Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 7. С. 184-194
Термохалинная конвекция в субполярных морях Северной Атлантики и Северо-Европейского бассейна СЛО по спутниковым и натурным данным. Часть 1: локализация областей конвекции
И.Л. Башмачников
1, 2 , А.М. Федоров
1, 2 , А.В. Весман
2, 3, 1 , Т.В. Белоненко
1 , А.В. Колдунов
1 , Д.С. Духовской
4 1 Санкт-Петербургский государственный университет, Ст.Петербург, Россия
2 Международный центр по окружающей среде и дистанционному зондированию им. Нансена, Санкт-Петербург, Россия
3 Арктический и антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург, Россия
4 Центр прогнозов океана и атмосферы Флоридского университета, Таллахасси, США
Одобрена к печати: 05.10.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-7-184-194
Глубокая конвекция в Гренландском море и морях Лабрадор и Ирмингера, являясь частью глобального океанского конвейера (атлантической термохалинной циркуляции), представляет собой важный компонент климатической системы Земли. Натурные исследования межгодовой изменчивости глубокой конвекции сталкиваются с существенными трудностями в связи с малым размером конвективных ячеек и межгодовой изменчивостью их положения в пределах акваторий морей. В работе на основе комбинированного массива натурных и спутниковых данных ARMOR уточнены области наиболее частого возникновения конвекции в исследуемых морях. Показано, что в морях Лабрадор и Ирмингера развитие глубокой конвекции (>1000 м) происходит в связанной области, охватывающей большую часть акваторий обоих морей. Внутри области выделяются три сравнительно небольших района наиболее частого развития глубокой конвекции. Помимо двух традиционно выделяемых областей, глубокая конвекция часто происходила на стыке двух морей, южнее мыса Фарвель. В морях Лабрадор и Ирмингера конвекция, как правило, достигает максимальной глубины в марте. В Гренландском море глубокая конвекция наиболее часто возникает в двух районах ― в центральной и в юго-восточной частях моря, а также в котловине Борея. Конвекция обычно достигает максимальной глубины в апреле.
Ключевые слова: глубокая конвекция, массивы с ассимиляцией спутниковых данных, Гренландское море, море Лабрадор, море Ирмингера
Полный текстСписок литературы:
- Гладышев С. В., Гладышев В. С., Фалина А. С., Сарафанов А. А. Зимняя конвекция в море Ирмингера в 2004–2014 гг. // Океанология. 2016. Т. 56. № 3. С. 353–363.
- Морецкий В. Н., Попов А. В. Водные массы Норвежского и Гренландского морей и основные типы вертикальной структуры вод // Структура и изменчивость крупномасштабных океанологических процессов и полей в Норвежской энергоактивной зоне. Л.: Гидрометиздат, 1989. С. 18–27.
- Нагурный А. П., Попов А. В. Интенсивное поднятие глубинных и донных вод и их формирование на поверхности в районе Гренландской котловины // Метеорология и гидрология. 1985. № 7. С. 70–75.
- Сарафанов А. А., Фалина А. С., Соков А. В. Многолетние изменения характеристик и циркуляции глубинных вод на севере Атлантического океана: роль региональных и внешних факторов // Доклады Академии наук. 2013. Т. 450. № 4. С. 470–473. DOI: 10.7868/S0869565213160196.
- Фалина А. С., Сарафанов А. А., Добролюбов С. А., Запотылько В. С., Гладышев С. В. Конвекция и стратификация вод на севере Атлантического океана по данным измерений зимой 2013/14 гг. // Вестник Московского ун-та. Сер. 5: «География». 2017. № 4. С. 45–54.
- Федоров А. М., Башмачников И.Л, Белоненко Т. В. Локализация областей глубокой конвекции в морях Северо-Европейского бассейна, Лабрадор и Ирмингера // Вестник Санкт-Петербургского ун та. Науки о Земле. 2018. Т. 63. № 3. С. 345–362.
- Androsov A., Rubino A., Romeiser R., Sein D. V. Open-ocean convection in the Greenland Sea: preconditioning through a mesoscale chimney and detectability in SAR imagery studied with a hierarchy of nested numerical models // Meteorologische Zeitschrift. 2005. V. 14. No. 6. P. 693–702. DOI: https://doi.org/10.1127/0941-2948/2005/0078.
