hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.7868/S2073667321040055hydrophysics-132Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESПространственно-временные характеристики апвеллингов в Юго-Восточной Балтике в 2010–2019 гг.Upwelling spatiotemporal characteristics in the southeastern Baltic Sea in 2010–2019КапустинаМ. В.KapustinaM. V.

117997, Нахимовский пр., д. 36, г. Москва

117997, Nahimovskiy prospekt, 36, Moscow

kapustina.mariya@ya.ruЗиминА. В.ZiminA. V.

117997, Нахимовский пр., д. 36, г. Москва

199034, Университетская наб., 7–9, г. Санкт-Петербург

117997, Nahimovskiy prospekt, 36, Moscow

199034, 7–9, Universitetskaya Nab., St. Petersburg

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияShirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАН; Санкт-Петербургский государственный университетРоссияShirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences; St. Petersburg State UniversityRussian Federation2021141220211445263Copyright © Капустина М.В., Зимин А.В., 20212021Капустина М.В., Зимин А.В.Kapustina M.V., Zimin A.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/132

В работе представлены результаты верификации и применения предложенного автоматического алгоритма определения апвеллинга по данным реанализа CMEMS Baltic Sea Physical Reanalysis product в юго-восточной части Балтийского моря за 2010–2019 гг. Верификация работы алгоритма выполнена по данным многомесячных наблюдений на морской ледостойкой стационарной платформе D6, судовым данным, полученным в 127-м рейсе НИС «Профессор Штокман» в 2014 г., и результатам выделения апвеллинга по температуре поверхности моря по данным спектрорадиометра MODIS Terra/Aqua. Показано, что наименьшая повторяемость апвеллингов наблюдается в августе-сентябре (5–6 дней в год), наибольшая — в мае — июне и октябре (11–15 дней в год). В период 2010–2013 гг. в исследуемом районе наблюдалось в среднем до 10 % отрицательных термических аномалий в теплый период года. С 2014 г. (за исключением 2017 г.) отмечено увеличение повторяемости апвеллингов — в среднем, около 20 % дней составляли дни с апвеллингом. Показано, что зимние индексы колебания Восточная Атлантика — Западная Россия, восточно-атлантического колебания и весенний индекс скандинавского колебания могут быть использованы для оценок характеристик будущего летнего апвеллинга.

The article presents the results of verification and application of the proposed automatic algorithm of upwelling detection and presents the results of its work based on the CMEMS Baltic Sea Physical Reanalysis product in the southeastern part of the Baltic Sea for 2010–2019. The algorithm was verified by using the data of observations on the offshore ice-resistant stationary platform D-6, ship data obtained in the 127th cruise of the research vessel “Professor Shtokman”, and the results of upwelling detection based on the sea surface temperature derived from measurements of the MODIS Terra/Aqua spectroradiometer. It is shown that the lowest frequency of upwellings is observed in August-September (5–6 days per year), the highest — in May — June and October (11–15 days per year). In the period 2010–2013 in the study area, on average, up to 10 % of negative thermal anomalies were observed during the warm period of the year. Since 2014 (with the exception of 2017), an increase in the frequency of upwellings has been noted — on average, about 20 % of days were days with upwelling. It is shown that the winter East Atlantic/ West Russia and East Atlantic indices and the spring Scandinavia pattern index can be used to assess the characteristics of the future summer upwelling.

