Зимняя конвекция в Лофотенской котловине по данным буев ARGO и гидродинамического моделирования
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2019.308Аннотация
В центре Лофотенской котловины Норвежского моря находится уникальный природный феномен – квазипостоянный антициклонический Лофотенский вихрь (ЛВ). Зимняя глубокая конвекция является необходимым условием его стабильности и одним из механизмов его существования, так как она создает благоприятные условия его ежегодной регенерации. Другим механизмом, позволяющим поддерживать в центре котловины высокую антициклоническую завихренность, является захват мезомасштабных вихрей, отрывающихся от Норвежского течения. Несмотря на то, что важная роль глубокой конвекции в механизмах ежегодной регенерации ЛВ является общепризнанной, сегодня в научном сообществе отсутствует единое мнение об интенсивности зимней конвекции в данном регионе. В работе оценивалась глубина ВКС в Лофотенской котловине Норвежского моря. Для оценивания применялся метод Духовского, в котором, в отличие от других известных методов, нет заранее заданного критерия разности плотностей, а необходимый критерий определяется особенностями самого профиля. Сравнивались глубины ВКС в Лофотенской котловине по данным гидродинамического моделирования (модель MITgcm) и буев ARGO. Получены оценки глубин ВКС и пространственное распределение их максимальных значений. Рассмотрено пространственное распределение профилей ARGO. Показано, что для T-S диаграмм, построенных по этим профилям, характерна выраженная однородность и незначительное изменение плотности внутри Лофотенского вихря (ЛВ) в отличие от профилей, расположенных вне вихря. Область ЛВ полностью совпадает с областью наибольших значений глубин ВКС, и это доказывает ключевую роль глубокой конвекции в существовании в центре котловины антициклонического вихря, как и необходимость ее исследования. Построены графики пространственного распределения глубин ВКС, превышающих 300 и 500 м.
Ключевые слова:
Норвежское море, Лофотенский вихрь, Лофотенская котловина, глубокая конвекция, АРГО, глубина верхнего квазиоднородного слоя, ВКС, MITgcm
Скачивания
Данные скачивания пока недоступны.
Библиографические ссылки
Литература
Башмачников, И. Л., Федоров, А. М., Весман, А. В., Белоненко, Т. В., Колдунов, А. В., Духовской, Д. C., 2018. Термохалинная конвекция в субполярных морях Северной Атлантики и Северо-Европейского бассейна СЛО по спутниковым и натурным данным. Ч. 1: Локализация областей конвекции. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса 15 (7), 184–194. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-7-184-194.
Белоненко, Т. В., Волков, Д. Л., Норден, Ю. Е., Ожигин, В. К., 2014. Циркуляция вод в Лофотенской котловине Норвежского моря. Вестник СПбГУ. Науки о Земле 7 (2), 108–121.
Белоненко, Т. В., Колдунов, А. В., Сентябов, Е. В., Карсаков, А. Л., 2018. Термохалинная структура Лофотенского вихря Норвежского моря на основе экспедиционных исследований и по данным гидродинамического моделирования. Вестник СПбГУ. Науки о Земле 63 (4), 502–519.
Блошкина, Е. В., Иванов, В. В., 2016. Конвективные структуры в Норвежском и Гренландском морях по результатам моделирования с высоким пространственным разрешением. Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации 361, 146–168.
Колдунов, А. В., Колдунов, Н. В., Волков, Д. Л., Белоненко, Т. В., 2015. Применение спутниковых данных для валидации гидродинамической модели Северного Ледовитого океана. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса 12 (6), 111–124.
Суховей, В. Ф., 1986. Моря Мирового океана. Гидрометеоиздат, Ленинград.
Фалина, А. С., Сарафанов, А. А., Добролюбов, С. А., Запотылько, В. С., Гладышев, С. В., 2017. Конвекция и стратификация вод на севере Атлантического океана по данным измерений зимой 2013/14 гг. Вестник Московского ун-та. Серия 5: География 4, 45–54.
Федоров, А. М., Башмачников, И. Л., Белоненко, Т. В., 2018. Локализация областей глубокой конвекции в морях Северо-Европейского бассейна, Лабрадор и Ирмингер. Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле 63 (3), 345–362. https://doi.org/10.21638/spbu07.2018.306.
Alexeev, V. A., Ivanov, V. V., Repina, I. A., Lavrova, O. Yu., Stanichny, S. V., 2016. Convective structures in the Lofoten Basin based on satellite and Argo data. Izv. Atmos. Ocean. Phys 52 (9), 1064–1077. https://doi.org/10.1134/S0001433816090036.
