Влияние оптических свойств воды на динамику верхних слоев Черного моря в период с 1985 до 2001 гг.

А. И. Кубряков1, В. В. Суслин1, Т. Я. Чурилова2, Г. К. Коротаев1

1 Морской гидрофизический институт НАН Украины, г. Севастополь

2 Институт биологии южных морей, г. Севастополь

Аннотация

Влияние оптических характеристик морской воды на динамику и термодинамику вод в верхних слоях Черного моря исследуется с помощью модели циркуляции в σ-координатах, представляющей собой версию модели РОМ, и биооптической модели, описывающей проникновение коротковолновой радиации в толщу моря. Оценивается влияние оптического состояния моря на его гидродинамический режим в период конца ХХ столетия, в течение которого оптические свойства Черного моря претерпевали значительные изменения. Сопоставляются результаты двух модельных расчетов для периода времени с 1985 до 2001 гг., в одном из которых оптические свойства морской воды считаются неизменными, а во втором – учитывается их пространственно-временная изменчивость на основе биооптической модели для условий, приближенных к реальным. Для задания атмосферного воздействия используются данные реанализа ERA–40.

Ключевые слова

Черное море, гидродинамический режим, биооптическая модель

Для цитирования

Кубряков А. И., Суслин В. В., Чурилова Т. Я., Коротаев Г. К. Влияние оптических свойств воды на динамику верхних слоев Черного моря в период с 1985 до 2001 гг. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2012. № 26, т. 2. С. 224–255. EDN VWSEJF.

Kubryakov, A.I., Suslin, V.V., Churilova, T.Ya. and G.K. Korotaev, G.K., 2012. The Influence of Sea Water Optical Properties on the Dynamics of the Black Sea Upper Layers During 1985-2001 Years. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones and Comprehensive Use of Shelf Resources, 26(2), pp. 224–255 (in Russian).

