Морской гидрофизический журнал. 2024; 40: 386-401
Тенденции межгодовой изменчивости поля солености верхнего 1000-метрового слоя северо-восточной части Тихого океана в условиях современного глобального потепления
Аннотация
Цель. Определить тенденции и региональные особенности межгодовых изменений солености и солесодержания в верхнем 1000-метровом слое внетропической зоны северо-восточной части Тихого океана и дать анализ их возможных причинно-следственных связей с крупномасштабными и региональными процессами в океане и атмосфере за два последних десятилетия современного периода глобального потепления.
Методы и результаты. Использовались данные климатических массивов NOAA, включающие систему усвоения океанографических наблюдений GODAS в узлах регулярной сетки, данные по количеству атмосферных осадков и ряды климатических индексов. Были взяты среднемесячные данные реанализа ERA5 по осадкам и испарению с подстилающей поверхности. Применялись методы кластерного, корреляционного, регрессионного анализа и аппарата эмпирических ортогональных функций. В результате исследований определены региональные пространственно-временные особенности изменений солености и солесодержания в толще вод верхних 1000 м исследуемого региона в условиях современной фазы потепления, сопровождающегося интенсификацией глобального гидрологического цикла. Дана оценка количественных характеристик отмеченных тенденций и их статистической значимости.
Выводы. Пространственное распределение трендов значений разности испарение-осадки (E-P) демонстрирует преобладающий характер испарения на большей части акватории, что отличается от глобальных тенденций гидрологического цикла в средних и высоких широтах Северного полушария, особенно за предшествующий период. В целом по региону наблюдался статистически значимый положительный тренд солесодержания в верхней 1000-метровой толще вод северного района, а в других районах и в среднем по акватории в этом слое наблюдались небольшие статистически не значимые отрицательные тренды. Корреляционные связи изменений среднегодовых значений солености и солесодержания с различными крупномасштабными, региональными процессами и климатическими переменными наиболее выражены через следующие параметры: климатические индексы NPGO, IPO, PDO, AD, первую моду ЭОФ колебаний значений PC1 разности испарение-осадки (E-P) и вторую моду ЭОФ аномалии геопотенциала изобарической поверхности AT500.
Список литературы
1. The Ocean and the Global Water Cycle / G. Lagerloef [et al.] // Oceanography. 2010. Vol. 23, iss. 4. P. 82–93. https://doi.org/10.5670/oceanog.2010.07
2. Maintenance and Broadening of the Ocean's Salinity Distribution by the Water Cycle / J. D. Zika [et al.] // Journal of Climate. 2015. Vol. 28, iss. 24. P. 9550–9560. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-15-0273.1
3. Intensification of the global water cycle and evidence from ocean salinity: a synthesis review / L. Yu [et al.] // Annals of the New York Academy of Sciences. 2020. Vol. 1472, iss. 1. P. 76–94. https://doi.org/10.1111/nyas.14354
4. Enhanced hydrological cycle increases ocean heat uptake and moderates transient climate change / M. Liu [et al.] // Nature Climate Change. 2021. Vol. 11, iss. 10. P. 848–853. https://doi.org/10.1038/s41558-021-01152-0
5. Climatological seasonal variation of the upper ocean salinity / Y. Liu [et al.] // International Journal of Climatology. 2022. Vol. 42, iss. 6. P. 3477–3498. https://doi.org/10.1002/joc.7428
6. Durack P. J., Wijffels S. E. Fifty-year trends in global ocean salinities and their relationship to broad-scale warming // Journal of Climate. 2010. Vol. 23, iss. 16. P. 4342–4362. https://doi.org/10.1175/2010JCLI3377.1
7. Helm K. P., Bindoff N. L., Church J. A. Changes in the global hydrological-cycle inferred from ocean salinity // Geophysical Research Letters. 2010. Vol. 37, iss. 18. L18701. https://doi.org/10.1029/2010GL044222
8. Yu L. A global relationship between the ocean water cycle and near-surface salinity // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2011. Vol. 116, iss. C10. C10025. https://doi.org/10.1029/2010JC006937
9. Examining the salinity change in the upper Pacific Ocean during the Argo period / G. Li [et al.] // Climate Dynamics. 2019. Vol. 53, iss. 9–10. P. 6055–6074. https://doi.org/10.1007/s00382-019-04912-z
