Морской гидрофизический журнал. 2019; 35: 437-448
Региональные особенности распределения частоты Вяйсяля – Брента в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-5-437-448Аннотация
Цель. Исследуются региональные особенности распределения частоты плавучести в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском. Оцениваются корреляционные связи внутригодовой изменчивости максимума частоты Вяйсяля – Брента с климатическими индексами, отражающими состояние атмосферы и гидросферы.
Методы и результаты. В работе используются данные климатического атласа World Ocean Atlas 2013 за 1955–2012 гг. Установлено, что наибольшие значения частоты Вяйсяля – Брента наблюдаются в летний период в приустьевых участках рек Лены, Хатанги, Колымы и Индигирки, где достигают 70–86 цикл/час. В глубоководных северных районах исследуемых морей большая часть акватории на протяжении всего года покрыта льдами, вследствие этого поверхностный слой воды прогревается слабо, устойчивость стратификации значительно меньше. Значения частоты плавучести в сезонном пикноклине достигают 24–46 цикл/час. В северном и юго-восточном районах Восточно-Сибирского моря в результате адвекции трансформированных тихоокеанских вод на глубинах 25–55 м наблюдается слой постоянного пикноклина, в котором значения частоты Вяйсяля – Брента могут достигать 21 цикл/час. Выполнен корреляционный анализ связей между внутригодовой изменчивостью максимума частоты Вяйсяля – Брента и отражающими состояние атмосферы и гидросферы климатическими индексами: Североатлантическим колебанием, Арктическим колебанием, Тихоокеанским декадным колебанием, индексом положения северной границы течения Гольфстрим. Показано, что наиболее тесная зависимость проявляется между максимумом частоты плавучести и двумя последними индексами.
Выводы. В результате проведенных исследований показано, что особенности пространственно-временной изменчивости распределения частоты плавучести и глубины залегания ее максимума в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском определяются речным стоком, а также адвекцией в Арктический регион атлантических и трансформированных тихоокеанских вод, поступающих из прилегающих бассейнов.
Список литературы
1. Матишов Г. Г. Влияние изменчивости климатического и ледового режимов на судоход-ство // Вестник Российской Академии Наук. 2008. Т. 78, № 10. С. 896–902.
2. Данилов А. И., Алексеев Г. В., Клепиков А. В. Последствия изменения климата для мор-ской деятельности в Арктике // Лед и Снег. 2014. Том 54, № 3. С. 91–99. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2014-3-91-99
3. Бородачев В. Е., Бородачев И. В. Ледовитость моря Лаптевых в условиях колебаний климата Арктики // Проблемы Арктики и Антарктики. 2016. № 3(109). C. 60–73.
4. Букатов А. Е., Букатов А. А., Бабий М. В. Пространственно-временная изменчивость распределения морского льда в Арктике // Криосфера Земли. 2017. Т. 21, № 1. С. 85–92. doi:10.21782/KZ1560-7496-2017-1(85-92)
5. Букатов А. Е., Павленко Е. А., Соловей Н. М. Изменчивость вертикальной структуры поля частоты плавучести в арктических морях России // Прикладные задачи математики : материалы XХV международной научно-технической конференции (Севастополь, 18–22 сентября 2017 г.). Севастополь : СГУ, 2017. C. 65–67.
6. Букатов А. Е., Павленко Е. А. Пространственно-временная изменчивость распределения частоты плавучести в Чукотском море // Процессы в геосредах. 2017. № 3(12). C. 573–579.
7. Голубева Е. Н. Моделирование гидрологического режима Восточно-Сибирского моря // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017. Т. 4, № 1. С. 121–125.
8. Изменения термохалинных характеристик трансполярной системы Северного Ледовито-го океана / Л. А. Тимохов [и др.] // Проблемы Арктики и Антарктики. 2016. № 2(108). C. 34–49.
9. Юрасов Г. И. Океанографические характеристики вод юго-восточной части моря Лапте-вых и западной части (пролив Дмитрия Лаптева) Восточно-Сибирского моря в сентябре 1999 // Труды Арктического регионального центра. Т. 2, ч. 1: Гидрометеорологические и биогеохимические исследования в Арктике / Под ред. И. П. Семилетова. Владивосток : Дальнаука, 2000. С. 63–68.
10. Букатов А. А., Соловей Н. М., Павленко Е. А. Пространственно-временная изменчивость распределения частоты плавучести в море Лаптевых и Восточно-Сибирском море // Мо-ря России: методы, средства и результаты исследований : тезисы докладов всероссийской научной конференции (Севастополь, 24–28 сентября 2018 г.). Севастополь : МГИ РАН, 2018. С. 215–216.
