Трусенкова Ольга Олеговна

I. По данным спутниковых альтиметрических измерений выявлены и статистически обоснованы новые закономерности изменчивости уровня моря, циркуляции вод и энергетики синоптических процессов в Японском море:

• по ряду аномалий уровня моря за 1993-2020 гг. выявлено синфазное на всей акватории квазидесятилетнее колебание уровня Японского моря, с подъемом в 1994-2001 и 2008-2016 гг. (положительные фазы) и понижением в 2002-2007 гг. (отрицательная фаза). С положительной фазой 1994-2001 гг. соотносится тенденция увеличения расхода воды, поступающей в Японское море через Корейский (Цусимский) пролив, а с отрицательной – тенденция уменьшения расхода. Если линейные тренды уровня Японского моря за 1993-2020 гг. близки к среднему по Мировому океану (+3.4 мм/год), то в положительные фазы они значительно выше, составляя в среднем +12.9 и +7.1 мм/год в 1994-2001 гг. и 2008-2016 гг. соответственно. Напротив, в отрицательную фазу тренды незначимы в субарктической части моря и отрицательны в субтропической, составляя в среднем -6.4 мм/год. Наиболее значительные тренды, как положительные (10-20 мм/год и более), так и отрицательные (до -20 мм/год) зарегистрированы над западной частью котловины Ямато и в районе о. Уллындо в субтропической части моря, что можно связать с изменениями теплосодержания вод за счет конвергенции в антициклонических вихрях;

• адвекция теплых вод от Корейского пролива на север, происходящая в западной и восточной частях Японского моря, охватывает как субтропическую, так и субарктическую зоны, вплоть до российских берегов. Этот процесс характеризуется полугодовой, годовой, квазидвухлетней и 5-6-летней изменчивостью, причем в те периоды, когда адвекция интенсифицируется в западной части Японского моря, она ослабляется вдоль восточного берега моря и наоборот;

• ЭОФ-анализ данных спутниковой альтиметрии за весь доступный период наблюдений (1993-2020 гг.) позволил выявить новые особенности внутригодовой изменчивости уровня Японского моря. Установлено ежегодное присутствие синфазных на всей акватории колебаний уровня моря в диапазоне 70-250 сут, которые объясняются дисбалансом расходов воды в проливах. ЭОФ-анализ энергетики течений в северной части Японского моря позволил впервые определить статистические закономерности изменчивости долгоживущих (со временем жизни не менее 100 сут) динамических структур синоптического масштаба. Эти структуры наиболее интенсивны в зоне Приморского течения вблизи побережья Приморского края, что позволяет связать их с вдольбереговыми склоновыми вихрями. Установлено, что они интенсифицируются летом и осенью и ослабляются зимой и весной, с сезонными экстремумами в октябре-ноябре и марте–апреле соответственно, а с 2013 г. отмечается тенденция роста их интенсивности.

II. По ежедневным полям, основанным на спутниковых, судовых и буйковых данных, впервые выявлена крупномасштабная изменчивость температуры поверхности Японского моря, связанная с изменениями циркуляции вод и согласованная с изменчивостью уровня моря.

III. По данным спутниковой скаттерометрии за 1999-2009 гг. впервые выявлена полугодовая изменчивость завихренности касательного напряжения ветра над Японским морем: циклоническая завихренность преобладает зимой и в конце лета, а антициклоническая – осенью и в конце зимы – начале весны.

IV. На основе численной многослойной гидродинамической модели, разработанной Н.Б. Шапиро и Э.Н. Михайловой (Морской гидрофизический институт РАН), выявлены новые существенные особенности циркуляции вод Японского моря:

• под воздействием антициклонической завихренности напряжения ветра Восточно-Корейское течение интенсифицируется, западный участок субарктического фронта занимает северное положение, а его северо-западная ветвь, развивающаяся в начальный период зимнего муссона в районе южного Приморья – КНДР, сохраняется до конца весны – начала лета. Под воздействием циклонической завихренности во всей северо-западной части моря развивается интенсивная циклоническая циркуляция, западный участок субарктического фронта занимает южное положение, Восточно-Корейское течение ослабляется. При бифуркации Цусимского течения в районе к западу от о. Хоккайдо северная ветвь усиливается под воздействием антициклонической завихренности ветра, а западная – под воздействием циклонической завихренности;

• важным фактором изменчивости Восточно-Корейского течения (западного пограничного течения Японского моря) является его нелинейность, влияющая на режим инерционно-вязкого западного пограничного слоя в соответствии с известными теоретическими результатами (Каменкович, 1966). При повышении скорости и усилении нелинейности в конце теплого периода года развивается прибрежный циклонический подслой погранслоя, течение циклонически меандрирует и отходит от берега на более южной широте, чем весной и в начале лета.

