П. Н. Лишаев*, В. В. Кныш, Г. К. Коротаев

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

*E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация

Цель. Целью настоящей работы является повышение точности восстановления поля температуры в верхнем слое Черного моря. Для этого используется совместная ассимиляция в модели, разработанной в Морском гидрофизическом институте, спутниковых наблюдений температуры поверхности моря и трехмерных полей псевдоизмерений температуры в слое 50–500 м и солености в слое 2,5–500 м, рассчитанных ранее по данным альтиметрии и буев Argo.

Методы и результаты. Ассимиляция спутниковых наблюдений температуры поверхности моря наиболее эффективна в том случае, если невязки между температурой поверхности моря и модельной температурой экстраполируются по глубине в пределах верхнего перемешанного слоя вплоть до его нижней границы. Анализ профилей температуры, полученных с помощью прогностического расчета за 2012 г. и по данным измерений всплывающих буев Argo, позволил получить привязанный к сетке модели простой критерий определения глубины верхнего перемешанного слоя – градиент температуры, меньший или равный 0,017 °C/м. В пределах значений глубины верхнего перемешанного слоя в уравнении переноса тепла применялся наджинг (с англ. nudging) спутниковых измерений температуры с подобранным коэффициентом релаксации и учетом меры ошибок. Псевдоизмерения температуры и солености ассимилировались в модели предложенным ранее методом адаптивной статистики. Для тестирования результатов ассимиляции температуры поверхности моря проводился реанализ гидрофизических полей Черного моря за 2012 г. Зимне-весенний период (январь – апрель, декабрь) характеризуется повышенными значениями глубины верхнего перемешанного слоя, хорошо воспроизводимыми параметризацией Пакановски – Филандера, и низкими значениями осредненных по бассейну за месяц среднеквадратических отклонений полей модельной температуры от измеренной. Повышенные величины среднеквадратических отклонений в июле – сентябре объясняются отсутствием верхнего перемешанного слоя в профилях температуры, измеренной буями Argo, что не воспроизводится параметризацией Пакановски – Филандера.

Выводы. Реализован алгоритм ассимиляции температуры поверхности моря совместно с профилями псевдоизмерений температуры и солености, восстановленными по данным альтиметрии. Использование глубин верхнего перемешанного слоя, оцененных по вертикальным профилям температуры, дало возможность эффективно корректировать модельную температуру спутниковыми данными ТПМ, особенно в зимне-весенний период. Это позволило восстановить поля температуры за 2012 г. в верхнем слое моря с приемлемой точностью.

Ключевые слова

Черное море, спутниковая температура поверхности моря, глубина верхнего перемешанного слоя, альтиметрия, ассимиляция.

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 0827-2019-0002 «Развитие методов оперативной океанологии на основе междисциплинарных исследований процессов формирования и эволюции морской среды и математического моделирования с привлечением данных дистанционных и контактных измерений».

Для цитирования

Лишаев П. Н., Кныш В. В., Коротаев Г. К. Восстановление гидрофизических полей Черного моря с ассимиляцией поверхностной температуры и псевдоизмерений температуры, солености в модели // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 5. С. 485–500. doi:10.22449/0233-7584-2020-5-485-500

DOI

10.22449/0233-7584-2020-5-485-500

Скачать статью в PDF-формате