Bashmachnikov, I. L., Sokolovskiy, M. A., Belonenko, T. V., Volkov, D. L., Isachsen, P. E., Carton, X., 2017. On the vertical structure and stability of the Lofoten vortex in the Norwegian Sea. Deep-Sea Res I (128), 1–27. http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr.2017.08.001.
Belonenko, T. V., Fedorov, A. M., Bashmachnikov, I. L., Fuks, B. R, 2018. Current Intensity Trends in the Labrador and Irminger Seas Based on Satellite Altimetry Data. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics 54 (9), 1031–1038. https://doi.org/10.1134/S0001433818090074.
Belonenko, T. V., Fedorov, A. M., 2018. Steric Level Fluctuations and Deep Convection in the Labrador and Irminger Seas. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics 54 (9), 1039–1049. https://doi.org/10.1134/S0001433818090086.
Blindheim, J., Østerhus, S., 2013. The Nordic Seas, Main Oceanographic Features. In: The Nordic Seas: An Integrated Perspective / H. Drange, T. Dokken, T. Furevik, R. Gerdes and W. Berger (eds.). American Geophysical Union, Washington, 11–37. https://doi.org/10.1029/158GM03.
de Boyer Montégut, C., Madec, G., Fischer, A. S., Lazar, A., Iudicone, D., 2004. Mixed layer depth over the global ocean: An examination of profile data and a profile‐based climatology. J. Geophys. Res. 109, 12003. https://doi.org/10.1029/2004JC002378.
Dukhovskoy, D. S., Chassignet, E. P., Hogan, P. J., Metzger, E. J., Posey, P., Smedstad, O. M., Stefanova, L. B., Wallcraft, A. J., 2016. Current State and Recent Changes in the Arctic Ocean from the HYCOMNCODA Global Ocean and Sea Ice Prediction System. American Geophysical Union, San Francisco.
Even, J. Ø., Nilsen, E. F., 2006. Variations of mixed layer properties in the Norwegian Sea for the period 1948–1999, Progress in Oceanography 70 (1), 58–90. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2006.03.014.
Kantha, L. H., Clayson, C. A., 2000. Small Scale Processes in Geophysical Fluid Flows International Geophysics Series, vol. 67. Academic Press, San Diego.
Kara, A. B., Rochford, P. A., Hurlburt, H. E., 2003. Mixed layer depth variability over the global ocean, J. Geophys. Res. 108, 3079, https://doi.org/10.1029/2000JC000736, C3.
Köhl, A., 2007. Generation and Stability of a Quasi-Permanent Vortex in the Lofoten Basin. J. Phys. Oceanography 37, 2637–2651.
Korablev, A. A., Smirnov, A., Baranova, O. K., 2014. Climatological Atlas of the Nordic Seas and Northern North Atlantic / D. Seidov and A. R. Parsons (eds). International Ocean Atlas and Information Series 13. Silver Spring, Maryland. https://doi.org/10.7289/V5K64G16.
Marshall, J., Schott, F., 1999. Open‐ocean convection: Observations, theory, and models. Reviews of Geophysics 37 (1), 1–64.
Nguyen, A. T., Menemenlis, D., Kwok, R., 2011. Arctic ice‐ocean simulation with optimized model parameters: approach and assessment. J. Geophys. Res. 116, 4025. http://dx.doi.org/10.1029/2010JC006573
Nilsen, J. E., Falck, E., 2006. Variations of mixed layer properties in the Norwegian Sea from the period 1948–1999. Progress in Oceanography 70, 58–90.
Raj, R. P., Chafik, L., Nilsen, J. E. Ø., Eldevik, T., Halo, I., 2015. The Lofoten Vortex of the Nordic Seas. Deep-Sea Res 196, 1–14.
Richards, C. G., Straneo, F., 2015. Observations of Water Mass Transformation and Eddies in the Lofoten Basin of the Nordic Seas. J. Phys. Oceanography 45, 1735–1756. https://doi.org/10.1175/JPOD-14-0238.1.
Søiland, H., Rossby, T., 2013. On the structure of the Lofoten Basin Eddy. J. Geophys. Res. Oceans 118, 4201–4212. https://doi.org/10.1002/jgrc.20301.
Søiland, H., Chafik, L., Rossby, T., 2016. On the long‐term stability of the Lofoten Basin Eddy. J. Geophys. Res. Oceans 121, 4438–4449. https://doi.org/10.1002/2016JC011726.
