hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/fpg/m5h2-uu55-3va9hydrophysics-1198Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESЧувствительность температуры и солености морской воды к их времени восстановления, фигурирующем в граничных условиях для этих переменных на свободной поверхности моря Лаптевых в безледный периодSensitivity of Seawater Temperature and Salinity to their Restoring Times, Appending in the Boundary Conditions for these Variables at the Free Surface of the Laptev Sea in the No-Ice Periodhttps://orcid.org/0000-0003-0637-3636КаганБ. А.KaganB. A.

КАГАН Борис Абрамович

РИНЦ Author ID: 1171, Scopus Author ID: 7005584755, WoS ResearcherID: AAD-1931–2021

117997, Россия, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow 117997

kagan.ba@spb.ocean.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9206-8253СофьинаЕ. В.SofinaE. V.

СОФЬИНА Екатерина Владимировна

РИНЦ Author ID: 169097, Scopus Author ID: 23111468200, WoS ResearcherID: E-3920–2014

117997, Россия, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

192007, Россия, Санкт-Петербург, ул. Воронежская, д. 79

36 Nakhimovsky Prosp., Moscow 117997

79 Voronezhskaya St., St. Petersburg, 192007

sofjina_k@mail.ruИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияShirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАН; Российский государственный гидрометеорологический университетРоссияShirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences; Russian State Hydrometeorological UniversityRussian Federation20232104202316124–34Copyright © Каган Б.А., Софьина Е.В., 20232023Каган Б.А., Софьина Е.В.Kagan B.A., Sofina E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1198

Для исследования чувствительности температуры и солености морской воды к изменению их времени восстановления, фигурирующем в восстанавливающих граничных условиях на поверхности моря, привлекаются трёхмерная конечно-элементная гидростатическая модель QUODDY-4 и косвенный способ описания эффекта внутренних приливных волн. В основе последнего лежит использование скорректированного коэффициента вертикальной турбулентной диффузии, представляющего собой сумму того же нескорректированного коэффициента и коэффициента диапикнической диффузии. Первый из них характеризует влияние неприливных факторов, рассчитываемый с помощью 2,5-уровневой схемы турбулентного замыкания, второй, определяемый отношением индуцируемой внутренними приливными волнами диссипации бароклинной приливной энергии к квадрату частоты плавучести, — влияние чисто приливного фактора. Оценка этой диссипации находится из решения вспомогательной задачи о динамике и энергетике внутренних приливных волн. Обсуждаются поля температуры и солёности морской воды в поверхностном и придонном слоях моря и их вертикальные распределения вдоль меридионального разреза 120в.д. Кроме названных полей и вертикальных распределений, отвечающих сильному восстановлению предсказываемых характеристик к их климатическим значениям, дополнительно выполняются ещё два численных эксперимента для умеренного и смешанного восстановлений. В результате выясняется, что температура и солёность морской воды слабо чувствительны к изменениям их времени восстановления. Сказанное следует из сравнения модельных средних (за выбранный период и по площади моря) значений температуры и солёности морской воды и их вертикальных профилей, рассчитанных при разных значениях времени восстановления. 

In order to study sensitivity of seawater temperature and salinity in the no-ice Laptev Sea to their restoring times, appending in the boundary conditions for these variables at the free surface, the 3D finite-element hydrostatic model QUODDY-4 and the indirect means of describing internal tidal waves have been applied. The latter is based on the use of the corrected eddy diffusivity representing the sum of the same uncorrected diffusivity and the diapycnal diffusivity. The first of them characterizes the influence of non-tidal factors, computed using 2.5-level eddy closure scheme, the second, determined by the ratio of internal tidal waves induced baroclinic tidal energy dissipation to the buoyancy frequency in square, the influence of purely tidal factor. The estimate of this dissipation obtained from a solution of auxiliary problem on the internal tidal waves dynamics and energetics is attached. Seawater temperature and salinity in the subsurface and near-bottom layers of the Sea and also their vertical distributions along the 120E meridional transection obtained for the strong, moderate, and mixed restoring times are discussed. As a result, it is clarified that seawater temperature and salinity are weakly sensitive to changes in the restoring time. The saying follows from a comparison of model averaged (over a chosen period and by the Sea area) values of seawater temperature and salinity, and from their local vertical profiles, computed with regard to accepted estimates of the restoring time.

