Механизмы формирования плотностных инверсий в районах регулярного развития глубокой конвекции в Гренландском море
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2023.407Аннотация
В этой работе, по данным контактных измерений, были выделены плотностные инверсии в Гренландском море, которые предшествуют развитию глубокой конвекции. Были рассмотрены механизмы их формирования, для чего привлекались данные океанического реанализа GLORYS12V1 и атмосферного реанализа ERA5. В частности, были выявлены поверхностные затоки тёплых Атлантических вод и холодных вод Восточно-Гренландского течения, определена роль теплоотдачи из океана в атмосферу и пресного баланса поверхности моря за два периода: 1990-е гг. (1993, 1994, 1998 гг.) и 2010-е гг. (2008, 2011, 2013 гг.). Были выделены следующие основные механизмы образования плотностных инверсий: теплоотдача из океана в атмосферу, затоки поверхностных вод, положительные разности испарение-осадки. Формирование плотностных инверсий может определяться также сочетанием вышеперечисленных механизмов. Потоки тепла из океана в атмосферу являются основным источником возникновения инверсий и наблюдаются для 93% всех профилей с инверсиями (процент от количества за оба периода анализа). В 1990-е гг. вторым по значимости фактором являются затоки поверхностных вод, а третьим является разность испарение-осадки. В 2010-е годы два последних фактора меняются местами и большую роль играет доминирование испарения над осадками. Увеличение вклада данного фактора происходит совместно с ростом количества солёностных инверсий в 2010-х гг. по сравнению с 1990-и гг. и связано с изменчивостью доминирующих ветров в этом регионе. Полученные результаты служат базой для выявления ведущих факторов межгодовой изменчивости глубокой конвекции в Гренландском море.
Ключевые слова:
Гренландское море, глубокая конвекция, плотностные инверсии, потенциальная неустойчивость
Скачивания
Библиографические ссылки
Алексеев, Г. В., Богородский, П. В., Нагурный, А. П. (1989). Структура термохалинных полей в районе циклонической циркуляции и поднятия донных вод Гренландского моря. В: Ю. В. Николаева, Г. В. Алексеева, под ред., Структура и изменчивость крупномасштабных океанологических процессов и полей в Норвежской энергоактивной зоне. Л.: Гидрометеоиздат, 37-43.
Алексеев, Г. В., Кузмина, С. И., Глок, Н. И., Вязилова, А. Е., Иванов, Н. Е., Смирнов, А. В. (2017). Влияние Атлантики на потепление и сокращение морского ледяного покрова в Арктике. Лёд и снег, 57 (3), 381-390. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2017-3-381-390
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
Башмачников, И. Л., Федоров, А. М., Весман, А. В., Белоненко, Т. В., Духовской, Д. С. (2019). Термохалинная конвекция в субполярных морях Северной Атлантики и Северо-Европейского бассейна СЛО по спутниковым и натурным данным. Ч. 2: Индексы интенсивности конвекции. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 16 (1), 191-201. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2019-16-1-191-201
Каледина, А. С. и Башмачников, И. Л. (2023). Характеристики плотностных инверсий в Гренландском море в холодный сезон за 1993-2019 годы. Морской гидрофизический журнал, 39 (1), 21-30. https://doi.org/10.29039/0233-7584-2023-1-21-30
Федоров, А. М., Башмачников, И. Л., Белоненко, Т. В. (2018). Локализация областей глубокой конвекции в морях Северо-Европейского бассейна, Лабрадор и Ирмингера. Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле, 63 (3), 345-362. https://doi.org/10.21638/spbu07.2018.306
Bashmachnikov, I. L., Fedorov, A. M., Golubkin, P. A., Vesman, A. V., Selyuzhenok, V. V., Gnatiuk, N. V., Bobylev, L. P., Hodges, K. I., Dukhovskoy, D. S. (2021). Mechanisms of interannual variability of deep convection in the Greenland Sea. Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 174, 1-20. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2021.103557
Brakstad, A., Våge, K., Håvik, L., Moore, G. W. K. (2019). Water Mass Transformation in the Greenland Sea during the Period 1986-2016. Journal of Physical Oceanography, 49 (1), 121-140. https://doi.org/10.1175/JPO-D-17-0273.1
