Морской гидрофизический журнал. 2023; 39: 617-630
Анализ долговременной изменчивости гидродинамических полей в верхнем 200-метровом слое Черного моря на основе результатов реанализа
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2023-5-617-630Аннотация
Цель. Изучены тенденции долговременной эволюции гидродинамических полей в верхнем 200-метровом слое Черного моря на основе реанализа, выполненного за 28-летний период.
Методы и результаты. Для получения набора гидродинамических полей Черного моря за период с 1993 по 2020 г. был проведен расчет с использованием численной модели Черного моря МГИ с ассимиляцией данных дистанционного зондирования, а именно: полей аномалий возвышения свободной поверхности моря и поверхностной температуры, полученных по спутниковым измерениям. В качестве атмосферного воздействия использовались результаты атмосферного реанализа ERA-5. Проанализирована эволюция полей температуры, солености и течений в верхних слоях моря за рассматриваемый период времени. Результаты моделирования сравнивались с профилями температуры и солености, полученными буями АРГО в акватории Черного моря.
Выводы. Полученные результаты демонстрируют положительные тренды средней температуры в разных слоях, увеличение теплозапаса верхнего слоя моря и повышение средней температуры в ядре холодного промежуточного слоя. За изучаемый период соленость также имеет тенденцию к росту.
Список литературы
1. Тенденции в изменчивости термохалинных и динамических характеристик Черного моря, выделенные по результатам реанализа за период 1985 – 1994 гг. / В. В. Кныш [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2008. Вып. 16. С. 279–290.
2. Сезонная и межгодовая изменчивость гидрофизических полей Черного моря, восстановленных на основе реанализа за период 1971–1993 гг. / В. В. Кныш [и др.] // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2011. Т. 47, № 3. С. 433–446. EDN NWCJDF.
3. Дорофеев В. Л. Моделирование декадной изменчивости экосистемы Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2009. № 6. С. 71–81.
4. Дорофеев В. Л., Коротаев Г. К., Сухих Л. И. Исследование долговременной изменчивости полей Черного моря с использованием междисциплинарной физико-биогеохимической модели // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49, № 6. С. 676–687. EDN PNCBNG. doi:10.7868/S0002351513060059
5. 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. doi:10.22449/0233-7584-2016-1-33-48
6. Демышев С. Г., Коротаев Г. К. Численная энергосбалансированная модель бароклинных течений океана с неровным дном на сетке С // Численные модели и результаты калибровочных расчетов течений в Атлантическом океане. М. : ИВМ РАН, 1992. С. 163–231.
7. Суслин В. В., Чурилова Т. Я. Упрощенный метод расчета спектрального диффузного коэффициента ослабления света в верхнем слое Черного моря на основе спутниковых данных // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. Вып. 22. С. 47–60.
8. River discharges of water and nutrients to the Mediterranean and Black Sea: Major drivers for ecosystem changes during past and future decades? / W. Ludwig [et al.] // Progress in Oceanography. 2009. Vol. 80, iss. 3–4. P. 199–217. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2009.02.001
9. Development of Black Sea nowcasting and forecasting system / G. K. Korotaev [et al.] // Ocean Science. 2011. Vol. 7, iss. 5. P. 629–649. doi:10.5194/os-7-629-2011
10. The ERA5 global reanalysis / H. Hersbach [et al.] // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2020. Vol. 146, iss. 730. P. 1999–2049. doi:10.1002/qj.3803
11. DUACS DT2018: 25 years of reprocessed sea level altimetry products / G. Taburet [et al.] // Ocean Science. 2019. Vol. 15, iss. 5. P. 1207–1224. doi:10.5194/os-15-1207-2019
12. Дорофеев В. Л., Коротаев Г. К. Ассимиляция данных спутниковой альтиметрии в вихреразрешающей модели циркуляции Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2004. № 1. С. 52‒68.
13. The Argo Program: Observing the Global Ocean with Profiling Floats / D. Roemmich [et al.] // Oceanography. 2009. Vol. 22, no. 2. P. 34–43. https://doi.org/10.5670/oceanog.2009.36
14. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. 209 с.
15. Climate Signals in the Black Sea From a Multidecadal Eddy-Resolving Reanalysis / L. Lima [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2021. Vol. 8. 710973. doi:10.3389/fmars.2021.710973
16. Copernicus marine service ocean state report, issue 4 / eds. K. von Schuckmann [et al.] // Journal of Operational Oceanography. 2020. Vol. 13, sup. 1. P. S1–S172. doi:10.1080/1755876X.2020.1785097
17. Подымов О. И., Зацепин А. Г., Очередник В. В. Рост солености и температуры в деятельном слое северо-восточной части Черного моря с 2010 по 2020 год // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 3. С. 279–287. doi:10.22449/0233-7584-2021-3-279-287
18. Дорофеев В. Л., Сухих Л. И. Особенности течений на северо-западном шельфе Черного моря по результатам численного моделирования // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 4. С. 460–472. doi:10.22449/0233-7584-2021-4-460-472
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2023; 39: 617-630
Analysis of Long-Term Variability of Hydrodynamic Fields in the Upper 200-Meter Layer of the Black Sea Based on the Reanalysis Results
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2023-5-617-630Abstract
Purpose. The research is purposed at studying the trends in the long-term evolution of hydrodynamic fields in the upper 200-m layer of the Black Sea based on the reanalysis of a 28-year period.
