Архив
Том 21, 2024
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 5. С. 335-353

Уровень океана как показатель межгодовой изменчивости циркуляции вод и климата в Северной Атлантике

В.Н. Малинин 1 , Я.И. Ангудович 1 
1 Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 10.09.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-5-335-353
Выполнен анализ взаимосвязи межгодовой изменчивости характеристик уровня океана, циркуляции вод и различных климатических индексов в Северной Атлантике. По альтиметрическим данным с 1993 г. на широтных разрезах 26° (80–15° з. д.) и 56° (57–10° з. д.) рассчитывались градиенты уровня (Δh) на концах локальных разрезов, характеризующие геострофические составляющие течения, а также среднее значение уровня на этих разрезах (hср) за период 1993–2022 гг. Разрез на широте 26° является реперным для САКВ (субтропический антициклонический круговорот вод), а на широте 56° — для СЦКВ (субполярный циклонический круговорот вод). Показано, что Δh и hср на локальных разрезах (57–38, 38–28 и 28–10° з. д.) широты 56° имеют значимую корреляцию с климатическими индексами, особенно высокую на восточном разрезе 28–10°. Высокая статистическая связь отмечается между изменениями уровня на разрезе 56° с. ш. и температуры поверхности океана в северных морях, в соответствии с которой при повышении уровня происходит ослабление глубокой конвекции в морях Лабрадор и Ирмингера, а также в Гренландской котловине. Осуществлена статистическая параметризация АМОС (Атлантическая меридиональная опрокидывающаяся циркуляция) и QUMO (обратный поток вод за счёт рециркуляции субтропического круговорота) для широтного разреза на 56° с. ш. по данным об уровне. Показано, что точность оценивания АМОС и QUMO состоит в пределах 89–96 % вклада в дисперсию рядов. В качестве характеристики циркуляции в системе циклонического и антициклонического круговоротов вод (СЦКВ и САКВ) может быть использован интегральный индекс Североатлантической циркуляции (ИСЦ, англ. North Atlantic Circulation index), который представляет собой разность морского уровня на широтных разрезах 26° (80–15° з. д.) и 56° (57–10° з. д.). С учётом его высокой статистической связи с Североатлантическим колебанием и другими индексами он может служить важным показателем межгодовой изменчивости циркуляции вод и климата в Северной Атлантике.
Ключевые слова: Северная Атлантика, морской уровень, циркуляция вод, глубокая конвекция, климатические индексы
Полный текст

Список литературы:

  1. Аксенов П. В., Иванов В. В. «Атлантификация» как вероятная причина сокращения площади морского льда в бассейне Нансена в зимний сезон // Проблемы Арктики и Антарктики. 2018. Вып. 64. № 1. С. 42–54 (in Russian). DOI: 10.30758/0555-2648-2018-64-1-42-54.
  2. Алексеев Г. В. Проявление и усиление глобального потепления в Арктике // Фундам. и приклад. климатология. 2015. № 1. С. 11–26.
  3. Белоненко Т. В., Колдунов А. В. О трендах стерических колебаний уровня в Северной Атлантике // Исслед. Земли из космоса. 2018. № 5. С. 31–40. DOI: 10.31857/S020596140003236-0.
  4. Белоненко Т. В., Федоров А. М. Стерические колебания уровня и глубокая конвекция в Лабрадорском море и море Ирмингера // Исслед. Земли из космоса. 2018. № 3. С. 56–69. DOI: 10.7868/S0205961418030041.
  5. Дворянинов Г. С., Кубряков А. А., Сизов А. А. и др. Северо-Атлантическое колебание — доминирующий фактор изменчивости циркуляционных океанических систем Северной Атлантики // Докл. Акад. наук. 2016. Т. 466. № 3. С. 345–349. DOI: 10.7868/S0869565216030208.
  6. 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. https://doi.org/10.7868/S0030157416030072.