10. Salinity changes in the World Ocean since 1950 in relation to changing surface freshwater fluxes / N. Skliris [et al.] // Climate Dynamics. 2014. Vol. 43, iss. 3–4. P. 709–736. https://doi.org/10.1007/s00382-014-2131-7
11. Durack P. J. Ocean Salinity and the Global Water Cycle // Oceanography. 2015. Vol. 28, iss. 1. P. 20–31. https://doi.org/10.5670/oceanog.2015.03
12. Improved Estimates of Changes in Upper Ocean Salinity and the Hydrological cycle / L. Cheng [et al.] // Journal of Climate. 2020. Vol. 33, iss. 23. P. 10357–10381. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0366.1
13. Observed freshening and warming of the western Pacific Warm Pool / S. Cravatte [et al.] // Climate Dynamics. 2009. Vol. 33, iss. 4. P. 565–589. https://doi.org/10.1007/s00382-009-0526-7
14. A new record of Atlantic sea surface salinity from 1896 to 2013 reveals the signatures of climate variability and long-term trends / A. R. Friedman [et al.] // Geophysical Research Letters. 2017. Vol. 44, iss. 4. P. 1866–1876. https://doi.org/10.1002/2017GL072582
15. Shi H., Du L. The unexpected salinity trend shifts in upper Tropical Pacific Ocean under the global hydrological cycle framework // EGU General Assembly 2021. Gottingen, 2021. EGU21-14698. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu21-14698
16. Ростов И. Д., Дмитриева Е. В. Региональные особенности межгодовых изменений температуры воды в субарктической зоне Тихого океана // Метеорология и гидрология. 2021. № 2. С. 67–79. EDN JGICET.
17. Changes in Earth’s Energy Budget during and after the ”Pause” in Global Warming: An Observational Perspective / N. G. Loeb [et al.] // Climate. 2018. Vol. 6, iss. 3. 62. https://doi.org/10.3390/cli6030062
18. Causes and Impacts of the 2014 Warm Anomaly in the NE Pacific / N. A. Bond [et al.] // Geophysical Research Letters. 2015. Vol. 42, iss. 9. P. 3414–3420. https://doi.org/10.1002/2015GL063306
19. Physical drivers of the summer 2019 North Pacific marine heatwave / D. J. Amaya [et al.] // Nature Communications. 2020. Vol. 11. 1903. https://doi.org/10.1038/s41467-020-15820-w
20. Ростов И. Д., Дмитриева Е. В. Межгодовые изменения солености верхнего 1000-метрового слоя внетропической зоны северо-западной части Тихого океана в условиях интенсификации глобального гидрологического цикла // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 2. С. 215–230. EDN TEOSTA.
21. Corbett C. M., Subrahmanyam B., Giese B. S. A comparison of sea surface salinity in the equatorial Pacific Ocean during the 1997–1998, 2012–2013, and 2014–2015 ENSO events // Climate Dynamics. 2017. Vol. 49, iss. 9–10. P. 3513–3526. https://doi.org/10.1007/s00382-017-3527-y
22. Favorite F., Dodimead A. J., Nasu K. Oceanography of the Subarctic Pacific region, 1960–71. Vancouver, Canada, 1976. 187 p. (International North Pacific Fisheries Commission Bulletin ; no. 33). URL: https://waves-vagues.dfo-mpo.gc.ca/library-bibliotheque/17465.pdf (date of access: 20.05.2024).
23. Interdecadal variability of the Western Subarctic Gyre in the North Pacific Ocean / H. Kuroda [et al.] // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2021. Vol. 169. 103461. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2020.103461
24. Ростов И. Д., Дмитриева Е. В., Рудых Н. И. Тенденции и региональные особенности изменчивости термических условий северо-восточной части Тихого океана севернее 30° с. ш. в последние четыре десятилетия // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 4. С. 448–466. EDN SLYDJV.
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2024; 40: 386-401
Trends in the Interannual Variability of Salinity Field in the Upper 1000-Meter Layer of the Northeastern Pacific Ocean under Conditions of Modern Global Warming
Abstract
Purpose. The study is purposed at determining the trends and the regional features of interannual changes in salinity and salt content in the upper 1000-m layer of the extratropical zone in the northeastern Pacific Ocean, and at analyzing their possible cause-and-effect relations with the large-scale and regional processes in the ocean and atmosphere over the last two decades of the current period of global warming.
