journal of Geophysical Research. — 1985. — Vol. 90. — № C3. — P. 48334846.

45. Anderson L.G. Water masses and circulation in the Eurasian Basin: results from the Oden 91 Expedition / L.G. Anderson, G. Bjork, O. Holby, E.P. Jones, G. Kattner, K.-P. Koltermann, B. Liljeblad, R. Lindegren, B. Rudels, J.H. Swift // Journal of Geophysical Research. — 1994. — Vol. 99. — № C2. — P. 3273-3283.

46. Blindheim J. Cascading of Barents Sea bottom water into the Norwegian Sea / J. Blindheim // Rapports et Procès-Verbaux des Réunions du Conseil International pour l'Exploration de la Mer.

— 1989. — Vol. 188. — P. 49-58.

47. Bourke R.H. The westward turning branch of the West Spitsbergen Current / R.H. Bourke, A.M. Weigel, R.G. Paquette // Journal of Geophysical Research. — 1988. — Vol. 93. — № C11. — P. 14065-14077.

48. Carmack E.C. Circulation and mixing in ice covered waters / E.C. Carmack // In: The Geophysics of Sea Ice / N. Untersteiner (ed). — New York: Plenum Press, 1986. — P. 641-712.

49. Carmack E.C. Changes in temperature and tracer distributions within the Arctic Ocean: results from the 1994 Arctic Ocean section / E.C. Carmack, K. Aagaard, J.H. Swift, R.W. Macdonald, F A. McLaughlin, E.P. Jones, R.G. Perkin, J.N. Smith, KM. Ellis, L.R. Killius // Deep-Sea Research II. — 1997. — Vol. 44. — № 8. — P. 1487-1502.

50. Carmack E.C. Evidence for warming of Atlantic Ocean: results from the Larsen-93 Expedition / E.C. Carmack, R.W. Macdonald, R.G. Perkin, F.A. McLaughlin, R.J. Pearson // Geophysical Research Letters. — 1995. — Vol. 22. — № 9. — P. 1061-1064.

51. Churchill J.H. Velocity and Hydrographic structure of subsurface shelf water at the Gulf Stream's edge / J.H. Churchill, P.C. Cornillon, P. Hamilton // Journal of Geophysical Research.

— 1989. — Vol. 94. — № C8. — P. 10791-10800.

52. Coachman L.K. Physical oceanography of the arctic and subarctic seas / L.K. Coachman, K. Aagaard // In: Marine Geology and Oceanography of the Arctic Seas / Y. Herman (ed). — New York: Springer Verlag, 1974. — P. 1-72.

53. Coachman L.K. The contribution of Bering Sea water to the Arctic Ocean / L.K. Coachman, C.A. Barnes // Arctic. — 1961. — Vol. 14. — № 3. — P. 147-161.

54. Coachman L.K. Surface waters in the Eurasian Basin of the Arctic Ocean / L.K. Coachman, C.A. Barnes // Arctic. — 1962. — Vol. 15. — № 4. — P. 251-277.

55. Coachman L.K. The movement of Atlantic water in the Arctic Ocean / L.K. Coachman, C.A. Barnes // Arctic. — 1963. — Vol. 16. — № 1. — P. 8-16.

56. Cushman-Roisin B. Introduction to Geophysical Fluid Dynamics / B. Cushman-Roisin. — Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall, 1994. —320 p.

57. Dietrich G. General Oceanography / G. Dietrich, K. Kalle, W. Krauss, G. Siedler. — 2nd ed. — New York: Wiley-Interscience, 1980. — 626 p.

58. Edwards N.R. Linear double-diffusive-inertial instability at the equator / N.R. Edwards, K.J. Richards // Journal of Fluid Mechanics. — 1999. — Vol. 395. — P. 295-319.

59. Ekman V.W. On the influence of the Earth's rotation on ocean currents / V.W. Ekman // Archive Math. Asron. Phys. — 1905. — Vol. 2. — № 11. — P. 1-52.

