Журнал

О журнале Новости Редколлегия Информация для авторов и рецензентов Публикационная этика Дискуссия Контакты ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:
отправка и рецензирование статей
Архив
Том 21, 2024
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5
Том 20, 2023
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 19, 2022
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 18, 2021
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 17, 2020
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 16, 2019 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 15, 2018 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 14, 2017 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6 Номер 7
Том 13, 2016 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 12, 2015 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5 Номер 6
Том 11, 2014 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 10, 2013 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 9, 2012 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4 Номер 5
Том 8, 2011 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Том 7, 2010 г.
Номер 1 Номер 2 Номер 3 Номер 4
Выпуск 6, 2009 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 5, 2008 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 4, 2007 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 3, 2006 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 2, 2005 г.
Том 1 Том 2
Выпуск 1, 2004 г.
Том 1
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:
подписаться отписаться
English version
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.