Пространственная структура временной изменчивости температуры поверхности арктических морей

   На основе решения модели MPIOM (Max Planck Institute Ocean Model), представляющей собой модель океана со свободной поверхностью, основанную на примитивных уравнениях в приближениях Буссинеска и несжимаемости, за период 1949–2007 гг. исследуются межгодовые колебания температуры поверхности Северного Ледовитого океана и Северной Атлантики с южной границей на широте 55,25 °с. ш. Спектры высокого разрешения оценивались методом быстрого преобразования Фурье с максимальным разрешением (метод Велча). Для «сжатия» большого объема исходной информации полей среднемесячных значений температуры поверхности моря используется метод факторного анализа, позволяющий выделить районы с высоко коррелированными колебаниями и свести исследование рассматриваемых характеристик к их анализу в локальных точках. Анализ главных факторов позволил выявить 10 районов с квазисинхронной изменчивостью аномалий температуры путем отнесения к ним точек, имеющих превышающую 0,6 корреляцию с соответствующими факторами. Классификация по соответствию спектральной структуры показала, что районы Чукотское море, Гудзонов залив, моря Ирмингера и Лабрадор имеют совпадения в пиках на периодах колебаний 5–6 лет и 8–9 лет. Схожую спектральную структуру, определяемую пиками на периодах 6 и 11 лет, имеют районы центральной и западной части Норвежского моря, влияния Северо-Атлантического течения, восточная часть Норвежского моря и участки Карского моря. Особняком выделяются Баффинов залив, имеющий два основных пика — на периодах 16 и 5–6 лет, и центральная и западная часть Баренцева моря, где колебания на малых периодах совпадают с колебаниями в Чукотском море, а на периодах 7–8 лет — с колебаниями в юго-восточной части Баренцева моря и восточной части Норвежского моря. В некоторых случаях пики спектров в разных районах проявляются со смещением и ослаблением, т. е. можно предположить, что при переносе температурного сигнала по акватории меняются и его частотные характеристики.

1. Бочков Ю.А. Прогноз температуры воды в Баренцевом море на 1965–1970 годы // Материалы сессии ученого совета ПИНРО по результатам исследований в 1964 г. Вып. IV. С. 64–79.

2. Yndestad H., Turrell W.R., Ozhigin V. Lunar nodal tide effects on variability of sea level, temperature, and salinity in the Faroe-Shetland Channel and the Barents Sea // Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2008. Vol. 55, N 10. P. 1201–1217. doi: 10.1016/j.dsr.2008.06.003

3. Смирнов Н.П., Воробьев В.Н., Дроздов В.В. Циклонический центр действия атмосферы и океана в Северной Атлантике // Ученые записки РГГМУ. 2010. № 15. С. 117–134.

4. Da Costa E., De Verdiere C. The 7.7-year North Atlantic oscillation // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2002. Vol. 128, N 581. P. 797–817. doi: 10.1256/0035900021643692

5. Humlum O., Solheim J.-E., Stordahl К. Spectral analysis of the svalbard temperature record 1912–2010 // Advances in Meteorology. 2011. Article ID175296. 14 p. doi: 10.1155/2011/175296

6. Юлин А.В., Вязигина Н.А., Егорова Е.С. Межгодовая и сезонная изменчивость площади льдов в Северном Ледовитом океане по данным спутниковых наблюдений // Российская Арктика. 2019. № 7. С. 28–40. doi: 10.24411/2658-4255-2019-10073

7. IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [CoreWriting Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC: Geneva, Switzerland, 2014. 151 p.

8. Jelmert А., Sandø A.B., Frie A.K. et al. Status for miljøet i Barentshavet. Rapport fra Overvåkingsgruppen 2020 // Havforskningsinstituttet. 2020. [электронный ресурс]. URL: https://www.hi.no/hi/nettrapporter/rapport-fra-havforsk-ningen-2020–13 (дата обращения: 09.06.2020).

9. Серых И.В., Костяной А.Г., Лебедев С.А., Костяная Е.А. О переходе температурного режима региона Белого моря в новое фазовое состояние // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2022. Т. 15, № 1. С. 98–111. doi: 10.59887/fpg/k9x4-p8fz-5kz6

10. Серых И.В., Костяной А.Г. О климатических изменениях температуры Баренцева моря и их возможных причинах // Система Баренцева моря / под ред. академика А.П. Лисицына. М.: ГЕОС, 2021. 672 с.