чувствительностьмоделированиевнутренние приливные волныиндуцируемая ВПВ диссипация бароклинной приливной энергиивремя восстановленияморе Лаптевыхsensitivitymodelinginternal tidal waves (ITW)ITW-induced baroclinic tidal energy dissipationrestoring timethe Laptev SeaРабота выполнена в рамках государственного задания (тема № FMWE-2021–0014).The work was carried out within the framework of the State assignment No. FMWE-2021–0014.ReferencesLarge W.G., Danabasoglu G., Doney S.C., McWilliams J.C. Sensitivity to surface forcing and boundary layer mixing in a global ocean model: Annual-mean climatology // Journal of Physical Oceanography. 1997. Vol. 27, N 11. P. 2418–2447. doi:10.1175/1520–0485(1997)027<2418:STSFAB>2.0.CO;2Large W.G., Danabasoglu G., Doney S.C., McWilliams J.C. Sensitivity to surface forcing and boundary layer mixing in a global ocean model: Annual-mean climatology. Journal of Physical Oceanography. 1997, 27(11), 2418–2447. doi:10.1175/1520–0485(1997)027<2418:STSFAB>2.0.CO;2Cox M.D., Bryan K. A numerical model of the ventilated thermocline // Journal of Physical Oceanography. 1984. Vol. 14. P. 674–687.Cox M.D., Bryan K. A numerical model of the ventilated thermocline. Journal of Physical Oceanography. 1984, 14, 674– 687.Cummins P.F., Holloway G., Gargett E. Sensitivity of the GFDL ocean general circulation model to a parameterization of vertical diffusion // Journal of Physical Oceanography. 1990. Vol. 20, N 6. P. 817–830. doi:10.1175/1520–0485(1990)020<0817:sotgog>2.0.co;2Cummins P.F., Holloway G., Gargett E. Sensitivity of the GFDL ocean general circulation model to a parameterization of vertical diffusion. Journal of Physical Oceanography. 1990, 20(6), 817–830. doi:10.1175/1520–0485(1990)020<0817:sotgog>2.0.co;2Danabasoglu G., Mc Williams J.C. Sensitivity of the global ocean circulation to parameterizations of mesoscale tracer transports // Journal of Climate. 1995. Vol. 8, N 12. P. 2967–2987. doi:10.1175/1520–0442(1995)008<2967:SOTGOC>2.0.CO;2Danabasoglu G., Mc Williams J.C. Sensitivity of the global ocean circulation to parameterizations of mesoscale tracer transports. Journal of Climate. 1995, 8(12), 2967–2987. doi:10.1175/1520–0442(1995)008<2967:SOTGOC>2.0.CO;2Hirst A.C., Cai W. Sensitivity of a world ocean GCM to changes in subsurface mixing parameterization // Journal of Physical Oceanography. 1994. Vol. 24, N 6. P. 1256–1279. doi:10.1175/1520–0485(1994)024<1256:SOAWOG>2.0.CO;2Hirst A.C., Cai W. Sensitivity of a World Ocean GCM to Changes in Subsurface Mixing Parameterization. Journal of Physical Oceanography. 1994, 24(6), 1256–1279. doi:10.1175/1520–0485(1994)024<1256: SOAWOG>2.0.CO;2Jayne S.R. The impact of abyssal mixing parameterizations in an ocean general model // Journal of Physical Oceanography. 2009. Vol. 39, N 7. P. 1756–1775. doi:10.1175/2009JPO4085.1Jayne S.R. The impact of abyssal mixing parameterizations in an ocean general model. Journal of Physical Oceanography. 2009, 39(7), 1756–1775. doi:10.1175/2009JPO4085.1Ip J.T.C., Lynch D.R. QUODDY-3 user’s manual: Comprehensive coastal circulation simulation using finite elements: Nonlinear prognostic time-stepping model. Report Number NML 95–1. Thayer School of Engineering, Dartmouth College, Hanover, New Hampshire. 1995.Ip J.T.C., Lynch D.R. QUODDY-3 User’s manual: Comprehensive coastal circulation simulation using finite elements: Nonlinear prognostic time-stepping model. Report Number NML 95–1. Thayer School of Engineering, Dartmouth College, Hanover, New Hampshire, 1995.Rio M.H., Guinehut S., Larnicol G. New CNES-CLS09 global mean dynamic topography computed from the combination of GRACE data, altimetry, and in situ measurements // Journal of Geophysical Research. 