Vertical Momentum Transfer by Internal Waves with Regard for the Horizontal Component of Angular Velocity of the Earth’s Rotation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Free internal waves in a uniformly stratified fluid are considered in the Boussinesq approximation with regard for the Earth’s rotation. It is shown that the dispersion relation, derived with taking into account the horizontal component of the angular velocity of the Earth’s rotation at constant wave frequency, is reduced to the canonical equation for second-order curves in the plane of horizontal wave numbers. If the wave frequency is higher than the inertial frequency and less than the Brunt-Vaisälä frequency, the frequency isolines are ellipses. If the wave frequency is higher than the buoyancy frequency, then the frequency isolines are hyperbolas; and if the wave frequency is equal to the Brunt-Vaisälä frequency, then the isolines are two straight lines parallel the direction to the east. The vertical wave momentum fluxes are obtained as functions of the direction of wave propagation. It is shown that the fluxes are maximum in absolute value when the wave propagates to the north or to the south. A comparison of the vertical momentum fluxes of internal and sub-inertial waves at the same length and the maximum wave amplitude is carried out. It is shown that the vertical momentum flux of sub-inertial waves is higher than that of internal waves and weakens with weakening of stratification.

About the authors

A. A. Sleppshev

Marine Hydrophysical Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: slep55@mail.ru
Sevastopol, Russia

References

  1. Бадулин С.И., Василенко В.М., Яремчук М.И. Об особенности интерпретации квазиинерционных движений на примере данных эксперимента Мегаполитов // Изв. АН СССР. ФАО. 1991. Т. 27. № 6. С. 638–647.
  2. Saint-Guily B. On internal waves: Effects of the horizontal component of the Earth’s rotation and of a uniform current // Dtsch. Hydrogr. Z. 1970. V. 23. P. 16–23.
  3. Каменкович В. М., Кулаков А. В. К вопросу о влиянии вращения на волны в стратифицированном океане // Океанология. 1977. № 3. С. 400–410.
  4. Бреховских Л. М., Гончаров В. В. Введение в механику сплошных сред. М.: Наука, 1982. 337 с.
  5. Ле Блон П., Майсек Л. Волны в океане. М.: Мир, 1981. Ч. 1. 480 с. Ч. 2. 363 с.
  6. Gerkema T., Shrira V.I. Near-inertial waves in the ocean: beyond the traditional approximation // J. Fluid. Mech. 2005. V. 52. P. 195–219.
  7. Резник Г. М. Волновые движения в устойчиво-нейтрально стратифицированном океане // Океанология. 2015. Т. 55. № 6. С. 875–882.
  8. Gerkema T., Shrira V.I. Near-inertial waves on the “nontraditional” b-plane // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. C01003. https://doi.org/10.1029/2004JC002519
  9. Слепышев А.А., Лактионова Н.В. Вертикальный перенос импульса внутренними волнами в сдвиговом потоке // Изв. РАН. ФАО. 2019. Т. 55. № 6. С. 194–200.
  10. Воротинков Д. И., Слепышев А. А. Вертикальные потоки импульса, обусловленные слабонелинейными внутренними волнами на шельфе // Изв. РАН. МЖГ. 2018. № 1. С. 23–35.
  11. Анкудинов Н. О., Слепышев А. А. Вертикальный перенос импульса внутренними волнами в двумерном потоке // Изв. РАН. МЖГ. 2021. № 3. С. 39–47.
  12. Булатов В. В., Владимиров Ю. В. Волны в стратифицированных средах. М.: Наука, 2015. 735 с.
  13. Иванов В.А., Шульга Т.Я., Багаев А.В., Медведева А.В., Пластун Т.В., Вржевская Л.В., Свищева И.А. Внутренние волны в р-не Гераклейского полуострова: моделирование и наблюдение // Изв. РАН. МГЖ. 2019. Т. 35. № 4. С. 322–340. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-4-322-340
  14. Борисенко Ю.Д., Воронович А.Г., Леонов А.И., Миропольский Ю.З. К теории нестационарных слабонелинейных внутренних волн в стратифицированной жидкости // Изв. АН СССР. ФАО. 1976. Т. 12. № 3. С. 293–301.
  15. Grimshaw R. The modulation of an internal gravity wave packet and the resonance with the mean motion // Stud. In Appl. Math. 1977. V. 56. P. 241–266. https://doi.org/10.1002/sapm1977563241
  16. Самодуров А.С., Любицкий А.А., Пантелеев Н.А. Вклад опрокидывающихся внутренних волн в структурообразование, диссипацию энергии и вертикальную диффузию в океане // Изв. РАН. МГЖ. 1994. № 3. С. 14–27.
  17. Подымов О.И., Зацепин А.Г., Островский А.Г. Вертикальный турбулентный обмен в черноморском пиктополите и его связь с динамикой вод // Океанология. 2017. Т. 57. № 4. С. 546–559. https://doi.org/10.7868/S0030157417040049
  18. Ivanov A.V., Ostrovsky L.A., Soustova I.A., Thimring L.Sh. Interaction of internal waves and turbulence in the upper layer of the ocean // Dyn. Atm. and Ocean. 1984. V. 3. No. 7. P. 221–232.
  19. Соустова И.А., Троицкая Ю.И. и др. Простое описание турбулентного переноса в стратифицированном сдвиговом потоке применительно к описанию термогидродинамики внутренних водоемов // Изв. РАН. ФАО. 2020. Т. 56. № 6. С. 689–699.
  20. Nosova A.V., Slepyshev A.A. Vertical fluxes induced by weakly nonlinear internal waves on a shelf // Fluid. Dyn. 2015. V. 50. No. 1. P. 12–21. https://doi.org/10.1134/S0015462815010020
  21. Слепышев А.А. Вертикальный перенос импульса внутренними волнами при учете турбулентной вязкости и диффузии // Изв. РАН. ФАО. 2016. Т. 52. № 3. С. 342–349.
  22. Миропольский Ю.З. Динамика внутренних гравитационных волн в океане. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 302 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences