Реанализ гидрофизических полей Черного моря на основе ассимиляции данных измерений температуры и солености в z-координатной модели

А.И. Мизюк

Морской гидрофизический институт, Севастополь

✉ e-mail: nmikl@rambler.ru

Аннотация

Настоящая работа посвящена развитию ретроспективного анализа гидрофизических полей Черного моря на основе ассимиляции данных измерений температуры и солености в z-координатной модели циркуляции посредством алгоритма адаптивной статистики. Предложены способы оценки «типичных» дисперсий ошибок прогноза температуры и солености, позволяющей получить квазиоптимальные веса в ассимиляционных слагаемых уравнений переноса тепла и соли. Разработанная ассимиляционная модель была использована для проведения реанализа гидрофизических полей Черного моря за 1985 – 1993 гг. Для этого периода выполнено сравнение результатов восстановления гидрофизических полей на основе алгоритма адаптивной статистики и упрощенного алгоритма. Выбранный способ оценки «типичных» дисперсий ошибок прогноза позволил получить согласованные гидрофизические поля.

Ключевые слова

Черное море, реанализ, ассимиляция данных, межгодовая изменчивость, моделирование циркуляции

Для цитирования

Мизюк А.И. Реанализ гидрофизических полей Черного моря на основе ассимиляции данных измерений температуры и солености в z-координатной модели // Морской гидрофизический журнал. 2014. № 3. С. 30-47. EDN TEWSBP.

Mizyuk, A.I., 2014. Reanalysis of the Black Sea Hydrophysical Fields Based on Temperature and Salinity Measurement Data Assimilation in the Z-Coordinate Model. Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal, (3), pp. 30-47 (in Russian).

Список литературы

  1. Köhl A., Stammer D. Variability of the meridional overturning in the North Atlantic from the 50 years GECCO State Estimation // J. Phys. Oceanogr. – 2008. – 38. – P. 1913 – 1930.
  2. Carton J.A., Giese B.S. A reanalysis of ocean climate using simple ocean data assimilation (SODA) // Mon. Wea. Rev. – 2008. – 136. – P. 2999 – 3017.
  3. Кныш В.В., Коротаев Г.К., Моисеенко В.А. и др. Сезонная и межгодовая изменчивость гидрофизических полей Черного моря, восстановленных на основе реанализа за период 1971 – 1993 гг. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. – 2011. – 47, No 3. – С. 433 – 446.
  4. Демышев С.Г., Кныш В.В., Коротаев Г.К. Результаты расчета адаптированных полей Черного моря на основе ассимиляции в модели данных по климатической температуре и солености // Там же. – 2006. – 42, No 4. – С. 604 – 617.
  5. Демышев С.Г., Коротаев Г.К. Численная энергосбалансированная модель бароклинных течений океана с неровным дном на сетке С // Численные модели и результаты калибровочных расчетов течений в Атлантическом океане. – М.: ИВМ РАН, 1992. – С. 163 – 231.
  6. Демышев С.Г. Исследование чувствительности параметризации Меллора – Ямады к выбору конечно-разностных аналогов в численной трехмерной модели оперативного прогноза течений в Черном море // Морской гидрофизический журнал. – 2010. – No 3. – С. 29 – 39.
  7. Кныш В.В., Демышев С.Г., Кубряков А.И. и др. Сопоставление результатов реанализа гидрофизических полей Черного моря, выполненного по моделям в σ- и z-координатах // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2011. – Вып. 24. – С. 19 – 37.
  8. Кныш В.В., Демышев С.Г., Инюшина Н.В. и др. Ассимиляция климатических гидрологических данных в модели Черного моря на основе алгоритма адаптивной статистики ошибок прогноза // Морской гидрофизический журнал. – 2008. – No 1. – С. 44 – 55.
  9. Pietrzak J. The use of TVD limiters for forward-in-time upstream-biased advective schemes in ocean modeling // Mon. Wea. Rev. – 1998. – 126. – P. 812 – 830.
  10. Matsuno T. Numerical integrations of the primitive equations by a simulated backward difference method // J. Meteor. Soc. Japan. Ser. 2. – 1966. – 44, No 1. – P. 76 – 84.
  11. Arakawa A., Lamb V.R. A potential enstrophy and energy conserving scheme for the shallow water equation // Mon. Wea. Rev. – 1981. – 109, No 1. – P. 18 – 36.
  12. Демышев С.Г. Численные эксперименты по сопоставлению двух конечно-разностных схем для уравнений движения в дискретной модели гидродинамики Черного моря // Морской гидрофизический журнал. – 2005. – No 5. – С. 47 – 59.
  13. Демышев С.Г. Аппроксимация силы плавучести в численной модели бароклинных течений океана // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. – 1998. – 34, No 3. – С. 404 – 412.
  14. Демышев С.Г. О повышении точности расчета течений в Черном море при использовании приведенного уровня моря в численной модели // Метеорология и гидрология. – 1996. – No 9. – С. 75 – 83.
  15. Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problem // Rev. Geophys. – 1982. – No 20. – P. 851 – 875.
  16. Моисеенко В.А., Белокопытов В.Н. Оценка качества массива данных измерений, подготовленного для решения задачи реанализа состояния Черного моря за период 1985 – 1994 гг. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2008. – Вып. 16. – С. 184 – 189.
  17. Кныш В.В., Демышев С.Г., Коротаев Г.К. Методика реконструкции климатической сезонной циркуляции Черного моря на основе ассимиляции гидрологических данных в модели // Морской гидрофизический журнал. – 2002. – No 2. – С. 36 – 52.
  18. Мизюк А.И. Реанализ гидрофизических полей Черного моря на базе ассимиляции в σ-координатной модели ежемесячных массивов данных измерений температуры и солености для периода 1971 – 1993 гг. посредством алгоритма адаптивной статистики // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2011. – Вып. 24. – С. 56 – 77.
  19. Мизюк А.И. Развитие ретроспективного анализа гидрофизических полей Черного моря посредством ассимиляции в моделях измерений температуры и солености: Дис. … канд. физ.-мат. наук. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2012. – 164 с.
  20. Uppala S.M., Kаllberg P.W., Simmons A.J. et al. The ERA-40 re-analysis // Quart. J. Roy. Meteor. Soc. – 2005. – 131, No 612. – P. 2961 – 3012.
  21. WP10 V1 Reanalysis Product Quality Information Document // http://catalogue.myocean.eu.org/static/resources/myocean/quid/MYO-WP10-QUID-V1-BS-MHI-BS-MHIR_DAVER_PHYS-RAN-v1.0.pdf.

Скачать статью в PDF-формате