Многолетняя изменчивость поверхностных проявлений вихрей в Карском море
DOI:
https://doi.org/10.21638/spbu07.2024.208Аннотация
В работе дана количественная оценка многолетней изменчивости характеристик малых вихревых структур в Карском море на основе анализа спутниковых радиолокационных изображений Sentinel-1A/B за август 2015–2021 гг. Для сопоставления с изменчивостью характеристик в различные годы привлекались данные о скорости ветра, площади льда и толщине перемешанного слоя. За указанный период идентифицировано 6340 поверхностных проявлений вихрей со средним диаметром 2.9 км преимущественно циклонического типа вращения. Наименьшее число поверхностных проявлений регистрировалось в 2016 г. — 468 вихрей, а наибольшее в 2021 г. — 1247 вихрей. Установлено, что основные районы встречаемости проявлений расположены в юго-западной и центральной частях Карского моря над свалами глубин западнее и северо-западнее полуострова Ямал и в областях стоковой фронтальной зоны и поверхностного опресненного слоя вблизи устьев Оби и Енисея. Существенное преобладание циклонических вихрей над антициклоническими прослеживается во все годы, при этом их средний диаметр изменяется от 2.3 км в 2017 г. до 3.7 км в 2021 г. Изменчивость количества зарегистрированных вихрей предположительно связана с влиянием интенсивности ветрового напряжения в приводном слое атмосферы на морскую поверхность. Значительная часть малых вихрей регистрируется при скорости ветра 5 м/с в развитом перемешанном слое толщиной более 10 м. Показано, что наиболее вероятной причиной генерации вихрей является взаимодействие прилива с топографическими неровностями дна и бароклинная неустойчивость, отмечающаяся в стоковой фронтальной зоне.
Ключевые слова:
вихри, радиолокатор с синтезированной апертурой, субмезомасштаб, ветер, приливы, стоковая фронтальная зона, Карское море
Скачивания
Библиографические ссылки
Артамонова, А. В., Козлов, И. Е., Осадчиев, А. А., Степанова, Н. Б. (2021). Вихри в Карском море на основе дистанционных и контактных измерений летом 2021 года. В: Материалы 19-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». М.: ИКИ РАН. https://doi.org/10.21046/19DZZconf-2021a
Атаджанова, О. А., Зимин, А. В., Круглова, К. А. (2022). Особенности поверхностных проявлений малых вихрей в Беринговом море в летний сезон по данным спутниковых радиолокационных изображений. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 19 (3), 270–278. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-3-270-278
Атаджанова, О. А., Зимин, А. В., Романенков, Д. А., Козлов, И. Е. (2017). Наблюдение малых вихрей в Белом, Баренцевом и Карском морях по данным спутниковых радиолокационных измерений. Морской гидрофизический журнал, 2 (194), 80–90. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2017-2-80-90.
Журбас, В. М., Кузьмина, Н. П., Лыжков, Д. А. (2017). Вихреобразование за мысом при генерации течения кратковременным воздействием вдольберегового ветра (численные эксперименты). Океанология, 57 (3), 389–399. https://doi.org/10.7868/S0030157417020228
Зимин, А. В. (2018). Субприливные процессы и явления в Белом море. М.: ГЕОС.
Зубкова, Е. В. и Козлов, И. Е. (2020). Характеристики поля короткопериодных внутренних волн в Чукотском море по данным спутниковых РСА-наблюдений. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 17 (4), 221–230. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-4-221-230
Коник, А. А., Зимин, А. В., Атаджанова, О. А. (2022). Пространственно-временная изменчивость характеристик стоковой фронтальной зоны в Карском море в первые два десятилетия XXI века. Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 15 (4), 23–41. https://doi.org/10.48612/fpg/38mu-zda7-dpep
Коник, А. А., Козлов, И. Е., Зимин, А. В., Атаджанова, О. А. (2020). Спутниковые наблюдения вихрей и фронтальных зон Баренцева моря в годы с различной ледовитостью. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 17 (5), 191–201. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-5-191-201
Лаврова, О. Ю., Митягина, М. И., Сабинин, К. Д., Серебряный, А. Н. (2015). Изучение гидродинамических процессов в шельфовой зоне на основе спутниковой информации и данных подспутниковых измерений. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 12 (5), 98–129.
