Межгодовая изменчивость режимов циркуляции вод Северного Ледовитого океана

Е. Е. Лемешко

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

e-mail: e.lemeshko@mhi-ras.ru

Аннотация

Статья посвящена изучению межгодовой изменчивости режимов циркуляции вод Северного Ледовитого океана по данным альтиметрии для области от 65○ до 89.75○ с. ш., включая область океана, покрытую льдом. Цель работы заключается в исследовании изменчивости уровня океана и скоростей поверхностных геострофических течений в зависимости от величины индекса арктической осцилляции, а также в установлении количественных закономерностей между ними. Дополнительно рассмотрено влияние различных режимов циркуляции океана и величины индекса арктической осцилляции на изменчивость стерического уровня как индикатора процессов распреснения/осолонения в полярной области севернее 81.5° с. ш. Стерическая компонента уровня рассчитывалась как разница между динамической топографией по данным альтиметрии и данными GRACE о манометрической компоненте уровня. На межгодовом масштабе временнόй изменчивости отклик уровня моря, осредненного по Северному Ледовитому океану, находится в противофазе с индексом арктической осцилляции. На основе метода множественной регрессии получены количественные оценки зависимости уровня моря и компонент геострофической скорости от величины индекса арктической осцилляции. Перепад уровня между шельфом и более глубоководной частью океана составил ~ 4 см на 1 единицу индекса арктической осцилляции. Разница между областями положительных и отрицательных значений аномалий уровня моря создает градиент давления, что приводит к увеличению аномалий поверхностных геострофических скоростей и усиливает поступление атлантических вод вдоль кромки шельфа в восточном направлении при циклоническом режиме (индекс арктической осцилляции больше нуля). При антициклоническом режиме циркуляции атмосферы (индекс меньше нуля) эффект становится противоположным. С этим согласуются оценки коэффициентов линейной регрессии для аномалий скорости геострофических течений, которые составили ~ 0.5 см/с на 1 единицу индекса. На основании полученных результатов предложена концептуальная схема режимов циркуляции и распространения распресненных вод в зависимости от фазы арктической осцилляции.

Ключевые слова

Северный Ледовитый океан, альтиметрия, стерический уровень, арктическая осцилляция, режимы циркуляции океана, GRACE

Благодарности

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-35-90061.

Для цитирования

Лемешко Е. Е. Межгодовая изменчивость режимов циркуляции вод Северного Ледовитого океана // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2023. № 1. С. 48–64. EDN TYGZLF. doi:10.29039/2413-5577-2023-1-48-64

Lemeshko, E.E., 2023. Interannual Variability of Water Circulation Regimes in the Arctic Ocean. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (1), pp. 48–64. doi:10.29039/2413-5577-2023-1-48-64

DOI

10.29039/2413-5577-2023-1-48-64

EDN

TYGZLF

Список литературы

  1. Иванов В. В., Фролов И. Е., Фильчук К. В. Трансформация атлантической воды в северо-восточной части Баренцева моря в зимний сезон // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. Т. 66, № 3. C. 246–266. doi:10.30758/0555-2648-2020-66-3-246-266
  2. Armitage T. W. K., Bacon S., Kwok R. Arctic sea level and surface circulation response to the Arctic oscillation // Geophysical Research Letters. 2018. Vol. 45, iss. 13. Р. 6576–6584. doi:10.1029/2018GL078386
  3. Proshutinsky A. Y., Johnson M. A. Two circulation regimes of the wind-driven Arctic Ocean // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1997. Vol. 102, iss. C6. Р. 12493–12514. doi:10.1029/97JC00738
  4. Pnyushkov A. V., Alekseev G. V., Smirnov A. V. On the interplay between freshwater content and hydrographic conditions in the Arctic Ocean in the 1990s–2010s // Journal of Marine Science and Engineering. 2022. Vol. 10, iss. 3. 401. doi:10.3390/jmse10030401
  5. Analysis of the Beaufort Gyre freshwater content in 2003–2018 / A. Proshutinsky [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2019. Vol. 124, iss. 12. P. 9658–9689. doi:10.1029/2019JC015281
  6. Arctic Sea level budget assessment during the GRACE/Argo time period / R. P. Raj [et al.] // Remote Sensing. 2020. Vol. 12, iss. 17. 2837. doi:10.3390/rs12172837
  7. Arctic circulation regimes / A. Proshutinsky [et al.] // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2015. Vol. 373, iss. 2052. 20140160. doi:10.1098/rsta.2014.0160
  8. Белокопытов В. Н. Факторы, снижающие эффективность работы систем оперативных океанографических прогнозов в арктическом бассейне // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 2. С. 21–27. EDN XTCKVN. doi:10.22449/0233-7584-2017-2-21-27
  9. Лемешко Е. Е., Лемешко Е. М., Новицкая В. П. Влияние арктической осцилляции на формирование режимов циркуляции вод в секторе Северного, Норвежского и Баренцева морей // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2021. № 2. С. 47–64. EDN ULWWQC. doi:10.22449/2413-5577-2021-2-47-64
  10. Sea surface height anomaly and geostrophic current velocity from altimetry measurements over the Arctic Ocean (2011–2020) / F. Doglioni [et al.] // Earth System Science Data. 2023. Vol. 15, iss. 1. P. 225–263. https://doi.org/10.5194/essd-15-225-2023
  11. Arctic Ocean surface geostrophic circulation 2003–2014 / T. W. K. Armitage [et al.] // The Cryosphere. 2017. Vol. 11, iss. 4. Р. 1767–1780. doi:10.5194/tc-11-1767-2017
  12. Volkov D. L., Landerer F. W. Nonseasonal fluctuations of the Arctic Ocean mass observed by the GRACE satellites // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2013. Vol. 118, iss. 12. Р. 6451–6460. doi:10.1002/2013JC009341
  13. Arctic ocean circulation patterns revealed by GRACE / C. Peralta-Ferriz [et al.] // Journal of Climate. 2014. Vol. 27, iss. 4. P. 1445–1468. doi:10.1175/JCLI-D-13-00013.1
  14. The cyclonic mode of Arctic Ocean circulation / J. Morison [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2021. Vol. 51, iss. 4. P. 1053–1075. doi:10.1175/JPO-D-20-0190.1
  15. Себер Д. A. Ф. Линейный регрессионный анализ. Мoсква : Мир, 1980. 456 с.

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)