2011. Vol. 116, N С07018. doi:10.1029/2010JC006505Rio M.H., Guinehut S., Larnicol G. New CNES-CLS09 global mean dynamic topography computed from the combination of GRACE data, altimetry, and in situ measurements. Journal of Geophysical Research. 2011, 116(С07018). doi:10.1029/2010JC006505Dee D.P., Uppala S.M., Simmons A.J. et al. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2011. Vol. 137. P. 553–597. doi:10.1002/qj.828Dee D.P., Uppala S.M., Simmons A.J. et. al. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2011, 137, 553–597. doi:10.1002/qj.828Lindsay R., Wensnahan M., Schweiger A., Zhang J. Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic // Journal of Climate. 2014. Vol. 27. P. 2588–2606. doi:10.1175/JCLI-D-13–00014.1Lindsay R., Wensnahan M., Schweiger A., Zhang J. Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic. Journal of Climate. 2014, 27, 2588–2606. doi:10.1175/JCLI-D-13–00014.1Environmental Working Group. Edited by L. Timokhov and F. Tanis. Environmental Working Group Joint U.S.-Russian Atlas of the Arctic Ocean, Version 1. Boulder, Colorado USA. NSIDC: National Snow and Ice Data Center. 1997. doi:10.7265/N5H12ZX4Environmental Working Group. Edited by L. Timokhov and F. Tanis. Environmental Working Group Joint U.S.-Russian Atlas of the Arctic Ocean, Version 1. Boulder, Colorado USA. NSIDC, National Snow and Ice Data Center, 1997. doi:10.7265/N5H12ZX4Jayne S.R., St. Laurent L.C. Parameterizing tidal dissipation over rough topography // Geophysical Research Letters. 2001. Vol. 28, N 5. P. 811–814. doi:10.1029/2000GL012044Jayne S.R., St. Laurent L.C. Parameterizing tidal dissipation over rough topography. Geophysical Research Letters. 2001, 28(5), 811–814. doi:10.1029/2000GL012044Osborn T.R. Estimates of the local rate of vertical diffusion from dissipation measurements // Journal of Physical Oceanography. 1980. Vol. 10, N1. P. 83–89. doi:10.1175/1520–0485(1980)010<0083:EOTLRO>2.0.CO;2Osborn T.R. Estimates of the local rate of vertical diffusion from dissipation measurements. Journal of Physical Oceanography. 1980, 10(1), 83–89. doi:10.1175/1520–0485(1980)010<0083:EOTLRO>2.0.CO;2Заславский Г.М., Сагдеев Р.З. Введение в нелинейную физику. М.: Наука, 1988. 368 с.Zaslavsky G.M., Sagdeev R.Z. Introduction to nonlinear physics. Moscow, Nauka, 1988, 368 p.Каган Б.А., Софьина Е.В. Способ учета приливных изменений региональных климатов водоемов на примере безледного Баренцева моря // Океанология. 2017. Т. 57, N 2. С. 275–283. doi:10.7868/S0030157416060046Kagan B.A., Sofina E.V. A method of accounting for tidal changes in regional climates of a water basin under conditions of an ice-free Barents Sea. Oceanology. 2017, 57, 245–252. doi:10.1134/S0001437016060047Каган Б.А., Тимофеев А.А. Определение диссипации бароклинной приливной энергии и связанного с ней коэффициента диапикнической диффузии как первый шаг оценивания роли приливных эффектов в формировании климатических характеристик моря Лаптевых // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13, № 4. С. 39–49. doi:10.7868/S2073667320040048Kagan B.A., Timofeev A.A. The determination of baroclinic tidal energy dissipation and its related diapycnal diffusivity as the first step in estimating the role of tidal effects in the formation of the Laptev Sea’s climatic characteristics. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2020, 13(4), 39–49 (in Russian). doi:10.7868/S2073667320040048Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Моря СССР. М.: Изд-во МГУ, 1982. 192 с.Dobrovol’skii A.D., Zalogin B.S. The seas of the USSR. Moscow, MGU, 1982, 192 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.