Прохорова, У. В. (2022). Оценка влияния метеорологических параметров на изменчивость площади и толщины морского льда в Карском море. Проблемы Арктики и Антарктики, 68 (1), 64–75. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-1-64-75
Пузина, О. С., Кубряков, А. А., Мизюк, А. И. (2021). Сезонная и вертикальная изменчивость энергии течений в субмезомасштабном диапазоне на шельфе и в центральной части Черного моря. Морской гидрофизический журнал, 37 (1), 41–56. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-1-41-56
Aleskerova, A., Kubryakov, A., Stanichny, S., Medvedeva, A., Plotnikov, E., Mizyuk, A., Verzhevskaia, L. (2021). Characteristics of topographic submesoscale eddies off the Crimea coast from high-resolution satellite optical measurements. Ocean Dynamics, 71, 655–677. https://doi.org/10.1007/s10236-021-01458-9
Alpers, W., Brandt, P., Lazar, A., Dagorne, D. Sow, B., Faye, S., Hansen, M., Rubino, A., Poulain, P-M., Brehmer, P. (2013). A small-scale oceanic eddy off the coast of West Africa studied by multi-sensor satellite and surface drifter data. Remote Sensing of Environment, 129, 132–143. https://doi.org/10.1016/j.rse.2012.10.032
Bashmachnikov, I. L., Kozlov, I. E., Petrenko, L. A., Glok, N. I., Wekerle C. (2020). Eddies in the North Greenland Sea and Fram Strait from satellite altimetry, SAR and high‐resolution model data. Journal of Geophysical Research: Oceans, 125, e2019JC015832. https://doi.org/10.1029/2019JC015832
Cassianides, A., Lique, C., Korosov, A. (2021). Ocean eddy signature on SAR-derived sea ice drift and vorticity. Geophysical Research Letters, 48, e2020GL092066. https://doi.org/10.1029/2020GL092066
D'Hieres, G. C., Davies, P. A., Didelle, H. (1989). Laboratory studies of pseudo-periodic forcing due to vortex shedding from an isolated solid obstacle in a homogeneous rotating fluid. Elsevier Oceanography Series, 50, 639–653. https://doi.org/10.1016/S0422-9894(08)70212-5
Dong, D., Yang, X., Li, X., Li, Z. (2016). SAR Observation of Eddy-Induced Mode-2 Internal Solitary Waves in the South China Sea. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2016, 54(11), 6674–6686. https://doi.org/10.1109/tgrs.2016.2587752
Hersbach, H., Bell, B., Berrisford, P., Hirahara, S., Horányi, A., Muñoz-Sabater, J., Nicolas, J., Peubey, C., Radu, R., Schepers, D., Simmons, A., Soci, C., Abdalla, S., Abellan, X., Balsamo, G., Bechtold, P., Biavati, G., Bidlot, J., Bonavita, M., De Chiara, G., Dahlgren, P., Dee, D., Diamantakis, M., Dragani, R., Flemming, J., Forbes, R., Fuentes, M., Geer, A., Haimberger, L., Healy, S., Hogan, R.J., Hólm, E., Janisková, M., Keeley, S., Laloyaux, P., Lopez, P., Lupu, C., Radnoti, G., Rosnay, P., Rozum, I., Vamborg, F., Villaume, D., Thépaut J-N. (2020). The ERA5 global reanalysis, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 146, 1999–2049. https://doi.org/10.1002/qj.3803
Karimova, S. S., andGade, M. (2016). Improved statistics of sub-mesoscale eddies in the Baltic Sea retrieved from SAR imagery. International Journal of Remote Sensing, 37 (10), 2394–2414. https://doi.org/10.1080/01431161.2016.1145367
