ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ РЕГИОНАЛЬНОЙ ДИНАМИКИ ДЕЯТЕЛЬНОГО СЛОЯ ОКЕАНА

  • С. Н. Мошонкин Институт вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН
  • В. Б. Залесный Институт вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН
  • А. В. Гусев 1.Институт вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН; 2.Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
  • В. И. Бышев Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2019.47(2).12
Ключевые слова: численное моделирование, общая циркуляция океана, климатическая изменчивость

Аннотация

На основе анализа численных экспериментов для 1948–2009 гг. c моделью Северной Атлантики и Северного Ледовитого океана (шаг 0.25°, 40 уровней со сгущением к поверхности) описываются циркуляционные структуры, характеризующие изменчивость динамики деятельного слоя океана в районах Гренландского и Норвежского морей, в Субполярном круговороте вод Северной Атлантики. Методом SVD-анализа выделяются моды изменчивости или совместные максимально ковариированные распределения пространственно-временных полей аномалий плотности воды и скорости течений слоя 0–300 м. Аномалии определяются вычитанием из реализаций среднего годового хода. Дан анализ структурных, корреляционных и дисперсионных характеристик основных совместных мод изменчивости аномалий плотности воды и скорости течений. Вторая и третья моды аномалий циркуляции на севере Гренландского моря и в Субполярном круговороте вод Северной Атлантики показывают возможность стабилизации амплитуды изменчивости переносов тепла и солей течениями и обмена водами Атлантики и Арктики на определенном климатическом уровне. Этим явлениям на севере Гренландского моря свойственны масштабы времени от внутримесячных до полугода. Выявлена связь с лагом 2.5 года интенсивности антициклонического вращения вод в Норвежской котловине и изменений расхода Атлантического Норвежского течения.

Литература


  1. Алексеев Г.В., Иванов Н.Е., Пнюшков А.В., Харланенкова Н.Е. Климатические изменения в морской Арктике в начале ХХI века// Вклад России в МПГ 2007/08. Первые результаты. Том “Метеорологические и геофизические исследования”. М.: Европейские издания, 2011. С. 6–28.

  2. Володин Е.М., Дианский Н.А., Гусев А.В. Воспроизведение современного климата с помощью совместной модели общей циркуляции атмосферы и океана INMCM 4.0 // Изв. РАН. Физ. атм. и океана. 2010. Т. 46. № 4. С. 448–466.

  3. Иванов Ю.А. Крупномасштабная и синоптическая изменчивость полей в океане. М.: Наука, 1981. 168 с.

  4. Мохов И.И., Семенов В.А., Хон В.Ч., Латиф М., Рекнер Э. Связь аномалий климата Евразии и Северной Атлантики с естественными вариациями Атлантической термохалинной циркуляции по долгопериодным модельным расчетам // Докл. РАН. 2008. Т. 419. №5. С. 687–690.

  5. Мошонкин С.Н., Алексеев Г.В., Дианский Н.А., Гусев А.В., Залесный В.Б. Моделирование климатической изменчивости притока вод Атлантики в Северный Ледовитый океан и запаса пресных вод в круговороте Бофорта // Изв. РАН. Физ. атм. и океана. 2011. Т. 47. № 5. С. 678–692.

  6. Мошонкин С.Н., Багно А.В., Гусев А.В., Филюшкин Б.Н., Залесный В.Б. Физические особенности формирования обмена водами Атлантического и Северного Ледовитого океанов // Изв. РАН. Физ. атм. и океана. 2017. Т. 53. № 2. С. 242–253.

  7. Мошонкин С.Н., Гусев А.В., Залесный В.Б., Бышев В.И. Параметризации перемешивания для моделирования климата океана // Изв. РАН. Физ. атм. и океана. 2016. Т. 52. № 2. С. 222–233.

  8. Сарафанов А.А. Механизмы воздействия САК на температуру и соленость промежуточных и глубинных вод субполярной Северной Атлантики // Метеорология и гидрология. 2009. № 3. С. 65–73.

  9. Семенов В.А. Долгопериодные климатические колебания в Арктике и их связь с глобальными изменениями климата. Дисс. докт. физ.-мат. наук. М.: 2010. 186 с.

  10. Яковлев Н.Г. Восстановление крупномасштабного состояния вод и морского льда Северного Ледовитого океана в 1948–2002 гг. Часть 1: Численная модель и среднее состояние // Изв. РАН. Физ. атм. и океана. 2009. Т. 45. № 3. С. 383–398.

  11. “2-minute Gridded Global Relief Data (ETOPO2v2)”, U.S. Department of Commerce. National Oceanic and Atmospheric Administration, National Geophysical Data Center, 2006.