прибрежный апвеллингтемпература поверхности моряюго-восточная часть Балтийского моряcoastal upwellingsea surface temperaturesoutheastern Baltic SeaРабота выполнена в рамках госзадания ИО РАН (тема № 0128–2021–0012).ReferencesСтонт Ж.И., Гущин О.А. Мониторинг ветровых условий в Юго-Восточной Балтике // Проблемы изучения и охраны природного и культурного наследия национального парка «Куршская коса». 2017. С. 163–175.Stont J.I., Guchin O.A. Wind conditions in southeastern Baltic. Problems of Explore and Conservation Natural and Cultural Heritage of the National Park “Curonian Spit”. 2017, 163–175 (in Russian).Lehmann A., Myrberg K. Upwelling in the Baltic Sea — a review // J. Mar. Syst. 2008. V. 74. S3—S12. doi: 10.1016/j.jmarsys.2008.02.010Lehmann A.,Myrberg K. Upwelling in the Baltic Sea — a review.J. Mar. Syst. 2008, 74, S3-S12. doi: 10.1016/j.jmarsys.2008.02.010Голенко М.Н., Голенко Н.Н. О структуре динамических полей в юго-восточной Балтике при ветровых воздействиях, приводящих к апвеллингу и даунвеллингу // Океанология. 2012. Т. 52, № 5. С. 654–667.Golenko M.N., Golenko N.N. Structure of dynamic fields in the southeastern Baltic during wind forcings that cause upwelling and downwelling. Oceanology. 2012, 52, 5, 604–616. doi: 10.1134/S0001437012050086Gurova E., Lehmann A., Ivanov A. Upwelling dynamics in the Baltic Sea studied by a combined SAR/infrared satellite data and circulation model analysis // Oceanologia. 2013. V. 55, N 3. P. 687–707. doi: 10.5697/oc.55–3.687Gurova E., Lehmann A., Ivanov A. Upwelling dynamics in the Baltic Sea studied by a combined SAR/infrared satellite data and circulation model analysis. Oceanologia. 2013, 55, 3, 687–707. doi: 10.5697/oc.55–3.687Myrberg K., Andrejev O. Main upwelling regions in the Baltic Sea — a statistical analysis based on three-dimensional modelling // Boreal Environ. Res. 2003. V. 8, N 2. P. 97–112.Myrberg K., Andrejev O. Main upwelling regions in the Baltic Sea-a statistical analysis based on three-dimensional modelling. Boreal Environ. Res. 2003, 8, 2, 97–112.Журбас М., Стипа Т., Малкки П., Пака В.Т., Кузьмина П., Скляров В.Е. Мезомасштабная изменчивость апвеллинга в юго-восточной Балтике: ик-изображения и численное моделирование // Океанология. 2004. Т. 44, № 5. С. 660–669.Zhurbas V.M. et al. Mesoscale variability of the upwelling in the southeastern Baltic Sea: IR images and numerical modeling. Oceanology. 2004, 44, 5, 619–628.Krezel A., Ostrowski M., Szymelfenig M. Sea surface temperature distribution during upwelling along the Polish Baltic coast // Oceanologia. 2005. V. 47, N 4. P. 415–432.Krezel A., Ostrowski M., Szymelfenig M. Sea surface temperature distribution during upwelling along the Polish Baltic coast. Oceanologia. 2005, 47, 4, 415–432.Kowalewski M., Ostrowski M. Coastal up- and downwelling in the southern Baltic // Oceanologia. 2005. V. 47, N 4. P. 453–475.Kowalewski M., Ostrowski M. Coastal up- and downwelling in the southern Baltic. Oceanologia. 2005, 47, 4, 453–475.Kozlov I.E. et al. ASAR imaging for coastal upwelling in the Baltic Sea // Advances in Space Research. 2012. V. 50, N 8. P. 1125–1137. doi: 10.1016/j.asr.2011.08.017Kozlov I.E. et al. ASAR imaging for coastal upwelling in the Baltic Sea. Advances in Space Research. 2012, 50, 8, 1125– 1137. doi: 10.1016/j.asr.2011.08.017Lehmann A., Myrberg K., Höflich K. A statistical approach to coastal upwelling in the Baltic Sea based on the analysis of satellite data for 1990–2009 // Oceanologia. 2012. V. 54, N 3. P. 369–393. doi: 10.5697/oc.54–3.369Lehmann A., Myrberg K., Höflich K. A statistical approach to coastal upwelling in the Baltic Sea based on the analysis of satellite data for 1990–2009. Oceanologia. 2012, 54, 3, 369–393. doi: 10.5697/oc.54–3.369Dabuleviciene T., Kozlov I.E., Vaiciute D., Dailidiene I. Remote sensing of coastal upwelling in the south-eastern Baltic Sea: Statistical properties and implications for the coastal environment // Remote Sens. 2018. V. 10, N 11. 