Список литературы

  1. Platt T., Woods J.D., Sathyendranath S., Barkmann W. Net primary production and stratification in the ocean // In The Polar Oceans and Their Role in Shaping the Global Environment, Geophys. Monogr. Ser. – 1994. – Vol. 85. – edited by O.M. Johannessen, R.D. Muench, J.E. Overland. – P. 247-254, AGU, Washington, D. C., doi:10.1029/GM085p0247.
  2. Jerlov N.G. Optical Oceanography. – 1968. – 194 p.
  3. Коновалов Б.В. Некоторые особенности спектрального поглощения взвеси морской воды // Оптические методы изучения океанов и внутренних водоемов. – Новосибирск: Наука, 1979. – С. 58-65.
  4. Маньковский В.И. Основы оптики океана / НАН Украины, Морской гидрофизический институт. – Севастополь, 1996. – 119 с.
  5. Чурилова Т.Я. Поглощение света фитопланктоном и детритом в Черном море в весенний период // Океанология. – 2001. – Том 41, № 5. – С. 719-727.
  6. Чурилова Т.Я., Берсенева Г.П. Георгиева Л.В. Изменчивость био-оптических характеристик фитопланктона в Черном море // Океанология. – 2004. – Том 44, № 1. – С. 11-27.
  7. Чурилова Т.Я., Берсенева Г.П. Поглощение света взвешенным веществом, фитопланктоном, детритом и растворенным органическим веществом в прибрежном районе Крыма(июль-август 2002) // Морской гидрофизический журнал. – 2004. – № 3. – С. 39-50.
  8. Churilova T., Finenko Z., Tugrul S. Light absorption and quantum yield of photosynthesis during autumn phytoplankton bloom in the western Black sea // Морской экологический журнал. – 2008. – Том 7, № 3. – P. 75-86(in English).
  9. Чурилова Т.Я., Суслин В.В., Сосик Х.М. Параметризация поглощения света основными оптически активными компонентами в Черном море // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь.: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика»/ – 2008. – Вып. 16. – С. 190-201.
  10. Суетин В.С., Суслин В.В., Королев С.Н., Кучерявый А.А. Оценка изменчивости оптических свойств воды в Черном море по данным спутникового прибора SeaWiFS // Морской гидрофизический журнал. – 2002. – № 6. – С. 44-54.
  11. Sathyendranath S., Platt T. The spectral irradiance field at the surface and in the interior of the ocean: a model for applications in the oceanography and remote sensing // Journal Geophys. Res. – 1988. – Vol. 93, № C8. – P. 9270- 9280.
  12. Bulesu Subrahmanyam, Kyozo Ueyoshi, John M. Morrison. Sensitivity of the Indian Ocean Circulation to Phytoplankton Forcing using an Ocean Model // Remote Sensing of Environment. – 2008. – Vol. 112, № 4. – Р. 1488-1496.
  13. Kara A.B., Hurlbur, H.E., Rochf ord P.A., O’Brien J.J. The impact of water turbidity on the interannual sea surface temperature simulations in a layered global ocean model // Journal of Physical Oceanography. – 2004. – Vol. 34. – Р. 345-359.
  14. Murtugudde R., Beauchamp J., McClain C.R., Lewis M.R., Busalacchi A.J. Effects of penetrative radiation on the upper tropical ocean circulation // Journal of Climate. – 2002. – Vol. 15. – Р. 470-486.
  15. Nakamoto S., Prasanna-Kumar S., Oberhuber J.-M., Muneyama K., Frouin R. Chlorophyll modulation of sea surface temperature in the Arabian Sea in a Mixed Layer Isopycnal General Circulation Model // Geophysical Research Letters. – 2000. – Vol. 27. – Р. 747-750.
  16. Nakamoto S., Prasanna Kumar S., Oberhuber J.-M., Ishizaka J., Muneyama K., Frouin R. Response of the equatorial Pacific to chlorophyll pigments in a mixed layeri-sopycnal ocean general circulation model // Geophysical Research Letters. – 2001. – Vol. 28. – Р. 2021-2024.
  17. Kara A.B., Wallcraf t A.J., Hurlburt H.E. A new solar radiation penetration scheme for use in ocean mixed layer studies: An application to the Black Sea using a fine resolution Hybrid Coordinate Ocean Model(HYCOM) // Journal of Physical Oceanography. – 2005. – Vol. 35. – Р. 13-22.
  18. Kara A.B, Wallcraf t A.J., Hurlburt H.E. Sea surface temperature sensitivity to water turbidity from simulations of the turbid Black Sea using HYCOM // Journal of Physical Oceanography. – 2005. – Vol. 35. – Р. 33-54.
  19. Gildor H., Naik N.H. Evaluating the effect of interannual variations of surface chlorophyll on upper ocean temperature // Journal of Geophysical Research. – 2005. – Vol. 110, c07012, doi:10.1029/2004jc002779.
  20. Blumberg A.F., Mellor G.L. A description of a three-dimensional coastal ocean model. // In: Three Dimensional Shelf Models, Coastal Estuarine Sci., vol.5, edited by N. Heaps, AGU, Washington D.C., 1987. – P. 1-16.