60. Fisher A. Entrainment of shelf water by the Gulf Stream Northeast of Cape Hatteras / A. Fisher // Journal of Geophysical Research: Oceans and Atmospheres. — 1972. — Vol. 77. — P. 32483255.

61. Foldvik A. On the velocity field of the East Greenland Current / A. Foldvik, K. Aagaard, T. Törresen // Deep-Sea Research. — 1988. — Vol. 35A. — № 8. — P. 1335-1354.

62. Ford W.L. On the nature, occurrence and origin of cold low density water along the edge of the Gulf Stream / W.L. Ford, J.R. Longard, R.E. Banks // Journal Of Marine Research. — 1952. — Vol. 11. — № 3. — P. 281-293.

63. Ginzburg A.I. On horizontal and vertical transport of Ford water / A.I. Ginzburg, N.N. Golenko, V.T. Paka // Journal of Marine Systems. — 1996. — Vol. 8. — №№1-2. — P. 119-130.

64. Hebert D. Intrusions: What drives them? / D. Hebert // Journal of Physical Oceanography. — 1999. — Vol. 29. — № 6. — P. 1382-1391.

65. Holyer J.A. The effect of vertical temperature and salinity gradients on double-diffusive interleaving / J.A. Holyer, T.J. Jones, M.G. Priestly, N.C. Williams // Deep-Sea Research. — 1987. — Vol. 34A. — № 4. — P. 517-530.

66. Jakobsson M. An improved bathymetric portrayal of the Arctic Ocean: implications for ocean modelling and geological, geophysical and oceanographic analyses / M. Jakobsson, R. Macnab, L. Mayer, R. Anderson, M. Edwards, J. Hatzky, H.W. Schenke, P. Johnson // Geophysical Research Letters. — 2008. — Vol. 35. — № 7. — L07602. — doi: 10.1029/2008GL033520.

67. Jones E.P. On the origin of the chemical properties of the Arctic Ocean halocline / E.P. Jones, L.G. Anderson // Journal of Geophysical Research. — 1986. — Vol. 91. — № C9. — P. 1075910767.

68. Joyce T.M. A note on the lateral mixing of water masses / T.M. Joyce // Journal of Physical Oceanography. — 1977. — Vol. 7. — № 4. — P. 626-629.

69. Kalnay E. The NCEP/NCAR 40-Year Reanalysis Project / E. Kalnay, M. Kanamitsu, R. Kistler, W. Collins, D. Deaven, L. Gandin et al. // Bulletin of the American Meteorological Society. — 1996. — Vol. 77. — № 3. — P. 437-471.

70. Kelley D.E. Effective diffusivities within thermohaline Staircases / D.E. Kelley // Journal of Geophysical Research. — 1984. — Vol. 89. — № C6. — P. 10484-10488.

71. Kelley D.E. Six questions about double-diffusive convection / D.E. Kelley // In: Aha Huliko'a from stirring to mixing in a stratified ocean / P. Müller, D. Henderson (eds). — Manoa, Hawaii: Hawaiian Winter Workshop, University of Hawaii at Manoa, 2001. — P. 191-198.

72. Kuzmina N.P. On the parameterization of interleaving and turbulent mixing using CTD data from the Azores Frontal Zone / N.P. Kuzmina // Journal of Marine Systems. — 2000. — № 4. — Vol. 23. — P. 285-302.

73. Kuzmina N. Driving Forces of Interleaving in the Baroclinic Front at the Equator / N. Kuzmina, J.H. Lee // Journal of Physical Oceanography. — 2005a. — Vol. 35. — № 12. — P. 2501-2519.

74. Kuzmina N. The Structure and Driving Mechanisms of the Baltic Intrusions / N. Kuzmina, B. Rudels, T. Stipa, V. Zhurbas // Journal of Physical Oceanography. — 20056. — Vol. 35. — № 6.

