Морской гидрофизический журнал. 2023; 39: 467-477
Влияние речного стока на вертикальную стратификацию плотности восточных арктических морей Чукотского и Бофорта
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2023-4-Аннотация
Цель. Цель работы – анализ влияния стока рек на плотностную стратификацию вод морей Чукотского и Бофорта, определение районов с наиболее выраженным откликом на сезонные колебания объемов стока рек.
Методы и результаты. На основе данных реанализа ECMWF ORAP5 о среднемесячных значениях температуры и солености за май – сентябрь каждого года рассчитана плотность вод в Чукотском море и море Бофорта. Для исследования влияния речного стока на плотностную стратификацию морских вод использовались рассчитанные максимальные среднемесячные значения частоты Вяйсяля – Брента по глубине в каждом узле сетки и среднемесячные расходы воды рек Колыма, Юкон, Маккензи в замыкающих створах за период 1979–2013 гг. Результаты статистического анализа показали, что наибольшее влияние на плотностную стратификацию вод морей Чукотского и Бофорта оказывает сток рек Маккензи и Юкона за предшествующий месяц, а сток Колымы – за 3 и 6 предшествующих месяцев.
Выводы. Получено, что влияние стока Маккензи наиболее выражено с июля по сентябрь. Области значимых коэффициентов корреляции между частотой плавучести и объемами стока за предшествующий месяц находятся в юго-восточной и центральной частях моря Бофорта. Области проявления влияния стока Юкона наблюдаются в районе Берингова пролива, в северном районе Чукотского моря и на западной периферии круговорота Бофорта. Влияние стока Колымы на плотностную стратификацию вод проявляется у западного побережья Чукотского моря, в районе Берингова пролива, залива Коцебу и на юго-западной периферии круговорота Бофорта.
Список литературы
1. Платов Г. А. Формирование аномалии распресненных вод в районе круговорота Бофорта в Северном Ледовитом океане по результатам численного моделирования // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017. Т. 4, № 1. С. 74–77.
2. Shiklomanov I. A., Shiklomanov A. I. Сlimatic Change and the Dynamics of River Runoff into the Arctic Ocean // Water Resources. 2003. Vol. 30, iss. 6. P. 593–601. doi: 10.1023/B:WARE.0000007584.73692.ca
3. Freshwater and its role in the Arctic Marine System: Sources, disposition, storage, export, and physical and biogeochemical consequences in the Arctic and global oceans / E. C. Carmack [et al.] // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2016. Vol. 121, iss. 3. P. 675–717. doi: 10.1002/2015JG003140
4. Steele M., Boyd T. Retreat of the cold halocline layer in the Arctic Ocean // Journal of Geophysical Research: Oceans 1998. Vol. 103, iss. C5. P. 10419–10435. doi: 10.1029/98JC00580
5. Flint M. V., Poyarkov S. G., Rimsky-Korsakov N. A. Ecosystems of the Russian Arctic-2015 (63rd Cruise of the research vessel Akademik Mstislav Keldysh) // Oceanology. 2016. Vol. 56. iss. 3. P. 459–461. doi: 10.1134/S0001437016030061
6. Pan-Arctic Ocean Primary Production Constrained by Turbulent Nitrate Fluxes / A. Randelhoff [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2020. Vol. 7. 150. doi: 10.3389/fmars.2020.00150
7. Букатов А. А., Павленко Е. А., Соловей Н. М. Региональные особенности распределения частоты Вяйсяля – Брента в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 5. С. 437–448. doi: 10.22449/0233-7584-2019-5-437-448
8. Bukatov A. A., Pavlenko E. A., Solovei N. M. Estimation of Waters Vertical Structure in the Barents and Kara Seas // Processes in GeoMedia – Volume II / Ed. T. Chaplina. Switzerland AG : Springer Geology, 2021. P. 41–53. doi: 10.1007/978-3-030-53521-6_7
9. Букатов А. А., Павленко Е. А., Соловей Н. М. Влияние материкового стока на плотностную стратификацию морей Лаптевых и Восточно-Сибирского // Процессы в геосредах. 2021. № 2 (28). С. 1093–1100.
