Сравнительный анализ процессов тепломассопереноса, рассчитанных по инструментальным измерениям и по продуктам океанского реанализа, в проливе Фрама

А. В. Смирнов1, ✉, В. В. Иванов1, 2, А. А. Соколов1

1 Арктический и антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург, Россия

2 Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия

✉ e-mail: avsmir@aari.ru

Аннотация

Цель. Представлен сравнительный анализ потоков объема воды, тепла и соли, рассчитанных по данным инструментальных наблюдений на автономных буйковых станциях в проливе Фрама и по продуктам реанализов GLORYS2v4, ORAS5, GloSea5 и C-GLORSv7.

Методы и результаты. Данные автономных буйковых станций интерполировались в узлы регулярной сетки с шагом 0,25 по долготе и 10 м по глубине с помощью ординарного кригинга. Расчет потоков выполнялся по единым алгоритмам для инструментальных данных и продуктов реанализа для временного интервала с 1997 по 2018 г. Получены временные серии тепломассопереноса в узлах регулярной сетки для разреза через пролив Фрама (8° з. д., 8° в. д.) по данным автономных буйковых станций и реанализов. Произведено сравнение и визуализация результатов.

Выводы. Показано, что ансамбль реанализов в целом на 25 % недооценивает переносы объема воды и тепла, рассчитанные по данным наблюдений. Наилучшее согласование продуктов реанализа с результатами расчетов по данным наблюдений получено для ядра Западно-Шпицбергенского течения с наиболее полным покрытием данными наблюдений. Выявлено, что ансамбль моделей наилучшим образом описывает изменчивость данных наблюдений. Уточнено, что реанализы FOAM и CGLO описывают большую часть временной изменчивости потоков, рассчитанных по данным автономных буйковых станций. Показано, что согласованность в зимний период (октябрь – март) выше, чем в летний (апрель – сентябрь). Это может быть связано как с недостатками реанализов (учет таяния льда), так и с тем, что автономные буйковые станции обычно меняются в летний период, что может приводить к дополнительным ошибкам при объединении временных серий.

Ключевые слова

Северный Ледовитый океан, пролив Фрама, течения, водные массы, тепломассоперенос, автономные заякоренные станции, инструментальные наблюдения, реанализ

Благодарности

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24–17–00041. Работа А. А. Соколова была выполнена за счет гранта Российского научного фонда № 24–27–00221.

Для цитирования

Смирнов А. В., Иванов В. В., Соколов А. А. Сравнительный анализ процессов тепломассопереноса, рассчитанных по инструментальным измерениям и по продуктам океанского реанализа, в проливе Фрама // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 3. С. 402–425. EDN GCHFLC.

Smirnov, A.V., Ivanov, V.V. and Sokolov, A.A., 2024. Comparison Analysis of Heat and Mass Transport through Fram Strait Calculated Using the Mooring and Ocean Reanalysis Data. Physical Oceanography, 31(3), pp. 364-386.