1752. doi: 10.3390/rs10111752Dabuleviciene T., Kozlov I.E., Vaiciute D., Dailidiene I. Remote sensing of coastal upwelling in the south-eastern Baltic Sea: Statistical properties and implications for the coastal environment. Remote Sensing. 2018, 10, 11, 1752. doi: 10.3390/rs10111752Nowicki A., Janecki M., Dzierzbicka-Głowacka L. Operational system for automatic coastal upwelling detection in the Baltic Sea based on the 3D CEMBS model // J. Oper. Oceanogr. 2019. V. 12, N 2. P. 104–115. doi: 10.1080/1755876X.2019.1569748Nowicki A.,Janecki M.,Dzierzbicka-Głowacka L. Operational system for automatic coastal upwelling detection in the Baltic Sea based on the 3D CEMBS model. J. Oper. Oceanogr. 2019, 12, 2, 104–115. doi: 10.1080/1755876X.2019.1569748Бычкова И.А., Викторов С.В. Выявление и систематизация апвеллингов Балтийского моря на основе спутниковых данных // Океанология. 1987. Т. 27, № 2. С. 218—223.Bychkova I.A., Viktorov S.V. Use of satellite data for identification and classification of upwelling in the Baltic Sea. Oceanology. 1987, 27, 2, 158–162.Есюкова Е.Е., Чубаренко И.П., Стонт Ж.И. Апвеллинг или дифференциальное выхолаживание? Анализ спутниковых ТПМ-изображений юго-восточной части Балтийского моря // Водные ресурсы. 2017. Т. 44, № 1. С. 28–37. doi: 10.7868/S0321059617010047Esiukova E.E., Chubarenko I.P., Stont Z.I. Upwelling or differential cooling? Analysis of satellite SST images of the Southeastern Baltic Sea. Water Resources. 2017, 44, 1, 69–77. doi: 10.7868/S0321059617010047Tamim A. et al. An efficient tool for automatic delimitation of Moroccan coastal upwelling using SST images // IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. 2014. V. 12, N 4. P. 875–879. doi: 10.1109/LGRS.2014.2365558Tamim A. et al. An efficient tool for automatic delimitation of Moroccan coastal upwelling using SST images. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. 2014, 12, 4, 875–879. doi: 10.1109/LGRS.2014.2365558Джиганшин Г.Ф., Полонский А.Б., Музылева М.А. Апвеллинг в северо-западной части Черного моря в конце летнего сезона и его причины // Морской гидрофизический журнал. 2010. № 4. С. 45–57.Dzhiganshin G.F., Polonskii A.B., Muzyleva M.A. Upwelling in the northwest part of the Black Sea at the end of the summer season and its causes. Physical Oceanography. 2010, 20, 4, 281–293.Axell L. et al. Baltic Sea Production Centre. BALTICSEA_REANALYSIS_PHY_003_011. Quality Information Document. 2019. P. 4.Axell L. et al. Baltic Sea Production Centre. BALTICSEA_REANALYSIS_PHY_003_011. Quality Information Document. 2019, P. 4.Axell L., Huess V. Product User Manual. Tech. rep., Copernicus Marine Environment Monitoring Service. 2020. URL: https://resources.marine.copernicus.eu/documents/PUM/CMEMS-BAL-PUM-003-011.pdf (дата обращения: 01.03.2021).Axell L., Huess V. Product User Manual. Tech. rep., Copernicus Marine Environment Monitoring Service. 2020. URL: https://resources.marine.copernicus.eu/documents/PUM/CMEMS-BAL-PUM-003-011.pdf (date of access: 01.03.2021).Мысленков С.А., Кречик В.А., Бондарь А.В. Суточная и сезонная изменчивость температуры воды в прибрежной зоне Балтийского моря по данным термокосы на платформе Д-6 // Экологические системы и приборы. 2017. № 5. С. 25–33.Myslenkov S.A., Krechik V.A., Bondar A.V. Daily and seasonal water temperature changes in the coastal zone of the Baltic Sea measured by thermistor chain. Ecological Systems and Devices. 2107, 5, 25–33 (in Russian).Krechik V., Myslenkov S., Kapustina M. New possibilities in the study of coastal upwellings in the Southeastern Baltic Sea with using thermistor chain // Geography, Environment, Sustainability. 2019. V. 12, N 2. P. 44–61. doi: 10.24057/2071–9388–2018–67Krechik V., Myslenkov S., Kapustina M. New possibilities in the study of coastal upwellings in the Southeastern Baltic Sea with using thermistor chain. Geography, Environment, Sustainability. 