Пространственно-временная структура и изменчивость термохалинных параметров в промежуточном слое вод к северу от архипелага Северная Земля

Временные серии температуры и электропроводности воды, полученные за три года непрерывных измерений на семи автономных буйковых станциях к северу от архипелага Северная Земля в Арктическом бассейне Северного Ледовитого океана, проанализированы совместно с данными численного моделирования с целью изучения пространственно-временной изменчивости температуры и солености в промежуточном слое вод атлантического происхождения, распространяющихся вдоль континентального склона Евразии в потоке Арктического пограничного течения. В пределах 85-ти км от бровки шельфа выделено три ветви переноса атлантической воды, каждая из которых характеризуется своей предысторией, определяющей изменчивость их термохалинных параметров. Наиболее энергоемкая мода временной изменчивости на всех автономных буйковых станциях определяется колебаниями с периодом около 12 мес., амплитуда которых уменьшается по мере удаления от бровки шельфа, а фаза различна в разных ветвях атлантической воды. Данные численного моделирования показали, что в районе постановки автономных буйковых станций зависимость фазы колебаний от расстояния до пролива Фрама, характерная для западной части бассейна Нансена, нарушается массированным поступлением охлажденной/распресненной воды через желоб Св. Анны.

1. Тимофеев В.Т. Водные массы Арктического бассейна. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. 190 с.

2. GEBCO: The GEBCO_2023 Grid. URL: https://www.gebco.net/data_and_products/gridded_bathymetry_data/gebco_2023/ (дата обращения: 28.04.2024).

3. Никифоров Е.Г., Шпайхер А.О. Закономерности формирования крупномасштабных колебаний гидрологического режима Северного Ледовитого океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 270 с.

4. Aagaard K. A synthesis of Arctic Ocean circulation // Rapports et Procès-Verbaux des Réunions du Conseil International pour l’Exploration de la Mer. 1989. No. 188. P. 11–22.

5. Rudels B., Anderson L.G., Jones E.-P. Formation and evolution of the surface mixed layer and halocline of the Arctic Ocean // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1996. Vol. 101, C4. P. 8807–8821. doi:10.1029/96JC00143

6. Rudels B., et al. Circulation and transformation of Atlantic water in the Eurasian Basin and the contribution of the Fram Strait inflow branch to the Arctic Ocean heat budget // Progress in Oceanography. 2015. Vol. 132. P. 128–152. doi:10.1016/j.pocean.2014.04.003 EDN: UFPUAT

7. Schauer U., Loeng H., Rudels B., et al. Atlantic water flow through the Barents and Kara Seas // Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2002. Vol. 49, No. 12. P. 2281–2298. doi:10.1016/S0967-0637(02)00125-5 EDN: LHNSFF

8. Ivanov V.V., Frolov I.E., Filchuk K.V. Transformation of Atlantic Water in the north-eastern Barents Sea in winter // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. Т. 66, № 3. С. 246–266. doi:10.30758/0555-2648-2020-66-3-246-266 EDN: EJDFSE

9. Schauer U., Rudels B., Jones E.P., et al. Confluence and redistribution of Atlantic Water in the Nansen, Amundsen and Makarov basins // Annales Geophysicae. 2002. Vol. 20, No. 2. P. 257–273. doi:10.5194/angeo‑20-257-2002 EDN: LHGZBJ

10. Иванов В.В., Аксенов Е.О. Трансформация Атлантической воды в восточной части котловины Нансена по данным наблюдений и моделирования // Проблемы Арктики и Антарктики. 2013. № 1(95). C. 72–87. EDN: QIKULT

11. Quadfasel D., Sy A., Wells D., et al. A warming of the Arctic // Nature. 1991. Vol. 359. P. 385. doi:10.1038/350385a0

12. Алексеев Г.В., Булатов Л.В., Захаров В.Ф. и др. Поступление необычно теплых атлантических вод в Арктический бассейн // Доклады Академии Наук. 1997. Т. 356, № 3. C. 401–403.