— P. 1120-1137.

75. Kuzmina N. On the structure and dynamical features of intrusive layering in the Eurasian Basin in the Arctic Ocean / N. Kuzmina, B. Rudels, V. Zhurbas, T. Stipa // Journal of Geophysical Research. — 2011a. — Vol. 116. — № C8. — doi: 10.1029/2010JC006920.

76. Kuzmina N. On the structure and dynamical features of interleaving in the Arctic Ocean / N. Kuzmina, B. Rudels, V. Zhurbas, T. Stipa, N. Zhurbas // Geophysical Research Abstracts. — 20116. — Vol. 13. — EGU2011-4466.

77. Kuzmina N.P. Effects of Double Diffusion and Turbulence on Interleaving at Baroclinic Oceanic Fronts / N.P. Kuzmina, V.M. Zhurbas // Journal of Physical Oceanography. — 2000. — Vol. 30.

— № 12. — P. 3025-3038.

78. Langmuir I. Surface Motion of Water Induced by Wind / I. Langmuir // Science. — 1938. — Vol. 87. — № 2250. — P. 119-123.

79. Large W.G. Open ocean momentum flux measurements in moderate to strong winds / W.G. Large, S. Pond // Journal of Physical Oceanography. — 1981. — Vol. 11. — № 3. — P. 324336.

80. Limits of Oceans and Seas (Special publication No 23) / International Hydrographic Organization. — 3rd ed. — Monte-Carlo: The Principality of Monaco, 1953. — 38 p.

81. Madsen O.S. A realistic model of the wind-induced Ekman boundary layer / O.S. Madsen // Journal of Physical Oceanography. — 1977. — Vol. 7. — № 2. — P. 248-255.

82. May B.D. Effect of baroclinicity on double-diffusive interleaving / B.D. May, D.E. Kelley // Journal of Physical Oceanography. — 1997. — Vol. 27. — № 9. — P. 1997-2008.

83. May B.D. Growth and steady state stages of thermohaline intrusions in the Arctic Ocean / B.D. May, D.E. Kelley // Journal of Geophysical Research. — 2001. — Vol. 106. — № C8. — P. 16783-16794.

84. McDougall T.J. Double-diffusive interleaving. Part I: Linear stability analysis / T.J. McDougall // Journal of Physical Oceanography. — 1985a. — Vol. 15. — № 11. — P. 1532-1541.

85. McDougall T.J. Double-diffusive interleaving. Part II: Finite amplitude, steady state interleaving / T.J. McDougall // Journal of Physical Oceanography. — 19856. — Vol. 15. — № 11. — P. 1542-1556.

86. McIntyre M.E. Diffusive destabilization of the baroclinic circular vortex / M.E. McIntyre // Geophysical Fluid Dynamics. — 1970. — Vol. 1. — №№ 1-2. — P. 19-57.

87. Mellor G.L. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems / G.L. Mellor, T. Yamada // Reviews of Geophysics and Space Physics. — 1982. — Vol. 20. — № 4. — P. 851-875.

88. Merryfield W.J. Intrusions in Double-Diffusively Stable Arctic Waters: Evidence for Differential mixing? / W.J. Merryfield // Journal of Physical Oceanography. — 2002. — Vol. 32. — № 5. — P.1452-1439.

89. Merryfield W.J. Differential vertical transport of heat and salt by weak stratified turbulence / W.J. Merryfield, G. Holloway, A.E. Gargett // Geophysical Research Letters. — 1998. — Vol. 25. — № 15. — P. 2773-2776.

90. Nansen F. Oceanography of the North Polar Basin. The Norwegian North Polar Expedition 1893-1896 / F. Nansen // Scientific Results. — 1902. — Vol. 9. — 427 p.

91. Neal V.T. Thermal stratification in the Arctic Ocean / V.T. Neal, S. Neshyba, W. Denner // Science. — 1969. — Vol. 166. — P. 373-374.

