МОДЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕЖГОДОВОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ВОДООБМЕНА ПОЛЯРНЫХ МОРЕЙ С АТЛАНТИЧЕСКИМ И СЕВЕРНЫМ ЛЕДОВИТЫМ ОКЕАНАМИ

  • К. В. Лебедев Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
  • Б. Н. Филюшкин Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
  • А. Ф. Щепёткин Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2020.48(2).3
Ключевые слова: Полярные моря, моделирование, течения, расход, изменчивость, напряжение трения ветра, Арго

Аннотация

В статье изучается межгодовая изменчивость водообмена через разрезы, идущие вдоль границ области Полярных морей (Норвежского и Гренландского). Исследование охватывает период с 2005 по 2014 гг. и базируется на анализе результатов расчетов с использованием Арго-модели исследования глобального океана (АМИГО), состоящей из блока вариационной интерполяции на регулярную сетку данных профилирования дрейфующих измерителей Argo и блока модельной гидродинамической адаптации вариационно проинтерполированных полей. Изменчивость расходов имеет четко выраженный сезонный характер, с максимальными значениями осенью–зимой и минимумами весной–летом. Изменчивость расхода через пролив Фрама содержит полугодовую составляющую, при том, что среднее поступление воды через разрез близко к нулю. В связи с тем, что количество гидрофизических наблюдений в районе Полярных морей ограничено, представляется крайне важным ответить на вопрос о критичности неполноты знаний термохалинных характеристик для корректного численного моделирования особенностей межгодовой изменчивости циркуляции в этом районе. Для оценки вклада ветрового и термохалинного факторов в межгодовую изменчивость водообмена были выполнены дополнительные численные эксперименты с заменой реальных термохалинных полей их среднемноголетними аналогами и с заменой среднемноголетними аналогами реальных полей тангенциального напряжения трения ветра. Анализ результатов численных экспериментов показал, что именно изменчивость полей тангенциального напряжения трения ветра является основным фактором, определяющим межгодовую изменчивость водообмена области Полярных морей с Атлантическим и Северным Ледовитым океанами.

Литература


  1. Белоненко Т.В., Волков Д.Л., Норден Ю.Е., Ожигин В.К. Циркуляция вод в Лофотенской котловине Норвежского моря // Вестник СпбГУ. Сер. 7. 2014. Вып. 2. С. 108–121.

  2. Гладышев С.В., Гладышев В.С., Соков А.В., Гулев С.К., Паутова Л.А., Демидов А.Б. Среднемноголетняя структура и перенос вод системой западных пограничных течений восточнее Гренландии // Докл. АН. 2017. Т. 473. № 1. С. 93–97.

  3. Иванов Ю.А., Лебедев К.В. Моделирование реакции Северной Атлантики на нестационарное воздействие ветра // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 1996. Т. 32. № 5. С. 672–679.

  4. Иванов Ю.А., Лебедев К.В., Саркисян А.С. Обобщенный метод гидродинамической адаптации (ОМЕГА) // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 1997. Т. 33. № 6. С. 812–818.

  5. Курносова М.О., Лебедев К.В. Исследование изменчивости переносов в системе Куросио на 35°с.ш., 147°в.д. по данным поплавков Argo и спутниковой альтиметрии // Докл. АН. 2014. Т. 458. № 2. С. 225–228.

  6. Лебедев К.В. Среднегодовой климат океана. Интегральные характеристики климата Мирового океана (переносы массы, тепла, солей) // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 1999. Т. 35. № 1. С. 96–106.

  7. Лебедев К.В. Арго-Модель Исследования Глобального Океана (АМИГО) // Океанология. 2016. Т. 56. № 2. С. 186–196.

  8. Лебедев К.В. Арго-Модель Исследования Глобального Океана: синтез наблюдений и численного моделирования // Океанологические исследования. 2017. Т. 45. № 1. C. 53–69. DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2017.45(1).6.

  9. Лебедев К.В. Модельное исследование ветрового вклада в межгодовую изменчивость расхода Антарктического циркумполярного течения южнее Австралии // Океанологические исследования. 2019. Т. 47. № 2. C. 172–182. DOI: 10.29006/1564- 2291.JOR-2019.47(2).10.