Methods and Results. The NOAA climate data sets including the GODAS oceanographic data assimilation system in the nodes of a regular grid, as well as the data on the amount of atmospheric precipitation and the series of climate indices were used in the study. The monthly average ERA5 reanalysis data on precipitation and evaporation from the underlying surface were also applied. The methods of cluster, correlation and regression analysis, as well as the apparatus of empirical orthogonal functions were involved. The conducted research resulted in identifying the regional spatial and temporal features of the changes in salinity and salt content in the upper 1000-m water column of the study area under conditions of the current warming phase accompanied by the intensification of global and local hydrological cycles. The quantitative characteristics of the noted trends and their statistical significance were assessed.
Conclusions. The spatial distribution of evaporation-precipitation (E-P) difference trends demonstrates a predominant evaporation pattern over most of the water area that differs from the global trends in a hydrological cycle in the middle and high latitudes of the Northern Hemisphere, especially over the previous period. In general, a statistically significant positive trend in salt content was observed in the upper 1000 m of water column in the northern area, whereas in the other regions and on the average over the whole water area, small statistically insignificant negative trends were noted in the above mentioned layer. The correlation relations between the changes in average annual salinity and salt content values, on the one hand, and different large-scale regional processes and climate variables, on the other hand, are most manifested through the following parameters: climate indices NPGO, IPO, PDO and AD, the first mode of EOF of fluctuations in the PC1 values of evaporation-precipitation (E-P) difference, and the second mode of EOF of anomaly of the isobaric surface AT500 geopotential.
References
1. The Ocean and the Global Water Cycle / G. Lagerloef [et al.] // Oceanography. 2010. Vol. 23, iss. 4. P. 82–93. https://doi.org/10.5670/oceanog.2010.07
2. Maintenance and Broadening of the Ocean's Salinity Distribution by the Water Cycle / J. D. Zika [et al.] // Journal of Climate. 2015. Vol. 28, iss. 24. P. 9550–9560. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-15-0273.1
3. Intensification of the global water cycle and evidence from ocean salinity: a synthesis review / L. Yu [et al.] // Annals of the New York Academy of Sciences. 2020. Vol. 1472, iss. 1. P. 76–94. https://doi.org/10.1111/nyas.14354
4. Enhanced hydrological cycle increases ocean heat uptake and moderates transient climate change / M. Liu [et al.] // Nature Climate Change. 2021. Vol. 11, iss. 10. P. 848–853. https://doi.org/10.1038/s41558-021-01152-0
5. Climatological seasonal variation of the upper ocean salinity / Y. Liu [et al.] // International Journal of Climatology. 2022. Vol. 42, iss. 6. P. 3477–3498. https://doi.org/10.1002/joc.7428
6. Durack P. J., Wijffels S. E. Fifty-year trends in global ocean salinities and their relationship to broad-scale warming // Journal of Climate. 2010. Vol. 23, iss. 16. P. 4342–4362. https://doi.org/10.1175/2010JCLI3377.1
7. Helm K. P., Bindoff N. L., Church J. A. Changes in the global hydrological-cycle inferred from ocean salinity // Geophysical Research Letters. 2010. Vol. 37, iss. 18. L18701. https://doi.org/10.1029/2010GL044222
8. Yu L. A global relationship between the ocean water cycle and near-surface salinity // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2011. Vol. 116, iss. C10. C10025. https://doi.org/10.1029/2010JC006937
9. Examining the salinity change in the upper Pacific Ocean during the Argo period / G. Li [et al.] // Climate Dynamics. 2019. Vol. 53, iss. 9–10. P. 6055–6074. https://doi.org/10.1007/s00382-019-04912-z
10. Salinity changes in the World Ocean since 1950 in relation to changing surface freshwater fluxes / N. Skliris [et al.] // Climate Dynamics. 2014. Vol. 43, iss. 3–4. P. 709–736. https://doi.org/10.1007/s00382-014-2131-7
11. Durack P. J. Ocean Salinity and the Global Water Cycle // Oceanography. 2015. Vol. 28, iss. 1. P. 20–31. https://doi.org/10.5670/oceanog.2015.03
12. Improved Estimates of Changes in Upper Ocean Salinity and the Hydrological cycle / L. Cheng [et al.] // Journal of Climate. 2020. Vol. 33, iss. 23. P. 10357–10381. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0366.1
13. Observed freshening and warming of the western Pacific Warm Pool / S. Cravatte [et al.] // Climate Dynamics. 2009. Vol. 33, iss. 4. P. 565–589. https://doi.org/10.1007/s00382-009-0526-7
14. A new record of Atlantic sea surface salinity from 1896 to 2013 reveals the signatures of climate variability and long-term trends / A. R. Friedman [et al.] // Geophysical Research Letters. 2017. Vol. 44, iss. 4. P. 1866–1876. https://doi.org/10.1002/2017GL072582
15. Shi H., Du L. The unexpected salinity trend shifts in upper Tropical Pacific Ocean under the global hydrological cycle framework // EGU General Assembly 2021. Gottingen, 2021. EGU21-14698. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu21-14698
16. Rostov I. D., Dmitrieva E. V. Regional'nye osobennosti mezhgodovykh izmenenii temperatury vody v subarkticheskoi zone Tikhogo okeana // Meteorologiya i gidrologiya. 2021. № 2. S. 67–79. EDN JGICET.
