Боковой перенос тепла и соли в Лофотенском бассейне: сравнение на основе трех баз данных

На основе данных океанских реанализов ECMWF ORAS4 и ORAS5 выполнен расчет объемного расхода, потоков тепла и соли на боковых границах в Лофотенском бассейне (Норвежское море), а также оценка их баланса. Полученные величины сравнивались с оценками по данным реанализа CMEMS GLORYS12V1. Выявлено, что физически обоснованный объемный расход демонстрирует реанализ ORAS5 с невязкой 6,0 %, в то время реанализ GLORYS12V1 дает наиболее реалистичную оценку баланса тепла, так как использование этих данных позволяет учесть повышенный приток тепла, которое расходуется на теплообмен с атмосферой. Показано, что притоки водных масс и, соответственно, тепла и соли доминируют с южной стороны бассейна, а максимальный их вынос характерен для восточной границы. Установлено, что все три реанализа демонстрируют для Лофотенской котловины превышение притока воды и соли над стоком, что свидетельствует о незамкнутости балансов для отдельных бассейнов и ограниченности подходов при использовании этих данных.
Во временной изменчивости всех потоков на границах бассейна отмечаются нерегулярные колебания с различной для разных реанализов дисперсией. За период 1993–2016 гг. по данным реанализа ORAS5 на всех границах, кроме северной, отмечаются значительные линейные тренды всех потоков, что свидетельствует об увеличении транзита через Лофотенский бассейн. По балансу трендов реанализ ORAS5 показывает накопление воды в регионе, охлаждение и накопление соли. В реанализе GLORYS12V1 суммарный тренд для потока тепла за тот же период определяет небольшое потепление.

1. Dugstad J., Fer I., LaCasce J., Sanchez de La Lama M., Trodahl M. Lateral Heat Transport in the Lofoten Basin: Near‐ Surface Pathways and Subsurface Exchange // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2019. V. 124, Iss. 5. P. 2992–3006. doi: https://doi.org/10.1029/2018jc014774

2. Bosse A., Fer I., Søiland H., Rossby T. Atlantic water transformation along its poleward pathway across the Nordic Seas // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2018. N 123. doi: https://doi.org/10.1029/2018JC014147

3. Orvik K.A. The deepening of the Atlantic water in the Lofoten Basin of the Norwegian Sea, demonstrated by using an active reduced gravity model // Geophysical Research Letters. 2004. V. 31, L01306. doi: https://doi.org/10.1029/2003GL018687

4. Spall M.A. Non-local topographic influences on deep convection: An idealized model for the Nordic Seas // Ocean Modelling. 2010. V. 32. P. 72–85. doi: https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2009.10.009

5. Gascard J.-C., Mork K.A. Climatic importance of large-scale and mesoscale circulation in the Lofonten Basin deduced from Lagrangian observations // Arctic-Subarctic Ocean Fluxes. Defining the Role of the Northern Seas in Climate / Ed. by Dickson R.R., Meincke J., Rhines P. Springer Science, 2008. P. 131–144.

6. Richards C.G., Straneo F. Observations of Water Mass Transformation and Eddies in the Lofoten Basin of the Nordic Seas // Journal of Physical Oceanography. 2015. 45. P. 1735–1756. doi: https://doi.org/10.1175/JPO-D-14-0238.1

7. Федоров А., Башмачников И., Белоненко Т. Зимняя конвекция в Лофотенской котловине по данным буев ARGO и гидродинамического моделирования // Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле. 2019. Т. 64, № 3. С. 491–511. doi: https://doi.org/10.21638/spbu07.2019.308

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

9. Travkin V.S., Belonenko T.V. Seasonal variability of mesoscale eddies of the Lofoten Basin using satellite and model data // Russian Journal of Earth Sciences. 2019. V. 19, N 5. ES5004, doi: https://doi.org/10.2205/2019ES000676

10. Зинченко В.А., Гордеева С.М., Собко Ю.В., Белоненко Т.В. Мезомасштабные вихри Лофотенской котловины по спутниковым данным // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2019. Т. 12, № 3. С. 46–54. doi: 10.7868/S2073667319030067

11. Белоненко Т.В., Колдунов А.В., Сентябов Е.В., Карсаков А.Л. Термохалинная структура Лофотенского вихря Норвежского моря на основе экспедиционных исследований и по данным гидродинамического моделирования // Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле. 2018. Т. 63, № 4. С. 502–519. doi: 10.21638/spbu07.2019.308

12. Kovalevsky D.V., Bashmachnikov I.L., Alekseev G.V. Formation and decay of a deep convective chimney // Ocean Modelling. 2020. V. 148. 101583. doi: https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2020.101583

13. Малинин В.Н., Догановский А.М. Гидросфера Земли. СПб.: Гидрометеоиздат, 2004. 625 с.

14. Доронин Ю.П. Физика океана. СПб.: Изд. РГГМУ, 2000. 340 с.

15. Frank J. Millero. History of the Equation of State of Seawater // Oceanography. 2015. V. 23, N 3. doi: https://doi.org/10.5670/oceanog.2010.21

16. McDougall T.J., Barker P.M. Getting started with TEOS-10 and the Gibbs Seawater (GSW) Oceanographic Toolbox // SCOR/ IAPSO WG127. 2011. 28 p.

17. Zuo H., Balmaseda M.A., Tietsche S., Mogensen K., Mayer M. The ECMWF operational ensemble reanalysis-analysis system for ocean and sea-ice: a description of the system and assessment // Ocean Science. 2019. V. 15, N 3. P. 779–808. doi: https://doi.org/10.5194/os-15-779-2019

18. Climate Data Operators // Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI–M). Electronic resource. URL: https://code.mpimet.mpg.de/projects/cdo (дата обращения: 10.04.2020).

19. Balmaseda M.A., Mogensen K., Weaver A.T. Evaluation of the ECMWF ocean reanalysis system ORAS4 // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2013. N 139. P. 1132–1161. doi: https://doi.org/10.1002/qj.2063

20. Global ocean physics reanalysis GLORYS12v1 // Copernicus Marine Environment Monitoring Service. Electronic resource. URL: http://marine.copernicus.eu/services-portfolio/access-to-products/?option=com_csw&view=details&product_id=global_reanalysis_phy_001_030 (дата обращения: 31.01.2020).

21. Dee D.P., Uppala S.M., Simmons A.J., Berrisford P., Poli P., Kobayashi S. et al. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2011. V. 137, N 656. P. 553–597. doi: https://doi.org/10.1002/qj.828

22. Наумов Л.М., Гордеева С.М., Белоненко Т.В. Оценка потоков тепла, массы и соли в Лофотенской котловине Норвежского моря на основе данных реанализов // CITES’2019. Международная молодежная школа и конференция по вычислительно-информационным технологиям для наук об окружающей среде. 2019. С. 174–179.

23. Федоров К.Н., Перескоков А.И. Типизация термохалинных условий стратификации в мировом океане // Метеорология и гидрология. 1986. № 12. С. 71–77.

24. О возможных причинах аномальной погоды на территории России летом 2010 года // Гидрометцентр России. Интернет-ресурс. URL: https://meteoinfo.ru/news/1-2009-10-01-09-03-06/3376-10112010-l-r (дата обращения: 31.01.2020).

25. Stocker T.F. et al. Technical Summary in Climate Change 2013: the Physical Science Basis // Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2013).