92. Neshyba S. Temperature and conductivity measurements under Ice Island T-3 / S. Neshyba, V.T. Neal, W. Denner // Journal of Geophysical Research: Oceans and Atmospheres. — 1971. — Vol. 76. — P. 8107-8120.

93. Niino H. A linear stability theory of double-diffusive horizontal intrusions in a temperature-salinity front / H. Niino // Journal of Fluid Mechanics. — 1986. — Vol. 171. — P. 71-100.

94. Osborne J. Ocean Atlas for Macintosh, a microcomputer application for examining oceanographic data / J. Osborne, P. Rhines, J. Swift. — Ver. 1.0. — La Jolla, CA: Scripps Institute of Oceanography, 1991. — S.I.O. ref. № 91-5.

95. Ostlund H.G. Ventilation rate of the deep Arctic Ocean from carbon 14 data / H.G. Ostlund, G. Possnert, J.H. Swift // Journal of Geophysical Research. — 1987. — Vol. 92. — № C4. — P. 3769-3771.

96. Padman L. Small-scale physical processes in the Arctic Ocean / L. Padman // In: Arctic Oceanography, Marginal Ice Zones and Continental Shelves / W.O. Smith Jr., J.M. Grebmeier (eds). — Washington, DC: AGU 49, 1995. — P. 131-182.

97. Padman L. On the horizontal extent of the Canadian Basin thermohaline steps / L. Padman, T.M. Dillon // Journal of Physical Oceanography. — 1988. — Vol. 18. — № 10. — P. 1458-1462.

98. Perkin R.G. Mixing in the West Spitsbergen Current / R.G. Perkin, E.L. Lewis // Journal of Physical Oceanography. — 1984. — Vol. 14. — № 8. — P. 1315-1325.

99. Pollard R.T. Comparison between observed and simulated wind-generated inertial oscillations / R.T. Pollard, R.C. Millard // Deep-Sea Research. — 1970. — Vol. 17. — № 4. — P. 813-821.

100. Polyakov I.V. Mooring-based observations of the double-diffusive staircases over the Laptev Sea slope / I.V. Polyakov, A.V. Pnyushkov, R. Rember, V.V. Ivanov, Y-D. Lenn, L. Padman, E.C. Carmack // Journal of Physical Oceanography. — 2012. — Vol. 42. — № 1. — P. 95-109. — doi: 10.1175/2011JPO4606.1.

101. Price J.F. Stratified Ekman layers / J.F. Price, M.A. Sundermeyer // Journal of Geophysical Research. — 1999. — Vol. 104. — № C9. — P. 20,467-20,494.

102. Quadfasel D. Large-scale oceanography in Fram Strait during the 1984 Marginal Ice Zone experiment / D. Quadfasel, J.-C. Gascard, K.-P. Koltermann // Journal of Geophysical Research.

— 1987. — Vol. 92. — № C7. — P. 6719-6728.

103. Ruddick B.R. Intrusive mixing in a Mediterranean Salt Lens — intrusion slopes and dynamical mechanisms / B.R. Ruddick // Journal of Physical Oceanography. — 1992. — Vol. 22. — № 11.

— P. 1274-1285.

104. Ruddick B.R. The mixing of Meddy «Sharon» / B.R. Ruddick, D. Hebert // In: Small scale turbulence and mixing in the ocean / C.J. Nihoul, B.M. Jamart (eds). — Amsterdam: Elsevier Oceanography Series, 1988. — Vol. 46. — P. 249-262.

105. Ruddick B.R. The vertical length scale of double-diffusive intrusions / B.R. Ruddick, J.S. Turner // Deep-Sea Research. — 1979. — Vol. 26A. — № 8. — P. 903-913.

106. Rudels B. The 9S relations in the northern seas: implications for the deep circulation / B. Rudels // Polar Research. — 1986. — Vol. 4. — № 2. — P. 133-159.

