Морской гидрофизический журнал. 2021; 37: 436-446
Пространственные характеристики холодного промежуточного слоя Черного моря летом 2017 года
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-4-436-446Аннотация
Цель. Целью работы является изучение пространственных характеристик холодного промежуточного слоя (ХПС) после обновления его вод вследствие холодной зимы на основе анализа натурных данных, полученных в ходе экспедиции по Черному морю 14.06–03.07.2017 г. (95-й рейс НИС «Профессор Водяницкий»).
Методы и результаты. В работе использованы данные CTD-измерений зондом SBE911+ и измерений профилей скорости течения с помощью погружаемого акустического доплеровского профилометра течений (LADCP). Для получения осредненных характеристик вертикальной термохалинной структуры вод при обработке данных применялось изопикническое осреднение по ансамблям профилей. В период проведения измерений минимальная средняя температура ядра ХПС составляла 7,2°С при значении плотности 14,5 кг/м3 . Верхняя граница слоя (по критерию 8°С) соответствовала плотности ~ 14,3 кг/м3 , нижняя ~ 15,0 кг/м3 . Обновление вод ХПС наиболее хорошо выражено в окрестности струи Основного Черноморского течения, что отчетливо прослеживается на изопикнических поверхностях 14,6 и 15,0 кг/м3 . Основная масса ХПС по данным измерений идентифицируется в стрежне Основного Черноморского течения и в его правой части со стороны берега. Максимальная толщина ХПС составляет ~ 60 м, положение его ядра по вертикали соответствует диапазону глубин 40–100 м.
Выводы. Синхронные профили скорости течения, температуры, солености и плотности, полученные в ходе экспедиции по Черному морю летом 2017 г., позволили выполнить анализ термохалинной структуры вод с учетом реальной динамической ситуации. В результате определены параметры ХПС, его пространственные масштабы и положение относительно Основного Черноморского течения с учетом особенностей структуры поля плотности летом 2017 г. Эта информация может быть полезной для верификации моделей и проведения численных экспериментов с целью изучения механизмов и областей формирования ХПС в Черном море.
Список литературы
1. Изменчивость гидрофизических полей Черного моря / А. С. Блатов [и др.]. Л. : Гидрометеоиздат, 1984. 240 с. URL: http://elib.rshu.ru/files_books/pdf/img-417200757.pdf (дата обращения: 03.06.2021).
2. Белокопытов В. Н. Межгодовая изменчивость обновления вод холодного промежуточного слоя Черного моря в последние десятилетия // Морской гидрофизический журнал. 2010. № 5. С. 33–41.
3. Реакция термохалинных характеристик деятельного слоя Черного моря на зимнее выхолаживание / В. Б. Пиотух [и др.] // Океанология. 2011. Т. 51, № 2. С. 232–241.
4. Untangling spatial and temporal trends in the variability of the Black Sea Cold Intermediate Layer and mixed Layer Depth using the DIVA detrending procedure / A. Capet [et al.] // Ocean Dynamics. 2014. Vol. 64. P. 315–324. https://doi.org/10.1007/s10236-013-0683-4
5. Новикова А. М., Полонский А. Б. Междесятилетняя изменчивость температуры поверхности и холодного промежуточного слоя в Черном море // Системы контроля окружающей среды. 2018. № 14 (34). С. 110–115. https://doi.org/10.33075/2220-5861-2018-14-110-115
6. Black Sea thermohaline properties: Long-term trends and variations / S. Miladinova [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2017. Vol. 122, iss. 7. 5624–5644. https://doi.org/10.1002/2016JC012644
7. Stanev E. V., Peneva E., Chtirkova B. Climate Change and Regional Ocean Water Mass Disappearance: Case of the Black Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2019. Vol. 124, iss. 7. P. 4803–4819. https://doi.org/10.1029/2019JC015076
8. Демышев С. Г., Коротаев Г. К., Кныш В. В. Эволюция холодного промежуточного слоя Черного моря по результатам ассимиляции климатических данных в модели // Морской гидрофизический журнал. 2002. № 4. С. 3–19.
9. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь, 2011. 212 с. URL: https://www.researchgate.net/publication/329587328_OKEANOGRAFIA_CERNOGO_MORA (дата обращения: 03.06.2021)
10. Formation and changes of the Black Sea cold intermediate layer / S. Miladinova [et al.] // Progress in Oceanography. 2018. Vol. 167. P. 11–23. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2018.07.002
11. Овчинников И. М., Попов Ю. И. Формирование холодного промежуточного слоя в Черном море // Океанология. 1987. Т. XXVII, вып. 5. С. 739–746.
