Структура и климатическая внутригодовая изменчивость характеристик водных масс в котловине Пауэлл и на прилегающем шельфе Антарктического полуострова

Ю. В. Артамонов, Е. А. Скрипалева*, Н. В. Никольский

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: sea-ant@yandex.ru

Аннотация

По среднемесячным значениям потенциальной температуры и солености для каждого года с 1958 по 2021 г. из реанализа ECMWF ORA-S5 проанализированы среднемноголетняя структура и климатическая внутригодовая изменчивость характеристик водных масс котловины Пауэлл и прилегающих акваторий. Показано, что антарктическая шельфовая вода наблюдается не только над мелководным шельфом архипелага Жуэнвиль, но и над свалом глубин в северо-западной части моря Уэдделла. Выявлено, что слой циркумполярной глубинной воды разделяется на верхнюю и нижнюю модификации. Глубинная и донная воды моря Уэдделла в виде отдельных экстремумов на среднемноголетних θ,S-кривых не проявляются. Показано, что в центре циклонического круговорота в котловине Пауэлл ядро антарктической зимней воды располагается в слое 25–55 м. В море Скоша, желобе Гесперид и над хребтом Филипп оно заглубляется до 60–85 м. Минимальные глубины залегания ядер верхней и нижней модификаций циркумполярной глубинной воды (соответственно 250–300 и 500–600 м) наблюдаются в центральной части котловины Пауэлл и ближе к центру круговорота моря Уэдделла, максимальные глубины (соответственно 1000–1300 и 1100–1500 м) – над свалами глубин шельфа Жуэнвиль и хребтов Южный Скоша, Филипп и Жуэнвиль. Показано, что сезонные изменения θ-индекса антарктической поверхностной воды максимальны (3.5–4 °С) в южной части моря Скоша и в желобе Гесперид, S-индекса (1.8–1.9 ЕПС) – над хребтом Филипп и в северной и южной частях котловины Пауэлл. Внутригодовые изменения θ,S-индексов антарктической шельфовой воды достигают 1.6–1.8 °С и 1.5 ЕПС соответственно. Поверхностная вода моря Уэдделла характеризуется слабыми изменениями θ-индекса, тогда как изменения ее S-индекса достигают почти 1.8 ЕПС. Внутригодовые изменения θ,S-индексов антарктической зимней воды максимальны в центральной части котловины Пауэлл (до 1 °С и 1.1 ЕПС).

Ключевые слова

Южный океан, море Уэдделла, котловина Пауэлл, антарктический шельф, водные массы, потенциальная температура морской воды, соленость, нейтральная плотность, пространственно-временная изменчивость, вертикальная структура вод

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ по теме FNNN-2021-0004 «Фундаментальные исследования океанологических процессов, определяющих состояние и эволюцию морской среды под влиянием естественных и антропогенных факторов, на основе методов наблюдения и моделирования» (шифр «Океанологические процессы»).

Для цитирования

Артамонов Ю. В., Скрипалева Е. А., Никольский Н. В. Структура и климатическая внутригодовая изменчивость характеристик водных масс в котловине Пауэлл и на прилегающем шельфе Антарктического полуострова // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2023. № 3. С. 22–39. EDN ZDFRLB.

Artamonov, Yu.V., Skripaleva, E.A. and Nikolskii, N.V., 2023. Structure and Climatic Intra-Annual Variability of Water Mass Characteristics in the Powell Basin and on the Adjacent Antarctic Peninsula Shelf. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (3), pp. 22–39.