  21. Hunter J.R. OzPOM: A Version of the Princeton Ocean Model. [Электронный ресурс] http://staff.acecrc.org.au/~johunter/ozpom.html(Последнее обращение 25.08.2012).
  22. Mellor G.L., Ymada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problem // Rev. Geophys. – 1982. – № 20. – P. 851-875.
  23. Аракава А., Лэмб В.В. Вычислительные схемы для основных динамических процессов в глобальной циркуляционной модели Калифорнийского университета в Лос-Анжелесе // в кн.: Модели общей циркуляции атмосферы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – С. 197-284.
  24. Madala R.V., Piacsek S.A. A semi-implicit numerical model for baroclinic oceans // Journal Cumput. Phys. – 1997. – № 23. – P. 167-178.
  25. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. – М.: «Наука», 1982. – С. 69-115.
  26. Asselin R.A. Frequency filter for time integrations // Mon. Wea. Rev. – 1972. – Vol. 100. – P. 487-490.
  27. Berntsen J., Skogen M.D., Espelid T.O. Description of a σ-coordinate ocean model. – Technical Report Fisken og Havet Nr. 12, Institute of Marine Research, 1996.
  28. Uppala S.M. et al. The ERA-40 re-analysis. Quart // Journal R. Meteorol. Soc. – Vol. 131 – 2961-3012.doi:10.1256/qj.04.176, 2005/.
  29. Hellerman S., Rosenstein M. Normal monthly wind stress over the world ocean with error estimates // Journal of Physical Oceanography. – 1983. – Vol. 13. – P. 1093-1104.
  30. Large W.G., Pond S. Open ocean momentum flux measurements in moderate to strong winds. // Journal of Physical Oceanography. – 1981. – Vol. 11. – P. 324-481.
  31. Кныш В.В., Коротаев Г.К., Моисеенко В.А., Кубряков А.И., Белокопытов В.Н., Инюшина Н.В. Сезонная и межгодовая изменчивость гидрофизических полей Черного моря, восстановленных на основе реанализа за период 1971-1993 гг. // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. – 2011. – Том 47, № 3. – С. 433-446.
  32. Кныш В.В., Кубряков А.И., Инюшина Н.В., Коротаев Г.К. Восстановление климатической сезонной циркуляции Черного моря на основе модели в сигма-координатах с использованием ассимиляции данных о температуре и солености // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь.: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика». – 2008. – Вып. 16. – С. 243-265.
  33. Кныш В.В., Кубряков А.И., Моисеенко В.А., Белокопытов В.Н., Инюшина Н.В., Коротаев Г.К. Тенденции в изменчивости термохалинных и динамических характеристик Черного моря, выявленные по результатам реанализа за период 1985-1994 гг. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь.: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика». – 2008. – Вып. 16. – С. 279-290.
  34. Моисеенко В.А., Коротаев Г.К., Кныш В.В., Кубряков А.И Инюшина Н.В., Белокопытов В.А. Межгодовая изменчивость термохалинных и динамических характеристик Черного моря по результатам реанализа за период 1971-1993 гг. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь.: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика». – 2009. – Вып. 19. – С. 216-227.
  35. Шифрин К.С. Оптика океана // В кн.: Океанология. Физика океана. Том 1. Гидрофизика океана(Ред. Каменкович В.М., Монин А.С.). – М.: Наука, 1978. – С. 340-380.
  36. Pope R.M., Fry E.S. Absorption spectrum(380-700 nm) of pure water. II. Integrating cavity measurements // Appl. Opt. – 1997. – Vol. 36. – P. 8710-8723.
  37. Finenko Z., Churilova T., Lee R.. Dynamics of the Vertical Distributions of Chlorophyll and Phytoplankton Biomass in the Black Sea // Oceanology. – 2005. – Vol. 45, Suppl. 1. – S112-S126.
  38. Smith R.C., Baker K.S. Optical properties of the clearest natural waters(200-800 nm) // Appl. Opt. – 1981. – Vol. 20. – Р. 177-184.
  39. Маньковский В.И., Владимиров В.Л., Афонин Е.А. и др. Многолетняя изменчивость прозрачности в Черном море и факторы, обусловившие ее сильное снижение в конце 80-х начале 90-х годов // Препринт. Севастополь: МГИ НАНУ, ИНБЮМ НАНУ. – 1996. – 32 с.
  40. Paulson C.A., Simpson J.J. Irradiance measurements in the upper ocean. // Journal of Physical Oceanography. – 1997. – Vol. 7. – Р. 953-956.
  41. Чурилова Т.Я., Суслин В.В., Сосик Х.М. Спектральная модель подводной облученности в Черном море // Морской гидрофизический журнал. – 2009. – № 6. – С. 33-46.

Файлы

 Полный текст (русский)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.