Сезонная и межгодовая изменчивость характеристик мезомасштабных вихрей Лофотенской котловины по спутниковым данным

Лофотенская котловина, расположенная в центральной части Норвежского моря, характеризуется локальным максимумом вихревой кинетической энергии и является важнейшим транспортным регионом для теплых и соленых атлантических вод на их пути в Арктический бассейн. С начала 60−х годов XX века в районе Лофотенской котловины была обнаружена и выделялась область замкнутых изотерм и изохалин, которая ограничивала внутрипикноклинную антициклоническую линзу – Лофотенский вихрь с центром 70° с.ш. и 4° в.д. на глубинах порядка 300−1000 м. Данный вихрь антициклонического типа меняет свое положение в течение года, двигаясь по квази−циклонической траектории, при этом наблюдается сохранение его положения относительно центра котловины.
Установлено, что вихрь имеет средний радиус порядка 37 км, а также орбитальную скорость 30 см/с. Кроме того, зафиксировано колебание пространственного положения ядра данного вихря, достигающее значений 130 км (Белоненко и др., 2014). Также, наблюдается ярко выраженная изменчивость сезонных колебаний термохалинных характеристик. Так в зимние месяцы, за счет ослабленной плотностной стратификации вод и вертикальной инверсии соленых вод на глубину в центре Лофотенского вихря, происходит подпитка ядра вихря поверхностной водой, проникающей на глубины более 1 км. В период весны−лета происходит прогрев поверхностного слоя воды, в результате чего происходит формирование сезонного пикноклина с утратой контакта линзы с поверхностью океана. В летний и осенний период линза постепенно сжимается по вертикали и растягивается по горизонтали за счет вязкой релаксации, в результате чего вертикальный профиль Лофотенского вихря приобретает характерную линзообразную форму (Блошкина и Иванов, 2016). Сохранение пространственного положения вихря в границах Лофотенской котловины связано с его квази−циклоническим перемещением в пределах котловины.
Целью нашей работы является изучение сезонной и межгодовой изменчивости характеристик мезомасштабных вихрей Лофотенской котловины по спутниковым альтиметрическим данным и по данным реанализа GLORYS.
Указанная цель достигается путем использования следующих данных за 1993−2016 гг. двух массивов «Mesoscale Eddies in Altimeter Observations of SSH» и «GLOBAL_REANALYSIS_PHY_001_030».
Первый массив базируется на алгоритме, который основан на методе идентификации и трекинга вихрей посредством аномалий уровня поверхности океана (SLA), за счет анализа альтиметрических снимков, описанного в работе (Schlax and Chelton, 2016). Для создания этого массива применялся специально разработанный алгоритм автоматической идентификации и трекинга вихрей в поле аномалий уровня моря (SLA), основанный на анализе альтиметрических снимков Chelton et al. (2011). Описание алгоритма дано в работе Williams et al. (2011).¬
В основу данного алгоритма заложено разделение анализируемого поля аномалий уровня с дискретностью, равной 1 суткам на пиксели (квадраты со стороной 0,25°) и последующее выделение на их основе мезомасштабных вихрей. Алгоритм выделяет вихри как скопления пикселей (максимальный размер – 2000 пикселей), которые удовлетворяют определенному набору критериев (компактность, наличие экстремума аномалии уровня внутри этого скопления, а также равнозначность значений аномалий внутри контура этого скопления со знаком его экстремума).
Данный массив содержит информацию о следующих параметрах:
амплитуда (см) – амплитуда определялась как разность между значением экстремума аномалии уровня внутри замкнутого контура SSH и средним значением аномалии уровня внутри данного контура. Для вихря любой полярности амплитуда представляет собой положительную величину.
радиус (км) – определялся как величина, равная радиусу окружности, площадь которой совпадает с площадью пограничного замкнутого контура SSH, на котором орбитальная скорость вихря максимальна.
орбитальная скорость (см/с) – значение средней геострофической скорости, приуроченное к наиболее удаленному от центра вихря замкнутому контору SSH;
время существования вихря − количество дней, в течение которых данный вихрь фиксировался в поле аномалий уровня

Второй массив представлен глобальным реанализом на основе спутниковых наблюдений с горизонтальной дискретностью равной 1/12° и вертикальной дискретностью равной 50 уровням. Данный массив доступен на портале CMEMS (Copernicus Marine Environment Monitoring Service). Компонентом модели является платформа NEMO, базирующаяся на анализе поверхности океана ECMWF ERA−Interim. Спутниковые наблюдения ассимилируются с помощью фильтра Калмана пониженного порядка.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 18-17-00027).