  7. Иванов В. В. Современные изменения гидрометеорологических условий в Северном Ледовитом океане, связанные с сокращением морского ледяного покрова // Гидрометеорология и экология. 2021. № 64. С. 407–434. DOI: 10.33933/2713-3001-2021-64-407-434.
  8. Иванов В. В., Алексеев В. А., Репина И. А. Возрастание воздействия атлантических вод на ледяной покров Северного Ледовитого океана // Международ. конф. памяти акад. А. М. Обухова «Турбулентность, динамика атмосферы и климата»: тр. М.: ГЕОС, 2014. С. 267–273.
  9. Крашенинникова С. Б. Водные массы и переносы тепла в Северной Атлантике. Симферополь: ИТ «АРИАЛ», 2019. 124 с.
  10. Лаппо С. С. К вопросу о причинах адвекции тепла на север через экватор в Атлантическом океане // Исслед. процессов взаимодействия океана и атмосферы. М.: 1984. С. 125–129.
  11. Лаппо С. С., Гулев С. К., Рождественский А. Е. Крупномасштабное тепловое взаимодействие в системе океан – атмосфера и энергоактивные зоны Мирового океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 336 c.
  12. Малинин В. Н. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. СПб.: Изд во РГГМУ, 2008. 408 с.
  13. Малинин В. Н. Гольфстрим и климат Европы // Общество. Среда. Развитие. 2012. Вып. 22. № 1. С. 214–220.
  14. Малинин В. Н., Ангудович Я. И. Изменчивость уровня и циркуляции океана в Северной Атлантике по спутниковой альтиметрии // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 3. С. 281–294. DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-3-281-294.
  15. Малинин В. Н., Вайновский П. А. О межгодовой изменчивости наиболее интенсивных очагов источников и стока СО2 в океане на основе данных наблюдений // Гидрометеорология и экология. 2022. № 66. С. 51–70. DOI: 10.33933/2713-3001-2022-66-51-70.
  16. Малинин В. Н., Шмакова В. Ю. Изменчивость энергоактивных зон океана в Северной Атлантике // Фундам. и приклад. климатология. 2018. № 4. С. 55–70. DOI: 10.21513/2410-8758-2018-4-55-70.
  17. Нестеров Е. С. Североатлантическое колебание: атмосфера и океан. М.: Триада. 2013. 144 c.
  18. Полонский А. Б., Сухонос П. А. Североатлантическое колебание и бюджет тепла верхнего слоя Северной Атлантики // Фундам. и приклад. климатология. 2019. № 4. С. 67–100. DOI: 10.21513/0207-2564-2019-4-67-100.
  19. Смирнов Н. П., Воробьев В. Н., Дроздов В. В. Циклонический центр действия атмосферы и океана в Северной Атлантике // Ученые записки РГГМУ. 2010. № 15. С. 117–134.
  20. Степанов В. Н. Атлантический меридиональный перенос тепла и вод по данным океанских моделей и наблюдений // Тр. Гидрометеоролог. научно-исслед. центра РФ. 2017. № 364. С. 104–130.
  21. Федоров А. М., Кубряков А. А., Белоненко Т. В. Многолетние изменения крупномасштабной циркуляции в Северной Атлантике на основе спутниковых альтиметрических измерений // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 7. С. 225–237. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-7-225-237.
  22. Федоров А. М., Башмачников И. Л., Белоненко Т. В. Локализация областей глубокой конвекции в морях Северо-Европейского бассейна, Лабрадор и Ирмингера // Вестн. СПбГУ. Науки о Земле. 2018. Вып. 63. № 3. С. 354–362. https://doi.org/10.21638/spbu07.2018.306.
  23. Яковлева Д. А., Башмачников И. Л. Межгодовая изменчивость теплосодержания и содержания пресной воды в куполе холодных вод моря Лабрадор // Вестн. СПбГУ. Науки о Земле. 2019. Вып. 64. № 1. С. 136–158. https://doi.org/10.21638/spbu07.2019.108.