• глубинные течения в южной части Японского моря, а в субарктических районах циклонические круговороты во всей толще вод от поверхности до дна оказываются тем интенсивнее, чем менее развита антициклоническая циркуляция вод пикноклина в западной части моря. Циркуляция в пикноклине, в свою очередь, ослабляется под воздействием циклонической завихренности напряжения ветра и уменьшения расхода воды в Корейском проливе и интенсифицируется под противоположными воздействиями, т.е. ветровой и термический факторы опосредованно влияют на глубинную циркуляцию через перераспределение водных масс в пикноклине. При этом существенным является воздействие ветра не только в холодный, но и в теплый период года. Зимой течения субарктической части моря баротропизируются из-за их усиления в промежуточных и глубинных водах, а в теплый период года они приобретают бароклинный характер, усиливаясь в приповерхностных водах и ослабляясь ниже 100-150 м. В субтропической части моря, где циркуляция вод пикноклина и абиссали существенно различна, над поднятиями и подводными горами развиваются глубинные антициклонические вихри, а над впадинами рельефа дна – циклонические. Однако при интенсификации антициклонической циркуляции вод пикноклина глубинные течения могут изменяться на противоположно-направленные, как это наблюдалось по данным буев Арго (Park, Kim, 2013). Адаптация глубинных течений происходит в течение одного – двух месяцев после изменения течений в пикноклине.

V. На основе многомерного статистического анализа данных стационарных буев, установленных в заливе Петра Великого Японского моря и прилегающей к нему прибрежной зоне получены новые количественные оценки изменчивости вертикальной структуры и циркуляции вод района:

• по данным автономного профилографа «Аквалог» в теплый период 2015 г., выявлены изменения вертикальной стратификации вод при прохождении динамических структур в прибрежной зоне Японского моря в районе п. Преображение. Стратификация ослабевала в слое выше 120 м из-за опускания изопикнических слоев в структурах с антициклонической завихренностью, и усиливалась ниже 165 м, что можно объяснить сближением изопикнических слоев. Эти изменения стратификации происходили как на временных масштабах 8-13 суток, соответствующих временам прохождения синоптических вихрей, так и на более длительных, 20-30 и 80-130 суток, что можно связать с прохождением волновых структур. Одновременно развивались температурные аномалии: выше 150 м за счет горизонтальной адвекции вод различного происхождения, ниже – за счет вертикальных смещений пикноклина. На границе между этими слоями происходило перемещение температурных аномалий по вертикали;

• по данным стационарного буя SEAWATCH WaveScan в мае-декабре 2016 г. установлено, что в течение всего периода наблюдений поочередно происходили как усиление бароклинности течений, когда скорость увеличивалась в верхнем (2-18 м) и уменьшалась в нижнем (22-42 м) слоях, так и баротропизация, сопровождаемая обратными изменениями. Эти колебания происходили с периодичностью, возрастающей в течение периода наблюдений от 20-40 до 50-70 сут, а также нерегулярно на синоптическом и мезо- масштабах (7-20 сут), причем с усилением ветра в октябре изменчивость на масштабах более 10 сут ослабла, а короткопериодная усилилась. Выявлены как левые, так и правые повороты вектора скорости от верхнего слоя к нижнему. С конца мая до начала сентября имели место периоды продолжительностью 15-25 сут преобладания правого или левого поворота, а при усилении ветра (в мае и с октября) направление поворота изменялось за 8-15 или 3-7 сут. На масштабах 3-7 сут направление поворота вектора скорости изменялось через сутки в августе и через 1.5 сут в декабре после изменения ветра, но в другое время статистически значимых связей с ветром не обнаружено. В инерционных колебаниях скорости течения выявлен сигнал, перемещавшийся со скоростью (1,3-1,9)х10^-2 см/с попеременно вниз и вверх в слое 4-40 м, который можно связать с квазиинерционными волнами и их отражением от дна. Вертикальный масштаб этих волн оценен как 9-14 м. В периоды интенсивных инерционных колебаний, в том числе при прохождении тайфуна Лайонрок в конце августа – начале сентября, происходили как красные, так и голубые сдвиги локальной инерционной частоты, связанные с антициклонической и циклонической фоновой относительной завихренностью соответственно, а течения при этом находились в квазигеострофическом режиме.