11. Башмачников И.Л., Юрова А.Ю., Бобылев Л.П., Весман А.В. Сезонная и межгодовая изменчивость потоков тепла в районе Баренцева моря // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2018. Т. 54, № 2. С. 239–249. doi: 10.7868/S0003351518020149

12. Proshutinsky A., Dukhovskoy D., Timmermans M.L., Krishfield R., Bamber J.L. Arctic circulation regimes. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2015. 373(2052). 20140160. doi: 10.1098/rsta.2014.0160

13. Горчаков В.А., Дворников А.Ю., Гордеева С.М., Рябченко В.А. Пространственная изменчивость межгодовых колебаний температуры Баренцева и Карского морей по результатам моделирования // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13, № 4. С. 50–65. doi: 10.7868/S207366732004005X

14. Sein D.V., Mikolajewicz U., Groger M., Fast I., Cabos W., Pinto J.G., Hagemann S., Semmler T., Izquierdo A., Jacob D. Regionally coupled atmosphere-ocean-sea ice-marine biogeochemistry model ROM: 1. Description and validation // Journal of Advances in Modeling Earth Systems. 2015. Vol. 7, N 1. P. 268–304. doi: 10.1002/2014MS000357

15. Marshall J., Adcroft A., Hill C., Perelman L., Heisey C. A finite-volume, incompressible navier-stokes model for studies of the ocean on parallel computers // Journal of Geophysical Research Atmospheres. 1997. Vol. 102(C3). P. 5753–5766. doi: 10.1029/96JC02775

16. Шерстюков Б.Г. Климатические условия Арктики и новые подходы к прогнозу изменения климата // Арктика и Север. 2016. № 24. P. 39–67. URL: https://www.arcticandnorth.ru/article_index_years.php?ELEMENT_ID=249680

17. Marsland S.J., Haak H., Jungclaus J.H., Latif M., Roske F. The Max-Planck-Institute global ocean/sea ice model with orthogonal curvilinear coordinates // Ocean Modelling. 2003. Vol. 5. P. 91–127. doi: 10.1016/S1463-5003(02)00015-X

18. Arakawa A., Lamb V.R. Computational design of the basic dynamical processes of the UCLA general circulation model // Methods in Computational Physics: Advances in Research and Applications. 1977. Vol. 17. P. 173–265. doi: 10.1016/B978-0-12-460817-7.50009-4

19. Kistler R. et al. The NCEP-NCAR50-year reanalysis: Monthly means CD-ROM and documentation // Bulletin of the American Meteorological Society. 2001. Vol. 82, N 2. P. 247–268. doi: 10.1175/1520-0477(2001)082<0247:TNNYRM>2.3.CO;2

20. Thomas M., Sündermann J., Maier-Reimer E. Consideration of ocean tides in an OGCM and impacts on subseasonal to decadal polar motion excitation // Geophysical Research Letters. 2001. Vol. 28, N 12. P. 2457–2460. doi: 10.1029/2000GL012234

21. Sein D.V., Gröger М., Cabos W. et al. Regionally coupled atmosphere‐ocean‐marine biogeochemistry model ROM: 2. Studying the climate change signal in the North Atlantic and Europe // Journal of Advances in Modeling Earth Systems. 2020. Vol. 12. e2019MS00164. doi: 10.1029/2019MS001646

22. Welch P.D. The use of Fast Fourier Transform for the estimation of power spectra: A method based on time averaging over short, modified periodograms // IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics. 1967. AU-15 (2): 70–73.

23. Serykh I.V., Sonechkin D.M. Nonchaotic and globally synchronized short-term climatic variations and their origin // Theoretical and Applied Climatology. 2019. Vol. 137. N 3–4. P. 2639–2656. doi: 10.1007/s00704-018-02761-0

24. Rummel R.J. Applied factor analysis:1^st edition. — Evanston, USA: Northwestern University Press, 1988. 617 p.

25. Карсаков А.Л. Океанографические исследования на разрезе «Кольский меридиан» в Баренцевом море за период 1900–2008 гг. Мурманск: Изд-во ПИНРО, 2009. 139 с.

26. Hamming R.W. The art of doing science and engineering: Learning to learn. Amsterdam, Netherlands, Gordon and Breach Science Publishers, 1997. 227 p.