  24. Androsov A., Rubino A., Romeiser R. et al. 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. Iss. 14. No. 6. P. 693–702. https://doi. org/10.1127/0941-2948/2005/0078.
  25. Årthun M. A., Eldevik T., Smedsdrud L. H. et al. Quantifying the influence of Atlantic heat on the Barents Sea ice variability and retreat // J. Climate. 2012. No. 25. P. 4736–4743. DOI: 10.1175/JCLI-D-11-00466.1.
  26. Asbjørnsen H., Årthun M., Skagseth Ø., Eldevik T. Mechanisms underlying recent Arctic Atlantification // Geophysical Research Letters. 2020. V. 47. Article e2020GL088036. https://doi. org/10.1029/2020GL088036.
  27. Bacon S. The dense overflows from the Nordic Seas into the deep North Atlantic // ICES Symp. 100 Years of Science under ICES. 2002. P. 148–155. DOI: 10.17895/ices.pub.8741.
  28. Bailey D. A., Rhines P. B., Hakkinen S. Formation and pathways of North Atlantic Deep Water in a coupled ice–ocean model of the Arctic–North Atlantic Oceans // Climate Dynamics. 2005. V. 25(5). P. 497–516. DOI 10.1007/s00382-005-0050-3/.
  29. Bashmachnikov I. L., Fedorov A. M., Golubkin P. A. et al. Mechanisms of interannual variability of deep convection in the Greenland Sea // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2021. V. 174(128). Article 103557. 50 p. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2021.103557.
  30. Binns P. E. Atmosphere–ocean interactions in the Greenland Sea during solar cycles 23–24, 2002–2011 // Ocean Science Discussions. 2015. V. 12. Iss. 1. P. 103–134. https://doi.org/10.5194/osd-12-103-2015.
  31. Broecker W. S. The great ocean conveyor // Oceanography. 1991. V. 4. No. 2. P. 79–89. https://doi.org/10.5670/oceanog.191.07.
  32. Buckley M. W., Marshall J. Observations, inferences, and mechanisms of the Atlantic Meridional Overturning Circulation: A review // Reviews of Geophysics. 2016. V. 54. Iss. 1. P. 5–63. https://doi.org/10.1002/2015RG000493.
  33. Centurioni L. R., Gould W. J. Winter conditions in the Irminger Sea observed with profiling floats // J. Marine Research, 2004. V. 62. No. 3. P. 313–336. https://doi.org/10.1357/0022240041446209.
  34. Chafik L., Nilsen J. E., Dangendorf S. et al. North Atlantic Ocean Circulation and decadal sea level change during the altimetry era // Scientific Reports. 2019. V. 9. Article 1041. https://doi.org/10.1038/s41598-018-37603-6.
  35. de Jong M. F., de Steur L. Strong winter cooling of the Irminger Sea in winter 2014–2015, exceptional deep convection, and the emergence of anomalously low SST // Geophysical Research Letters. 2016. V. 43. Iss. 13. P. 1717–1734. http://doi.org/10.1002/2016GL069596.
  36. Dickson R., Brown J. The production of North–Atlantic deep waters – sources, rates, and pathways // J. Geophysical Research: Oceans. 1994. V. 99. P. 12319–12341. DOI: 10.1029/94JC00530.
  37. Dong S., Baringer M. O., Goni G. J. Slow Down of the Gulf Stream during 1993–2016 // Scientific Reports, 2019. V. 9. Article 6672. 10 p. https://doi.org/10.1038/s41598-019-42820-8.
  38. Ezer T. Detecting changes in the transport of the Gulf Stream and the Atlantic overturning circulation from coastal sea level data: The extreme decline in 2009–2010 and estimated variations for 1935–2012 // Global and Planetary Change. 2015. V. 129. P. 23–36. DOI: 10.1016/j.gloplacha.2015.03.002.