107. Rudels B. On the mass balance of the Polar Ocean, with special emphasis on the Fram Strait / B. Rudels // Norsk Polarinstitutt Skrifter. — 1987. — № 188. — 53 p.

108. Rudels B. Mixing processes in the northern Barents Sea / B. Rudels // Rapp. P.-v Reun. Cons. Int. Explor. Mer. — 1989. — Vol. 188. — P. 36-48.

109. Rudels B. The thermohaline circulation of the Arctic Ocean and the Greenland Sea / B. Rudels // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. — 1995. — Vol. 352. — P. 287299.

110. Rudels B. Aspects of Arctic Oceanography / B. Rudels. — Helsinky: Helsinky University Press, 1998. — P. 517-568.

111. Rudels B. Arctic Ocean Circulation / B. Rudels // In: Encyclopedia of Ocean Sciences / J. Steele, S. Thorpe, K. Turekian (eds). — San Diego, CA: Academic Press, 2009. — P. 211-225.

112. Rudels B. Arctic Ocean circulation, processes and water masses: A description of observations and ideas with focus on the period prior to the International Polar Year 2007-2009 / B. Rudels // Progress in Oceanography. — 2015. — Vol. 132. — P. 22-67.

113. Rudels B. Formation and evolution of the surface mixed layer and the halocline of the Arctic Ocean / B. Rudels, L.G. Anderson, E.P. Jones // Journal of Geophysical Research. — 1996. — Vol. 101. — № C4. — P. 8807-8821.

114. Rudels B. Double-diffusive layering in the Eurasian Basin of the Arctic Ocean / B. Rudels, G. Björk, R.D. Muench, U. Schauer // Journal of Marine Systems. — 1999. — Vol. 21. — № 1-4.

— P. 3-27.

115. Rudels B. On the intermediate depth waters of the Arctic Ocean / B. Rudels, E.P. Jones, L.G. Anderson, G. Kattner // In: The Role of the Polar Oceans in Shaping the Global Climate / O.M. Johannessen, R.D. Muench, J.E. Overland (eds). — Washington, DC: American Geophysical Union, 1994. — P. 33-46.

116. Rudels B. Atlantic sources of the Arctic Ocean surface and halocline waters / B. Rudels, E.P. Jones, U. Schauer, P. Eriksson // Polar Research. — 2004. — Vol. 23. — № 2. — P. 181-208.

117. Rudels B. Double-diffusive convection and interleaving in the Arctic Ocean: distribution and importance / B. Rudels, N. Kuzmina, U. Schauer, T. Stipa, V. Zhurbas // Geophysica. — 2009.

— Vol. 45. — № 1-2. — P. 199-213.

118. Rudels B. Evolution of the Arctic Ocean boundary current north of the Siberian shelves / B. Rudels, R.D. Muench, J. Gunn, U. Schauer, H.J. Friedrich // Journal of Marine Systems. — 2000. — Vol. 25. — № 1. — P. 77-99.

119. Rudels B. Convection and deep-water formation in the Arctic Ocean — Greenland Sea system / B. Rudels, D. Quadfasel // Journal of Marine Systems. — 1991. — Vol. 2. — № 3-4. — P. 435450.

120. Ryder C. Tidligere Ekspeditioner til Granlands 0stkyst nord for 66o Nr. Br. / C. Ryder // Geogr. Tids. K0benhavn. — 1891-1892. — Bd. 11. — P. 62-107.

121. S^len O.H. On the exchange of bottom water between the Greenland and Norwegian Seas / O.H. S^len. — Bergen: Geophysical Institute, Div. A., Physical Oceanography, University of Bergen, 1988. — Rep. № 67.

122. Schauer U. Impact of eastern Arctic Shelf water on the Nansen Basin intermediate layers / U. Schauer, R.D. Muench, B. Rudels, L. Timokhov // Journal of Geophysical Research. — 1997. — Vol. 102. — № C2. — P. 3371-3382.