10. Букатов А. А., Павленко Е. А., Соловей Н. М. Влияние материкового стока на плотностную стратификацию Баренцева и Карского морей // Процессы в геосредах. 2020. № 3 (25). С. 764–771.
11. Zuo H., Balmaseda M. A., Mogensen K. The new eddy-permitting ORAP5 ocean reanalysis: description, evaluation and uncertainties in climate signals // Climate Dynamics. 2017. Vol. 49. iss. 3. P. 791–811. doi: 10.1007/s00382-015-2675-1
12. Areas of the global major river plumes / Y. Kang [et al.] // Acta Oceanologica Sinica. 2013. Vol. 32. iss. 1. P. 79–88. doi: 10.1007/s13131-013-0269-5
13. Changing Arctic Ocean freshwater pathways / J. Morison [et al.] // Nature. 2012. Vol. 481. P. 66–70. doi: 10.1038/nature10705
14. Букатов А. Е., Павленко Е. А. Пространственно-временная изменчивость распределения частоты плавучести в Чукотском море // Процессы в геосредах. 2017. № 3 (12). С. 573–579.
15. The large-scale freshwater cycle of the Arctic / M. C. Serreze [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2006. Vol. 111, iss. C11. C11010. doi: 10.1029/2005JC003424
16. Coachman L. K., Aagaard K. A., Tripp R. B. Bering Strait: The regional physical oceanography. Seattle, USA : University of Washington Press, 1976. 172 p.
17. Proshutinsky A. Y., Johnson M. A. Two circulation regimes of the wind-driven Arctic Ocean // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1997. Vol. 102, iss. C6. P. 12493–12514. doi: 10.1029/97JC00738
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2023; 39: 467-477
River Runoff Impact on the Density Vertical Stratification of the Eastern Arctic Chukchi and Beaufort Seas
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2023-4-Abstract
Purpose. The aim of the study is to analyze the river runoff impact on density stratification in the Chukchi and Beaufort seas, and to identify the areas where the response to seasonal fluctuations in the river runoff volumes is the most pronounced.
Methods and Results. Based on the ECMWF ORAP5 reanalysis data on the monthly mean values of temperature and salinity for May – September of each year, the water density in the Chukchi and Beaufort seas was calculated. To study the river runoff impact on the density stratification of sea water, applied were the calculated maximum monthly average values of the Väisälä – Brent frequency over depth at each grid node, and the monthly average water discharges in the closing gates of the Kolyma, Yukon and Mackenzie rivers for the period 1979–2013. The results of statistical analysis showed that density stratification of the Chukchi and Beaufort seas was most strongly affected by the Mackenzie and Yukon river runoffs for a previous month and also by the Kolyma river runoff for 3 and 6 previous months.
Conclusions. The impact of the Mackenzie runoff is found to be most pronounced from July to September. The areas of statistically significant correlation coefficients between the buoyancy frequency and the runoff volumes for the previous month are in the southeastern and central parts of the Beaufort Sea. The areas where the impact of the Yukon runoff is pronounced are in the Bering Strait area, in the northern region of the Chukchi Sea, and on the western periphery of the Beaufort gyre. The Kolyma runoff impact on the water density stratification is manifested near the western coast of the Chukchi Sea, in the Bering Strait area, the Kotzebue Bay, and on the southwestern periphery of the Beaufort gyre.
References
1. Platov G. A. Formirovanie anomalii raspresnennykh vod v raione krugovorota Boforta v Severnom Ledovitom okeane po rezul'tatam chislennogo modelirovaniya // Interekspo Geo-Sibir'. 2017. T. 4, № 1. S. 74–77.
