Оценка точности глобальных океанических реанализов в воспроизведении температуры и солености вод Авачинского залива (Тихий океан)

Цель работы — оценка точности воспроизведения вертикального распределения температуры и солености вод Авачинского залива (Тихий океан) в прибрежной части акватории по данным двух глобальных океанических продуктов реанализа: CMEMS GLORYS12v1 и GOFS3.1. В качестве независимых данных использовались результаты in situ измерений, выполненных по повторяющейся сетке станций в апреле 2019 и 2020 гг. Результаты показали, что оба продукта воспроизводят общие тенденции в изменении термохалинных характеристик, однако точность варьируется в зависимости от глубины и района. Средняя аномалия по температуре составила 0,6 °C для CMEMS GLORYS12v1 и 0,4 °C для GOFS3.1, а по солености — 0,3 ‰ и 0,4 ‰ соответственно. Наибольшие отклонения наблюдались на шельфовых станциях, где продукты реанализа не воспроизводили как средние значения, так и приповерхностный галоклин, что вероятно связано ограничениями разрешающей способности моделей и недостатком данных для точных расчетов. В глубоководной части залива оба продукта демонстрируют более высокую точность, хотя на отдельных станциях отмечаются неточности в воспроизведении характеристик и особенностей вертикальной структуры холодного промежуточного слоя и верхней границы теплого промежуточного слоя. В частности, GLORYS12v1 лучше воспроизводит распределение солености, тогда как GOFS3.1 более точно отражает структуру температуры. Однако оба продукта демонстрируют слабую точность в воспроизведении вертикальной структуры солености на шельфе, что указывает на необходимость более точного учета локальных процессов, таких как сток пресных вод и динамика прибрежных течений. В целом, для отслеживания состояния морских экосистем в глубоководных районах Авачинского залива, включая область каньона Северный, являющуюся эпицентром нереста восточнокамчатской популяции минтая, предпочтительным является использование данных по температуре и солености из продукта GOFS3.1.

1. Metzger E.J., Smedstad O.M., Thoppil P.G., et al. US Navy Operational Global Ocean and Arctic Ice Prediction Systems // Oceanography. 2014. Vol. 27. P. 32–43. https://doi.org/10.5670/oceanog.2014.66

2. Lellouche J., Greiner E., Bourdalle-Badié R., et al. The Copernicus global 1/12° oceanic and Sea ice GLORYS12 reanalysis // Frontiers Earth Science. 2021. Vol. 9. EDN: TTQRHU. https://doi.org/10.3389/feart.2021.698876

3. Masina S., Storto A., Ferry N., et al. An ensemble of eddy-permitting global ocean reanalyses from the MyOcean project // Climate Dynamics. 2017. Vol. 49. P. 813–841. EDN: YFVVJA. https://doi.org/10.1007/s00382-015-2728-5

4. Carton J., Chepurin G., Chen L. SODA3: a new ocean climate reanalysis // Journal of Climate. 2018. Vol. 31, N. 17. P. 6967–6983. EDN: KCHGMJ. https://doi.org/10.1175/JCLI-D18-0149.1

5. Donlon C.J. et al. The Operational Sea Surface Temperature and Sea Ice Analysis (OSTIA) system // Remote Sensing of Environment. 2012. Vol. 116. P. 140–158. EDN: PGZNAF. https://doi.org/10.1016/j.rse.2010.10.017

6. Артамонов Ю.В., Скрипалева Е.А., Никольский Н.В. Пространственная структура и внутригодовая изменчивость фронта моря Уэдделла по данным реанализа NOAA OISST // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 4. С. 89–102. EDN: DPDKFY. https://doi.org/10.22449/2413-5577-2020-4-89-102

7. Калавиччи К.А., Башмачников И.Л. Особенности взаимодействия в системе океан–атмосфера в Баренцевом море по данным реанализов // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57, № 2. С. 175–187. EDN: XDMRVQ. https://doi.org/10.31857/S0002351521020061

8. Udalov A., Budyansky M., Prants S., Didov A. Census and properties of mesoscale eddies in the Kuril Basin of the Okhotsk Sea // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2024. Vol. 212. 104374. EDN PGLWWT. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2024.104374

9. Шевченко Г.В., Цхай Ж.Р., Ложкин Д.М. Пространственно-временная изменчивость температуры поверхности Берингова моря по данным реанализа ERA5, основанных на спутниковой информации // Исследование Земли из космоса. 2024. № 1. С. 52–64. EDN GMSLES. https://doi.org/10.31857/S0205961424010059

10. Lam F.-P.A., Haley Jr.P.J., Janmaat J., et al. At-Sea Real-Time Coupled Four-Dimensional Oceanographic and Acoustic Forecasts During Battlespace Preparation 2007 // Journal of Marine Systems. 2009. Vol. 78. P. S306–S320. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2009.01.029

11. Potemra J.T. Numerical Modeling with Application to Tracking Marine Debris // Marine Pollution Bulletin. 2012. Vol. 65. P. 42–50. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2011.06.026