17. Changes in Earth’s Energy Budget during and after the ”Pause” in Global Warming: An Observational Perspective / N. G. Loeb [et al.] // Climate. 2018. Vol. 6, iss. 3. 62. https://doi.org/10.3390/cli6030062
18. Causes and Impacts of the 2014 Warm Anomaly in the NE Pacific / N. A. Bond [et al.] // Geophysical Research Letters. 2015. Vol. 42, iss. 9. P. 3414–3420. https://doi.org/10.1002/2015GL063306
19. Physical drivers of the summer 2019 North Pacific marine heatwave / D. J. Amaya [et al.] // Nature Communications. 2020. Vol. 11. 1903. https://doi.org/10.1038/s41467-020-15820-w
20. Rostov I. D., Dmitrieva E. V. Mezhgodovye izmeneniya solenosti verkhnego 1000-metrovogo sloya vnetropicheskoi zony severo-zapadnoi chasti Tikhogo okeana v usloviyakh intensifikatsii global'nogo gidrologicheskogo tsikla // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2024. T. 40, № 2. S. 215–230. EDN TEOSTA.
21. Corbett C. M., Subrahmanyam B., Giese B. S. A comparison of sea surface salinity in the equatorial Pacific Ocean during the 1997–1998, 2012–2013, and 2014–2015 ENSO events // Climate Dynamics. 2017. Vol. 49, iss. 9–10. P. 3513–3526. https://doi.org/10.1007/s00382-017-3527-y
22. Favorite F., Dodimead A. J., Nasu K. Oceanography of the Subarctic Pacific region, 1960–71. Vancouver, Canada, 1976. 187 p. (International North Pacific Fisheries Commission Bulletin ; no. 33). URL: https://waves-vagues.dfo-mpo.gc.ca/library-bibliotheque/17465.pdf (date of access: 20.05.2024).
23. Interdecadal variability of the Western Subarctic Gyre in the North Pacific Ocean / H. Kuroda [et al.] // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2021. Vol. 169. 103461. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2020.103461
24. Rostov I. D., Dmitrieva E. V., Rudykh N. I. Tendentsii i regional'nye osobennosti izmenchivosti termicheskikh uslovii severo-vostochnoi chasti Tikhogo okeana severnee 30° s. sh. v poslednie chetyre desyatiletiya // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2023. T. 39, № 4. S. 448–466. EDN SLYDJV.
События
-
Журнал «Вестник Самарского государственного экономического университета» теперь на Elpub >>>
11 ноя 2025 | 14:28 -
К платформе Elpub присоединился журнал «Crede Experto: транспорт, общество, образование, язык» >>>
11 ноя 2025 | 14:26 -
К платформе Elpub присоединился журнал «Eurasian Journal of Economic and Business Studies» >>>
5 ноя 2025 | 08:43 -
Журнал «Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі: Серыя фізіка-тэхнічных наву» принят в DOAJ >>>
5 ноя 2025 | 08:42 -
Журнал «Ученые записки Российской академии предпринимательства» принят в DOAJ >>>
5 ноя 2025 | 08:41