2. Shiklomanov I. A., Shiklomanov A. I. Slimatic Change and the Dynamics of River Runoff into the Arctic Ocean // Water Resources. 2003. Vol. 30, iss. 6. P. 593–601. doi: 10.1023/B:WARE.0000007584.73692.ca
3. Freshwater and its role in the Arctic Marine System: Sources, disposition, storage, export, and physical and biogeochemical consequences in the Arctic and global oceans / E. C. Carmack [et al.] // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2016. Vol. 121, iss. 3. P. 675–717. doi: 10.1002/2015JG003140
4. Steele M., Boyd T. Retreat of the cold halocline layer in the Arctic Ocean // Journal of Geophysical Research: Oceans 1998. Vol. 103, iss. C5. P. 10419–10435. doi: 10.1029/98JC00580
5. Flint M. V., Poyarkov S. G., Rimsky-Korsakov N. A. Ecosystems of the Russian Arctic-2015 (63rd Cruise of the research vessel Akademik Mstislav Keldysh) // Oceanology. 2016. Vol. 56. iss. 3. P. 459–461. doi: 10.1134/S0001437016030061
6. Pan-Arctic Ocean Primary Production Constrained by Turbulent Nitrate Fluxes / A. Randelhoff [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2020. Vol. 7. 150. doi: 10.3389/fmars.2020.00150
7. Bukatov A. A., Pavlenko E. A., Solovei N. M. Regional'nye osobennosti raspredeleniya chastoty Vyaisyalya – Brenta v moryakh Laptevykh i Vostochno-Sibirskom // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2019. T. 35, № 5. S. 437–448. doi: 10.22449/0233-7584-2019-5-437-448
8. Bukatov A. A., Pavlenko E. A., Solovei N. M. Estimation of Waters Vertical Structure in the Barents and Kara Seas // Processes in GeoMedia – Volume II / Ed. T. Chaplina. Switzerland AG : Springer Geology, 2021. P. 41–53. doi: 10.1007/978-3-030-53521-6_7
9. Bukatov A. A., Pavlenko E. A., Solovei N. M. Vliyanie materikovogo stoka na plotnostnuyu stratifikatsiyu morei Laptevykh i Vostochno-Sibirskogo // Protsessy v geosredakh. 2021. № 2 (28). S. 1093–1100.
10. Bukatov A. A., Pavlenko E. A., Solovei N. M. Vliyanie materikovogo stoka na plotnostnuyu stratifikatsiyu Barentseva i Karskogo morei // Protsessy v geosredakh. 2020. № 3 (25). S. 764–771.
11. Zuo H., Balmaseda M. A., Mogensen K. The new eddy-permitting ORAP5 ocean reanalysis: description, evaluation and uncertainties in climate signals // Climate Dynamics. 2017. Vol. 49. iss. 3. P. 791–811. doi: 10.1007/s00382-015-2675-1
12. Areas of the global major river plumes / Y. Kang [et al.] // Acta Oceanologica Sinica. 2013. Vol. 32. iss. 1. P. 79–88. doi: 10.1007/s13131-013-0269-5
13. Changing Arctic Ocean freshwater pathways / J. Morison [et al.] // Nature. 2012. Vol. 481. P. 66–70. doi: 10.1038/nature10705
14. Bukatov A. E., Pavlenko E. A. Prostranstvenno-vremennaya izmenchivost' raspredeleniya chastoty plavuchesti v Chukotskom more // Protsessy v geosredakh. 2017. № 3 (12). S. 573–579.
15. The large-scale freshwater cycle of the Arctic / M. C. Serreze [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2006. Vol. 111, iss. C11. C11010. doi: 10.1029/2005JC003424
16. Coachman L. K., Aagaard K. A., Tripp R. B. Bering Strait: The regional physical oceanography. Seattle, USA : University of Washington Press, 1976. 172 p.
17. Proshutinsky A. Y., Johnson M. A. Two circulation regimes of the wind-driven Arctic Ocean // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1997. Vol. 102, iss. C6. P. 12493–12514. doi: 10.1029/97JC00738