11. Монин А. С., Нейман В. Г., Филюшкин Б. Н. О стратификации плотности в океане // До-клады Академии наук СССР. 1970. Т. 191, № 6. С. 1277–1279.
12. Шерстянкин П. П., Куимова Л. Н. Вертикальная устойчивость и частота Вяйсяля – Брента глубоких природных вод на примере озер Байкал, Танганьика и Мирового океана // Доклады Академии наук. 2009. Т. 429, № 5. C. 673–678.
13. World Ocean Atlas 2013. Volume 1: Temperature / R. A. Locarnini [et al.] ; ed. S. Levitus, technical ed. A. Mishonov. NOAA, 2013. 40 p. (NOAA Atlas NESDIS 73).
14. World Ocean Atlas 2013. Volume 2: Salinity / M. M. Zweng [et al.] ; ed. S. Levitus, technical ed. A. Mishonov. NOAA, 2013. 39 p. (NOAA Atlas NESDIS 74).
15. Букатов А. Е., Соловей Н. М. Оценка связи вертикальной структуры поля плотности и характеристик внутренних волн с крупномасштабной атмосферной циркуляцией в аква-ториях Перуанского и Бенгельского апвеллингов // Процессы в геосредах. 2017. № 2(11). C. 485–490.
16. Сравнение распределения термохалинных характеристик в Северном Ледовитом океане по данным измерений и по результатам расчета региональной конфигурации модели MITgcm / Е. В. Блошкина [и др.] // Ученые записки РГГМУ. 2016. № 43. C. 67–88.
17. Махотин М. С., Дмитренко И. А. Межгодовая изменчивость летних тихоокеанских вод в Арктическом бассейне // Доклады Академии наук. 2011. Т. 438, № 3. С. 409–411.
18. Морозов Е. Г., Писарев С. В. Внутренние волны и образование полыньи в море Лаптевых // Доклады Российской Академии наук. 2004. Т. 398, № 2. C. 255–258.
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2019; 35: 437-448
Regional Features of the Buoyancy Frequency Distribution in the Laptev and East Siberian Seas
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2019-5-437-448Abstract
Purpose. The aim of the paper is to study buoyancy frequency in the Laptev and East Siberian seas and to assess correlation relations between the intra-year variability of the Väisäl – Brent frequency maximum and the climatic indices reflecting the atmosphere and hydrosphere state.
Methods and Results. Based on the World Ocean Atlas 2013 for 1955–2012, the features of spatial and temporal variability of the buoyancy frequency distribution and its maximum depth in the Laptev and East Siberian seas are considered. It is found that the highest values of the Väisäl – Brent frequency are observed in the estuaries of the rivers Lena, Khatanga, Kolyma and Indigirka in summer where they attain 70–86 cycle/hour. In the deep-water northern areas of the seas under study, the majority of the water area is covered with ice throughout the whole year. As a consequence the surface layer of water is heated slightly and stability of stratification is much lower. The buoyancy frequency values in the seasonal pycnocline attain 24–46 cycle/hour. As a result of advection of the transformed Pacific waters in the northern and southeastern regions of the East Siberian Sea, on the depths 25–55 m observed is the layer of constant pycnocline where the Väisäl – Brent frequency values can mount to 21 cycles/hour. Correlation analysis is performed for the relations between the intra-annual variability of the Väisäl – Brent frequency maximum and the climatic indices (North Atlantic Oscillation, Arctic Oscillation, Pacific Decadal Oscillation, Gulf Stream North Wall) reflecting the atmosphere and hydrosphere state. It is shown that relationship between the buoyancy frequency maximum and the two latter indices is the most pronounced.
Conclusions. The results of the carried out investigations show that the features of spatial-temporal variability of the buoyancy frequency distribution and its maximum depth in the Laptev and East Siberian seas are conditioned by the river discharge and also by advection in the Arctic region of the Atlantic and transformed Pacific waters inflowing from the adjacent basins.References
1. Matishov G. G. Vliyanie izmenchivosti klimaticheskogo i ledovogo rezhimov na sudokhod-stvo // Vestnik Rossiiskoi Akademii Nauk. 2008. T. 78, № 10. S. 896–902.
2. Danilov A. I., Alekseev G. V., Klepikov A. V. Posledstviya izmeneniya klimata dlya mor-skoi deyatel'nosti v Arktike // Led i Sneg. 2014. Tom 54, № 3. S. 91–99. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2014-3-91-99
3. Borodachev V. E., Borodachev I. V. Ledovitost' morya Laptevykh v usloviyakh kolebanii klimata Arktiki // Problemy Arktiki i Antarktiki. 2016. № 3(109). C. 60–73.
