Сезонная изменчивость горизонтальных градиентов в крупномасштабных термохалинных фронтальных зонах в Северной Атлантике

И. Г. Шокурова*, Н. В. Никольский, Е. Д. Чернышова

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: igshokurova@mail.ru

Аннотация

Рассматривается сезонная изменчивость пространственного распределения и величины горизонтальных градиентов температуры, солености и плотности в крупномасштабных поверхностных фронтальных зонах в северной части Атлантического океана. Используются среднемесячные данные о температуре и солености на горизонте 0.5 м океанического реанализа ORAS5 (1958–2021 гг.). Получено, что высокие градиенты температуры, превышающие 2 °С/100 км, солености – 1 ЕПС/100 км, плотности – 1 кг·м–3/100 км, наблюдаются в субполярной и умеренной зонах во фронтах вдоль крупномасштабных течений, переносящих теплые соленые воды из южных широт (Гольфстрим, Северо-Атлантическое течение) и холодные воды с низкой соленостью из арктических районов (Лабрадорское течение, Восточно-Гренландское течение). Эти фронты выделяются в течение всего года. Высокие градиенты солености и плотности также отмечаются летом в тропической зоне во фронте на границе плюма Амазонки, возникающего в результате сезонного стока реки. В указанных пяти фронтальных зонах были выделены области, для которых приводятся количественные оценки сезонной изменчивости градиентов. В субполярной и умеренной зонах максимальные градиенты температуры отмечаются в зимнее время. Прогрев воды в летний сезон сопровождается уменьшением градиентов. Наибольший размах сезонной изменчивости градиентов температуры наблюдается во фронтальных зонах Гольфстрима и Восточно-Гренландского течения. Летом во фронтах субполярных районов происходит повышение градиентов солености вследствие таяния арктических и материковых льдов и увеличения поступления вод с пониженной соленостью. Во фронтальной зоне Восточно-Гренландского течения, а также на границе плюма реки Амазонки отмечается наиболее высокий размах сезонных изменений градиентов солености и плотности. В этих районах возрастает вклад солености в сезонные изменения плотности на поверхности океана.

Ключевые слова

фронтальные зоны, горизонтальные градиенты, градиент температуры, градиент солености, градиент плотности, сезонная изменчивость, Атлантический океан

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ по теме № FNNN-2024-0014 «Фундаментальные исследования процессов взаимодействия в системе океан-атмосфера, формирующих изменчивость физического состояния морской среды на различных пространственно-временных масштабах».

Для цитирования

Шокурова И. Г., Никольский Н. В., Чернышова Е. Д. Сезонная изменчивость горизонтальных градиентов в крупномасштабных термохалинных фронтальных зонах в Северной Атлантике // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2024. № 2. С. 23–38. EDN MWVISQ.

Shokurova, I.G., Nikolsky, N.V. and Chernyshova, E.D., 2024. Seasonal Variability of Horizontal Gradients in the North Atlantic Large-Scale Thermohaline Frontal Zones. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (2), pp. 23–38.