Spall, M. A., 2010. Non-local topographic influences on deep convection: An idealized model for the Nordic Seas. Ocean Modelling 32 (1–2), 72–85. https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2009.10.009.
Volkov, D. L., Kubryakov, A. A., Lumpkin R., 2015. Formation and variability of the Lofoten basin vortex in a high-resolution ocean model. Deep-Sea Res. I (105), 142–157. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2015.09.001.
Yu, L. ‐S., Bosse, A., Fer, I., Orvik, K. A., Bruvik, E. M., Hessevik, I., Kvalsund, K., 2017. The Lofoten Basin eddy: Three years of evolution as observed by Seagliders. J. Geophys. Res. Oceans 122, 6814–6834, https://doi.org/10.1002/2017JC012982.
References
Alexeev, V. A., Ivanov, V. V., Repina, I. A., Lavrova, O. Yu., Stanichny, S. V., 2016. Convective structures in the Lofoten Basin based on satellite and Argo data. Izv. Atmos. Ocean. Phys 52 (9), 1064–1077. https://doi.org/10.1134/S0001433816090036.
Bashmachnikov, I. L., Fedorov, A. M., Vesman, A. V., Belonenko, T. V., Koldunov, A. V., Dukhovskoi, D. C., 2018. The thermohaline convection in the subpolar seas of the North Atlantic from satellite and in situ observations. Part 1: Localization of the deep convection sites. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniia Zemli iz kosmosa 15 (7), 184–194. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-7-184-194. (In Russian)
Bashmachnikov, I. L., Sokolovskiy, M. A., Belonenko, T. V., Volkov, D. L., Isachsen, P. E., Carton, X., 2017. On the vertical structure and stability of the Lofoten vortex in the Norwegian Sea. Deep-Sea Res I (128), 1–27. http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr.2017.08.001.
Belonenko, T. V., Fedorov, A. M., 2018. Steric Level Fluctuations and Deep Convection in the Labrador and Irminger Seas. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics 54 (9), 1039–1049. https://doi.org/10.1134/S0001433818090086.
Belonenko, T. V., Fedorov, A. M., Bashmachnikov, I. L., Fuks, B. R., 2018. Current Intensity Trends in the Labrador and Irminger Seas Based on Satellite Altimetry Data. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics 54 (9), 1031–1038. https://doi.org/10.1134/S0001433818090074.
Belonenko, T. V., Koldunov, A. V., Sentiabov, E. V., Karsakov, A. L., 2018. Thermohaline structure of the Lofoten vortex in the Norwegian Sea based on in-situ and model data. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Nauki o Zemle 63 (4), 502–519. https://doi.org/10.21638/spbu07.2018.406. (In Russian)
Belonenko, T. V., Volkov, D. L., Norden, Iu. E., Ozhigin, V. K., 2014. Currents circulation in the Lofoten basin of the Norwegian Sea. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Nauki o Zemle 7 (2), 108–121. (In Russian)
Blindheim, J., Østerhus, S., 2013. The Nordic Seas, Main Oceanographic Features. In: The Nordic Seas: An Integrated Perspective / H. Drange, T. Dokken, T. Furevik, R. Gerdes and W. Berger (eds). American Geophysical Union, Washington, 11–37. https://doi.org/10.1029/158GM03.
Bloshkina, E. V., Ivanov, V. V., 2016. Convective structures in the Norwegian and Greenland Seas based on simulation results with high spatial resolution. Trudy Gidrometeorologicheskogo nauchnoissledovatel’skogo tsentra Rossiiskoi Federatsii 361, 146–168. (In Russian)
de Boyer Montégut, C., Madec, G., Fischer, A. S., Lazar, A., Iudicone, D., 2004. Mixed layer depth over the global ocean: An examination of profile data and a profile‐based climatology. J. Geophys. Res. 109, 12003, https://doi.org/10.1029/2004JC002378.
Dukhovskoy, D. S., Chassignet, E. P., Hogan, P. J., Metzger, E. J., Posey, P., Smedstad, O. M., Stefanova, L. B., Wallcraft, A. J., 2016. Current State and Recent Changes in the Arctic Ocean from the HYCOM-NCODA Global Ocean and Sea Ice Prediction System. American Geophysical Union, San Francisco.
Even, J. Ø., Nilsen, E. F., 2006. Variations of mixed layer properties in the Norwegian Sea for the period 1948–1999, Progress in Oceanography 70 (1), 58–90, https://doi.org/10.1016/j.pocean.2006.03.014.
