Морской гидрофизический журнал. 2020; 36: 202-213
Региональные особенности синоптической изменчивости поля температуры на поверхности Черного моря по спутниковым данным
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-2-202-213Аннотация
Цель. Уточнить региональные особенности синоптической изменчивости температуры на поверхности Черного моря, выявить ее внутригодовые и межгодовые изменения и оценить их связи с крупномасштабными атмосферными процессами – цель данной работы.
Методы и результаты. Используются данные спутниковых измерений температуры поверхности моря за период 1982–2018 гг. из массива Copernicus со среднесуточным разрешением по времени и 0,04° – по пространству. На основе этих данных показано, что максимальная синоптическая изменчивость температуры поверхности моря наблюдается в прибрежной части северо-западного шельфа от Днепро-Бугского лимана до дельты Дуная, в Каркинитском заливе и в Керченском проливе. В глубоководной части моря высокий уровень синоптической изменчивости прослеживается в областях Восточного циклонического круговорота и Батумского антициклона. Установлено, что наибольший вклад синоптической изменчивости в общую дисперсию поля температуры наблюдается в Керченском проливе и южнее Керченского п-ова. Уровень среднемноголетней синоптической изменчивости ниже или сопоставим с уровнем межгодовой изменчивости на большей части акватории, за исключением Керченского пролива, северо-западного и прибосфорского шельфов. Выявлено, что в климатическом внутригодовом цикле основной максимум синоптической изменчивости наблюдается в мае, за месяц до наступления максимума скорости прогрева поверхностных вод, второй максимум – в октябре, за месяц до наступления максимума скорости выхолаживания вод. Минимумы наблюдаются в феврале – марте, в период максимального охлаждения поверхностных вод, и в августе, в период их максимального прогрева. Выявлены заметные межгодовые изменения уровня синоптической изменчивости температуры, которые варьируют в пределах -0,3 ... 0,3°С.
Выводы. Синоптическая изменчивость температуры поверхности Черного моря характеризуется заметными внутригодовыми и межгодовыми изменениями. Ее климатический внутригодовой цикл носит полугодовую периодичность, обусловленную процессами выхолаживания и прогрева вод. Максимальное повышение уровня синоптической изменчивости на межгодовом масштабе наблюдается после 2003 г. на северо-западном шельфе. Значимая корреляционная связь с индексами Североатлантического, Восточноатлантического колебаний и колебания Восточная Атлантика – Западная Россия не выявлена.
Список литературы
1. Ginzburg A. I., Kostianoy A. G., Sheremet N. A. Seasonal and interannual variability of the Black Sea surface temperature as revealed from satellite data (1982–2000) // Journal of Marine Systems. 2004. Vol. 52, iss. 1–4. P. 33–50. doi:10.1016/j.jmarsys.2004.05.002
2. Ginzburg A. I., Kostianoy A. G., Sheremet N. A. Sea Surface Temperature Variability / The Black Sea Environment // The Handbook of Environmental Chemistry / Eds. A. G. Kostianoy, A. N. Kosarev. Berlin, Heidelberg : Springer-Verlag, 2008. Vol. 5, Part Q. P. 255–275. doi:10.1007/698_5_067
3. Tuzhilkin V. S. Thermohaline Structure of the Sea / The Black Sea Environment // The Handbook of Environmental Chemistry / Eds. A. G. Kostianoy, A. N. Kosarev. Berlin, Heidelberg : Springer-Verlag, 2008. Vol. 5, part Q. P. 217–253. doi:10.1007/698_5_077
4. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь : ЭКОСИГидрофизика, 2011. 212 с.
5. Artamonov Yu. V., Skripaleva E. A., Fedirko A. V. Regional Features of Long-term Variability of the Black Sea Surface Temperature // Russian Meteorology and Hydrology. 2017. Vol. 42, iss. 2. Р. 105–112. doi:10.3103/S1068373917020042
6. Oguz T., Dippner J. W., Kaymaz Z. Climatic regulation of the Black Sea hydro-meteorological and ecological properties at interannual-to-decadal time scales // Journal of Marine Systems. 2006. Vol. 60, iss. 3–4. P. 235–254. doi:10.1016/j.jmarsys.2005.11.011
7. Kazmin A. S., Zatsepin A. G. Long-term variability of surface temperature in the Black Sea, and its connection with the large-scale atmospheric forcing // Journal of Marine Systems. 2007. Vol. 68, iss. 1–2. P. 293–301. doi:10.1016/j.jmarsys.2007.01.002
8. Гинзбург А. И., Костяной А. Г., Шеремет Н. А. Долговременная изменчивость температуры поверхности Черного моря и ее отклик на глобальные атмосферные воздействия // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2008. Вып. 5, т. II. С. 76–83.