4. Bukatov A. E., Bukatov A. A., Babii M. V. Prostranstvenno-vremennaya izmenchivost' raspredeleniya morskogo l'da v Arktike // Kriosfera Zemli. 2017. T. 21, № 1. S. 85–92. doi:10.21782/KZ1560-7496-2017-1(85-92)
5. Bukatov A. E., Pavlenko E. A., Solovei N. M. Izmenchivost' vertikal'noi struktury polya chastoty plavuchesti v arkticheskikh moryakh Rossii // Prikladnye zadachi matematiki : materialy XKhV mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii (Sevastopol', 18–22 sentyabrya 2017 g.). Sevastopol' : SGU, 2017. C. 65–67.
6. Bukatov A. E., Pavlenko E. A. Prostranstvenno-vremennaya izmenchivost' raspredeleniya chastoty plavuchesti v Chukotskom more // Protsessy v geosredakh. 2017. № 3(12). C. 573–579.
7. Golubeva E. N. Modelirovanie gidrologicheskogo rezhima Vostochno-Sibirskogo morya // Interekspo Geo-Sibir'. 2017. T. 4, № 1. S. 121–125.
8. Izmeneniya termokhalinnykh kharakteristik transpolyarnoi sistemy Severnogo Ledovito-go okeana / L. A. Timokhov [i dr.] // Problemy Arktiki i Antarktiki. 2016. № 2(108). C. 34–49.
9. Yurasov G. I. Okeanograficheskie kharakteristiki vod yugo-vostochnoi chasti morya Lapte-vykh i zapadnoi chasti (proliv Dmitriya Lapteva) Vostochno-Sibirskogo morya v sentyabre 1999 // Trudy Arkticheskogo regional'nogo tsentra. T. 2, ch. 1: Gidrometeorologicheskie i biogeokhimicheskie issledovaniya v Arktike / Pod red. I. P. Semiletova. Vladivostok : Dal'nauka, 2000. S. 63–68.
10. Bukatov A. A., Solovei N. M., Pavlenko E. A. Prostranstvenno-vremennaya izmenchivost' raspredeleniya chastoty plavuchesti v more Laptevykh i Vostochno-Sibirskom more // Mo-rya Rossii: metody, sredstva i rezul'taty issledovanii : tezisy dokladov vserossiiskoi nauchnoi konferentsii (Sevastopol', 24–28 sentyabrya 2018 g.). Sevastopol' : MGI RAN, 2018. S. 215–216.
11. Monin A. S., Neiman V. G., Filyushkin B. N. O stratifikatsii plotnosti v okeane // Do-klady Akademii nauk SSSR. 1970. T. 191, № 6. S. 1277–1279.
12. Sherstyankin P. P., Kuimova L. N. Vertikal'naya ustoichivost' i chastota Vyaisyalya – Brenta glubokikh prirodnykh vod na primere ozer Baikal, Tangan'ika i Mirovogo okeana // Doklady Akademii nauk. 2009. T. 429, № 5. C. 673–678.
13. World Ocean Atlas 2013. Volume 1: Temperature / R. A. Locarnini [et al.] ; ed. S. Levitus, technical ed. A. Mishonov. NOAA, 2013. 40 p. (NOAA Atlas NESDIS 73).
14. World Ocean Atlas 2013. Volume 2: Salinity / M. M. Zweng [et al.] ; ed. S. Levitus, technical ed. A. Mishonov. NOAA, 2013. 39 p. (NOAA Atlas NESDIS 74).
15. Bukatov A. E., Solovei N. M. Otsenka svyazi vertikal'noi struktury polya plotnosti i kharakteristik vnutrennikh voln s krupnomasshtabnoi atmosfernoi tsirkulyatsiei v akva-toriyakh Peruanskogo i Bengel'skogo apvellingov // Protsessy v geosredakh. 2017. № 2(11). C. 485–490.
16. Sravnenie raspredeleniya termokhalinnykh kharakteristik v Severnom Ledovitom okeane po dannym izmerenii i po rezul'tatam rascheta regional'noi konfiguratsii modeli MITgcm / E. V. Bloshkina [i dr.] // Uchenye zapiski RGGMU. 2016. № 43. C. 67–88.
17. Makhotin M. S., Dmitrenko I. A. Mezhgodovaya izmenchivost' letnikh tikhookeanskikh vod v Arkticheskom basseine // Doklady Akademii nauk. 2011. T. 438, № 3. S. 409–411.
18. Morozov E. G., Pisarev S. V. Vnutrennie volny i obrazovanie polyn'i v more Laptevykh // Doklady Rossiiskoi Akademii nauk. 2004. T. 398, № 2. C. 255–258.