Falina, A. S., Sarafanov, A. A., Dobroliubov, S. A., Zapotyl’ko, V. S., Gladyshev, S. V., 2017. Convection and water stratification in the North Atlantic Ocean according to measurements in winter 2013/14. Vestnik Moskovskogo universiteta, Seriia 5: Geografiya 4, 45–54. (In Russian)
Fedorov, A. M., Bashmachnikov, I. L., Belonenko, T. V., 2018. Localization of areas of deep convection in the of the North European Basin, Labrador and Irminger. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Nauki o Zemle 63 (3), 345–362. https://doi.org/10.21638/spbu07.2018.306. (In Russian)
Kantha, L. H., Clayson, C. A., 2000. Small Scale Processes in Geophysical Fluid Flows International Geophysics Series, vol. 67. Academic Press, San Diego.
Kara, A. B., Rochford, P. A., Hurlburt, H. E., 2003. Mixed layer depth variability over the global ocean, J. Geophys. Res. 108, 3079. https://doi.org/10.1029/2000JC000736,C3.
Köhl, A., 2007. Generation and Stability of a Quasi-Permanent Vortex in the Lofoten Basin. J. Phys. Oceanography 37, 2637–2651.
Koldunov, A. V., Koldunov, N. V., Volkov, D. L., Belonenko, T. V., 2015. Applying Satellite Data for Validation of the Hydrodynamic Model for the Arctic Ocean. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniia Zemli iz kosmosa 12 (6), 111–124. (In Russian)
Korablev, A. A., Smirnov, A., Baranova, O. K., 2014. Climatological Atlas of the Nordic Seas and Northern North Atlantic / D. Seidov and A. R. Parsons (eds). International Ocean Atlas and Information Series 13. Silver Spring, Maryland. https://doi.org/10.7289/V5K64G16.
Marshall, J., Schott, F., 1999. Open‐ocean convection: Observations, theory, and models. Reviews of Geophysics 37 (1), 1–64.
Nguyen, A. T., Menemenlis, D., Kwok, R., 2011. Arctic ice‐ocean simulation with optimized model parameters: approach and assessment. J. Geophys. Res. 116, 4025. http://dx.doi.org/10.1029/2010JC006573
Nilsen, J. E., Falck, E., 2006. Variations of mixed layer properties in the Norwegian Sea from the period 1948–1999. Progress in Oceanography 70, 58–90.
Raj, R. P., Chafik, L., Nilsen, J. E. Ø., Eldevik, T., Halo, I., 2015. The Lofoten Vortex of the Nordic Seas. Deep-Sea Res. 196, 1–14.
Richards, C. G., Straneo, F., 2015. Observations of Water Mass Transformation and Eddies in the Lofoten Basin of the Nordic Seas. J. Phys. Oceanography 45, 1735–1756. https://doi.org/10.1175/JPOD-14-0238.1.
Søiland, H., Chafik, L., Rossby, T., 2016. On the long‐term stability of the Lofoten Basin Eddy. J. Geophys. Res. Oceans 121, 4438–4449. https://doi.org/10.1002/2016JC011726.
Søiland, H., Rossby, T., 2013. On the structure of the Lofoten Basin Eddy. J. Geophys. Res. Oceans 118, 4201–4212. https://doi.org/10.1002/jgrc.20301.
Spall, M. A., 2010. Non-local topographic influences on deep convection: An idealized model for the Nordic Seas. Ocean Modelling 32 (1–2), 72–85. https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2009.10.009.
Sukhovei, V. F., 1986. Morya Mirovogo okeana [Seas of the World Ocean]. Gidrometeoizdat, Leningrad. (In Russian).
Volkov, D. L., Kubryakov, A. A., Lumpkin, R., 2015. Formation and variability of the Lofoten basin vortex in a high-resolution ocean model. Deep-Sea Res I (105), 142–157. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2015.09.001.
Yu, L. ‐S., Bosse, A., Fer, I., Orvik, K. A., Bruvik, E. M., Hessevik, I., Kvalsund, K., 2017. The Lofoten Basin eddy: Three years of evolution as observed by Seagliders. J. Geophys. Res. Oceans 122, 6814–6834, https://doi.org/10.1002/2017JC012982.
Загрузки
Опубликован
23.07.2019
Как цитировать
Федоров, А. М., Башмачников, И. Л. и Белоненко, Т. В. (2019) «Зимняя конвекция в Лофотенской котловине по данным буев ARGO и гидродинамического моделирования», Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле, 64(3). doi: 10.21638/spbu07.2019.308.
Выпуск
Раздел
Статьи
Лицензия
Статьи журнала «Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Санкт-Петербургским государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