123. Schauer U. Atlantic Water flow through the Barents and Kara Seas / U. Schauer, H. Loeng, B. Rudels, V.K. Ozhigin, W. Dieck // Deep-Sea Research I. — 2002a. — Vol. 49. — № 12. — P. 2281-2298.

124. Schauer U. Confluence and redistribution of Atlantic water in the Nansen, Amundsen and Makarov basins / U. Schauer, B. Rudels, E.P. Jones, L.G. Anderson, R.D. Muench, G. Björk, J.H. Swift, V. Ivanov, A.-M. Larsson // Annales Geophysicae. — 20026. — Vol. 20. — P. 257273.

125. Schmitt R.W. Form of the temperature-salinity relationship in the Central Water: Evidence for double-diffusive mixing / R.W. Schmitt // Journal of Physical Oceanography. — 1981. — Vol. 11. — № 7. — P. 1015-1026.

126. Schmitt R.W. The Caribbean Sheets and Layers Transects (C-SALT) Program / R.W. Schmitt // EOS, Transactions of the American Geophysical Union. — 1987. — Vol. 68. — № 5. — P. 5760.

127. Schmitt R.W. Spice and the Demon / R.W. Schmitt // Science. — 1999. — Vol. 283. — № 5401.

— P.498-499.

128. Schmitt R.W. C-Salt: an investigation of the thermohaline staircase in the western tropical North Atlantic / R.W. Schmitt, H. Perkins, J.D. Boyd, M.C. Stalcup // Deep-Sea Research. — 1987. — Vol. 34A. — № 10. — P. 1655-1665.

129. Smethie Jr. W.M. Chlorofluoromethanes in the Arctic Mediterranean Seas: evidence for formation of bottom water in the Eurasian Basin and deep-water exchange through Fram Strait / W.M. Smethie Jr, D.W. Chipman, J.H. Swift, K.P. Koltermann // Deep-Sea Research. — 1988.

— Vol. 35A. — № 3. — P. 347-369.

130. Smith J.E. Torrey Canyon Pollution and Marine Life / J.E. Smith. — Cambridge: Cambridge University Press, 1968. — 196 p.

131. Stacey M.W. A wind-forced Ekman spiral as a good statistical fit to low-frequency currents in coastal strait / M.W. Stacey, S. Pond, P H. LeBlond // Science. — 1986. — Vol. 233. — № 4762. — P. 470-472.

132. Stern M.E. Lateral mixing of water masses / M.E. Stern // Deep-Sea Research. — 1967. — Vol. 14A. — № 6. — P. 747-753.

133. Stern M.E. Ocean Circulation Physics / M.E. Stern. — New York: Academic Press, International Geophysics Series, 1975. — 196 p.

134. Stipa T. Temperature as a passive isopycnal tracer in salty, spiceless oceans / T. Stipa // Geophysical Research Letters. — 2002. — Vol. 29. — № 20. — P. 14-1-14-4. — doi: 10.1029/2001GL014532.

135. Stommel H. Small scale structure in temperature and salinity near Timor and Mindanao / H. Stommel, K.N. Fedorov // Tellus. — 1967. — Vol. 19. — № 2. — P. 306-325.

136. Swift J.H. Waters of the Makarov and Canada Basins / J.H. Swift, E.P. Jones, E.C. Carmack, M. Hingston, R.W. Macdonald, F A. McLaughlin, R.G. Perkin // Deep-Sea Research II. — 1997. — Vol. 44. — № 8. — P. 1503-1529.

137. Thorpe S.A. Experiments on instability and turbulence in a stratified shear flow / S.A. Thorpe // Journal of Fluid Mechanics. — 1973. — Vol. 61. — № 4. — P. 731-752.

