Оценка применимости атмосферных форсингов SKIRON и ERA5 для реконструкции циркуляции Черного моря на основе результатов моделирования гидрофизических полей

О. А. Дымова*, Н. А. Миклашевская

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: olgdymova@rambler.ru

Аннотация

Проведено моделирование циркуляции Черного моря в 2016 г. с разными наборами данных об атмосферном воздействии с целью определения оптимального атмосферного форсинга для проведения ретроспективного анализа гидрофизических полей. Для расчетов использована вихреразрешающая z-модель Морского гидрофизического института c разрешением 1.6 км. По результатам двух экспериментов выявлены различия в структуре циркуляции. Показано, что вследствие заниженного потока коротковолновой радиации и слабого ветрового воздействия по данным SKIRON, по сравнению с ERA5, циклоническая циркуляция Черного моря ослабевает, изопикнические поверхности выравниваются, а холодный промежуточный слой не определяется по изотерме 8 °C. Выполнено сопоставление модельных термохалинных характеристик, рассчитанных при использовании атмосферных форсингов ERA и SKIRON, с данными натурных наблюдений за температурой и соленостью, полученными буями-профилометрами ARGO и судовым оборудованием в 87, 89, 91-м рейсах НИС «Профессор Водяницкий». По результатам валидации получено, что в верхнем 300-метровом слое средние по всем станциям измерений среднеквадратические отклонения температуры и солености в эксперименте ERA меньше на 28 и 17 % соответственно, чем среднеквадратические отклонения, рассчитанные по данным эксперимента SKIRON.

Ключевые слова

Черное море, моделирование, температура, соленость, скорость течений, натурные наблюдения, форсинг, ERA5, SKIRON

Благодарности

Работа выполнена в рамках госзадания ФГБУН ФИЦ МГИ по теме № FNNN-2024-0001.

Для цитирования

Дымова О. А., Миклашевская Н. А. Оценка применимости атмосферных форсингов SKIRON и ERA5 для реконструкции циркуляции Черного моря на основе результатов моделирования гидрофизических полей // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2025. № 1. С. 6–25. EDN TPMTAZ.

Dymova, O.A. and Miklashevskaya, N.A., 2025. Assessment of SKIRON and ERA5 Atmospheric Forcing for the Reconstruction of the Black Sea Circulation Based on Hydrophysical Modeling Results. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (1), pp. 6–25.

Список литературы

  1. Cessi P., Pinardi N., Lyubartsev V. Energetics of semienclosed basins with two-layer flows at the strait // Journal of Physical Oceanography. 2014. Vol. 44, No. 3. P. 967–979. https://doi.org/10.1175/JPO-D-13-0129.1
  2. Dyakonov G. S., Ibrayev R. A. Long-term evolution of Caspian Sea thermohaline properties reconstructed in an eddy-resolving ocean general circulation model // Ocean Science. 2019. Vol. 15, iss. 3. P. 527–541. https://doi.org/10.5194/os-15-527-2019
  3. Assessment of Extreme Surge Simulation Accuracy in the Sea of Azov for Various Types of Atmospheric Forcing and Ocean Model Parameters / V. Fomin [et al.] // Proceedings of the 5th International Conference on Geographical Information Systems Theory, Applications and Management. May 3–5, 2019. Heraklion, Crete, Greece. 2019. Vol. 1. P. 340–344. https://doi.org/10.5220/0007836603400344
  4. Oguz T., Malanotte-Rizzoli P., Aubrey D. Wind and thermohaline circulation of the Black Sea driven by yearly mean climatological forcing // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1995. Vol. 100, iss. C4. P. 6845–6863. https://doi.org/10.1029/95JC00022
  5. Демышев С. Г., Дымова О. А., Миклашевская Н. А. Пространственно-временная изменчивость гидрофизических и энергетических характеристик циркуляции Черного моря при доминировании движений разных масштабов // Океанологические исследования. 2022. Т. 50, № 3. С. 27–50. EDN VIUSLY. https://doi.org/10.29006/1564-2291.JOR-2022.50(3).2
  6. Reanalysis of seasonal and interannual variability of Black Sea fields for 1993–2012 / Korotaev G. K. [et al.] // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2016. Vol. 52, iss. 4. P. 418–430. https://doi.org/10.1134/S0001433816040071
  7. Acceleration of climate change in the upper layer of the Black Sea / Korotaev G. K. [et al.] // Doklady Earth Sciences. 2024. Vol. 518, iss. 1. P. 1550–1555. EDN ICHYUN. https://doi.org/10.1134/S1028334X24602797
  8. Демышев С. Г. Численная модель оперативного прогноза течений в Черном море // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48, № 1. С. 137–149. EDN OOWHLL.
  9. Mellor G. L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems // Reviews of Geophysics. 1982. Vol. 20, iss. 4. P. 851–875. https://doi.org/10.1029/RG020i004p00851
  10. Arakawa A., Lamb V. R. A potential enstrophy and energy conserving scheme for the shallow water equation // Monthly Weather Review. 1981. Vol. 109, iss. 1. P. 18–36. https://doi.org/10.1175/1520-0493(1981)109%3C0018:APEAEC%3E2.0.CO;2
  11. Оценки параметров краевых внутренних волн в Черном море / Грузинов В. М. [и др.] // Труды Государственного океанографического института. Москва, 2018. Вып. 219. С. 205–226. EDN XSEMDZ.
  12. Chelton D. B., Schlax M. G., Samelson R. M. Global observations of nonlinear mesoscale eddies // Progress in Oceanography. 2011. Vol. 91, iss. 2. Р. 167–216. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2011.01.002
  13. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 4. Черное море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия / Под ред. А. И. Симонова, Э. Н. Альтмана. Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 1991. 429 c.
  14. The regional weather forecasting system SKIRON: An overview / G. Kallos [et al.] // Proceedings of the International Symposium on Regional Weather Prediction on Parallel Computer Environments. October 15–17, 1997. Athens, Greece. University of Athens, 1997. P. 109–122.
  15. Шокуров М. В., Шокурова И. Г. Завихренность напряжения трения ветра на поверхности Черного моря при различных ветровых режимах // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 6. С. 13–26. EDN YLLPWM. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2017-6-13-26
  16. Seasonal, interannual, and mesoscale variability of the Black Sea upper layer circulation derived from altimeter data / G. Korotaev [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2003. Vol. 108, iss. C4. 3122. https://doi.org/10.1029/2002JC001508
  17. Гидрологические исследования в северной части Черного моря в 2016 г. (87, 89 и 91-й рейсы НИС «Профессор Водяницкий») / Ю. В. Артамонов [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 3. С. 247–253. EDN YNHCUP. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2018-3-247-253
  18. Information resources of Marine Hydrophysical Institute, RAS: current state and development prospects / T. M. Bayankina [et al.] // Processes in GeoMedia – Volume II. Springer Geology. Springer, Cham, 2021. P. 187–197. https://doi.org/10.1007/978-3-030-53521-6_22
  19. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь, 2011. 212 c.

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.