Broecker, W. S. (1991). The Great Ocean Conveyor. Oceanography, 4 (2), 79-89. https://doi.org/10.5670/oceanog.1991.07
Chu, P. C. (1991). Geophysics of Deep Convection and Deep Water Formation in Oceans. In: P. C. Chu, J. C. Gascard, eds, Deep Convection and Deep Water Formation in the Oceans. Elsevier, 3-16. https://doi.org/10.1016/S0422-9894(08)70057-6
Clarke, R. A. and Gascard, J.-C. (1983). The formation of Labrador Sea water. Part 1: Large-scale processes. Journal of Physical Oceanography, 13, 1764-1788. https://doi.org/10.1175/1520-0485(1983)013<1764:TFO LSW>2.0.CO;2
de Boyer Montegut, 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. Journal of Geophysical Research, 109, C12003. https://doi.org/10.1029/2004JC002378
Fairall, C. W., Bradley, E. F., Hare, J. E., Grachev, A. A., Edson, J. B. (2003). Bulk Parameterization of Air - Sea Fluxes: Updates and Verification for the COARE Algorithm. Journal of Climate, 16 (4), 571-591. https://doi.org/10.1175/1520-0442(2003)016<0571:BPOASF>2.0.CO;2
Fedorov, A. M. and Bashmachnikov, I. L. (2020). Accuracy of the deep convection intensity from a limited number of casts. Dynamics of Atmospheres and Oceans, 92 (101164). https://doi.org/10.1016/j.dynatmoce.2020.101164
Germe, A., Houssais, M. -N., Herbaut, C., Cassou, C. (2011). Greenland Sea sea ice variability over 1979-2007 and its link to the surface atmosphere. Journal of Geophysical Research, 116 (C10034). https://doi.org/10.1029/2011JC006960
Johannessen, O. M., Lygre, K., Eldevik, T. (2005). Convective chimneys and plumes in the Northern Greenland Sea. In: H. Drange, T. Dokken, T. Furevik, R. Gerdes, W. Berger, eds, The Nordic Seas: An Integrated Perspective, American Geophysical Union, 251-272.
Kara, A. B., Rochford, P. A., Hurlburt, H. E. (2003). Mixed layer depth variability over the global ocean. Journal of Geophysical Research, 108 (C3), 3079. https://doi.org/10.1029/2000JC000736
Latif, M., Böning, C., Willebrand, J., Biastoch, A., Dengg, J., Keenlyside, N., Schweckendiek, U., Madec, G. (2006). Is the Thermohaline Circulation Changing? Journal of Climate, 19 (18), 4631-4637. https://doi.org/10.1175/JCLI3876.1
Marshall, J. and Schott, F. (1999). Open-ocean convection: Observations, theory, and models. Reviews of Geophysics, 37 (1), 1-64. https://doi.org/10.1029/98RG02739
Moore, G. W. K., Våge, K., Pickart, R. S., Renfrew, I. A. (2015). Decreasing intensity of open-ocean convection in the Greenland and Iceland seas. Nature Climate Change, 5, 877-882. https://doi.org/10.1038/nclimate2688
Mysak, L. A., Manak, D. K., Marsden, R. F. (1990). Sea-ice anomalies observed in the Greenland and Labrador Seas during 1901-1984 and their relation to an interdecadal Arctic climate cycle, Climate Dynamics, 5, 111-133. https://doi.org/10.1007/BF00207426
Peterson, B. J., McClelland, J., Curry, R., Holmes, R. M., Walsh, J. E., Aagaard, K. (2006). Trajectory shifts in the Arctic and subarctic freshwater cycle. Science, 313 (5790), 1061-1066. https://doi.org/10.1126/science.1122593
Pithan, F., Svensson, G., Caballero, R., Chechin, D., Cronin, T. W., Ekman, A. M. L., Neggers R., Shupe, M. D., Solomon A., Tjernström, M., Wendisch, M. (2018). Role of air-mass transformations in exchange between the Arctic and mid-latitudes. Nature Geoscience, 11, 805-812. https://doi.org/10.1038/s41561-018-0234-1
Selyuzhenok, V., Bashmachnikov, I., Ricker, R., Vesman, A., Bobylev, L. (2020). Sea ice volume variability and water temperature in the Greenland Sea. The Cryosphere, 14 (2), 477-495. https://doi.org/10.5194/tc-14-477-2020
Våge, K., Papritz, L., Håvik, L., Spall, M. A., Moore, G. W. K. (2018). Ocean convection linked to the recent ice edge retreat along east Greenland. Nature Сommunications, 9 (1), 1287. https://doi.org/10.1038/s41467-018-03468-6
Yang, Q., Dixon, T. H., Myers, P. G., Bonin, J., Chambers, D., Van Den Broeke, M. R. (2016). Recent increases in Arctic freshwater flux affects Labrador Sea convection and Atlantic overturning circulation. Nature Сommunications, 7, 10525. https://doi.org/10.1038/ncomms10525
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
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.
