Уточнение методики восстановления трехмерных полей солености и температуры Черного моря по редким измерениям и альтиметрии

В.В. Кныш✉, П.Н. Лишаев

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: vaknysh@yandex.ru

Аннотация

Приведены результаты двух специальных численных экспериментов по уточнению предложенной ранее процедуры восстановления трехмерных полей солености и температуры по данным альтиметрии и ограниченных измерений на станциях и буях Argo за 2012 г. В эксперименте 1 используются среднемесячные коэффициенты линейной зависимости глубин солености профиля «нулевой» градации альтиметрического уровня в профилях солености положительных и отрицательных градаций. Процедура расчета среднесуточных коэффициентов линейных трендов глубин реализуется в эксперименте 2. Показано, что восстановленные в эксперименте 2 в глубоководной области моря термохалинные поля обладают большей точностью, а размах их значений на горизонтах слоя 100 – 500 м меняется плавно при переходе от одних суток к другим. Гидрофизические поля Черного моря восстановлены посредством ассимиляции в модели трехмерных термохалинных параметров в реанализе за 2012 г. Получено, что стандартные среднеквадратические отклонения температуры и солености по сравнению с наблюдениями на подавляющем большинстве горизонтов слоя 0 – 500 м оказались меньше, чем в эксперименте 1. Корень из дисперсии полей измеренной солености превышает среднеквадратические отклонения на всех горизонтах слоя от поверхности до 500 м включительно. Использование для восстановления трехмерных полей температуры и солености среднесуточных значений коэффициентов линейных трендов с последующей ассимиляцией этих полей в модели является предпочтительным. Выявлено, что модель термодинамики верхнего слоя моря 0 – 100 м нуждается в усовершенствовании.

Ключевые слова

альтиметрия, буи Argo, методика восстановления, коэффициенты трендов, трехмерные поля, реанализ

Для цитирования

Кныш В.В., Лишаев П.Н. Уточнение методики восстановления трехмерных полей солености и температуры Черного моря по редким измерениям и альтиметрии // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 6. С. 5-17. EDN XGXUKH. doi:10.22449/0233-7584-2016-6-5-17

Knysh, V.V. and Lishaev, P.N., 2016. Improvement of the Method for Reconstructing the Temperature and Salinity Three-Dimensional Fields of the Black Sea Based on Insufficient Measurements and Altimetry. Physical Oceanography, (6), pp. 3-14. doi:10.22449/1573-160X-2016-6-3-14