9. Shapiro G. I., Aleynik D. L., Mee L. D. Long term trends in the sea surface temperature of the Black Sea // Ocean Science. 2010. Vol. 6, iss. 2. P. 491–501. doi:10.5194/os-6-491-2010
10. Interannual variability of Black Sea’s hydrodynamics and connection to atmospheric patterns / A. Capet [et al.] // Deep-Sea Research. Part II: Topical Studies in Oceanography. 2012, Vol. 77–80. P. 128–142. doi:10.1016/j.dsr2.2012.04.010
11. Sakalli A., Başusta N. Sea surface temperature change in the Black Sea under climate change: A simulation of the sea surface temperature up to 2100 // International Journal of Climatology. 2018. Vol. 38, iss. 13. P. 4687–4698. doi:10.1002/joc.5688
12. Mesoscale circulation and thermohaline structure of the Black Sea observed during HydroBlack '91 / T. Oguz [et al.] // Deep-Sea Research. 1994. Vol. 41, iss. 4. P. 603–628. doi:10.1016/0967-0637(94)90045-0
13. Synoptic variability in the Black Sea: Analysis of hydrographic survey and altimeter data / E. Sokolova [et al.] // Journal of Marine Systems. 2001. Vol. 31, iss. 1–3. P. 45–63. doi:10.1016/S0924-7963(01)00046-X
14. Зацепин А. Г., Гинзбург А. И., Евдошенко М. А. Вихревые структуры и горизонтальный водообмен в Черном море // Комплексные исследования северо-восточной части Черного моря. М. : Наука, 2002. С. 55–81.
15. Observation of Black Sea mesoscale eddies and associated horizontal mixing / A. G. Zatsepin [et al.] // Journal of Geophysical Research. 2003. Vol. 108, iss. C8. 3246. P. 1–27. doi:10.1029/2002JC001390
16. Кубряков А. А., Станичный С. В. Синоптические вихри в Черном море по данным спутниковой альтиметрии // Океанология. 2015. Т. 55, № 1. С. 65–77. doi:10.7868/S0030157415010104
17. Hydrological Conditions in the Western Part of the Black Sea in November, 2015 (Based on the Data Obtained in the 81st Cruise of R/V Professor Vodyanitsky) / Yu. V. Artamonov [et al.] // Physical Oceanography. 2016. Iss. 4. P. 57–70. doi:10.22449/1573-160X-2016-4-57-70
18. Восстановление синоптической изменчивости гидрофизических полей Черного моря на основе реанализа за 1980–1993 годы / П. Н. Лишаев [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2014. № 5. С. 49–68.
19. Изменчивость поля температуры и температурных фронтов в северо-западной части Черного моря по спутниковым данным / Ю. В. Артамонов [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14, № 3. С. 237–245. doi:10.21046/2070-7401-2017-14-3-237-245
20. A re-analysis of Black Sea surface temperature / B. B. Nardelli [et al.] // Journal of Marine Systems. 2010. Vol. 79, iss. 1–2. P. 50–64. doi:10.1016/j.jmarsys.2009.07.001
21. High and Ultra-High resolution processing of satellite Sea Surface Temperature data over Southern European Seas in the framework of MyOcean project / B. B. Nardelli [et al.] // Remote Sensing of Environment. 2013. Vol. 129. P. 1–16. doi:10.1016/j.rse.2012.10.012
22. Монин А. С. Гидродинамика атмосферы, океана и земных недр // СПб. : Гидрометеоиздат, 1999. 524 с.
23. Belokopytov V. N. Retrospective Analysis of the Black Sea Thermohaline Fields on the Basis of Empirical Orthogonal Functions // Physical Oceanography. 2018. Vol. 25, iss. 5. P. 380– 389. doi:10.22449/1573-160X-2018-5-380-389
24. Kubryakov A. A., Stanichny S. V. Dynamics of Batumi Anticyclone from the Satellite Measurements // Physical Oceanography. 2015. Iss. 2. P. 59–68. doi:10.22449/1573-160X-2015-2-59-68
25. Среднемноголетний внутригодовой цикл гидрооптических характеристик, хлорофилла а и температуры на поверхности Черного моря по спутниковым данным / Ю. В. Артамонов [и др.] // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16, № 1. С. 171–180. doi:10.21046/2070-7401-2019-16-1-171-180
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2020; 36: 202-213
Regional Features of the Temperature Field Synoptic Variability on the Black Sea Surface from Satellite Data
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-2-202-213Abstract
Purpose. The aim of the work is to clarify the regional features of synoptic variability of the Black Sea surface temperature, to reveal its intra- and inter-annual changes and to assess the features’ relations with the large-scale atmospheric processes.