  39. Frajka-Williams E., Ansorge I. J., Baehr J. et al. Atlantic Meridional Overturning Circulation: Observed transport and variability // Frontiers in Marine Science. 2019. V. 6. Article 260. 18 p. DOI: 10.3389/fmars.2019.00260.
  40. Frajka-Williams E., Moat B. I., Smeed D. A. et al. Atlantic meridional overturning circulation observed by the RAPID-MOCHA-WBTS (RAPID-Meridional Overturning Circulation and Heatflux Array-Western Boundary Time Series) array at 26N from 2004 to 2020 (v2020.1). NERC EDS British Oceanographic Data Centre NOC. 2021. DOI: 10.5285/cc1e34b3-3385-662b-e053-6c86abc03444.
  41. Higginson S., Thompson K. R., Huang J. et al. The mean surface circulation of the North Atlantic subpolar gyre: A comparison of estimates derived from new gravity and oceanographic measurements // J. Geophysical Research: Oceans. 2011. V. 116. Iss. C8. https://doi.org/10.1029/2010JC006877.
  42. Ivchenko V. O., Sidorenko D., Danilov S. et al. Can sea surface height be used to estimate oceanic transport variability? // Geophysical Research Letters. 2011. V. 38. Iss. 11. 5 p. DOI: 10.1029/2011GL047387.
  43. Jie C., Yuchao D., Jian W. et al. The sea surface temperature configuration of Greenland Sea-subpolar region of North Atlantic and the summer rainfall anomaly in low-latitude highlands of China // Intern. J. Climatology. 2018. V. 38. Iss. 7. P. 3082–3089. https://doi.org/10.1002/joc.5484.
  44. Johannessen O. M., Lygre K., Eldevik T. Convective chimneys and plumes in the Northern Greenland Sea // The Nordic Seas: An Integrated Perspective: Geophysical Monograph / eds. Drange H., Dokken T., Furevik T. Washington, D. C.: Publ. American Geophysical Union, 2013. V. 158. P. 251–272. http://doi.org/10.1029/158GM17.
  45. Kopp R. E. Does the mid-Atlantic United States sea level acceleration hot spot reflect ocean dynamic variability? // Geophysical Research Letters. 2013. V. 40. Iss. 15. P. 3981–3985. https://doi.org/10.1002/grl.50781.
  46. Lavender K. L., Davis R. E., Owens W. B. Observations of open-ocean deep convection in the Labrador Sea from subsurface floats // J. Physical Oceanography. 2002. V. 32. Iss. 2. P. 511–526. https://doi. org/10.1175/1520-0485(2002)0322.0.CO;2.
  47. Lavender K. L., Moret-Fergusen S., Maximenko N. et al. Plastic accumulation in the north Atlantic subtropical gyre // Science. 2010. V. 329. Iss. 5996. Article 5996. 5 p. DOI: 10.1126/science.1192321.
  48. Levitus S., Antonov J. I., Boyer T. P. et al. World Ocean heat content and thermosteric sea level change (0–2000 m), 1955–2010 // Geophysical Research Letters. 2012. V. 39. Article L10603. 5 p. DOI: 10.1029/2012GL051106.
  49. Marshall J., Schott F. Open-ocean convection: Observations, theory, and models // Reviews of Geophysics. 1999. V. 37. Iss. 1. P. 1–64. https://doi.org/10.1029/98RG02739.
  50. Marshall J., Dobson F., Moore K. et al. The Labrador Sea deep convection experiment // Bull. American Meteorological Society. 1998. V. 79. Iss. 10. P. 2033–2058. https://doi.org/10.1175/1520-0477(1998)079<2033:TLSDCE>2.0.CO;2.