13. Polyakov I., Beszczynska A., Carmack E.C., et al. One more step towards a warmer Arctic // Geophysical Research Letters. 2005. Vol. 32. L17605. doi:10.1029/2005GL023740

14. Polyakov I.V., et al. Observational program tracks Arctic Ocean transition to a warmer state // Eos, Transactions, American Geophysical Union. 2007. Vol. 88, No. 40. P. 398–399. doi:10.1029/2007EO400002 EDN: LKUVKH

15. Ivanov V.V., Polyakov I.V., Dmitrenko I.A., et al. Seasonal variability in Atlantic Water off Spitsbergen // Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2009. Vol. 56, No. 1. P. 1–14. doi:10.1016/j.dsr.2008.07.013 EDN: LLQADX

16. Ivanov V., Alexeev V., Koldunov N.V. et al. Arctic Ocean Heat Impact on Regional Ice Decay: A Suggested Positive Feedback // Journal of Physical Oceanography. 2016. Vol. 46, No. 5. P. 1437–1456. doi:10.1175/JPO-D‑15-0144.1 EDN: WWEWCH

17. Walczowski W., Piechura J. New evidence of warming propagating toward the Arctic Ocean // Geophysical Research Letters. 2006. Vol. 33, No. 12. L12601. doi:10.1029/2006GL025872 EDN: MJVDJZ

18. Holliday N.P., Hughes S.L., Bacon S., et al. Reversal of the 1960s to 1990s freshening trend in the northeast North Atlantic and Nordic Seas // Geophysical Research Letters. 2008. Vol. 35, No 3. L03614. doi:10.1029/2007GL032675 EDN: MJVDRR

19. Polyakov I.V., Alexeev V.A., Ashik I.M., et al. NOWCAST: Fate of early‑2000’s Arctic warm water pulse // Bulletin of the American Meteorological Society. 2011. Vol. 92, No. 5. P. 561–565. doi:10.1175/2010BAMS292I.1 EDN: OICOZB

20. Dmitrenko I.A., Polyakov I.V., Kirillov S.A., et al. Seasonal variability of Atlantic water on the continental slope of the Laptev Sea during 2002–2004 // Earth and Planetary Science Letters. 2006. Vol. 244. P. 735–743. doi:10.1016/j.epsl.2006.01.067 EDN: LJXBMD

21. Dmitrenko I., Kirillov S., Ivanov V., et al. Seasonal modification of the Arctic Ocean intermediate water layer off the eastern Laptev Sea continental shelf break // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2009. Vol. 114, C06010. doi:10.1029/2008JC005229 EDN: TRNUTK

22. Иванов В.В., Репина И.А. Влияние сезонной изменчивости атлантической воды на ледяной покров Северного Ледовитого океана // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2018. Т. 54. № 1. C. 73–82. doi:10.7868/S0003351518010087 EDN: YOFWPH

23. Randelhof J., Ivanov V., et al. Seasonality of the Physical and Biogeochemical Hydrography in the Inflow to the Arctic Ocean Through Fram Strait // Frontiers in Marine Science. 2018. Vol. 5. doi:10.3389/fmars.2018.00224 EDN: VBPBEC

24. Baumann T.M., Polyakov I.V., Pnyushkov A.V., et al. On the seasonal cycles observed at the continental slope of the Eastern Eurasian Basin of the Arctic Ocean // Journal of Physical Oceanography. 2018. Vol. 48. P. 1451–1470. doi:10.1175/JPO-D‑17–0163.1 EDN: SBJDWL

25. Renner A.H.H., Sundfjord A., Janout M.A., et al. Variability and redistribution of heat in the Atlantic Water boundary current north of Svalbard // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2018. Vol. 123, No. 9. P. 6373–6391. doi:10.1029/2018JC013814 EDN: RULRFC

26. Ruiz-Castillo E., Janout M., Hölemann J., et al. Structure and seasonal variability of the Arctic Boundary Current north of Severnaya Zemlya // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2023. Vol. 128, No. 1. doi:10.1029/2022JC018677 EDN: ULSVPB

