Определение механизмов, контролирующих межгодовую изменчивость меридиональной океанической циркуляции в Северной Атлантике.

Глобальный океанический конвейер является одним из важных элементов климатической системы Земли. В формировании долгопериодной изменчивости климата северного полушария Атлантическая ветвь меридиональной океанической циркуляция (АМОЦ) является ключевым звеном этого конвейера по нескольким причинам: 1) в Атлантическом океане переносится четверть от глобального океанического и атмосферного тепла, переносимого к полярным широтам в северном полушарии (Srokosz et al., 2012); 2) в акватории Северного Атлантического океана расположены зоны глубокой осенне-зимней конвекции, которые обеспечивают обновление глубинных океанических вод.
АМОЦ условно разделяют на две ветви – перенос вод на север в верхнем слое океана (до глубин около 1000 метров) и, формирующийся в областях глубокой конвекции возвратный глубинный поток на юг. Погружение вод в субарктических морях Северной Атлантики в результате глубокой осенние-зимней конвекции является одним из основных механизмов, приводящих в движение меридиональный океанический перенос и контролирующих его расход (Kuhlbrodt et al.,2007; Buckley, Marshall, 2016). Другим важным механизмом, обеспечивающим подъем этих глубинных вод, является ветровой апвеллинг в Южном океане. Однако механизмы, приводящие в глобальный конвеер в движение, еще остаются предметом исследований (Visbeck, 2007; Lozier, 2010).
В данной работе исследовалось наличие взаимосвязи изменчивости АМОЦ и двух предположительно наиболее важных механизмов контроля – апвеллинга в Южном океане и интенсивности осенне-зимней конвекции в субполярных морях Северной Атлантики. Выявление механизмов, контролирующих интенсивность АМОЦ, и оценка их вклада в изменчивость циркуляции необходимы для прогноза будущего состояния АМОЦ, а так же понимания и прогнозирования климатических процессов в северном полушарии. По причине отсутствия продолжительных непрерывных рядов наблюдений, наиболее перспективной на данный момент является разработка индексов, позволяющих продлить сравнительно короткий временной ряд прямых наблюдений переноса АМОЦ. Разработка таких индексов предполагает использование косвенных данных об интенсивности АМОЦ, в том числе, полученных по результатам дистанционного зондирования, а также атмосферных реанализов, ассимилирующих спутниковые данные (Caesar, 2018).
Для натурной оценки временной изменчивости АМОЦ были использованы прямые измерения объемного, интегрированного зонально и по глубине, океанического переноса через зональный разрез вдоль 26,5 с.ш., осуществленного по программе RAPID (2004-2016 гг.). Для продления временного ряда переноса АМОЦ были использованы индексы, предложенные в работах (Chen, Tung, 2018; Caesar, 2018), рассчитанные по данным атмосферных реанализов. Было применено ансамблевое осреднение индексов для сокращения погрешности каждого отдельного индекса. Ансамблевый индекс (в дальнейшем – индекс АМОЦ) позволил оценить изменчивость АМОЦ за 1950-2015 гг. Для оценки конвекции были использованы индексы интенсивности конвекции (ИК) по результатам работы (Башмачников и др., 2019). Апвеллинг в Южном океане оценивался как дивергенция Экмановских потоков.
По результатам кросс-корреляционного и регрессиного анализов были получены значимые взаимосвязи межгодовой изменчивости АМОЦ от изменчивости интенсивности глубокой конвекции в морях Ирмингера и Лабрадор, а также от интенсивности ветрового апвеллинга в Южном океане. По результатам кросс-корреляционного анализа можно заключить, что глубокая конвекция в Гренландском море зависит от интенсивности АМОЦ, но влияет ли она на АМОЦ остается неясным.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 17-17-01151)