Динамика вод Каспийского моря над Апшеронским порогом в 2003 году

Г. С. Дьяконов1,✉, Р. А. Ибраев1,2,3

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: gleb.gosm@gmail.com

Аннотация

Цель. Изучение водообмена между Средним и Южным Каспием, оценка его интенсивности, пространственно-временной структуры и изменчивости – цель данной работы.

Методы и результаты. В исследовании применяется численная модель общей циркуляции Каспийского моря, имеющая достаточно высокое разрешение для описания мезомасштабной структуры течений – 2 км. С применением этой модели реконструирована циркуляция Каспийского моря в 2003 г., рассчитаны основные характеристики переноса вод между Средним и Южным Каспием. Конкретный год выбран в связи с тем, что во все месяцы 2003 г. поля скорости ветра в акватории Среднего и Южного Каспия достаточно хорошо согласовывались со среднеклиматическими. В полученной по модели структуре течений над Апшеронским порогом отмечается следующая закономерность: северные течения наиболее часто формируются над склоном восточного шельфа, южные – над склоном западного, причем последние, как правило, более интенсивны и регулярны. С середины июля по октябрь над Каспием регулярно дуют восточные ветры, в несколько раз усиливая северные течения, несущие вдоль восточного побережья относительно соленые и теплые воды Южного Каспия в Средний. Достаточно стабильное течение, имеющее южное направление, расположено вдоль склона западного шельфа на глубинах 100–150 м и создается градиентом плотности между холодным Средним и теплым Южным Каспием. В целом поток воды над порогом направлен с севера на юг, при этом южные потоки распределены в течение года относительно равномерно, в то время как бόльшая часть расхода северных течений приходится на период с конца июля по декабрь.

Выводы. Поскольку на юге Каспийского моря воды на всех глубинах более теплые и соленые, чем в его центральной части, водообмен двух бассейнов на протяжении всего года способствует росту и температуры, и солености в Среднем Каспии и соответственно их понижению – в Южном. Потоки соли, создаваемые течениями в рассматриваемом районе, достаточны для повышения солености верхнего слоя Среднего Каспия на 0,5‰ за 100 дней, при этом соответствующий рост температуры не превосходит 0,01–0,03°C за сутки. Обратные (южные) течения несут относительно пресные воды в Южный Каспий, понижая соленость его верхнего слоя на величину до 0,2‰ в месяц, однако такие интенсивные интрузии отмечаются лишь в марте и декабре. Влияние этих течений на тепловой баланс Южного Каспия более однородно в течение года и не превосходит 0,17°C/сут.

Ключевые слова

Каспийское море, Апшеронский порог, водообмен, гидродинамическое моделирование

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ФАНО России (тема № 0149-2019-0002) при поддержке РФФИ (проект № 17-05-01282-а).

Для цитирования

Дьяконов Г. С., Ибраев Р. А. Динамика вод Каспийского моря над Апшеронским порогом в 2003 году // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 6. С. 633–645. EDN OZUCQP. doi:10.22449/0233-7584-2019-6-633-645

Dyakonov, G.S. and Ibrayev, R.A., 2019. Dynamics of the Caspian Sea Waters over the Apsheron Sill in 2003. Physical Oceanography, 26(6), pp. 557-568. doi:10.22449/1573-160X-2019-6-557-568