Methods and Results. The satellite-derived data on the sea surface temperature in 1982–2018 from the Copernicus array were used; their temporal resolution was daily average and the spatial one – 0.04 degrees. These data showed that the maximum of temperature synoptic variability was observed in the coastal part of the northwestern shelf from the Dnieper-Bug estuary to the Danube delta, in the Karkinit Bay and in the Kerch Strait. In the deep sea, strong synoptic variability can be observed in the regions of the Eastern cyclonic gyre and the Batumi anticyclone. The greatest contribution of synoptic variability to the total temperature dispersion was observed in the Kerch Strait and to the south of the Kerch Peninsula. The level of multi-year average synoptic variability is lower or comparable with the level of the interannual variability in most of the water area, except for the Kerch Strait, the northwestern and the Bosporus shelves. It is revealed that in the climatic annual cycle the main maximum of synoptic variability is observed in May, a month before the maximum rate of surface water heating is achieved, the second maximum – in October, a month before the maximum rate of water cooling. The minimums are observed in February–March, during the period of maximum cooling of surface waters, and in August, during their maximum heating. Noticeable interannual changes of the level of temperature synoptic variability varying from -0.3°С to 0.3°С, were revealed.
Conclusions. Synoptic variability of the Black Sea surface temperature is characterized by noticeable intra-annual and interannual variations. Its climatic annual cycle is of a semi-annual periodicity due to the processes of water cooling and heating. The maximum increase of the synoptic variability level on the interannual scale is observed after 2003 on the northwestern shelf. Significant correlation with the indices of the North Atlantic, East Atlantic and the East Atlantic–West Russia oscillations was not revealed.
References
1. Ginzburg A. I., Kostianoy A. G., Sheremet N. A. Seasonal and interannual variability of the Black Sea surface temperature as revealed from satellite data (1982–2000) // Journal of Marine Systems. 2004. Vol. 52, iss. 1–4. P. 33–50. doi:10.1016/j.jmarsys.2004.05.002
2. Ginzburg A. I., Kostianoy A. G., Sheremet N. A. Sea Surface Temperature Variability / The Black Sea Environment // The Handbook of Environmental Chemistry / Eds. A. G. Kostianoy, A. N. Kosarev. Berlin, Heidelberg : Springer-Verlag, 2008. Vol. 5, Part Q. P. 255–275. doi:10.1007/698_5_067
3. Tuzhilkin V. S. Thermohaline Structure of the Sea / The Black Sea Environment // The Handbook of Environmental Chemistry / Eds. A. G. Kostianoy, A. N. Kosarev. Berlin, Heidelberg : Springer-Verlag, 2008. Vol. 5, part Q. P. 217–253. doi:10.1007/698_5_077
4. Ivanov V. A., Belokopytov V. N. Okeanografiya Chernogo morya. Sevastopol' : EKOSIGidrofizika, 2011. 212 s.
5. Artamonov Yu. V., Skripaleva E. A., Fedirko A. V. Regional Features of Long-term Variability of the Black Sea Surface Temperature // Russian Meteorology and Hydrology. 2017. Vol. 42, iss. 2. R. 105–112. doi:10.3103/S1068373917020042
6. Oguz T., Dippner J. W., Kaymaz Z. Climatic regulation of the Black Sea hydro-meteorological and ecological properties at interannual-to-decadal time scales // Journal of Marine Systems. 2006. Vol. 60, iss. 3–4. P. 235–254. doi:10.1016/j.jmarsys.2005.11.011
7. Kazmin A. S., Zatsepin A. G. Long-term variability of surface temperature in the Black Sea, and its connection with the large-scale atmospheric forcing // Journal of Marine Systems. 2007. Vol. 68, iss. 1–2. P. 293–301. doi:10.1016/j.jmarsys.2007.01.002
8. Ginzburg A. I., Kostyanoi A. G., Sheremet N. A. Dolgovremennaya izmenchivost' temperatury poverkhnosti Chernogo morya i ee otklik na global'nye atmosfernye vozdeistviya // Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2008. Vyp. 5, t. II. S. 76–83.