  51. Marzocchi A., Hirschi J. J.-M., Holliday N. P. et al. The North Atlantic subpolar circulation in an eddy-resolving global ocean model // J. Marine Systems. 2014. V. 142. P. 126–143. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2014.10.007.
  52. McCarthy G. D., Smeed D. A., Johns W. E. et al. Measuring the Atlantic meridional overturning circulation at 26N // Progress in Oceanography. 2015. V. 130. P. 91–111. DOI: 10.1016/j.pocean.2014.10.006.
  53. 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. P. 877–882. https://doi.org/1038/ nclimate2688.
  54. Pickart R. S., Spall M. A., Ribergaard M. H. et al. (2003a) Deep convection in the Irminger Sea forced by the Greenland tip jet // Nature. 2003. V. 424(6945). P. 152–156. DOI: 10.1038/nature01729.
  55. Pickart R. S., Straneo F., Moore G. W. K. (2003b) Is Labrador Sea Water formed in the Irminger basin? // Deep Sea Research. Part I. Oceanographic Research Papers. 2003. V. 50(1). P. 23–52. https://doi.org/1016/S0967–0637(02)00134–6.
  56. Polyakov I. V., Pnyushkov A. V., Alkire M. B. et al. Greater role for Atlantic inflows on sea–ice loss in the Eurasian Basin of the Arctic Ocean // Science. 2017. V. 356. No. 6335. P. 285–291. https://doi.org/10.1126/science.aai8204.
  57. Repschläger J. Garbe-Schönberg D., Weinelt M. et al. Holocene evolution of the North Atlantic subsurface transport // Climate of the Past. 2017. V. 13(4). P. 333–344. DOI: 10.5194/cp-13-333-2017.
  58. Rhein M., Kieke D., Huettl-Kabus S. et al. Deep water formation, the subpolar gyre, and the meridional overturning circulation in the subpolar North Atlantic // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2011. V. 58. No. 17–18. P. 1819–1832. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2010.10.061.
  59. Rhein M., Kieke D., Steinfeldt R. Advection of North Atlantic Deep Water from the Labrador Sea to the Southern Hemisphere // J. Geophysical Research. 2015. V. 120. No 4. P. 2471–2487. DOI: 10.1002/2014JC010605.
  60. Selyuzhenok V., Bashmachnikov I., Ricker R. et al. Sea ice volume variability and water temperature in the Greenland Sea // The Cryosphere. 2020. No. 14. P. 477–495. https://doi.org/10.5194/tc-14-477-2020.
  61. Srokosz M., Baringer M., Bryden H. et al. Past, present, and future changes in the Atlantic meridionaloverturning circulation // Bull. American Meteorological Society. 2012. V. 93. No. 11. P. 1663–1676. http://dx.doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00151.1.
  62. Stramma L., Siedler G. Seasonal changes in the North Atlantic subtropical gyre // J. Geophysical Research. 1988. V. 93. Iss. C7. P. 8111–8118. https://doi.org/10.1029/JC093iC07p08111.
  63. Trenberth K. E., Fasullo J. T., Kiehl J. Earth’s global energy budget // Bull. American Meteorological Society. 2009. V. 90. No. 3. P. 311–323. DOI: 10.1175/2008bams2634.1.
  64. Våge K., Pickart R. S., Thierry V. et al. Surprising return of deep convection to the subpolar North Atlantic Ocean in winter 2007–2008 // Nature Geoscience, 2009. No. 2. P. 67–72. https://doi.org/1038/ngeo382.
  65. Wadhams P., Holfort J., Hansen E. et al. A deep convective chimney in the winter Greenland Sea // Geophysical Research Letters. 2002. V. 29. No. 10. P. 76-1–76-4. https://doi.org/10.1029/2001gl014306.
  66. Zhou S., Miller A. J., Wang J. et al., Trends of NAO and AO and their associations with stratospheric processes // Geophysical Research Letters. 2001. V. 28. P. 4107–4110. DOI: 10.1029/2001GL013660.