Список литературы

  1. Ribal A., Young I. R. 33 years of globally calibrated wave height and wind speed data based on altimeter observations // Scientific Data. 2019. Vol. 6. 77. https://doi.org/10.1038/s41597-019-0083-9
  2. Ribal A., Young I. R. Calibration and cross validation of global ocean wind speed based on scatterometer observations // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2020. Vol. 37, iss. 2. P. 279–297. https://doi.org/10.1175/JTECH-D-19-0119.1
  3. World ocean heat content and thermosteric sea level change (0–2000 m), 1955-2010 / S. Levitus [et al.] // Geophysical Research Letters. 2012. Vol. 39, iss. 10. L10603. https://doi.org/10.1029/2012GL051106
  4. Evaluation of global monitoring and forecasting systems at Mercator Océan / J.-M. Lellouche [et al.] // Ocean Science. 2013. Vol. 9, iss. 1. P. 57–81. https://doi.org/10.5194/os-9-57-2013
  5. Recent updates to the Copernicus Marine Service global ocean monitoring and forecasting real-time 1∕12° high-resolution system / J.-M. Lellouche [et al.] // Ocean Science. 2018. Vol. 14, iss. 5. P. 1093–1126. https://doi.org/10.5194/os-14-1093-2018
  6. Blindheim J., Østerhus S. The Nordic Seas, main oceanographic features // The Nordic Seas: an integrated perspective / H. Drange, T. Dokken, T. Furevik, R. Gerdes, W. Berger (eds.). Washington, D. C.: American Geophysical Union, 2005. P. 11–37. https://doi.org/10.1029/158GM03
  7. Тимофеев В. Т. Водные массы Арктического бассейна. Ленинград : Гидрометиздат, 1960. 191 с.
  8. North Atlantic warming: Patterns of long-term trend and multidecadal variability / I. V. Polyakov [et al.] // Climate Dynamics. 2010. Vol. 34, iss. 2-3. P. 439–457. https://doi.org/10.1007/s00382-008-0522-3
  9. On climatological mass, heat, and salt transports through the Barents Sea and Fram Strait from a pan-Arctic coupled ice-ocean model simulation / W. Maslowski [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004. Vol. 109, iss. C3. C03032. https://doi.org/10.1029/2001JC001039
  10. Arctic warming through the Fram Strait: Oceanic heat transport from 3 years of measurements / U. Schauer [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004. Vol. 109, iss. C6. C06026. https://doi.org/10.1029/2003JC001823
  11. Variability in Atlantic water temperature and transport at the entrance to the Arctic Ocean, 1997–2010 / A. Beszczynska-Möller [et al.] // ICES Journal of Marine Science. 2012. Vol. 69, iss. 5. P. 852–863. https://doi.org/10.1093/icesjms/fss056
  12. Иванов В. В. Атлантические воды в Западной Арктике // Опыт системных океанологических исследований в Арктике / под ред. А. П. Лисицына, М. Е. Виноградова, Е. А. Романкевича. Москва : Научный мир, 2001. С. 76–91.
  13. Aagaard K., Coachman L. K. and Carmack E. On the halocline of the Arctic Ocean // Deep Sea Research Part A. Oceanographic Research Papers. 1981. Vol. 28, iss. 6. P. 529–545. https://doi.org/10.1016/0198-0149(81)90115-1
  14. Results of the first arctic heat open science experiment / K. R. Wood [et al.] // Bulletin of the American Meteorological Society. 2018. Vol. 99, iss. 3. P. 513–520. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-16-0323.1
  15. Carton J. A., Penny S. G., Kalnay E. Temperature and salinity variability in the SODA3, ECCO4r3, and ORAS5 ocean reanalyses, 1993–2015 // Journal of Climate. 2019. Vol. 32, iss. 8. P. 2277–2293. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-18-0605.1
  16. On the variability of stratification in the freshwater-influenced Laptev Sea Region / M. A. Janout [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2020. Vol. 7. 543489. https://doi.org/10.3389/fmars.2020.543489
  17. Direct measurements of volume transports through Fram Strait / E. Fahrbach [et al.] // Polar Research. 2001. Vol. 20, no. 2. P. 217–224. https://doi.org/10.3402/polar.v20i2.6520
  18. Evaluation of global monitoring and forecasting systems at Mercator Océan / J.-M. Lellouche [et al.] // Ocean Science. 2013. Vol. 9, iss. 1. P. 57–81. https://doi.org/10.5194/os-9-57-2013
  19. Wackernagel H. Ordinary Kriging // Multivariate Geostatistics. Berlin ; Heidelberg : Springer, 1995. P. 74–81. https://doi.org/10.1007/978-3-662-03098-1_11
  20. Кораблев А. А., Пнюшков А. В., Смирнов А. В. Технология создания баз океанографических данных на примере Северо-Европейского бассейна Арктики // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2008. № 1. С. 89–108. EDN NDSFRN.
  21. Impact of recirculation on the East Greenland Current in Fram Strait: Results from moored current meter measurements between 1997 and 2009 / L. De Steur [et al.] // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2014. Vol. 92. P. 26–40. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2014.05.018

Скачать статью в PDF-формате