12. Prants S.V., Budyansky M.V., Ulesky M. Yu. Lagrangian study of surface transport in the Kuroshio Extension area based on simulation of propagation of Fukushima-derived radionuclides // Nonlinear Processes in Geophysics. 2014. Vol. 21, No. 1. P. 279–289. EDN SKOBHT. https://doi.org/10.5194/npg21-279-2014

13. Козуб П.К., Белоненко Т.В. Зависимость формирования промысловых скоплений сайры от океанологических условий в Южно-Курильском районе по спутниковым данным // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2017. № 49. С. 82–88. EDN NPRZYF

14. Новиков Ю.В., Антоненко Д.В., Никитин А.А. Влияние океанологических условий на положение районов промысла пелагических рыб в тихоокеанских водах Курильских островов в холодном 2017 г. и тёплом 2018 г // Труды ВНИРО. 2020. Т. 180. С. 99–115. EDN FQZAQT. https://doi.org/10.36038/2307-3497-2020-180-99-115

15. Будянский М.В., Кулик В.В., Кивва К.К. и др. Лагранжев анализ тихоокеанских вод в Охотском море на основе спутниковых данных в приложении к промыслу минтая // Исследование Земли из космоса. 2022. № 5. С. 47–59. EDN HFUIDZ. https://doi.org/10.31857/S0205961422050050

16. Будянский М.В., Лебедева М.А. Белоненко Т.А. и др. Анализ океанологических условий в местах промысла японской скумбрии по спутниковым и модельным данным в Южно-Курильском проливе в 2020–2022 гг. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21, № 2. С. 286–299. EDN TTBUXJ. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2024-21-2-286-299

17. Ложкин Д.М., Цхай Ж.Р., Шевченко Г.В. Спутниковый мониторинг температурных условий в районах устьев нерестовых рек южной части о. Сахалин // Исследование Земли из космоса. 2018. № 5. C. 15–22. EDN YYDURN. https://doi.org/10.31857/S020596140003232-6

18. Буслов А.В., Тепнин О.Б., Дубина А.Ю. Особенности экологии нереста и эмбриогенеза восточнокамчатского минтая // Известия ТИНРО. 2004. Т. 138. С. 282–298. EDN HPMOYH

19. Варкентин А. И., Саушкина Д.Я. О некоторых вопросах воспроизводства минтая в тихоокеанских водах, прилегающих к Камчатке и северным Курильским островам в 2013–2022 гг. // Труды ВНИРО. 2022. Т. 189. С. 105–119. EDN HQAYWV. https://doi.org/10.36038/2307-3497-2022-189-105-119

20. Тепнин О.Б. Изменчивость гидрологических условий в местах нереста восточнокамчатского минтая (Gadus chalcogrammus) в 2012–2022 гг. // Исследования водных биологических ресурсов Камчатки и северо-западной части Тихого океана. 2022а. № 66. С. 79–93. EDN WPQKWL. https://doi.org/10.15853/2072-8212.2022.66.79-93

21. Коник А.А., Зимин А.В., Атаджанова О.А., и др. Внутрисуточная изменчивость вертикальной структуры вод и распределения икры минтая в глубоководных каньонах Авачинского залива: натурный эксперимент в период нереста // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2024. Т. 17, № 4. С. 77–89. EDN OZPOOW. https://doi.org/10.59887/2073-6673.2024.17(4)-6

22. Тепнин О.Б., Сошин А.В. О применимости спутниковых данных высокого разрешения для анализа изменчивости температурных условий на предустьевом участке акватории Камчатского залива // Исследования водных биологических ресурсов Камчатки и северо-западной части Тихого океана. 2022b. Т. 2, № 64. С. 85–96. EDN MSNEKO. https://doi.org/10.15853/2072-8212.2022.64.85-96

23. Quality information document for Global Ocean Reanalysis Product GLOBAL REANALYSIS PHY001030. URL: http://resources.marine.copernicus.eu/documents/QUID/CMEMS-GLO-QUID001-030.pdf (дата обращения: 27.01.2022).

24. Poli P., Healy S.B., Dee D.P. Assimilation of Global Positioning System radio occultation data in the ECMWF ERA-Interim reanalysis // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2010. Vol. 136, N653. P. 1972–1990. EDN OKONYT. https://doi.org/10.1002/qj.722

25. Cummings J.A., Smedstad O.M. Variational Data Assimilation for the Global Ocean. Data Assimilation for Atmospheric // Oceanic and Hydrologic Applications. 2013. Vol. II, chapter 13. P. 303–343. https://doi.org/10.1007/978-3-642-35088-7_13

26. Гордеева С.М., Шевчук О.И. Руководство по статистической обработке глобальных архивов информации (на примере альтиметрических данных). СПб.: РГГМУ, 2013. 44 с. EDN UOKUTN

27. Eilola K., Markus Meier H.E., Almroth E. On the dynamics of oxygen, phosphorus and cyanobacteria in the Baltic Sea; A model study // Journal of Marine Systems. 2009. Vol. 75 (1–2). P. 163–184. EDN LWZFDD. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2008.08.009