2019, 12, 2, 44–61. doi: 10.24057/2071–9388–2018–67Архив погоды в Балтийске. ООО «Расписание Погоды». URL: https://rp5.ru/Погода_в_Балтийске (дата обращения: 14.04.2021).Weather archive. Raspisaniye Pogodi. URL: https://rp5.ru/Weather_in_Baltiysk (date of access: 14.04.2021).Архив погоды в Пионерском. ООО «Расписание Погоды». URL: https://rp5.ru/Погода_в_Пионерском (дата обращения: 14.04.2021).Weather archive. Raspisaniye Pogodi. URL: https://rp5.ru/Weather_in_Pionersky,_district (date of access: 14.04.2021 г.).North Atlantic Oscillation. Northern Hemisphere Teleconnection Patterns. URL: ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/wd52dg/data/indices/nao_index.tim (дата обращения: 10.04.2021).North Atlantic Oscillation. Northern Hemisphere Teleconnection Patterns. URL: ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/wd52dg/data/indices/nao_index.tim (date of access: 10.04.2021).Scandinavia. Northern Hemisphere Teleconnection Patterns. URL: ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/wd52dg/data/indices/scand_index.tim (дата обращения: 10.04.2021).Scandinavia. Northern Hemisphere Teleconnection Patterns. URL: ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/wd52dg/data/indices/scand_index.tim (date of access: 10.04.2021).East Atlantic/Western Russia. Northern Hemisphere Teleconnection Patterns. URL: ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/wd-52dg/data/indices/eawr_index.tim (дата обращения: 10.04.2021).East Atlantic/Western Russia. Northern Hemisphere Teleconnection Patterns. URL: ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/wd-52dg/data/indices/eawr_index.tim (date of access: 10.04.2021).East Atlantic. Northern Hemisphere Teleconnection Patterns. URL: ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/wd52dg/data/indices/ea_index.tim (дата обращения: 10.04.2021).East Atlantic. Northern Hemisphere Teleconnection Patterns. URL: ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/wd52dg/data/indices/ea_index.tim (date of access: 10.04.2021).Krek A.V. et al. The role of upwellings in the coastal ecosystem of the Southeastern Baltic Sea // Regional Studies in Marine Science. 2021. V. 44. doi: 101707. 10.1016/j.rsma.2021.101707Krek A.V. et al. The role of upwellings in the coastal ecosystem of the Southeastern Baltic Sea. Regional Studies in Marine Science. 2021, 44, 101707. doi: 101707. 10.1016/j.rsma.2021.101707Kapustina M.V., Krechik V.A., Gritsenko V.A. Seasonal variations in the vertical structure of temperature and salinity fields in the shallow Baltic Sea off the Kaliningrad Region coast // Russian Journal of Earth Sciences. 2017. V. 17. ES1004. doi: 10.2205/2017ES000595Kapustina M.V., Krechik V.A., Gritsenko V.A. Seasonal variations in the vertical structure of temperature and salinity fields in the shallow Baltic Sea off the Kaliningrad Region coast. Russian Journal of Earth Sciences. 2017, 17, ES1004. doi: 10.2205/2017ES000595Bednorz E. et al. Atmospheric forcing of coastal upwelling in the southern Baltic Sea basin // Atmosphere. 2019. V. 10, N 6. P. 327. doi: 10.3390/atmos10060327Bednorz E. et al. Atmospheric forcing of coastal upwelling in the southern Baltic Sea basin. Atmosphere. 2019, 10, 6, 327. doi: 10.3390/atmos10060327Lehmann A., Krauß W., Hinrichsen H.H. Effects of remote and local atmospheric forcing on circulation and upwelling in the Baltic Sea // Tellus A: Dynamic meteorology and oceanography. 2002. V. 54, N 3. P. 299–316. doi: 10.1034/j.1600–0870.2002.00289.xLehmann A., Krauß W., Hinrichsen H.H. Effects of remote and local atmospheric forcing on circulation and upwelling in the Baltic Sea. Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. 2002, 54, 3, 299–316. doi: 10.1034/j.1600–0870.2002.00289.x

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