  10. Лебедев К.В., Саркисян А.С., Никитин О.П. Сравнительный анализ поверхностной циркуляции Северной Атлантики, воспроизведенной тремя различными методами // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2016. Т. 52. № 4. С. 465–474.

  11. Лебедев К.В., Филюшкин Б.Н., Кожелупова Н.Г. Водообмен Полярных морей с Атлантическим и Северным Ледовитым океанами на основе наблюдений Арго // Океанологические исследования. 2019. Т. 47. № 2. C. 183–197. DOI: 10.29006/1564- 2291.JOR-2019.47(2).11.

  12. 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. атмосф. и океана. 2017. Т. 53. № 2. С. 242–253.

  13. Саркисян А.С., Никитин О.П., Лебедев К.В. Физические характеристики Гольфстрима как индикатор качества моделирования циркуляции Мирового океана // Докл. АН. 2016. Т. 471. № 5. С. 595–598.

  14. Филюшкин Б.Н., Мошонкин С.Н., Мысленков С.А., Залесный В.Б., Кожелупова Н.Г. Моделирование многолетней и сезонной изменчивости расхода вод придонного течения в Датском проливе // Океанология. 2013. Т. 53. № 6. С. 725–736.

  15. 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, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C. 2010. 184 p.

  16. Arctic-Subarctic Ocean Fluxes: Defining the Role of the Northern Seas in Climate // Dickson R.R., Meincke J., Rhines P. (eds). Springer. Amsterdam: Springer International Publishing, 2008. 736 p. DOI: 10.1007/978-1-4020-6774-7.

  17. Argo.Argo float data and metadata from Global Data Assembly Center (Argo GDAC) // SEANOE. 2000. http://doi.org/10.17882/42182.

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

  19. Dee D.P., Uppala S.M., Simmons A.J., Berrisford P., Poli P., Kobayashi S., Andrae U., Balmaseda M.A., Balsamo G., Bauer P., Bechtold P., Beljaars A.C.M., van de Berg L., Bidlot J., Bormann N., Delsol C., Dragani R., Fuentes M., Geer A.J., Haimberger L., Healy S.B., Hersbach H., Hólm E.V., Isaksen L., Kållberg P., Köhler M., Matricardi M., McNally A.P., Monge-Sanz B.M., Morcrette J.-J., Park B.-K., Peubey C., de Rosnay P., Tavolato C., Thépaut J.-N., Vitart F. The ERA-Interim reanalysis: Configuration and performance of the data assimilation system // Quart. J.R. Meteorol. Soc. 2011. Vol. 137. P. 553–597.

  20. Ducet N., Le Traon P.Y., Reverdin G. Global high-resolution mapping of ocean circulation from TOPEX/Poseidon and ERS-1 and -2 // J. Geophys. Res. 2000. Vol. 105. No. C8. P. 19477– 19498.

  21. Filyushkin B.N., Sokolovskiy M.A., Lebedev K.V. Evolution of an intrathermocline lens over the Lofoten Basin // The Ocean in Motion: Circulation, Waves, Polar Oceanography. Springer Oceanography. Amsterdam: Springer International Publishing, 2018. P. 333–347. DOI: 10.1007/978-3-319-71934-4_21.

  22. Furue R., Takatama K., Sasaki H., Schneider N., Nonaka M., Taguchi B. Impacts of sea-surface salinity in an eddy-resolving semi-global OGCM // Ocean Modelling. 2018. Vol. 122. P. 36–56. DOI: 10.1016/j.ocemod.2017.11.004.

  23. Girton J.B., Sandford T.B. Descent and modification of the overflow plume in the Denmark Strait // J. Phys. Oceonogr. 2003. Vol. 33. No. 7. P. 1351–1364.

  24. Hansen B., Østerhus S. Faroe Bank Channel overflow 1995–2005 // Progress in Oceanography. 2007. Vol. 75. No. 4. P. 817–856.

  25. Hansen B., Østerhus S., Turrell W.R., Jonsson S., Valdimarsson H., Hatun H., Olsen S.M. The inflow of Atlantic water, heat and salt to the Nordic Seas across the Greenland-Scotland Ridge // Arctic-Subarctic Ocean Fluxes: Defining the Role of the Northern Seas in Climate. Springer. Amsterdam: Springer International Publishing, 2008. P. 15–43. DOI: 10.1007/978-1-4020-6774-7_2.

