Воспроизведение глубоководной циркуляции Черного моря с помощью модели INMOM и сопоставление результатов с данными буев ARGO

Е. А. Коршенко1,✉, Н. А. Дианский1,2,3, В. В. Фомин1

1 Государственный океанографический институт имени Н. Н. Зубова, Москва, Россия

2 МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия

3 Институт вычислительной математики им. Г. И. Марчука Российской академии наук, Москва, Россия

✉ e-mail: zhenyakorshenko@gmail.com

Аннотация

Цель. Анализируются результаты численного моделирования гидрофизических характеристик Черного моря за 2011 г.

Методы и результаты. Гидрофизические поля рассчитаны с помощью версии σ-модели морской циркуляции INMOM (Institute of Numerical Mathematics Ocean Model) для акватории Черного, Азовского и Мраморного морей с горизонтальным разрешением 1 км и с 20 неравномерно распределенными σ-уровнями по вертикали. Оценка качества воспроизведения полей солености и температуры проводится путем сравнения с доступными за рассматриваемый период данными глубоководных буев-профилемеров ARGO. Степень соответствия рассчитанных полей течений реальным оценивается исходя из средних глубоководных скоростей течений, рассчитанных по данным перемещения буев ARGO.

Выводы. Результаты проведенного сравнительного анализа продемонстрировали, что INMOM хорошо воспроизводит распределение по глубине гидрофизических характеристик Черного моря. Анализ результатов сравнения рассчитанных значений температуры и солености с данными, полученными с буев ARGO, показал, что наибольшие значения отклонений рассматриваемых характеристик водной среды относятся к верхним слоям моря (0–100 м). В более глубоководных слоях (300–1500 м) уровень согласованности результатов моделирования и натурных данных значительно выше. На горизонтах ниже глубины 800 м выявлена антициклоническая циркуляция глубоководных течений со скоростями, достигающими 1,5 см/с. Обнаруженная особенность нехарактерна для общепринятой схемы циклонической циркуляции вод Черного моря.

Ключевые слова

Черное море, численное моделирование, гидрофизические поля, буи-профилемеры ARGO, глубоководная циркуляция, противотечение

Благодарности

Исследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ в рамках научных проектов № 18-05-00353, № 18-35-00512.

Для цитирования

Коршенко Е. А., Дианский Н. А., Фомин В. В. Воспроизведение глубоководной циркуляции Черного моря с помощью модели INMOM и сопоставление результатов с данными буев ARGO // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 3. С. 220–232. EDN WDPFVK. doi:10.22449/0233-7584-2019-3-220-232

Korshenko, E.A., Diansky, N.A. and Fomin, V.V., 2019. Reconstruction of the Black Sea Deep-Water Circulation Using INMOM and Comparison of the Results with the ARGO Buoys Data. Physical Oceanography, 26(3), pp. 202-213. doi:10.22449/1573-160X-2019-3-202-213