27. Lique C., Steele M. Where can we find a seasonal cycle of the Atlantic water temperature within the Arctic Basin? // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2012. Vol. 117. C03026. doi:10.1029/2011JC007612 EDN: DQICUU

28. Ivanov V., Maslov P., Aksenov Ye., et al. Shelf-Basin Exchange in the Laptev Sea in the Warming Climate: a model study // Geophysical & Astrophysical Fluid Dynamics. 2015. Vol. 109. P. 254–280. doi:10.1080/03091929.2015.1025776 EDN: UESKGL

29. Dmitrenko I.A., Rudels B., Kirillov S.A., et al. Atlantic water flow into the Arctic Ocean through the St. Anna Trough in the northern Kara Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2015. Vol. 120, No. 7. P. 5158–5178. doi:10.1002/2015JC010804 EDN: UOJCXL

30. Woodgate R.A., Aagaard K., Muench R.D., et al. The Arctic Ocean boundary current along the Eurasian slope and the adjacent Lomonosov Ridge: Water mass properties, transports and transformations from moored instruments // Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2001. Vol. 48. P. 1757–1792. doi:10.1016/S0967-0637(00)00091-1 EDN: LYTTRT

31. NEMO Community Ocean Model. URL: https://www.nemo-ocean.eu/ (дата обращения: 17.04.2023).

32. Sea-Bird Scientific. URL: https://www.seabird.com/ (дата обращения: 28.08.2024).

33. Zenodo: NEMO shared references. NEMO ocean engine. Version v3.6-patch. URL: https://zenodo.org/records/3248739 (дата обращения: 25.03.2023). doi:10.5281/zenodo.3248739

34. LIM. The Louvain-la-Neuve sea Ice Model. URL: https://cmc.ipsl.fr/images/publications/scientific_notes/lim3_book.pdf (дата обращения: 25.03.2023).

35. Copernicus Marine Service: Ocean products. Global Ocean Physics Reanalysis. URL: https://data.marine.copernicus.eu/product/GLOBAL_MULTIYEAR_PHY_001_030/services (дата обращения: 01.12.2022).

36. ECMWF: ECMWF Reanalysis v5 (ERA5). URL: https://www.ecmwf.int/en/forecasts/dataset/ecmwf-reanalysis-v5 (дата обращения: 17.09.2023).

37. Egbert D.G., Erofeeva S.Y. Efficient inverse modelling of barotropic ocean tides // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2002. Vol. 19, No. 2. P. 182–204. doi:10.1175/1520-0426(2002)019<0183:EIMOBO>2.0.CO;2

38. World Ocean Database and World Ocean Atlas Series. WOA18.DATA. URL: https://www.ncei.noaa.gov/data/oceans/woa/WOA18/DATA/ (дата обращения: 08.02.2021).

39. Emery W.J., Thomson R.E. Data Analysis Methods in Physical Oceanography. New York: Elsevier, 2004. 637 p.

40. University of Bremen. Sea Ice Concentration. AMSR-E/AMSR2. URL: https://seaice.uni-bremen.de/sea-ice-concentration/amsre-amsr2 (дата обращения: 08.02.2023).

41. Pnyushkov A.V., Polyakov I.V., Alekseev G.V. et al. A Steady Regime of Volume and Heat Transports in the Eastern Arctic Ocean in the Early 21st Century // Frontiers in Marine Science. 2021. Vol. 8. 705608. doi:10.3389/fmars.2021.705608 EDN: QXKYIL

42. Марчук Г.И., Дымников В.П., Залесный В.Б. Математические модели в геофизической гидродинамике и численные методы их реализации. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 295 с.

43. Osadchiev A., Viting K., Frey D., et al. Structure and circulation of Atlantic water masses in the St. Anna Trough in the Kara Sea // Frontiers in Marine Science. 2022. Vol. 9. 915674. doi:10.3389/fmars.2022.915674 EDN: FPFVEH

44. Rudels B. Arctic Ocean circulation and variability — advection and external forcing encounter constraints and local processes // Ocean Science. 2012. Vol. 8. P. 261–286. doi:10.5194/os‑8-261-2012 EDN: RJXZJV