  26. Isachsen P.E., Nøst O.A. The air-sea transformation and residual overturning circulation within the Nordic Seas // J. Mar. Res. 2012. Vol. 70. No. 1. P. 31–68. DOI: 10.1357/002224012800502372.

  27. Kohl A., Kase R.H., Stammer D. Causes of changes in the Denmark Strait Overflow // J. Phys. Oceonogr. 2007. Vol. 37. No. 6. P. 1678–1696. DOI: 10.1175/JPO3080.1.

  28. Lebedev K.V. Modeling study of the Antarctic Circumpolar Current variability based on Argo data // The Ocean in Motion: Circulation, Waves, Polar Oceanography. Springer Oceanography. Amsterdam: Springer International Publishing, 2018. P. 487–493. DOI: 10.1007/978-3- 319-71934-4_30.

  29. Lebedev K.V., DeCarlo S., Hacker P.W., Maximenko N.A., Potemra J.T., Shen Y. Argo Products at the Asia-Pacific Data-Research Center // Eos Trans. AGU. 2010. Vol. 91. No. 26. Ocean Sci. Meet. Suppl., Abstract IT25A-01.

  30. Lebedev K.V., Tarakanov R.Yu. A model study of the wind stress influence on the interannual variability of the Antarctic Circumpolar Current // Russ. J. Earth Sci. 2018. Vol. 18. ES2002. DOI: 10.2205/2017ES000610.

  31. 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. Vol. 1: Temperature // S. Levitus, Ed. NOAA Atlas NESDIS 68, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C. 2010. 184 p.

  32. Orvik K.A., Niiler P. Major pathways of Atlantic water in the northern North Atlantic and Nordic Seas toward Arctic // Geophys. Res. Lett. 2002. Vol. 29. No. 19. DOI: 10.1029/2002GL015002.

  33. Østerhus S., Turrel W.R., Jonsson S., Hansen B. Measured volume, heat and salt fluxes from Atlantic to the Arctic Mediterranean // Geophys. Res. Lett. 2005. Vol. 32. No. 7. L07603. DOI: 10.1029/2004GL022188.

  34. Raj R.P., Nilsen J.E.Ø., Johannessen J.A., Furevik T., Andersen O.B., Bertino L. Quantifying Atlantic Water transport to the Nordic Seas by remote sensing // Remote Sensing of Environment. 2018. Vol. 216. P. 758–769. DOI: 10.1016/j.rse.2018.04.055.

  35. Rhines P., Häkkinen S., Josey S. Is ocean heat transport significant in the climate system? // ArcticSubarctic Ocean Fluxes: Defining the Role of the Northern Seas in Climate. Springer. Amsterdam: Springer International Publishing, 2008. P. 87–109. DOI: 10.1007/978-1-4020-6774-7_5.

  36. Rossby T., Prater M.D., Søiland H. Pathways of inflow and dispersion of warm waters in the Nordic seas // J. Geophys. Res. 2009. Vol. 114. C04011. DOI: 10.1029/2008JC005073.

  37. Sarafanov A. On the effect of the North Atlantic oscillation on temperature and salinity of the subpolar North Atlantic intermediate and deep waters // ICES Journal of Marine Science. 2009. Vol. 66. No. 7. P. 1448–1454.

  38. Schauer U., Beszczynska-Möller A., Walczowski W., Fahrbach E., Piechura J., Hansen E. Variation of measured heat flow through the Fram Strait between 1997 and 2006 // Arctic-Subarctic Ocean Fluxes: Defining the Role of the Northern Seas in Climate. Springer. Amsterdam: Springer International Publishing, 2008. P. 65–85. DOI: 10.1007/978-1-4020-6774-7_4.

  39. Skagseth Ø., Furevik T., Ingvaldsen R., Loeng H., Mork K.A., Orvik K.A., Ozhigin V. Volume and heat transports to the Arctic Ocean via the Norwegian and Barents Seas // Arctic-Subarctic Ocean Fluxes: Defining the Role of the Northern Seas in Climate. Springer. Amsterdam: Springer International Publishing, 2008. P. 45–64. DOI: 10.1007/978-1-4020-6774-7_3.
Опубликован
2020-09-21
Выпуск
Том 48 № 2 (2020): Океанологические исследования
Раздел
Физика океана и климат

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)

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)