DOI

10.22449/0233-7584-2019-3-220-232

Список литературы

  1. Численные эксперименты по реконструкции глубинных течений в Черном море / С. Г. Демышев [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 2. С. 38–52. doi:10.22449/0233-7584-2016-2-38-52
  2. Павлушин А. А., Шапиро Н. Б., Михайлова Э. Н. Роль рельефа дна и β-эффекта в дина-мике Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 6. С. 27–39. doi:10.22449/0233-7584-2017-6-27-39
  3. Stanev E. V. On the mechanisms of the Black Sea circulation // Earth-Science Reviews. 1990. Vol. 28, iss. 4. P. 285-319. https://doi.org/10.1016/0012-8252(90)90052-W
  4. Булгаков С. Н., Коротаев Г. К., Уайтхэд Дж. А. Роль потоков плавучести в формиро-вании крупномасштабной циркуляции и стратификации вод моря. Часть 2: лабораторные эксперименты // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 1996. Т. 32, № 4. С. 557–564.
  5. Саркисян А. С., Джиоев Т. З. Диагностическая модель и расчет течений в Черном море // Метеорология и гидрология. 1974. № 3. С. 71–76.
  6. Марчук Г. И., Кордзадзе А. А., Скиба Ю. Н. Расчет основных гидрологических полей Черного моря на основе метода расщепления // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1975. Т. 11, № 4. C. 379–393.
  7. Петренко Л. А., Кушнир В. М. Климатические придонные течения в Черном море // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2006. Вып. 14. С. 477–486.
  8. Расчет течений и распространения загрязнения в прибрежных водах Большого Сочи / Н. А. Дианский [и др.] // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49, № 6. C. 664–675. doi:10.7868/S0002351513060047
  9. Splitting Numerical Technique with Application to the High Resolution Simulation of the Indian Ocean Circulation / G. I. Marchuk [et al.] // Pure and Applied Geophysics. 2005. Vol. 162, iss. 8–9. P. 1407–1429. https://doi.org/10.1007/s00024-005-2677-8
  10. Developments in ocean climate modelling / S. M. Griffies [et al.] // Ocean Modelling. 2000. Vol. 2, iss. 3–4. P. 123–192. https://doi.org/10.1016/S1463-5003(00)00014-7
  11. Brydon D., Sun S., Bleck R. A new approximation of the equation of state for seawater, suitable for numerical ocean models // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1999. Vol. 104, iss. C1. P. 1537–1540. https://doi.org/10.1029/1998JC900059
  12. Numerical model of the circulation of the Black Sea and the Sea of Azov / V. B. Zalesny [et al.] // Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling. 2012. Vol. 27, iss. 1. P. 95–112. doi:10.1515/rnam-2012-0006
  13. Полонский А. Б., Шокурова И. Г., Белокопытов В. Н. Десятилетняя изменчивость температуры и солености в Черном море // Морcкой гидрофизический журнал. 2013. № 6. C. 27–41.
  14. Pacanowski R. C., Philander S. G. H. Parametrization of vertical mixing in numerical models of tropical oceans // Journal of Physical Oceanography. 1981. Vol. 11, no. 11. Р. 1443–1451. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1981)0111443:POVMIN2.0.CO;2
  15. Does nudging squelch the extremes in regional climate modeling? / T. L. Otte [et al.] // Journal of Climate. 2012. Vol. 25, no. 20. P. 7046–7066. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00048.1
  16. Дорофеев В. Л., Сухих Л. И. Моделирование долговременной эволюции гидрофизичес-ких полей Черного моря // Океанология. 2017. Т. 57, № 6. С. 871–884. doi:10.7868/S003015741706003X
  17. Дианский Н. А., Багно А. В., Залесный В. Б. Сигма-модель глобальной циркуляции океана и ее чувствительность к вариациям напряжения трения ветра // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2002. Т. 38, № 4. С. 537–556.
  18. North Atlantic simulations in Coordinated Ocean-ice Reference Experiments phase II (CORE-II). Part I: Mean states / G. Danabasoglu [et al.] // Ocean Modelling. 2014. Vol. 73. P. 76–107. doi:10.1016/j.ocemod.2013.10.005
  19. Ретроспективные расчеты циркуляции и ледяного покрова Охотского моря на основе современных технологий численного моделирования / Н. А. Дианский [и др.] // Вести газовой науки. Пос. Развилка, Московская обл. : Газпром ВНИИГАЗ, 2017. № 4(32). С. 82–93.
  20. Lorenc A. C., Bell R. S., Macpherson B. The Meteorological Office analysis correction data assimilation scheme // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 1991. Vol. 117, iss. 497. Р. 59–89. https://doi.org/10.1002/qj.49711749704
  21. Маркова Н. В., Багаев А. В. Оценка скоростей глубоководных течений в Черном море по данным дрейфующих буев-профилемеров ARGO // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 3. С. 26–39. doi:10.22449/0233-7584-2016-3-26-39
  22. Development of Black Sea nowcasting and forecasting system / G. K. Korotaev [et al.] // Ocean Science. 2011. Vol. 7, iss. 5. P. 629–649. doi:10.5194/os-7-629-2011

Скачать статью в PDF-формате