Верификация данных реанализа ERA-Interim в Азово-Черноморском бассейне

Т. Б. Гранкина1,✉, Р. А. Ибраев1,2,3, П. А. Могильников3

1 Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Москва, Россия

2 Институт вычислительной математики им. Г. И. Марчука РАН, Москва, Россия

3 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Долгопрудный, Россия

✉ e-mail: grankina@gmail.com

Аннотация

Цель. Цель работы – оценить качество метеорологической информации ERA-Interim Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) в районе Азово-Черноморского бассейна, исследовать возможность использования этих данных для задания атмосферного форсинга в численной модели гидродинамики Черного и Азовского морей.

Методы и результаты. Анализ проводится на основе сравнения среднемноголетних полей ERA-Interim с данными измерений параметров атмосферной циркуляции, представленными в гидрометеорологических атласах. Отмечаются наиболее существенные расхождения полей ERA-Interim с данными климатических массивов, рассматриваются связанные с этими расхождениями возможные ошибки воспроизведения циркуляции вод в указанных морях.

Выводы. Cравнительный анализ показал, что по ряду параметров данные реанализа качественно согласуются с натурными данными. Наибольшие расхождения (до 70%) отмечаются в поле осадков осенью у побережья Кавказа. Такая ошибка в граничных условиях может негативно повлиять на поверхностное распределение солености при численном моделировании и, как следствие, на воспроизведение термохалинной циркуляции моря в этом регионе. Также значительную ошибку в результаты численных расчетов могут внести расхождения в полях приводного ветра. В данных ERA-Interim модуль скорости ветра в целом занижен на 7% по всей акватории Черного моря в весенне-летний период и на 20-25% в Азовском море в течение всего года. Направление результирующего ветра наиболее искажено в летний период, в то время как зимой расхождения существенны только в юго-восточной части Черного моря. Наилучшее соответствие данным климатических массивов отмечается в полях температуры и влажности воздуха: расхождения в этих параметрах минимальны.

Ключевые слова

Черное море, Азовское море, ERA-Interim, гидродинамическое моделирование, атмосферный форсинг

Благодарности

Работа выполнена в Институте океанологии им. П. П. Ширшова РАН в рамках государственного задания ФАНО России (тема № 0149-2018-0021) при частичной поддержке РФФИ (проект № 17-05-01282).

Для цитирования

Гранкина Т. Б., Ибраев Р. А., Могильников П. А. Верификация данных реанализа ERA-Interim в Азово-Черноморском бассейне // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 3. С. 261–272. EDN LLXSKZ. doi:10.22449/0233-7584-2019-3-261-272

Grankina, T.B., Ibrayev, R.A. and Mogilnikov, P.A., 2019. Verification of the ERA-Interim Reanalysis Data in the Azov–Black Sea Basin. Physical Oceanography, 26(3), pp. 236-246. doi:10.22449/1573-160X-2019-3-236-246

