Исследование фронтальных зон Норвежского моря

А. Ф. Ахтямова✉, В. С. Травкин

Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

✉ e-mail: avellinnaa@gmail.com

Аннотация

Цель. Фронтальные зоны представляют собой области повышенных горизонтальных градиентов физических, химических и биологических параметров, оказывающие существенное влияние на динамику Мирового океана. Целью данной работы является исследование фронтальных зон в Норвежском море в поле температуры, солености и уровня морской поверхности.

Методы и результаты. Используются данные о температуре, солености и уровне морской поверхности реанализа GLORYS12V1 за 1993–2019 гг., доступного на ресурсе CMEMS (Copernicus Marine Environment Monitoring Service). Выделено пять климатических фронтальных зон в исследуемой акватории, рассчитаны средние и максимальные градиенты в поле температуры, солености, уровня морской поверхности. Построены карты пространственного расположения термохалинных и динамических фронтальных зон, карты повторяемости фронтальных зон. Дается оценка взаимосвязи атмосферных индексов NAO (North Atlantic Oscillation) и AO (Arctic Oscillation) с временнóй и межгодовой изменчивостью площадей фронтальных зон. Полученные результаты сравниваются с оценками других авторов.

Выводы. Установлено, что в зимний период наблюдаются в среднем более высокие, по сравнению с летним периодом, значения градиентов. Обнаружено, что с увеличением глубины наблюдается смещение фронтальных зон к Лофотенской котловине и к Фарерско-Исландскому порогу. Карты повторяемости фронтальных зон демонстрируют высокие значения (более 50 %) областей с высокими градиентами вблизи Лофотенского вихря, Шпицбергена, хребта Мона и материкового склона Норвегии. Большинство фронтальных зон имеют ярко выраженную сезонную и межгодовую изменчивость. Отмечена отрицательная межгодовая корреляция площадей фронтальных зон с NAO и АО. Замечено, что сезонная изменчивость имеет высокую положительную корреляцию с NAO.

Ключевые слова

Норвежское море, фронтальные зоны, сезонная изменчивость, межгодовая изменчивость, NAO, индекс AO, арктическая осцилляция

Благодарности

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ, проект № 22-27-00004.

Для цитирования

Ахтямова А. Ф., Травкин В. С. Исследование фронтальных зон Норвежского моря // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 1. С. 67–83. EDN IHBIQE. doi:10.29039/0233-7584-2023-1-67-83

Akhtyamova, A.F. and Travkin, V.S., 2023. Investigation of Frontal Zones in the Norwegian Sea. Physical Oceanography, 30(1), pp. 62-77. doi:10.29039/1573-160X-2023-1-62-77