12. Коротаев Г. К., Кныш В. В., Кубряков А. И. Исследование процессов формирования холодного промежуточного слоя по результатам реанализа гидрофизических полей Черного моря за 1971–1993 гг. // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50, № 1. С. 41–56. doi:10.7868/S0002351513060102
13. Oguz T., Besiktepe S. Observations on the Rim Current structure, CIW formation and transport in the western Black Sea // Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 1999. Vol. 46, iss. 10. P. 1733–1753. https://doi.org/10.1016/S0967-0637(99)00028-X
14. Титов В. Б. Зоны формирования и объемы вод холодного промежуточного слоя в Черном море с учетом суровости зим // Метеорология и гидрология. 2006. № 6. С. 62–68.
15. Куклев С. Б., Зацепин А. Г., Подымов О. И. Формирование холодного промежуточного слоя в шельфово-склоновой зоне северо-восточной части Черного моря // Океанологические исследования. 2019. Т. 47, № 3. С. 58–71. https://doi.org/10.29006/1564–2291.JOR–2019.47(3).5
16. Control of Black Sea intermediate water mass formation by dynamics and topography: Comparison of numerical simulations, surveys and satellite data / E. V. Stanev [et al.] // Journal of Marine Research. 2003. Vol. 61, iss. 1. P. 59–99. https://doi.org/10.1357/002224003321586417
17. Дорофеев В. Л., Сухих Л. И. Анализ изменчивости гидрофизических полей Черного моря в период 1993–2012 годов на основе результатов выполненного реанализа // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 1. С. 33–48.
18. Морозов А. Н., Маньковская Е. В. Холодный промежуточный слой Черного моря по данным экспедиционных исследований 2016–2019 годов // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 2. С. 5–16. doi:10.22449/2413-5577-2020-2- 5-16
19. Суворов А. М., Шокурова И. Г. Годовая и междесятилетняя изменчивость доступной потенциальной энергии в Черном море // Морской гидрофизический журнал. 2004. № 2. С. 29–41.
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2021; 37: 436-446
Spatial Characteristics of the Black Sea Cold Intermediate Layer in Summer, 2017
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-4-436-446Abstract
Purpose. The aim of the paper is to study spatial characteristics of the cold intermediate layer (CIL) after its waters were renewed due to the cold winter, using analysis of the data obtained during the Black Sea expedition in June 14 – July 3, 2017 (the 95th cruise of R/V “Professor Vodyanitsky”).
Methods and Results. The data both from the CTD-measurements by the SBE911+ probe and the current velocity profile measurements by the Lowered Acoustic Doppler Current Profiler (LADCP) were used. Isopycnic averaging of the profile ensembles was applied to obtain the averaged characteristics of the water vertical thermohaline structure. During the measurement period, the minimum average temperature of the CIL core was 7.2°C at the density value 14.5 kg/m3 . The layer upper boundary (according to the 8°C criterion) corresponded to the density value ~ 14.3 kg/m3 , its lower one – to ~ 15.0 kg/m3 . CIL water formation was most pronounced in the vicinity of the Rim Current, which was clearly seen on the isopycnic surfaces 14.6, and 15.0 kg/m3 . According to the measurements, the main mass of CIL waters was identified in the Rim Current and in its right part (on the coast side). The CIL maximum thickness was ~ 60 m and the vertical position of its core corresponded to the 40–100 m depth.
Conclusions. The synchronous profiles of current velocity, temperature, salinity, and density obtained in the Black Sea expedition in summer, 2017 made it possible to analyze the waters thermohaline structure with the regard for real dynamic situation. As a result, the CIL parameters, its spatial scales and position relative to the Rim Current were determined with due regard for the features of the density field structure in summer, 2017. This information can be useful for model verification and numerical experiments aimed at studying the mechanisms and the areas of CIL formation in the Black Sea.
References
1. Izmenchivost' gidrofizicheskikh polei Chernogo morya / A. S. Blatov [i dr.]. L. : Gidrometeoizdat, 1984. 240 s. URL: http://elib.rshu.ru/files_books/pdf/img-417200757.pdf (data obrashcheniya: 03.06.2021).
2. Belokopytov V. N. Mezhgodovaya izmenchivost' obnovleniya vod kholodnogo promezhutochnogo sloya Chernogo morya v poslednie desyatiletiya // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2010. № 5. S. 33–41.