DOI

10.22449/0233-7584-2019-3-261-272

Список литературы

  1. Кныш В. В., Коротаев Г. К., Лишаев П. Н. Методика использования трехмерных полей температуры и солености Черного моря, восстановленных по малочисленным данным измерений и альтиметрии, в оперативной прогностической модели // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 2. С. 53−69. doi:10.22449/0233-7584-2016-2-53-69
  2. Демышев С. Г., Дымова О. А. Расчет и анализ энергетики циркуляции вод в прибрежных районах Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 3. С. 49−62. doi:10.22449/0233-7584-2017-3-49-62
  3. 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. С. 664–675. doi:10.7868/S0002351513060047
  4. Stanev E. V. On the mechanisms of the Black sea circulation // Earth-Science Reviews. 1990. Vol. 28, iss. 4. P. 285–319. doi:10.1016/0012-8252(90)90052-W
  5. Control of Black Sea intermediate water mass formation by dynamics and topography: Comparison of numerical simulations, surveys and satellite data / E. V. Stanev [et al.] // Journal of Marine Research. 2003. Vol. 61, no. 1. P. 59–99. doi:10.1357/002224003321586417
  6. Black Sea thermohaline properties: Long-term trends and variations / S. Miladinova [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2017. Vol. 122, iss. 7. P. 5624–5644. doi:10.1002/ 2016JC012644
  7. Formation and changes of the Black Sea cold intermediate layer / S. Miladinova [et al.] // Progress in Oceanography. 2018. Vol. 167. P. 11–23. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2018.07.002
  8. 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 Research I: Oceanographic Research Papers. 2015. Vol. 97. P. 80–91. http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr.2014.12.002
  9. Korotenko K. A. Modeling mesoscale circulation of the Black Sea // Oceanology. 2015. Vol. 55, iss. 6. P. 820–826. https://doi.org/10.1134/S0001437015060077
  10. Beṣiktepe Ş., Lozano C. J., Robinson A. R. On the summer mesoscale variability of the Black Sea // Journal of Marine Research. 2001. Vol. 59, no. 4. P. 475–515. https://doi.org/10.1357/002224001762842163
  11. Восстановление синоптической изменчивости гидрофизических полей Черного моря на основе реанализа за 1980–1993 годы / П. Н. Лишаев [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2014. № 5. С. 49−68. URL: http://мгфж.рф/images/files/2014/05/201405_03.pdf (дата обращения: 10.03.2019).
  12. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system / D. P. Dee [et al.] // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2011. Vol. 137, iss. 656. P. 553–597. https://doi.org/10.1002/qj.828
  13. Сухих Л. И., Дорофеев В. Л. Исследование чувствительности результатов реанализа гидрофизических полей Черного моря к используемому атмосферному воздействию // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 5. С. 48–64. doi:10.22449/0233-7584-2016-5-48-64
  14. Ефимов В. В., Савченко А. О., Анисимов А. Е. Особенности теплообмена Черного моря с атмосферой в осенне-зимний период // Морской гидрофизический журнал. 2014. № 6. C. 71–81. URL: http://мгфж.рф/images/files/2014/06/201406_06.pdf (дата обращения: 10.03.2019).
  15. Berg P., Feldmann H., Panitz H.-J. Bias correction of high resolution regional climate model data // Journal of Hydrology. 2012. Vol. 448–449. P. 80−92. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.04.026
  16. Cattiaux J., Douville H., Peings Y. European temperatures in CMIP5: origins of present-day biases and future uncertainties // Climate Dynamics. 2013. Vol. 41, iss. 11–12. P. 2889–2907. https://doi.org/10.1007/s00382-013-1731-y
  17. Ибраев Р. А., Дьяконов Г. С. Моделирование динамики океана при больших колебаниях уровня // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 52, № 4. С. 514−526. doi:10.7868/S0002351516040064
  18. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. IV: Черное море. Вып. 1: Гидрометеорологические условия / Под ред. А. И. Симонова, Э. Н. Альтмана. СПб. : Гидрометеоиздат, 1991. 430 с.
  19. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. V: Азовское море / Под ред. Н. П. Гоптарева, А. И. Симонова, Б. М. Затучной, Д. Е. Гершановича. СПб. : Гидрометеоиздат, 1991. 235 с.
  20. Гидрометеорологические условия морей Украины. Том 2: Черное море / Ю. П. Ильин [и др.]. Севастополь, 2012. 421 с.
  21. Boilley А., Wald L. Comparison between meteorological re-analyses from ERA-Interim and MERRA and measurements of daily solar irradiation at surface // Renewable Energy. 2015. Vol. 75. P. 135−143. doi:10.1016/j.renene.2014.09.042
  22. Анисимов А. Е., Яровая Д. А., Барабанов В. С. Реанализ атмосферной циркуляции для Черноморско-Каспийского региона // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 4. С. 14−28. doi:10.22449/0233-7584-2015-4-14-28

Скачать статью в PDF-формате