DOI

10.29039/0233-7584-2023-1-67-83

Список литературы

  1. Kostianoy A. G., Nihoul C. J. Frontal Zones in the Norwegian, Greenland, Barents and Bering Seas // Influence of Climate Change on the Changing Arctic and Sub-Arctic Conditions. Dordrecht : Springer, 2009. P. 171–190. doi:10.1007/978-1-4020-9460-6_13
  2. Life on the edge: Marine life and fronts / D. B. Olson [et al.] // Oceanography. 1994. Vol. 7, no. 2. P. 52–60. https://doi.org/10.5670/oceanog.1994.03
  3. Bakun A. Fronts and eddies as key structures in the habitat of marine fish larvae: opportunity, adaptive response and competitive advantage // Scientia Marina. 2006. Vol. 70, suppl. 2. P. 105–122. doi:10.3989/scimar.2006.70s2105
  4. “Flashes” of chlorophyll-a concentration derived from in situ and remote sensing data at the Polar Front in the Barents Sea / V. Kushnir [et al.] // The Open Oceanography Journal. 2011. Vol. 5. P. 14–21. doi:10.2174/1874252101105010014
  5. Russell R. W., Harrison N. M., Hunt Jr. J. G. L. Foraging at a Front: Hydrography, Zooplankton, and Avian Planktivory in the Northern Bering Sea // Marine Ecology Progress Series. 1999. Vol. 182. P. 77–93. doi:10.3354/meps182077
  6. Oceanic Fronts Shape Biodiversity of Gelatinous Zooplankton in the European Arctic / M. K. Manko [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2022. Vol. 9. 941025. doi:10.3389/fmars.2022.941025
  7. Chapman C. C. Southern Ocean jets and how to find them: Improving and comparing common jet detection methods // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2014. Vol. 119, iss. 7. P. 4318–4339. doi:10.1002/2014jc009810
  8. Orvik K. A., Niiler P. Major pathways of Atlantic water in the northern North Atlantic and Nordic Seas toward Arctic // Geophysical Research Letters. 2002. Vol. 29, iss. 19. 1896. doi:10.1029/2002gl015002
  9. Малинин В. Н., Гордеева С. М. Промысловая океанология юго-восточной части Тихого океана. СПб. : РГГМУ, 2009. Том I : Изменчивость факторов среды обитания. 277 с.
  10. Topographic experiments over dynamical processes in the Norwegian Sea / T. V. Belonenko [et al.] // Russian Journal of Earth Sciences. 2021. Vol. 21. ES1006. doi:10.2205/2020ES000747
  11. The Lofoten Basin eddy: Three years of evolution as observed by Seagliders / L.-S. Yu [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2017. Vol. 122, iss. 8. P. 6814–6834. doi:10.1002/2017jc012982
  12. Башмачников И. Л., Белоненко Т. В., Куйбин П. А. Приложение теории колоннообразных Q-вихрей с винтовой структурой к описанию динамических характеристик Лофотенского вихря Норвежского моря // Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле. 2017. Т. 62, № 3. С. 221–236. doi:10.21638/11701/spbu07.2017.301
  13. Травкин В. С., Белоненко Т. В. Исследование вихревой изменчивости в Лофотенской котловине на основе анализа доступной потенциальной и кинетической энергии // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 3. С. 318–332. doi:10.22449/0233-7584-2021-3-318-332
  14. The Lofoten Vortex of the Nordic Seas / Raj R. P. [et al.] // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2015. Vol. 96. P. 1–14. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2014.10.011
  15. Травкин В. С., Белоненко Т. В., Кубряков А. А. Холодное пятно над Лофотенским вихрем // Исследование Земли из Космоса. 2022. № 4. С. 25–37. EDN NLWRVS. doi:10.31857/S0205961422040066
  16. Фёдоров A. М., Башмачников И. Л., Белоненко Т. В. Зимняя конвекция в Лофотенской котловине по данным буев Argo и гидродинамического моделирования // Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле. 2019. Т. 64, № 3. С. 491–511. https://doi.org/10.21638/spbu07.2019.308
  17. Evaluation of Heat and Salt Transports by Mesoscale Eddies in the Lofoten Basin / T. V. Belonenko [et al.] // Russian Journal of Earth Sciences. 2020. Vol. 6. ES6011. doi:10.2205/2020ES000720
  18. Новоселова Е. В., Белоненко Т. В. Изопикническая адвекция в Лофотенской котловине Норвежского моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13, № 3. С. 56–67. doi:10.7868/S2073667320030041
  19. Volkov D. L., Kubryakov A. A., Lumpkin R. Formation and Variability of the Lofoten Basin Vortex in a High-Resolution Ocean Model // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2015. Vol. 105. P. 142–157. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2015.09.001
  20. The Arctic Front and its variability in the Norwegian Sea / R. P. Raj [et al.] // Ocean Science. 2019. Vol. 15, iss. 6. P. 1729–1744. doi:10.5194/os-15-1729-2019
  21. Mork K. A., Skagseth Ø. A quantitative description of the Norwegian Atlantic Current by combining altimetry and hydrography // Ocean Science. 2010. Vol. 6, iss. 4. P. 901–911. https://doi.org/10.5194/os-6-901-2010
  22. Bosse A., Fer I. Mean structure and seasonality of the Norwegian Atlantic Front Current along the Mohn Ridge from repeated glider transects // Geophysical Research Letters. 2019. Vol. 46, iss. 22. P. 13170–13179. https://doi.org/10.1029/2019GL084723