DOI

10.22449/0233-7584-2016-6-5-17

Список литературы

  1. Коротаев Г.К., Демышев С.Г., Дорофеев В.Л. и др. Архитектура и результаты работы Международного Черноморского центра морских прогнозов, созданного на базе МГИ НАН Украины в рамках проекта Европейского Союза «Мой Океан» // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2013. – Вып. 27. – С. 128 – 133.
  2. Лишаев П.Н., Коротаев Г.К., Кныш В.В. и др. Восстановление синоптической изменчивости гидрофизических полей Черного моря на основе реанализа за 1980 – 1993 годы // Морской гидрофизический журнал. – 2014. – № 5. – С. 49 – 68.
  3. Ратнер Ю.Б., Кубряков А.И., Холод А.Л. и др. Использование данных измерений с дрейфующих буев SVP-DTC и Argo для валидации результатов прогноза температуры воды в прибрежной области Черного моря // Там же. – С. 33 – 48.
  4. Кубряков А.И. Применение технологии вложенных сеток при создании системы мониторинга гидрофизических полей в прибрежных районах Черного моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2004. – Вып. 11. – С. 31 – 50.
  5. Blumberg A.F., Mellor G.L. A description of a three-dimensional coastal ocean model // Three Dimensional Shelf Models, Coast. Estuar. Sci. V. 5. – Washington D.C.: AGU, 1987. – P. 1 – 16.
  6. Hunter J.R. OzPOM: A version of the Princeton Ocean Model. – 2002. – http://www. antcrc. utas.edu.au/johunter/ozpom.html.
  7. Дорофеев В.Л., Сухих Л.И. Анализ изменчивости гидрофизических полей Черного моря в период 1993 – 2012 годов на основе результатов выполненного реанализа // Морской гидрофизический журнал. – 2016. – № 1. – С. 33 – 48.
  8. Коротаев Г.К., Лишаев П.Н., Кныш В.В. Методика анализа данных измерений температуры и солености Черного моря с использованием динамического альтиметрического уровня // Там же. – 2015. – № 2. – С. 26 - 42.
  9. Коротаев Г.К., Лишаев П.Н., Кныш В.В. Восстановление трехмерных полей солености и температуры Черного моря по данным спутниковых альтиметрических измерений // Исследование Земли из космоса. – 2016. – № 1 – 2. – С. 199 – 212.
  10. AVISO – Archivage Validation Interprétation des données des Satellites Océanographiques. – http://www.aviso.oceanobs.com/.
  11. Le Traon P.-Y., Dibarboure G., Ducet N. Use of a high-resolution model to analyze the mapping capabilities of Multiple-Altimeter Missions // J. Atmos. Ocean. Tech. – 2001. – 18, № 7. – P. 1277 – 1288. – doi: 10.1175/1520-0426(2001)0181277:\UOHARM2.0.CO;2.
  12. Pascual A., Faugère Y., Larnicol G. et al. Improved description of the ocean mesoscale variability by combining four satellite altimeters // Geophys. Res. Lett. – 2006. – 33, № 2. – P. 2611 – 2614.
  13. Kubryakov A.A., Stanichny S.V. Estimating the quality of the retrieval of the surface geostrophic circulation of the Black Sea by satellite altimetry data based on validation with drifting buoy measurements // Izvestiya. Atmos. Ocean. Phys. – 2013. – 49, № 9. – P. 930 – 938.
  14. Кныш В.В., Кубряков А.И., Инюшина Н.В. и др. Восстановление климатической сезонной циркуляции Черного моря на основе модели в σ-координатах с использованием ассимиляции данных о температуре и солености // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2008. – Вып. 16. – С. 243 – 265.
  15. Леонов А.К. Региональная океанография. Часть 1. Берингово, Охотское, Японское, Каспийское и Черное моря. – Л.: Гидрометеоиздат, 1960. – 765 с.
  16. Иванов В.А., Белокопытов В.Н. Океанография Черного моря. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. – 212 с.
  17. Korotaev G., Dorofeev V., Oguz T. et al. The MyOcean Black Sea coupling of dynamics and ecosystem // Mercator Ocean Quart. Newslet. – 2011. – 40. – P. 26 – 35.
  18. Kubryakov A.A., Stanichny S.V. Seasonal and interannual variability of the Black Sea eddies and its dependence on characteristics of the large-scale circulation // Deep-Sea Res. Part I: Ocean. Res. Papers. – 2015. – 97. – P. 80 – 91. – http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr.2014.12.002.
  19. Гандин Л.С., Каган Р.А. Статистические методы интерпретации метеорологических данных. – Л.: Гидрометеоиздат, 1976. – 357 c.
  20. Sarmiento J.L., Bryan K. An ocean transport model for the North Atlantic // J. Geoph. Res. – 1982. – 87, iss. C1. – P. 394 – 408. – doi:10.1029/JC087iC01p00394.
  21. Pacanowsci R.C., Philander S.G.H. Parameterization of vertical mixing in numerical models of tropical oceans // J. Phys. Oceanogr. – 1981. – 11. – P. 1443 – 1451. – doi: 10.1175/1520-0485(1981)0111443:POVMIN2.0.CO;2.
  22. Ibraev R.A., Trukhchev D.I. Model study of the seasonal variability of the Black Sea circulation // NATO TU – Black Sea project ecosystem modeling as a management tool for Black Sea, symposium on Scientific results. V. 2. – Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1998. – P. 179 – 196.
  23. Berrisford P., Dee D., Fielding K. et al. The ERA-Interim archive Version 1.0 // ERA Rep. Ser. – ECMWF, 2009. – 16 p. – www.ecmwf.int.
  24. Korotaev G.K., Sarkisyan A.S., Knysh V.V. et al. Reanalysis of seasonal and interannual variability of Black Sea fields for 1993 – 2012 // Izvestiya. Atmos. Ocean. Phys. – July 2016. – 52, iss. 4. – P. 418 – 430. – doi: 10.1134/S0001433816040071.
  25. Колесников А.Г. К вычислению годового хода температуры воды в южных морях // Тр. Морского гидрофизического института АН СССР. – 1953. – Т. 3. – С. 106 – 127.
  26. Korotaev G.K., Knysh V.V., Kubryakov A.I. Study of formation process of cold intermediate layer based on reanalysis of Black Sea hydrophysical fields for 1971 – 1993 // Izvestiya. Atmos. Ocean. Phys. – January 2014. – 50, iss. 1. – P. 35 – 48.
  27. Ильин Ю.П., Репетин Л.Н., Белокопытов В.Н. и др. Гидрометеорологические условия морей Украины. Т. 2. Черное море. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2012. – 420 с.

Скачать статью в PDF-формате