3. Reaktsiya termokhalinnykh kharakteristik deyatel'nogo sloya Chernogo morya na zimnee vykholazhivanie / V. B. Piotukh [i dr.] // Okeanologiya. 2011. T. 51, № 2. S. 232–241.
4. Untangling spatial and temporal trends in the variability of the Black Sea Cold Intermediate Layer and mixed Layer Depth using the DIVA detrending procedure / A. Capet [et al.] // Ocean Dynamics. 2014. Vol. 64. P. 315–324. https://doi.org/10.1007/s10236-013-0683-4
5. Novikova A. M., Polonskii A. B. Mezhdesyatiletnyaya izmenchivost' temperatury poverkhnosti i kholodnogo promezhutochnogo sloya v Chernom more // Sistemy kontrolya okruzhayushchei sredy. 2018. № 14 (34). S. 110–115. https://doi.org/10.33075/2220-5861-2018-14-110-115
6. Black Sea thermohaline properties: Long-term trends and variations / S. Miladinova [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2017. Vol. 122, iss. 7. 5624–5644. https://doi.org/10.1002/2016JC012644
7. Stanev E. V., Peneva E., Chtirkova B. Climate Change and Regional Ocean Water Mass Disappearance: Case of the Black Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2019. Vol. 124, iss. 7. P. 4803–4819. https://doi.org/10.1029/2019JC015076
8. Demyshev S. G., Korotaev G. K., Knysh V. V. Evolyutsiya kholodnogo promezhutochnogo sloya Chernogo morya po rezul'tatam assimilyatsii klimaticheskikh dannykh v modeli // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2002. № 4. S. 3–19.
9. Ivanov V. A., Belokopytov V. N. Okeanografiya Chernogo morya. Sevastopol', 2011. 212 s. URL: https://www.researchgate.net/publication/329587328_OKEANOGRAFIA_CERNOGO_MORA (data obrashcheniya: 03.06.2021)
10. Formation and changes of the Black Sea cold intermediate layer / S. Miladinova [et al.] // Progress in Oceanography. 2018. Vol. 167. P. 11–23. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2018.07.002
11. Ovchinnikov I. M., Popov Yu. I. Formirovanie kholodnogo promezhutochnogo sloya v Chernom more // Okeanologiya. 1987. T. XXVII, vyp. 5. S. 739–746.
12. Korotaev G. K., Knysh V. V., Kubryakov A. I. Issledovanie protsessov formirovaniya kholodnogo promezhutochnogo sloya po rezul'tatam reanaliza gidrofizicheskikh polei Chernogo morya za 1971–1993 gg. // Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Fizika atmosfery i okeana. 2014. T. 50, № 1. S. 41–56. doi:10.7868/S0002351513060102
13. Oguz T., Besiktepe S. Observations on the Rim Current structure, CIW formation and transport in the western Black Sea // Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 1999. Vol. 46, iss. 10. P. 1733–1753. https://doi.org/10.1016/S0967-0637(99)00028-X
14. Titov V. B. Zony formirovaniya i ob\"emy vod kholodnogo promezhutochnogo sloya v Chernom more s uchetom surovosti zim // Meteorologiya i gidrologiya. 2006. № 6. S. 62–68.
15. Kuklev S. B., Zatsepin A. G., Podymov O. I. Formirovanie kholodnogo promezhutochnogo sloya v shel'fovo-sklonovoi zone severo-vostochnoi chasti Chernogo morya // Okeanologicheskie issledovaniya. 2019. T. 47, № 3. S. 58–71. https://doi.org/10.29006/1564–2291.JOR–2019.47(3).5
16. Control of Black Sea intermediate water mass formation by dynamics and topography: Comparison of numerical simulations, surveys and satellite data / E. V. Stanev [et al.] // Journal of Marine Research. 2003. Vol. 61, iss. 1. P. 59–99. https://doi.org/10.1357/002224003321586417
17. Dorofeev V. L., Sukhikh L. I. Analiz izmenchivosti gidrofizicheskikh polei Chernogo morya v period 1993–2012 godov na osnove rezul'tatov vypolnennogo reanaliza // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2016. № 1. S. 33–48.
18. Morozov A. N., Man'kovskaya E. V. Kholodnyi promezhutochnyi sloi Chernogo morya po dannym ekspeditsionnykh issledovanii 2016–2019 godov // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon morya. 2020. № 2. S. 5–16. doi:10.22449/2413-5577-2020-2- 5-16
19. Suvorov A. M., Shokurova I. G. Godovaya i mezhdesyatiletnyaya izmenchivost' dostupnoi potentsial'noi energii v Chernom more // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2004. № 2. S. 29–41.
