Степанов Дмитрий Вадимович

• Роль стратификации плотности во фронтогенезе на экваториальном пикноклине
• Причины межгодовой и декадной изменчивости циркуляции вод на промежуточных горизонтах и в глубоководных слоях Японского моря
• Оценка пространственного масштаба мезомасштабной динамики вод Охотского моря
• Регистрация сильно-нелинейного внутреннего волнового бора в з. Петра Великого

Научные результаты 2016-2021 гг.

Используя современные базы данных, получены оценки бароклинного радиуса деформации Россби в бассейне Охотского моря, что позволило оценить характерный пространственный масштаб мезомасштабной динамики. Успешно применена методика оценки первого бароклинного радиуса деформации Россби в прибрежных зонах, основанная на численном решении краевой задачи на собственные значения для вертикальной структуры вертикальной скорости внутренних гравитационных волн. (Степанов Д.В.)

На основе данных численного моделирования на вихре-допускающем пространственном разрешении в первой половине года на восточном шельфе о. Сахалин выявлены мезомасштабные вихревые образования. Даны оценки пространственно-временных масштабов этих образований, а также их энергетика. Установлено, что нестационарная составляющая напряжения трения ветра, а также бароклинная неустойчивость Восточно-Сахалинского течения играют ведущую роль в формировании этих образований. (Степанов Д.В.)

Восточный шельф о. Сахалин – район интенсивных геолого-разведывательных и нефтедобывающих работ. Оценка и прогноз последствий техногенного характера требует проведения исследований динамики шельфовых вод. Методами численного моделирования исследованы особенности мезомасштабной изменчивости циркуляции вод на восточном шельфе о. Сахалин в первой половине года. Установлено, что вдольбереговая составляющая Восточно-Сахалинского течения бароклинно неустойчива, что приводит к формированию антициклонических вихрей. Наличие этих вихрей приводит к интенсификации водообмена между шельфом и открытым морем, а также вертикального перемешивания вод, оказывая значительное влияние на экосистему восточного шельфа о. Сахалин. (Д.В. Степанов) На основе данных численного моделирования циркуляции Охотского моря (ОМ) с 1986 по 2015 гг исследовался ее отклик у побережья о. Сахалин на прохождение глубоких циклонов. Впервые, расчет циркуляции ОМ проводился с помощью вычислительного комплекса COSMO-RU-INMOM-CICE, который позволил явно воспроизвести мезомасштабную динамику атмосферы и моря. Проведена классификация экстремальных атмосферных событий (ЭАС), связанных с интенсивной циклонической активностью. Для всех типов циклонов на шельфе о. Сахалин выявлена значительная интенсификация течений южного направления от поверхности до дна. На границе шельфа, эти течения интенсифицировались в приповерхностном и придонном слоях при прохождении циклонов, а на промежуточных горизонтах при прохождении фронтов. На континентальном склоне, в зависимости от типа циклонов, течения южного направления интенсифицировались в приповерхностном слое, на промежуточных горизонтах и у дна. (Н.А. Дианский, Д.В. Степанов, В.В. Фомин, М.М.Чумаков)

Проблема рассеяния и агрегации различных трассеров в океане вызывает большой интерес. Такие трассеры могут быть естественными характеристиками океанской воды, такими как температура и соленость, или различными опасными примесями, такими как пластик и нефть. Важным аспектом плавающих примесей является их способность образовывать ярко выраженные кластеры, которые представляют собой скопления в изолированных пятнах. Понимание и предсказание динамики этого явления является одной из проблем современной океанографии. Установлено в какой степени, кластеризации плавающих трассеров зависит от кинематических характеристик поля скорости на поверхности океана. Несмотря на то, что теория кластеризации в случайных полях скорости хорошо развита, влияние крупномасштабных регулярных структур, таких, как вихри или струйные течения на процесс кластеризации плохо изучен. Методами численного моделирования изучен процесс кластеризации примеси в окрестности вихрей в регулярном модельном поле скорости с добавлением случайного дивергентного поля скорости. Было показано, что на малых временах эффективность и скорость кластеризации возрастают в окрестности вихрей. Со временем интенсивность кластеризации замедляется. На больших временах кластеры начинают разрушаться под действием эффектов хаотической адвекции. (Д.В. Степанов, К.В. Кошель, Е.А. Рыжов, П. Берлов)

Японское море – хорошо вентилируемый бассейн с высоким содержанием растворенного кислорода. Трудности в получении количественных оценок диапикнического перемешивания, турбулентных потоков тепла, соли и кислорода, связаны с отсутствием инструментальных измерений. Впервые на основе продолжительных данных высокого вертикального разрешения, полученных с помощью профилографа «АКВАЛОГ» на континентальном склоне в северо-западной части Японского моря с апреля по октябрь 2015 г., а также концепции тонкоструктурной параметеризации, получены оценки коэффициента вертикального турбулентного перемешивания, а также турбулентных потоков тепла, соли и кислорода. Средний профиль коэффициента вертикального турбулентного перемешивания продемонстрировал интенсификацию перемешивания с глубиной. Интенсификация турбулентного перемешивания зарегистрирована в периоды смены муссона и сильных штормов. Установлено, что наличие мезомасштабных вихрей, является одной из причин интенсификации турбулентных потоков тепла соли и кислорода. Благодаря турбулентному перемешиванию формируется интенсивный поток растворенного кислорода в нижележащие слои, который наиболее интенсивен в периоды прохождения мезомасштабных вихрей через станцию. (Ostrovskii A., Stepanov D., Kaplunenko D., Park J.-H., Park Y.-G., Tishchenko P.)