- Buckley M. W., Marshall J. Observations, inferences, and mechanisms of Atlantic Meridional Overturning Circulation variability: A review // Reviews of Geophysics. 2016. V. 54. P. 5–63. DOI: 10.1002/2015RG000493.
- Budeus G., Schneider W., Krause G. Winter convective events and bottom water warming in the Greenland Sea // J. Geophysical Research. C: Oceans. 1998. V. 103. No. C9. P. 18513–18527.
- Chu P. C. Geophysics of deep convection and deep water formation in oceans // Deep convection and deep water formation in the oceans / eds. Chu S., Gascard J. C. Elsevier Oceanography Series. 1991. V. 57. P. 3–16.
- Clarke R. A., Swift J. H., Reid J. L., Koltermann K. P. The formation of Greenland Sea Deep Water: double diffusion or deep convection? // Deep Sea Research. Part A. 1990. V. 37. No. 9. P. 1385–1424.
- de Boyer Montegut C., Madec G., Fischer A. S., Lazar A., Iudicone D. Mixed layer depth over the global ocean: An examination of profile data and a profile‐based climatology // J. Geophysical Research. 2004. V. 109. P. C12003. DOI: 10.1029/2004JC002378.
- de Jong M. F., de Steur L. Strong winter cooling of the Irminger Sea in winter 2014–15, exceptional deep convection, and the emergence of anomalously low SST // Geophysical Research Letters. 2016. V. 43. P. 1717–1734. DOI: 10.1002/2016GL069596.
- de Jong M. F., van Aken H. M., Våge K., Pickart R. S. Convective mixing in the central Irminger Sea: 2002–2010 // Deep Sea Research. Pt. I. 2012. V. 63. No. 1. P. 36–51.
- Deep convection and deep water formation in the oceans / eds. Chu S., Gascard J. C. Elsevier Oceanography Series. 1991. V. 57. 382 p.
- Drange H., Dokken T., Furevik T., Gerdes R., Berger W., Nesje A., Orvik A., Skagseth Ø., Skjelvan I., Østerhus S. The Nordic Seas: An Overview // The Nordic Seas: An Integrated Perspective. AGU Monograph 158. 2005. P. 1–10.
- Fröb F., Olsen A., Våge K., Moore G., Yashayaev I., Jeansson E., Rajasakaren B. Irminger Sea deep convection injects oxygen and anthropogenic carbon to the ocean interior // Nature Communications. 2016. V. 7. P. 13244. DOI: 10.1038/ncomms13244.
- Gelderloos R., Katsman C. A., Våge K. Detecting Labrador sea water formation from space // J. Geophysical Research. C: Oceans. 2013. V. 118. No. 4. P. 2074–2086.
- Good S. A., Martin M. J., Rayner N. A. EN4: Quality controlled ocean temperature and salinity profiles and salinity profiles and monthly objective analyses with uncertainty estimates // J. Geophysical Research. C: Oceans. 2013. V. 118. P. 6704–6716. DOI: 10.1002/2013JC009067.
- Greenland Sea Project ― a venture toward improved understanding of the ocean’s role in climate // EOS Trans. AGU. 1990. V. 71(24). P. 750–756. DOI: 10.1029/90EO00208.
- Guinehut S., Dhomps A. L., Larnicol G., Le Traon P. Y. High resolution 3-D temperature and salinity fields derived from in situ and satellite observations // Ocean Science. 2012. V. 8. No. 5. P. 845–857.
- Holte J., Talley L. D., Gilson J., Roemmich D. An Argo mixed layer climatology and database // Geophysical Research Letters. 2017. V. 44. P. 5618–5626. DOI: 10.1002/2017GL073426.
- Jeansson E., Olsen A., Jutterström S. Arctic Intermediate Water in the Nordic Seas, 1991–2009 // Deep Sea Research. Part I. 2017. V. 128. P. 82–97.
- Johannessen O. M., Sandven S., Johannessen J. A. Eddy-Related Winter Convection in the Boreas Basin // Deep convection and deep water formation in the oceans / eds. Chu S., Gascard J. C. Elsevier Oceanography Series. 1991. V. 57. P. 86–104.