Methods and Results. To obtain a set of the Black Sea hydrodynamic fields for the period from 1993 to 2020, the following calculations were performed using the MHI numerical model of the Black Sea and including the assimilation of remote sensing data: the anomaly fields of the free sea surface elevation and the surface temperature derived from satellite measurements. The results of the ERA-5 atmospheric reanalysis were used as the atmospheric forcing. The evolution of temperature, salinity and current fields in the sea upper layers over the period under consideration was analyzed. The modeling results were compared to the temperature and salinity profiles obtained by the ARGO buoys in the Black Sea.
Conclusions. The results obtained demonstrate the positive trends in average temperature in different layers, an increase of heat content of the sea upper layer and a growth of average temperature in the core of the cold intermediate layer. In course of the period under study, salinity also tended to increase.
References
1. Tendentsii v izmenchivosti termokhalinnykh i dinamicheskikh kharakteristik Chernogo morya, vydelennye po rezul'tatam reanaliza za period 1985 – 1994 gg. / V. V. Knysh [i dr.] // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa. Sevastopol' : EKOSI-Gidrofizika, 2008. Vyp. 16. S. 279–290.
2. Sezonnaya i mezhgodovaya izmenchivost' gidrofizicheskikh polei Chernogo morya, vosstanovlennykh na osnove reanaliza za period 1971–1993 gg. / V. V. Knysh [i dr.] // Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Fizika atmosfery i okeana. 2011. T. 47, № 3. S. 433–446. EDN NWCJDF.
3. Dorofeev V. L. Modelirovanie dekadnoi izmenchivosti ekosistemy Chernogo morya // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2009. № 6. S. 71–81.
4. Dorofeev V. L., Korotaev G. K., Sukhikh L. I. Issledovanie dolgovremennoi izmenchivosti polei Chernogo morya s ispol'zovaniem mezhdistsiplinarnoi fiziko-biogeokhimicheskoi modeli // Izvestiya RAN. Fizika atmosfery i okeana. 2013. T. 49, № 6. S. 676–687. EDN PNCBNG. doi:10.7868/S0002351513060059
5. 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. doi:10.22449/0233-7584-2016-1-33-48
6. Demyshev S. G., Korotaev G. K. Chislennaya energosbalansirovannaya model' baroklinnykh techenii okeana s nerovnym dnom na setke S // Chislennye modeli i rezul'taty kalibrovochnykh raschetov techenii v Atlanticheskom okeane. M. : IVM RAN, 1992. S. 163–231.
7. Suslin V. V., Churilova T. Ya. Uproshchennyi metod rascheta spektral'nogo diffuznogo koeffitsienta oslableniya sveta v verkhnem sloe Chernogo morya na osnove sputnikovykh dannykh // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa. Sevastopol' : EKOSI-Gidrofizika, 2010. Vyp. 22. S. 47–60.
8. River discharges of water and nutrients to the Mediterranean and Black Sea: Major drivers for ecosystem changes during past and future decades? / W. Ludwig [et al.] // Progress in Oceanography. 2009. Vol. 80, iss. 3–4. P. 199–217. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2009.02.001
9. Development of Black Sea nowcasting and forecasting system / G. K. Korotaev [et al.] // Ocean Science. 2011. Vol. 7, iss. 5. P. 629–649. doi:10.5194/os-7-629-2011
10. The ERA5 global reanalysis / H. Hersbach [et al.] // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2020. Vol. 146, iss. 730. P. 1999–2049. doi:10.1002/qj.3803
11. DUACS DT2018: 25 years of reprocessed sea level altimetry products / G. Taburet [et al.] // Ocean Science. 2019. Vol. 15, iss. 5. P. 1207–1224. doi:10.5194/os-15-1207-2019
12. Dorofeev V. L., Korotaev G. K. Assimilyatsiya dannykh sputnikovoi al'timetrii v vikhrerazreshayushchei modeli tsirkulyatsii Chernogo morya // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2004. № 1. S. 52‒68.
13. The Argo Program: Observing the Global Ocean with Profiling Floats / D. Roemmich [et al.] // Oceanography. 2009. Vol. 22, no. 2. P. 34–43. https://doi.org/10.5670/oceanog.2009.36
14. Ivanov V. A., Belokopytov V. N. Okeanografiya Chernogo morya. Sevastopol' : EKOSI-Gidrofizika, 2011. 209 s.
15. Climate Signals in the Black Sea From a Multidecadal Eddy-Resolving Reanalysis / L. Lima [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2021. Vol. 8. 710973. doi:10.3389/fmars.2021.710973
16. Copernicus marine service ocean state report, issue 4 / eds. K. von Schuckmann [et al.] // Journal of Operational Oceanography. 2020. Vol. 13, sup. 1. P. S1–S172. doi:10.1080/1755876X.2020.1785097
17. Podymov O. I., Zatsepin A. G., Ocherednik V. V. Rost solenosti i temperatury v deyatel'nom sloe severo-vostochnoi chasti Chernogo morya s 2010 po 2020 god // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2021. T. 37, № 3. S. 279–287. doi:10.22449/0233-7584-2021-3-279-287
18. Dorofeev V. L., Sukhikh L. I. Osobennosti techenii na severo-zapadnom shel'fe Chernogo morya po rezul'tatam chislennogo modelirovaniya // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2021. T. 37, № 4. S. 460–472. doi:10.22449/0233-7584-2021-4-460-472