DOI

10.22449/0233-7584-2019-6-633-645

Список литературы

  1. Амбросимов А. К. Пространственно-временная изменчивость характеристик течения в глу-боководной части Среднего Каспия // Метеорология и гидрология. 2016. № 1. С. 60–77.
  2. Амбросимов А. К. О циркуляции водных масс в котловине Южного Каспия // Инженерная физика. 2018. № 5. С. 108–112. doi:10.25791/infizik.05.2018.019
  3. Комплексные исследования системы Каспийского моря в 39-м рейсе научно-исследовательского судна “Рифт” / А. К. Амбросимов [и др.] // Океанология. 2014. Т. 54, № 3. С. 428–432. doi:10.7868/S0030157414020014
  4. Комплексный спутниковый мониторинг морей России / О. Ю. Лаврова [и др.]. М. : ИКИ РАН, 2011. 470 с.
  5. Комплексные исследования системы Каспийского моря в 41-м рейсе научно-исследовательского судна “Рифт” / А. К. Амбросимов [и др.] // Океанология. 2014. Т. 54, № 5. С. 715–720. doi:10.7868/S0030157414040017
  6. Seasonal variability of the Caspian Sea three-dimensional circulation, sea level and air-sea interaction / R. A. Ibrayev [et al.] // Ocean Science. 2010. Vol. 6, iss. 1. P. 311–329. doi:10.5194/os-6-311-2010
  7. Babagoli Matikolaei J., Aliakbari Bidokhti A., Shiea M. Some aspects of the deep abyssal overflow between the middle and southern basins of the Caspian Sea // Ocean Science. 2019. Vol. 15, iss. 2. P. 459–476. https://doi.org/10.5194/os-15-459-2019
  8. Analysis of deep-water exchange in the Caspian Sea based on environmental tracers / F. Peeters [et al.] // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2000. Vol. 47, iss. 4. P. 621–654. https://doi.org/10.1016/S0967-0637(99)00066-7
  9. Ибраев Р. А., Дьяконов Г. С. Моделирование динамики океана при больших колебаниях уровня // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 52, № 4. С. 514–526. doi:10.7868/S0002351516040064
  10. Дьяконов Г. С., Ибраев Р. А. Воспроизведение многолетней изменчивости уровня Каспийского моря в гидродинамической модели высокого разрешения // Океанология. 2018. Т. 58, № 1. С. 11–22. doi:10.7868/S0030157418010021
  11. Shukla J. Seamless Prediction of Weather and Climate: A New Paradigm for Modeling and Prediction Research // NOAA Climate Test Bed Joint Seminar Series. Camp Springs, Maryland : 2009. 8 p. URL: https://www.nws.noaa.gov/ost/climate/STIP/FY09CTBSeminars/shukla_021009.pdf (date of access: 07.08.2019).
  12. Hoskins B. The potential for skill across the range of the seamless weather‐climate prediction problem: a stimulus for our science // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2013. Vol. 139, iss. 672. P. 573–584. https://doi.org/10.1002/qj.1991
  13. Dyakonov G. S., Ibrayev R. A. Long-term evolution of Caspian Sea thermohaline properties reconstructed in an eddy-resolving ocean general circulation model // Ocean Science. 2019. Vol. 15, iss. 3. P. 527–541. https://doi.org/10.5194/os-15-527-2019
  14. Особенности циркуляции вод у восточного берега Среднего Каспия / В. С. Архипкин [и др.] // Водные ресурсы. 1992. № 6. С. 36–43.
  15. Griffies S. M., Hallberg R. W. Biharmonic Friction with a Smagorinsky-Like Viscosity for Use in Large-Scale Eddy-Permitting Ocean Models // Monthly Weather Review. 2000. Vol. 128, no. 8. P. 2935–2946. https://doi.org/10.1175/1520-0493(2000)1282935:BFWASL2.0.CO;2
  16. Усовершенствованная технология прогноза течений и уровня Каспийского моря / С. К. Попов [и др.] // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2013. № 5. С. 53–59.
  17. Воспроизведение циркуляции Каспийского моря с расчетом атмосферного воздействия с помощью модели WRF / Н. А. Дианский [и др.] // Труды Карельского научного центра РАН. 2016. № 5. С. 21–34. doi:10.17076/lim310
  18. Ибраев Р. А., Курдюмов Д. Г. Чувствительность сезонной изменчивости циркуляции вод Каспийского моря к параметризации вертикального перемешивания в модели гидродинамики // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2003. Т. 39, № 6. С. 849–856.
  19. Косарев А. Н., Тужилкин В. С. Климатические термохалинные поля Каспийского моря. М. : СОРБИС, 1995. 96 с.
  20. 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. doi:10.1002/qj.828
  21. Анисимов А. Е., Яровая Д. А., Барабанов В. С. Реанализ атмосферной циркуляции для Черноморско-Каспийского региона // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 4. С. 14–28.
  22. Практика суперкомпьютера «Ломоносов» / Вл. В. Воеводин [и др.] // Открытые системы СУБД. 2012. № 7. С. 36–39.

Скачать статью в PDF-формате