Реанализ гидрофизических полей Черного моря на основе ассимиляции спутниковых данных в модели циркуляции

Одним из главных достоинств реанализов является возможность получения непрерывных по пространству и времени ретроспективных данных основных гидрофизических параметров. Такая информация представляется необходимой для совершенствования систем контроля за состоянием морской среды, а также для качественного мониторинга и прогноза, что в свою очередь позволит эффективно решать задачи рационального природопользования.
В работе проведен анализ результатов физического реанализа Черного моря за период с 1993 по 2016 гг., выполненного на основе синтеза информации, обеспечиваемой гидродинамической моделью циркуляции и данными наблюдений. Эпизодичность гидрологических съемок и их локальный характер в этот период компенсировалась появлением на регулярной основе данных спутниковых дистанционных измерений, таких как температура поверхности моря и возвышение морской поверхности. Последние особенно важны для описания циркуляции верхнего слоя моря. Данные альтиметрии, используемые для ассимиляции, представляют собой измерения аномалий возвышения свободной поверхности относительно средней топографии, поэтому процедура ассимиляции включала в себя алгоритм преобразование аномалий в высоту динамической топографии.
Гидрофизические поля Черного моря, полученные по результатам реанализа, представлены в виде трехмерных массивов на регулярной сетке с разрешением 4.8 км по горизонтали и на 35 неравномерных (сгущающихся к морской поверхности) уровнях по вертикали с дискретностью по времени в 1 сутки.
Анализ рассчитанной температуры за рассматриваемый период свидетельствует о заметном потеплении верхнего слоя Черного моря. Наряду с этим отмечается увеличение солености. При этом наибольший рост солености наблюдается в слое главного галоклина. Увеличение солезапаса моря может быть обосновано продолжающимся увеличением объема мраморноморских вод.
Картина циркуляции, полученная по результатам реанализа, воспроизводит не только крупномасштабные черты, такие как Основное черноморское течение (ОЧТ), но и синоптические процессы, такие как вихри, интенсивное меандрирование ОЧТ на свале глубин, квазистационарные мезомасштабные антициклоны. Циклонический характер горизонтальной циркуляции определяется преобладанием положительных значений вертикальной компоненты завихренности поля ветра над акваторией Черного моря.
Для оценки качества продуктов реанализа было проведено сравнение полученных результатов с данными гидрологических измерений, а также со спутниковыми измерениями. Это сравнение показало, что полученные поля достаточно хорошо описывают реальную термохалинную структуру Черного моря и основные черты циркуляции.
Работа выполнена в рамках научного проекта «Исследования закономерностей изменений состояния морской среды на основе оперативных наблюдений и данных системы диагноза, прогноза и реанализа состояния морских акваторий» (шифр «Оперативная океанография»)