Список литературы

  1. Дубравин В. Ф. Поверхностные водные массы и формирование зон биологической продуктивности Атлантического океана. Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 2001. 115 с.
  2. Масленников В. В. Климатические колебания и морская экосистема Антарктики. Москва : ВНИРО, 2003. 295 с.
  3. Шульговский К. Е. Крупномасштабная изменчивость океанологических условий в западной части Атлантического сектора Антарктики и ее влияние на распределение криля. Калининград : АтлантНИРО, 2005. 148 с.
  4. Fronts and habitat zones in the Scotia Sea / H. Venables [et al.] // Deep-Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2012. Vol. 59–60. P. 14–24. doi:10.1016/j.dsr2.2011.08.012
  5. Аржанова Н. В., Артамонова К. В. Гидрохимическая структура вод в районах промысла антарктического криля Euphausia superba Dana // Труды ВНИРО. 2014. Т. 152. C. 118–132. EDN TGTNWF.
  6. Lohmann R., Belkin I. M. Organic pollutants and ocean fronts across the Atlantic Ocean: A review // Progress in Oceanography. 2014. Vol. 128. P. 172–184. doi:10.1016/j.pocean.2014.08.013
  7. Defining Southern Ocean fronts and their influence on biological and physical processes in a changing climate / C. C. Chapman [et al.] // Nature Climate Change. 2020. Vol. 10. P. 209–219. doi:10.1038/s41558-020-0705-4
  8. Siegel V., Watkins J. L. Distribution, biomass and demography of Antarctic Krill, Euphausia superba // Biology and Ecology of Antarctic Krill / Ed. V. Siegel. Cham : Springer, 2016. P. 21–100. doi:10.1007/978-3-319-29279-3_2
  9. Состав популяции и транспорт молоди антарктического криля в районе бассейна Пауэлла (северо-западная часть моря Уэдделла) в январе 2020 г. / В. А. Спиридонов [и др.] // Труды ВНИРО. 2020. Т. 181. С. 33–51. EDN BZGUSV. doi:10.36038/2307-3497-2020-181-33-51
  10. Исследования экосистемы Атлантического сектора Антарктики (79-й рейс НИС «Академик Мстислав Келдыш») / Е. Г. Морозов [и др.] // Океанология. 2020. Т. 60, № 5. С. 823–825. EDN PNJEZI. doi:10.31857/S0030157420050172
  11. Orsi A. H., Nowlin Jr. W. D., Whitworth III Th. On the circulation and stratification of the Weddell Gyre // Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 1993. Vol. 40, iss. 1. P. 169–203. doi:10.1016/0967-0637(93)90060-G
  12. Formation and discharge of deep and bottom water in the northwestern Weddell Sea / E. Fahrbach [et al.] // Journal of Marine Research. 1995. Vol. 53, no. 4. P. 515–538. doi:10.1357/0022240953213089
  13. Артамонов Ю. В., Попов Ю. И., Троценко Б. Г. Водные массы в Антарктическом секторе юго-западной Атлантики в феврале-апреле 1997 года // Бюллетень Украïнського антарктичного центру. Киïв, 1997. Вип. 1 : Перша украïнська антарктична експедицiя 1996–1997 рр. С. 125–131.
  14. On the export of Antarctic bottom water from the Weddell Sea / A. C. Naveira Garabato [et al.] // Deep-Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2002. Vol. 49, iss. 21. P. 4715–4742. https://doi.org/10.1016/S0967-0645(02)00156-X
  15. Northwestern Weddell Sea deep outflow into the Scotia Sea during the austral summers of 2000 and 2001 estimated by inverse methods / B. C. Franco [et al.] // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2007. Vol. 54, iss. 10. P. 1815–1840. doi:10.1016/j.dsr.2007.06.003
  16. Thompson A. F., Heywood K. J. Frontal structure and transport in the northwestern Weddell Sea // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2008. Vol. 55, iss. 10. P. 1229–1251. doi:10.1016/j.dsr.2008.06.001
  17. Тараканов Р. Ю. Антарктическая донная вода в моря Скотия и проливе Дрейка // Океанология. 2009. Т. 49, № 5. С. 658–672. EDN KWISGP.
  18. Water mass pathways and transports over the South Scotia Ridge west of 50°W / M. Palmer [et al.] // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2012. Vol. 59. P. 8–24. doi:10.1016/j.dsr.2011.10.005
  19. Мезомасштабная изменчивость океана в северной части моря Уэдделла / Е. Г. Морозов [и др.] // Океанология. 2020. Т. 60, № 5. С. 663–679. EDN AIGCWM. doi:10.31857/S0030157420050184
  20. Fedotova А. А., Stepanova S. V. Water Mass Transformation in the Powell Basin // Antarctic Peninsula Region of the Southern Ocean. Cham : Springer, 2021. P. 115– 129. doi:10.1007/978-3-030-78927-5_8
  21. Мухаметьянов Р. З., Фрей Д. И. Мезомасштабная изменчивость характеристик водных масс и течений в северной части моря Уэдделла (бассейн Пауэлла) // Комплексные исследования Мирового океана : материалы VI Всероссийской научной конференции молодых ученых, г. Москва, 18-24 апреля 2021 г. Москва : ИО РАН, 2021. С. 139. doi:10.29006/978-5-6045110-3-9
  22. Orsi A. H., Whitworth III Th., Nowlin Jr. W. D. On the meridional extent and fronts of the Antarctic Circumpolar Current // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 1995. Vol. 42, iss. 5. P. 641–673. doi:10.1016/0967-0637(95)00021-W
  23. Гидрофизические и экосистемные исследования в Атлантическом секторе Антарктики (87-й рейс научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш») / Е. Г. Морозов [и др.] // Океанология. 2022. T. 62, № 5. С. 825–827. EDN KDLDIS. doi:10.31857/S003015742205015X
  24. The ECMWF operational ensemble reanalysis-analysis system for ocean and sea ice: a description of the system and assessment / H. Zuo [et al.] // Ocean Science. 2019. Vol. 15, iss. 3. P. 779–808. doi:10.5194/os-15-779-2019
  25. Добровольский А. Д. Об определении водных масс // Океанология. 1961. Т. 1, вып. 1. С. 12–24. URL: http://www.mmtk.ginras.ru/pdf/dobrovolsky_1961.pdf (дата обращения: 12.08.2023).
  26. Jackett D. R., MсDougall T. J. A Neutral Density Variable for the World’s Oceans // Journal of Physical Oceanography. 1997. Vol. 27, iss. 2. P. 237–263. doi:10.1175/1520-0485(1997)027<0237:ANDVFT>2.0.CO;2
  27. Вертикальная термохалинная структура, водные массы и крупномасштабные фронты Юго-Западной Атлантики и прилегающих акваторий Антарктики / Ю. В. Артамонов [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2004. № 3. С. 39–52. EDN YYFZEL.

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)