Список литературы

  1. Федоров К. Н. Физическая природа и структура океанических фронтов. Ленинград : Гидрометеоиздат, 1983. 296 с.
  2. Belkin I. M., Cornillon P. C., Sherman K. Fronts in large marine ecosystems // Progress in Oceanography. 2009. Vol. 81, iss. 1–4. P. 223–236. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2009.04.015
  3. Taylor J. R., Ferrari R. Ocean fronts trigger high latitude phytoplankton blooms // Geophysical Research Letters. 2011. Vol. 38, iss. 23. L23601. https://doi.org/10.1029/2011GL049312
  4. Olson D. B. Biophysical dynamics of ocean fronts // The Sea: Ideas and Observations on Progress in the Study of the Seas. Harvard University Press, 2002. Vol. 12 : Biological-Physical Interactions in the Sea. P. 187–218.
  5. Global trends of fronts and chlorophyll in a warming ocean / K. Yang [et al.] // Communications Earth & Environment. 2023. Vol. 4. 489. https://doi.org/10.1038/s43247-023-01160-2
  6. Oceanic fronts and jets around Japan: a review / S. Kida [et al.] // “Hot Spots” in the Climate System. Tokyo : Springer, 2016. P. 1–30. https://doi.org/10.1007/978-4-431-56053-1_1
  7. Cromwell T., Reid Jr. J. L. A study of oceanic fronts // Tellus. 1956. Vol. 8, iss. 1. Р. 94–101. https://doi.org/10.3402/tellusa.v8i1.8947
  8. Ferrari R. A frontal challenge for climate models // Science. 2011. Vol. 332, no. 6027. P. 316–317. https://doi.org/10.1126/science.1203632
  9. Submesoscale fronts in the Antarctic marginal ice zone and their response to wind forcing / S. Swart [et al.] // Geophysical Research Letters. 2020. Vol. 47, iss. 6. e2019GL086649. https://doi.org/10.1029/2019GL086649
  10. Fronts in the Southern Indian Ocean as inferred from satellite sea surface temperature data / A. G. Kostianoy [et al.] // Journal of Marine Systems. 2004. Vol. 45, iss. 1–2. P. 55–73. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2003.09.004
  11. Коник А. А., Зимин А. В. Пространственно-временная изменчивость характеристик Арктической фронтальной зоны в Баренцевом и Карском морях в летний период в первые два десятилетия XXI века // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 6. С. 679–693. EDN BSJBNO. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2022-6-679-693
  12. Артамонов Ю. В., Скрипалева Е. А., Никольский Н. В. Климатическая структура динамических и температурных фронтов в море Скоша и прилегающих акваториях // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 2. С. 127–150. EDN OKWWJW. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2022-2-127-150
  13. Belkin I. M. Remote sensing of ocean fronts in marine ecology and fisheries // Remote Sensing. 2021. Vol. 13, iss. 5. 883. https://doi.org/10.3390/rs13050883
  14. Yu L. Sea surface salinity fronts and associated salinity minimum zones in the tropical ocean // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2015. Vol. 120, iss. 6. P. 4205–4225. https://doi.org/10.1002/2015JC010790
  15. Oceanic fronts in the southern Indian Ocean as inferred from the NOAA SST, TOPEX/ Poseidon and ERS-2 altimetry data / A. G. Kostianoy [et al.] // Gayana (Concepción). 2004. Vol. 68, no. 2. P. 333–339. https://dx.doi.org/10.4067/S0717-65382004000300003
  16. Ахтямова А. Ф., Травкин В. С. Исследование фронтальных зон Норвежского моря // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 1. С. 67–83. EDN IHBIQE. https://doi.org/10.29039/0233-7584-2023-1-67-83
  17. Сезонная изменчивость горизонтальных градиентов температуры воды в Северной Атлантике / Л. И. Галеркин [и др.] // Доклады Академии наук. 2002. Т. 384, № 4. С. 539–543. EDN BNSEJD.
  18. Miller P. I., Read J. F., Dale A. C. Thermal front variability along the North Atlantic Current observed using microwave and infrared satellite data // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2013. Vol. 98, part B. P. 244–256. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2013.08.014
  19. Kazmin A. S. Variability of the climatic oceanic frontal zones and its connection with the large-scale atmospheric forcing // Progress in Oceanography. 2017. Vol. 154. P. 38–48. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2017.04.012
  20. Артамонов Ю. В., Скрипалева Е. А. Структура и сезонная изменчивость крупномасштабных фронтов Атлантического океана по спутниковым данным // Исследование Земли из космоса. 2005. № 4. С. 62–75. EDN HRZZTV.
  21. Santos A. M. P., Kazmin A. S., Peliz A. Decadal changes in the Canary upwelling system as revealed by satellite observations: Their impact on productivity // Journal of Marine Research. 2005. Vol. 63, iss. 2. P. 359–379.
  22. Новикова Ю. С., Башмачников И. Л. Сезонная и межгодовая динамика фронтальных зон в Северной Атлантике // Труды II Всероссийской конференции «Гидрометеорология и экология: достижения и перспективы развития». Санкт-Петербург : Химиздат, 2018. С. 496–498.
  23. 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. https://doi.org/10.5194/os-15-779-2019
  24. Eddy‐resolving in situ ocean climatologies of temperature and salinity in the Northwest Atlantic Ocean / D. Seidov [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2019. Vol. 124, iss. 1. P. 41–58. https://doi.org/10.1029/2018JC014548
  25. The northern North Atlantic Ocean mean circulation in the early 21st century / N. Daniault [et al.] // Progress in Oceanography. 2016. Vol. 146. P. 142–158. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2016.06.007
  26. Spatio-temporal analysis of east Greenland polar front / Y. Liu [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2022. Vol. 9. 943457. https://doi.org/10.3389/fmars.2022.943457
  27. Kostianoy A. G., Nihoul J. C. J., Rodionov V. B. Physical oceanography of frontal zones in the subarctic seas. Amsterdam: Elsevier, 2004. 316 p. (Elsevier Oceanography Series ; Vol. 71).
  28. Ullman D. S., Cornillon P. C., Shan Z. On the characteristics of subtropical fronts in the North Atlantic // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2007. Vol. 112, iss. C1. C01010. https://doi.org/10.1029/2006JC003601
  29. Taylor A. H., Stephens J. A. The North Atlantic Oscillation and the latitude of the Gulf Stream // Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. 1998. Vol. 50, iss. 1. P. 134–142. https://doi.org/10.3402/tellusa.v50i1.14517
  30. Surface and bottom temperature and salinity climatology along the continental shelf off the Canadian and U.S. East Coasts / B. Richaud [et al.] // Continental Shelf Research. 2016. Vol. 124. P. 165–181. https://doi.org/10.1016/j.csr.2016.06.005
  31. Seasonal variability of the Labrador Current and shelf circulation off Newfoundland / G. Han [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2008. Vol. 113, iss. C10. https://doi.org/10.1029/2007JC004376
  32. Interannual surface salinity on Northwest Atlantic shelf / S. A. Grodsky [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2017. Vol. 122, iss. 5. P. 3638–3659. https://doi.org/10.1002/2016JC012580
  33. Ohashi K., Sheng J. Influence of St. Lawrence River discharge on the circulation and hydrography in Canadian Atlantic waters // Continental Shelf Research. 2013. Vol. 58. P. 32–49. https://doi.org/10.1016/j.csr.2013.03.005
  34. Seasonal variability of the East Greenland Coastal Current / S. Bacon [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2014. Vol. 119, iss. 6. P. 3967–3987. https://doi.org/10.1002/2013JC009279
  35. Amplified seasonal cycle in hydroclimate over the Amazon river basin and its plume region / Y. C. Liang [et al.] // Nature Communications. 2020. Vol. 11. 4390. https://doi.org/10.1038/s41467-020-18187-0
  36. Yu L., Jin X., Weller R. A. Role of net surface heat flux in seasonal variations of sea surface temperature in the tropical Atlantic Ocean // Journal of Climate. 2006. Vol. 19, iss. 23. P. 6153–6169. https://doi.org/10.1175/JCLI3970.1

Скачать статью в PDF-формате