- Johannessen O. M., Lygre K., Eldevik T. Convective chimneys and plumes in the Northern Greenland Sea // The Nordic Seas: An Integrated Perspective. 2005. P. 251–272.
- Kara A. B., Rochford P. A., Hurlburt H. E. Mixed layer depth variability over the global ocean // J. Geophysical Research. C: Oceans. 2003. V. 108. P. 3079. DOI: 10.1029/2000JC000736, C3.
- Kawasaki T., Hasumi H. Effect of freshwater from the West Greenland Current on the winter deep convection in the Labrador Sea // Ocean Modelling. 2014. V. 75. P. 51–64.
- Killworth P. D. Deep convection in the world ocean // Reviews of Geophysics. 1983. V. 21. No. 1. P. 1–26.
- Latarius K., Quadfasel D. Water mass transformation in the deep basins of the Nordic Seas: Analyses of heat and freshwater budgets // Deep Sea Research. Part I. 2016. V. 114. P. 23–42.
- Lazier J., Hendry R., Clarke A., Yashayaev I., Rhines P. Convection and restratification in the Labrador Sea, 1990–2000 // Deep-Sea Research. Part I. 2002. V. 49. P. 1819–1835.
- Lozier M. S., Gary S. F., Bower A. S. Simulated pathways of the overflow waters in the North Atlantic: Subpolar to subtropical export // Deep Sea Research. Part II. 2013. V. 85. P. 147–153.
- Malmberg S. A. Hydrographic investigations in the Iceland and Greenland seas in late winter 1971: “Deep Water Project” // Jokull. 1983. V. 33. P. 133–140.
- Marshall J., Schott F. Open-ocean convection: Observations, theory, and models // Reviews of Geophysics. 1999. V. 37. No. 1. P. 1–64.
- Moore G. W. K., Våge K., Pickart R. S., Renfrew I. A. Decreasing intensity of open-ocean convection in the Greenland and Iceland seas // Nature Climate Change. 2015. V. 5. No. 9. P. 877.
- Pickart R. S., Torres D. J., Clarke R. A. Hydrography of the Labrador Sea during active convection // J. Physical Oceanography. 2002. V. 32. No. 2. P. 42–457.
- Rhein M., Kieke D., Hüttl-Kabus S., Roessler A., Mertens C., Meissner R., Yashayaev I. Deep water formation, the subpolar gyre, and the meridional overturning circulation in the subpolar North Atlantic // Deep Sea Research. Part II. 2011. V. 58. No. 17. P. 1819–1832.
- Rhein M., Kieke D., Steinfeldt R. Advection of North Atlantic deep water from the Labrador Sea to the southern hemisphere // J. Geophysical Research. C: Oceans. 2015. V. 120. No. 4. P. 2471–2487.
- Ronski S., Budeus G. Time series of winter convection in the Greenland Sea // J. Geophysical Research. C: Oceans. 2005. V. 110. P. C04015. DOI: 10.1029/2004JC002318.
- Rudels B., Fahrbach E., Meincke J., Budéus G., Eriksson P. The East Greenland Current and its contribution to the Denmark Strait overflow // ICES J. Marine Science. 2002. V. 59. No. 6. P. 1133–1154.
- Vage K., Pickart R. S., Thierry V., Reverdin G., Lee C. M., Petrie B., Agnew T. A., Wong A., Ribergaard M. H. Surprising return of deep convection to the subpolar North Atlantic Ocean in winter 2007–2008 // Nature Geoscience. 2009. V. 2. P. 67–72. DOI: 10.1038/ngeo382.
- Yashayaev I. Hydrographic changes in the Labrador Sea, 1960–2005 // Progress in Oceanography. 2007. V. 73. P. 242–276.
- Yashayaev I., Clarke A. Evolution of North Atlantic water masses inferred from Labrador Sea salinity series // Oceanography. 2008. V. 21. No. 1. P. 30–45.
- Yashayaev I., Loder J. W. Enhanced production of Labrador Sea Water in 2008 // Geophysical Research Letters. 2009. V. 3. P. L0160. DOI: 10.1029/2008GL036162.