138. Tomczak M. Regional Oceanography: an Introduction / M. Tomczak, J.S. Godfrey. — 2nd ed.

— Delhi: Daya Publishing House, 2003. — 390 p. ISBN 81-7035-306-8.

139. Toole J.M. On the dynamics and effects of double-diffusively driven intrusions / J.M. Toole, D.T. Georgi // Progress in Oceanography. — 1981. — Vol. 10. — № 2. — P. 123-145.

140. Treshnikov A.F. Water masses of the Arctic Basin / A.F. Treshnikov // In: Polar Oceans / M. Dunbar (ed). — Calgary: Arctic Institute of North America, 1977. — P. 17-31.

141. Walsh D. A note on evanescent behavior of Arctic thermohaline intrusions / D. Walsh, E. Carmack // Journal of Marine Research. — 2002. — Vol. 60. — № 2. — P. 281-310.

142. Walsh D. The nested structure of Arctic thermohaline intrusions / D. Walsh, E. Carmack // Ocean Modelling. — 2003. — Vol. 5. — № 3. — P. 267-289.

143. Walsh D. Nonlinear equilibration of thermohaline intrusions / D. Walsh, B.R. Ruddick // Journal of Physical Oceanography. — 1998. — Vol. 28. — № 6. — P. 1043-1070.

144. Walsh D. Double-diffusive interleaving in the presence of turbulence — the effect of a nonconstant flux ratio / D. Walsh, B.R. Ruddick // Journal of Physical Oceanography. — 2000.

— Vol. 30. — № 9. — P. 2231-2245.

145. Woodgate R.A. The Arctic Ocean boundary current along the Eurasian slope and the adjacent Lomonosov Ridge: water mass properties, transports and transformations from moored instruments / R.A. Woodgate, K. Aagaard, R.D. Muench, J. Gunn, G. Björk, B. Rudels, A.T. Roach, U. Schauer // Deep-Sea Research I. — 2001. — Vol. 48. — № 8. — P. 1757-1792.

146. Woods J.D. Thermohaline intrusions created isopycnally at oceanic fronts are inclined to isopycnals / J.D. Woods, R. Onken, J. Fisher // Nature. — 1986. — Vol. 322. — P. 446-448.

147. Woods J.D. Billow turbulence and ocean microstructure / J.D. Woods, R.L. Willey // Deep-Sea Research. — 1972. — Vol. 19. — № 2. — P. 87-121.

148. Worthington L.V. Oceanographic results of Project Skijump I and II / L.V. Worthington // Transactions of the American Geophysical Union. — 1953. — Vol. 34. — P. 543-551.

149. Yoshida J. The behavior of double-diffusive intrusion in a rotating system / J. Yoshida, H. Nagashima, H. Niino // Journal of Geophysical Research. — 1989. — Vol. 94. — № C4. — P. 4923-4937.

150. Zatsepin A. Step-Like Vertical Structure Formation Due to Turbulent Mixing of Initially Continuous Density Gradients / A. Zatsepin, S. Dikarev, S. Poyarkov, N. Sheremet, I. Dmitrenko, P. Golovin, H. Kassens // In: Land-Ocean Systems in the Siberian Arctic: Dynamics and History / H. Kassens, H.A. Bauch, I.A. Dmitrenko, H. Eicken, H.-W. Hubberten, M. Melles, J. Thiede, L. Timokhov (eds.). — Berlin: Springer-Verlag, 1999. — P. 93-99.

151. Zhurbas V.M. Can turbulence suppress double-diffusively driven interleaving completely? / V.M. Zhurbas, I S. Oh // Journal of Physical Oceanography. — 2001. — Vol. 31. — № 8. — P. 2251-2254.

152. Zodiatis G. Thermohaline staircase formations in the Tyrrhenian Sea / G. Zodiatis, G.P. Gaspani // Deep-Sea Research I. — 1996. — Vol. 43. — № 5. — P. 655-678.