Морской гидрофизический журнал. 2024; 40: 402-425
Сравнительный анализ процессов тепломассопереноса, рассчитанных по инструментальным измерениям и по продуктам океанского реанализа, в проливе Фрама
Смирнов А. В., Иванов В. В., Соколов А. А.
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.
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 realtime 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
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2024; 40: 402-425
Comparison Analysis of Heat and Mass Transport through Fram Strait Calculated Using the Mooring and Ocean Reanalysis Data
Smirnov A. V., Ivanov V. V., Sokolov A. A.
Abstract
Purpose. The paper represents a comparison analysis of water, heat and salt flows transported through Fram Strait and calculated using the data both of moorings in the strait and the GLORYS2v4, ORAS5, GloSea5 and C-GLORSv7 reanalysis.
Methods and Results. The data obtained at the autonomous buoy stations were interpolated in the nodes of a regular grid with the resolutions 0.25° over longitude and 10 m over depth using the Ordinary Kriging. The algorithms unified both for the mooring and reanalysis data were applied to calculate the transport flows in 1997–2018. The data of moorings and reanalysis constituted a base for obtaining the time series of heat and mass transport in the regular grid nodes at the cross-section in Fram Strait (8° W, 8° E). The mooring and reanalysis time series were compared, and the results were visualized.
Conclusions. It is shown that the reanalysis ensemble, on the whole, underestimates the transfer of water and heat volumes calculated using the observation data, by 25 %. The best agreement between the reanalysis products and the calculation results based on the observation data is obtained for the West Spitsbergen Current core which is most completely supplied with the observation data. It is revealed that the ensemble of models describes the observation data variability the best, and the FOAM and CGLO reanalysis – the greater part of temporal variability of the flows calculated by the autonomous buoy station data. The data consistency in the winter period (October – March) is shown to be higher than that in the summer one (April – September). That can be related both to the reanalysis imperfections (ice melt accounting) and the season, namely summer, when the autonomous buoy stations are usually replaced, which can result in additional errors in combining the time series.
References
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 realtime 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. Timofeev V. T. Vodnye massy Arkticheskogo basseina. Leningrad : Gidrometizdat, 1960. 191 s.
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. Ivanov V. V. Atlanticheskie vody v Zapadnoi Arktike // Opyt sistemnykh okeanologicheskikh issledovanii v Arktike / pod red. A. P. Lisitsyna, M. E. Vinogradova, E. A. Romankevicha. Moskva : Nauchnyi mir, 2001. S. 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. Korablev A. A., Pnyushkov A. V., Smirnov A. V. Tekhnologiya sozdaniya baz okeanograficheskikh dannykh na primere Severo-Evropeiskogo basseina Arktiki // Uchenye zapiski Rossiiskogo gosudarstvennogo gidrometeorologicheskogo universiteta. 2008. № 1. S. 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
События
-
К платформе Elpub присоединился журнал «The BRICS Health Journal» >>>
10 июн 2025 | 12:52 -
Журнал «Неотложная кардиология и кардиоваскулярные риски» присоединился к Elpub >>>
6 июн 2025 | 09:45 -
К платформе Elpub присоединился «Медицинский журнал» >>>
5 июн 2025 | 09:41 -
НЭИКОН принял участие в конференции НИИ Организации здравоохранения и медицинского менеджмента >>>
30 мая 2025 | 10:32 -
Журнал «Творчество и современность» присоединился к Elpub! >>>
27 мая 2025 | 12:38