Kozlov, I. E. and Atadzhanova, O. A. (2022). Eddies in the Marginal Ice Zone of Fram Strait and Svalbard from Spaceborne SAR Observations in Winter. Remote Sensing, 14 (134). https://doi.org/10.3390/rs14010134
Kumar, A., Yadav, J., Mohan, R. (2021). Spatio-temporal change and variability of Barents-Kara Sea ice, in the Arctic: Ocean and atmospheric implications. Science of The Total Environment, 753, 142046. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142046
Lee, J.-S. (1983). Digital image smoothing and the sigma filter, Computer Vision, Graphics, and Image Processing, 24 (2), 255–269. https://doi.org/10.1016/0734-189x(83)90047-6
McWilliams, J. C. (2016). Submesoscale currents in the ocean, Proceedings of the Royal Society A, 472(2189), 20160117. https://doi.org/10.1098/rspa.2016.0117
Mensa, J. A., Timmermans, M.-L., Kozlov, I. E., Williams, W. J., Özgökmen, T. (2018). Surface drifter observations from the Arctic Ocean's Beaufort Sea: Evidence for submesoscale dynamics. Journal of Geophysical Research: Oceans, 123, 2635–2645. https://doi.org/10.1002/2017JC013728
Munk, W., Armi, L., Fischer, K., Zachariasen, F. (2000). Spirals on the sea. Proceedings of the Royal Society of London A, 456, 1217–1280. http://doi.org/10.1098/rspa.2000.0560
Nurser, A. J. G. and Bacon, S. (2014). The Rossby radius in the Arctic Ocean. Ocean Science, 10, 967–975. https://doi.org/10.5194/os-10-967-2014
Osadchiev, A. A., Frey, D. I., Shchuka, S. A., Tilinina, N. D., Morozov, E. G., Zavialov, P. O. (2020). Structure of the freshened surface layer in the Kara Sea during ice‐free periods. Journal of Geophysical Research: Oceans, 126, e2020JC016486. https://doi.org/10.1029/2020jc016486
Osadchiev, A., Viting, K., Frey D., Demeshko, D., Dzhamalova, A., Nurlibaeva, A., Gordey, A., Krechik, V., Spivak, E., Semiletov., I., Stepanova, N. (2022). Structure and Circulation of Atlantic Water Masses in the St. Anna Trough in the Kara Sea. Frontiers in Marine Science, 9, 915674. https://doi.org/10.3389/fmars.2022.915674
Overland, J. E., Wang, M., Walsh, J. E., Stroeve, J. C. (2013). Future Arctic climate changes: Adaptation and mitigation time scales. Earth’s Future, 2, 68–74. https://doi.org/10.1002/2013ef000162
Ruggieri, P., Kucharski, F., Buizza, R., Ambaum, M. H. P. (2017). The transient atmospheric response to a reduction of sea-ice cover in the Barents and Kara Seas. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 143 (704), 1632–1640. https://doi.org/10.1002/qj.3034
Spreen, G., Kaleschke, L., Heygster, G. (2008). Sea ice remote sensing using AMSR‐E 89 GHz channels. Journal of Geophysical Research, 113, C02S03. https://doi.org/10.1029/2005JC003384
Thomas, L. N., Tandon, А., Mahadevan, А. (2008). Submesoscale processes and dynamics, Ocean Modeling in an Eddying Regime. Geophysical Monograph Series, 177, 17–38. https://doi.org/10.1029/177GM04
Yamanouchi, T. and Takata, K. (2020). Rapid change of the Arctic Climate system and its global influences — Overview of GRENE Arctic Climate change research project (2011–2016). Polar Science, 25, 100548. https://doi.org/10.1016/j.polar.2020.100548
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.