  12. Aksenov Y., Bacon S., Coward A.C., Nurser A.J.G. The North Atlantic inflow to the Arctic Ocean: High-resolution model study // J. Marine Sys. 2010. Vol. 79. P. 1–22.

  13. Antonov, J.I., Seidov D., Boyer T.P., Locarnini R.A., Mishonov A.V., Garcia H.E., Baranova O.K., Zweng M.M., Johnson D.R. World Ocean Atlas 2009, Volume 2: Salinity (S. Levitus, Ed.). NOAA Atlas NESDIS 69, Washington, D.C.: U.S. Government Printing Office, 2010. 184 p.

  14. Belkin I.M., Levitus S., Antonov J., Malmberg S. ‘Great salinity anomalies’ in the North Atlantic // Progress in Oceanography. 1998. Vol. 41. No. 1. P. 1–68.

  15. Dukhovskoy D.S., Johnson M.A., Proshutinsky A. Arctic decadal variability: An auto-oscillatory system of heat and fresh water exchange // Geophys. Res. Letters. 2004. Vol. 1. No. 3. L03302.

  16. Karcher M., Gerdes R., Kauker F., Koberle C., Yashayaev I. Arctic Ocean change heralds North Atlantic freshening // Geophys. Res. Letters. 2005. Vol. 32. No. 21. L21606.

  17. Knight J.R., Allan R.J., Folland C.K., Vellinga M., Mann M.E. A signature of persistent natural thermohaline circulation cycles in observed climate // Geophys. Res. Letters. 2005. Vol. 32. No. 20. L20708.

  18. Large W.G. Yeager S.G. The global climatology of an interannually varying air-sea flux // Clim. Dyn. 2009. Vol. 33. No. 2–3. P. 341–364.

  19. Locarnini, R.A., Mishonov A.V., Antonov J.I., Boyer T.P., Garcia H.E., Baranova O.K., Zweng M.M., Johnson D.R. World Ocean Atlas 2009, Volume 1: Temperature (S. Levitus, Ed.). 2010. NOAA Atlas NESDIS 68, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 184 pp.

  20. Moshonkin S.N., Alekseev G.V., Bagno A.V., Gusev A.V., Diansky N.A., Zalesny V.B. Numerical simulation of the North Atlantic-Arctic Ocean-Bering Sea circulation in the 20th century // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2011. Vol. 26. No. 2. P. 161–178.

  21. Moshonkin S., Zalesny V., Gusev A. Simulation of the Arctic – North Atlantic Ocean Circulation with a Two-Equation K-Omega Turbulence Parameterization // J. Mar. Sci. Eng. 2018. Vol. 6. No. 95.

  22. Østerhus S., Turrrell W.R., Jónsson S., Hansen B. Measured volume, heat and salt fluxes from Atlantic to the Arctic Mediterranean // Geophys. Res. Letters. 2005. Vol. 32. No. 7. L07603.

  23. Raj R.P., Chafik L., Nilsen J.E.Ø., Eldevik T., Halo I. The Lofoten Vortex of the Nordic Seas // Deep-Sea Research Part I. Oceanogr. Res. Papers. 2015. Vol. 96. P. 1–14.

  24. Steele M., Morley R., Ermold W. PHC: A global ocean hydrography with a high–quality Arctic Ocean // J. Climate. 2001. Vol. 14. No. 9. P. 2079–2087.

  25. Wallace J.M., Smith C., Bretherton C.S. Singular value decomposition of wintertime sea surface temperature and 500-mb height anomalies // J. Clim. 1992. Vol. 5. No. 6. P. 561–576.

  26. Wekerle C., Wang Q., Danilov S., Schourup-Kristensen V., von Appen W.-J., Jung T. Atlantic Water in the Nordic Seas: Locally eddy-permitting ocean simulation in a global setup // J. Geophys. Res.: Oceans. 2016. Vol. 122. P. 914–940.

  27. Yashayaev I., Seidov D. The role of the Atlantic Water in multidecadal ocean variability in the Nordic and Barents Seas // Progress in Oceanography. Vol. 132. P. 68–127.

  28. Zalesny V.B., Marchuk G.I., Agoshkov V.I., Bagno A.V., Gusev A.V., Diansky N.A., Moshonkin S.N., Volodin E.M., Tamsalu R. Numerical modeling of the large-scale ocean circulation on the base of multicomponent splitting method // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. 2010. Vol. 25. No. 6. P. 581–609.

  29. Zhang R., Vallis G.K. Impact of Great Salinity Anomalies on the Low-Frequency Variability of the North Atlantic Climate // J. Climate. Vol. 19. No. 3. P. 470–482.
Опубликован
2019-07-10
Выпуск
Том 47 № 2 (2019): Океанологические исследования
Раздел
Посвящается 90-летию Ю.А. Иванова. Физика океана

Передача авторских прав происходит на основании лицензионного договора между Автором и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)