9. Shapiro G. I., Aleynik D. L., Mee L. D. Long term trends in the sea surface temperature of the Black Sea // Ocean Science. 2010. Vol. 6, iss. 2. P. 491–501. doi:10.5194/os-6-491-2010
10. Interannual variability of Black Sea’s hydrodynamics and connection to atmospheric patterns / A. Capet [et al.] // Deep-Sea Research. Part II: Topical Studies in Oceanography. 2012, Vol. 77–80. P. 128–142. doi:10.1016/j.dsr2.2012.04.010
11. Sakalli A., Başusta N. Sea surface temperature change in the Black Sea under climate change: A simulation of the sea surface temperature up to 2100 // International Journal of Climatology. 2018. Vol. 38, iss. 13. P. 4687–4698. doi:10.1002/joc.5688
12. Mesoscale circulation and thermohaline structure of the Black Sea observed during HydroBlack '91 / T. Oguz [et al.] // Deep-Sea Research. 1994. Vol. 41, iss. 4. P. 603–628. doi:10.1016/0967-0637(94)90045-0
13. Synoptic variability in the Black Sea: Analysis of hydrographic survey and altimeter data / E. Sokolova [et al.] // Journal of Marine Systems. 2001. Vol. 31, iss. 1–3. P. 45–63. doi:10.1016/S0924-7963(01)00046-X
14. Zatsepin A. G., Ginzburg A. I., Evdoshenko M. A. Vikhrevye struktury i gorizontal'nyi vodoobmen v Chernom more // Kompleksnye issledovaniya severo-vostochnoi chasti Chernogo morya. M. : Nauka, 2002. S. 55–81.
15. Observation of Black Sea mesoscale eddies and associated horizontal mixing / A. G. Zatsepin [et al.] // Journal of Geophysical Research. 2003. Vol. 108, iss. C8. 3246. P. 1–27. doi:10.1029/2002JC001390
16. Kubryakov A. A., Stanichnyi S. V. Sinopticheskie vikhri v Chernom more po dannym sputnikovoi al'timetrii // Okeanologiya. 2015. T. 55, № 1. S. 65–77. doi:10.7868/S0030157415010104
17. Hydrological Conditions in the Western Part of the Black Sea in November, 2015 (Based on the Data Obtained in the 81st Cruise of R/V Professor Vodyanitsky) / Yu. V. Artamonov [et al.] // Physical Oceanography. 2016. Iss. 4. P. 57–70. doi:10.22449/1573-160X-2016-4-57-70
18. Vosstanovlenie sinopticheskoi izmenchivosti gidrofizicheskikh polei Chernogo morya na osnove reanaliza za 1980–1993 gody / P. N. Lishaev [i dr.] // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2014. № 5. S. 49–68.
19. Izmenchivost' polya temperatury i temperaturnykh frontov v severo-zapadnoi chasti Chernogo morya po sputnikovym dannym / Yu. V. Artamonov [i dr.] // Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2017. T. 14, № 3. S. 237–245. doi:10.21046/2070-7401-2017-14-3-237-245
20. A re-analysis of Black Sea surface temperature / B. B. Nardelli [et al.] // Journal of Marine Systems. 2010. Vol. 79, iss. 1–2. P. 50–64. doi:10.1016/j.jmarsys.2009.07.001
21. High and Ultra-High resolution processing of satellite Sea Surface Temperature data over Southern European Seas in the framework of MyOcean project / B. B. Nardelli [et al.] // Remote Sensing of Environment. 2013. Vol. 129. P. 1–16. doi:10.1016/j.rse.2012.10.012
22. Monin A. S. Gidrodinamika atmosfery, okeana i zemnykh nedr // SPb. : Gidrometeoizdat, 1999. 524 s.
23. Belokopytov V. N. Retrospective Analysis of the Black Sea Thermohaline Fields on the Basis of Empirical Orthogonal Functions // Physical Oceanography. 2018. Vol. 25, iss. 5. P. 380– 389. doi:10.22449/1573-160X-2018-5-380-389
24. Kubryakov A. A., Stanichny S. V. Dynamics of Batumi Anticyclone from the Satellite Measurements // Physical Oceanography. 2015. Iss. 2. P. 59–68. doi:10.22449/1573-160X-2015-2-59-68
25. Srednemnogoletnii vnutrigodovoi tsikl gidroopticheskikh kharakteristik, khlorofilla a i temperatury na poverkhnosti Chernogo morya po sputnikovym dannym / Yu. V. Artamonov [i dr.] // Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2019. T. 16, № 1. S. 171–180. doi:10.21046/2070-7401-2019-16-1-171-180