  23. Walczowski W. Atlantic Water in the Nordic Seas. Cham : Springer, 2014. 174 p. (GeoPlanet: Earth and Planetary Sciences). doi:10.1007/978-3-319-01279-7
  24. Kostianoy A. G., Nihoul J. C. J., Rodionov V. B. Physical Oceanography of Frontal Zones in the Subarctic Seas. Elsevier, 2004. 316 p. (Elsevier Oceanography Series ; vol. 71).
  25. Johannessen O. M. Brief overview of the physical oceanography // The Nordic seas / ed. B. G. Hurdle. New York : Springer, 1986. P. 103–128. doi:10.1007/978-1-4615-8035-5
  26. Belkin I. M., Cornillon P. C. Fronts in the World Ocean’s Large Marine Ecosystems. International Council for the Exploration of the Sea, 2007. 33 p. (ICES CM 2007/D:21).
  27. Smart J. H. Spatial Variability of Major Frontal Systems in the North Atlantic-Norwegian Sea Area: 1980–81 // Journal of Physical Oceanography. 1984. Vol. 14, iss. 1. P. 185–192. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1984)0140185:SVOMFS2.0.CO;2
  28. Нестеров Е. С. Североатлантическое колебание: атмосфера и океан. М. : Триада Лтд, 2013. 144 с.
  29. Гулев С. К., Колинко А. В., Лаппо С. С. Синоптическое взаимодействие океана и атмосферы в средних широтах. СПб. : Гидрометеоиздат, 1994. 320 с.
  30. Thompson D. W., Wallace J. M. The Arctic Oscillation signature in the wintertime geopotential height and temperature fields // Geophysical Research Letters. 1998. Vol. 25, iss. 9. P. 1297–1300. https://doi.org/10.1029/98GL00950
  31. Multidecadal fluctuation of the wintertime Arctic Oscillation pattern and its implication / H. Gong [et al.] // Journal of Climate. 2018. Vol. 31, iss. 14. P. 5595–5608. https://doi.org/10.1175/jcli-d-17-0530.1
  32. Chen S., Chen W., Wu R. An interdecadal change in the relationship between boreal spring Arctic Oscillation and the East Asian summer monsoon around the Early 1970s // Journal of Climate. 2015. Vol. 28, iss. 4. P. 1527–1542. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-14-00409.1
  33. Ambaum M. H. P., Hoskins B. J., Stephenson D. B. Arctic Oscillation or North Atlantic Oscillation? // Journal of Climate. 2001. Vol. 14, iss. 16. P. 3495–3507. https://doi.org/10.1175/1520-0442(2001)0143495:aoonao2.0.co;2
  34. Belkin I. M. Remote Sensing of Ocean Fronts in Marine Ecology and Fisheries // Remote Sensing. 2021. Vol. 13, iss. 5. 883. https://doi.org/10.3390/rs13050883
  35. Miller P. I., Read J. F., Dale A. C. Thermal front variability along the North Atlantic Current observed using microwave and infrared satellite data // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2013. Vol. 98. Part B. P. 244–256. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2013.08.014
  36. Satellite remote sensing of surface oceanic fronts in coastal waters off west-central Florida / C. C. Wall [et al.] // Remote Sensing of Environ. 2008. Vol. 112, iss. 6. P. 2963–2976. https://doi.org/10.1016/j.rse.2008.02.007
  37. Belkin I. M., O’Reilly J. E. An algorithm for oceanic front detection in chlorophyll and SST satellite imagery // Journal of Marine Systems. 2009. Vol. 78, iss. 3. P. 319–326. doi:10.1016/j.jmarsys.2008.11.018
  38. Воды Баренцева моря: структура, циркуляция, изменчивость / В. К. Ожигин [и др.]. Мурманск : ПИНРО, 2016. 259 с.
  39. Идентификация положения фронтальных зон на поверхности Баренцева моря по данным контактного и дистанционного мониторинга / Д. В. Моисеев [и др.] // Арктика: экология и экономика. 2019. № 2 (34). С. 48–63. doi:10.25283/2223-4594-2019-2-48-63
  40. Roa-Pascuali L., Demarcq H., Nieblas A.-E. Detection of mesoscale thermal fronts from 4km data using smoothing techniques: Gradient-based fronts classification and basin scale application // Remote Sensing of Environment. 2015. Vol. 164. P. 225–237. doi:10.1016/j.rse.2015.03.030
  41. Фукс В. Р. О возможности оценки положения фронтальных зон в океане по данным спутниковых измерений // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2009. № 1 (3). С. 29–34.
  42. Nilsen J. E. Ø., Nilsen F. The Atlantic Water flow along the Vøring Plateau: Detecting frontal structures in oceanic station time series // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2007. Vol. 54, iss. 3. P. 297–319. doi:10.1016/j.dsr.2006.12.012
  43. Blindheim J., Ådlandsvik B. Episodic formation of intermediate water along the Greenland Sea Arctic Front 1995. 11 p. (ICES CM1995/Mini:6). URL: https://www.ices.dk/sites/pub/CM%20Doccuments/1995/Mini/1995_Mini6.pdf (date of access: 15.01.2022).
  44. Mork K. A., Blindheim J. Variation in the Atlantic Inflow to the Nordic Seas, 1955–1996 // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2000. Vol. 47, iss. 6. P. 1035–1057. https://doi.org/10.1016/S0967-0637(99)00091-6
  45. Piechura J., Walczowski W. The Arctic Front: structure and dynamics // Oceanologia. 1995. No. 37 (1). P. 47–73.

Скачать статью в PDF-формате