Интегральные характеристики климата Мирового океана (переносы массы, тепла и солей), полученные на основе данных Арго

Исследование изменчивости переносов массы, тепла и солей в Мировом океане базируется на данных модельных расчетов с использованием разработанной в Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН Арго-модели исследования глобального океана (АМИГО) (Лебедев, 2016, 2017), которая состоит из блока вариационной интерполяции на регулярную сетку нерегулярно расположенных во времени и пространстве данных профилирования Арго (Lebedev et al., 2010; Курносова, Лебедев, 2014) и блока модельной гидродинамической адаптации вариационно проинтерполированных полей (Иванов, Лебедев, 2000). Такая методика позволяет получать по нерегулярно расположенным данным измерений Арго полный набор океанографических характеристик: температуру, соленость, плотность и скорость течений. Расчеты представлены в виде ежемесячных, сезонных, годовых и среднеклиматических полей, которые охватывают 15-летний период с 2005 по 2020 год.

Методика АМИГО для обработки данных Арго в Северной Атлантике успешно применялась ранее в работах (Лебедев, Саркисян, Никитин, 2016; Саркисян, Никитин, Лебедев, 2016). Анализ результатов модельных расчетов и их сравнение с дрифтерными данными показали, что поля температуры и солености, полученные по данным Арго с использованием вариационной методики интерполяции данных на регулярную сетку, восстанавливают реалистичные поля течений, а созданная таким образом термогидродинамическая информация может успешно использоваться в качестве начальных условий в гидродинамических моделях динамики Мирового океана (Лебедев, Саркисян, Никитин, 2016). Сравнение приповерхностных течений, полученных в результате численного моделирования, с измерениями, в частности, с течениями, полученными по результатам прямых измерений дрифтерами, показывает их хорошее взаимное соответствие (Саркисян, Никитин, Лебедев, 2016).

Для корректного описания водообмена при использовании одноградусной модельной сетки была проведена корректировка рельефа дна для ряда ключевых районов Мирового океана (Флоридский пролив, западная граница Гольфстрима, пролив Нэрса, Берингов пролив, район течения Куросио, Индонезийские проливы и другие). Расход через Берингов пролив в результате такой коррекции получился равным 0,6 Св, что находится в хорошем соответствии с общепринятой оценкой 0,83 Св, полученной по данными прямых измерений (Roach et al., 1995). Перенос из Северного Ледовитого в Атлантический океан через проливы Канадского архипелага, которые в модели представлены проливом Нэрса, добавленным в скорректированный одноградусный рельеф дна, получился в результате такой коррекции рельефа дна равным 1,4±0,29 Св, что хорошо согласуется с известной из литературы оценкой расхода в проливе Дейвиса 1,6±0,5 Св, полученной по данными прямых измерений 2004–2010 гг. (Curry et al., 2014). Перенос воды из Тихого океана в Индийский по данным моделирования составил 14,8 Св, что также хорошо согласуется с расходом 15 Св, полученным по результатам проводившихся в 2004-2006 гг. прямых измерений (Sprintall et al., 2009). В модели также удалось получить разумные значения расхода Антарктического Циркумполярного течения в проливе Дрейка, который получился равным 162±5 Св (Lebedev, Tarakanov, 2018), и расхода придонного течения в Гибралтарском проливе, составившем 1,1±0,2 Св (Филюшкин, Лебедев, Кожелупова, 2017).

Выполненные расчеты показали, что предложенная методика модельных адаптационных расчетов океанографических характеристик с использованием данных Арго позволяет существенно повысить детализацию и реалистичность получаемых полей температуры, солености и течений Мирового океана. Модельные расчеты океанографических характеристик с использованием данных Арго позволяет существенно улучшить климатические поля температуры, солености и течений. Используемая методика позволяет восстановить трехмерное поле скорости как для районов, обеспеченных наблюдениями, так и в прибрежной области, где данные Арго практически отсутствуют.

По результатам численного моделирования представлены основные показательные характеристики Южного океана по данным поплавков Арго: переносы массы, тепла и солей, их сезонная и межгодовая изменчивость. Дополнительно был рассчитан обмен Южного океана массой, теплом и солью с Атлантическим, Тихим и Индийским океанами и выполнен анализ его изменчивости.

Результаты представленных расчетов будут служить основой для исследования путей распространения глубинных атлантических вод в Тихий и Индийский океаны и компенсационного потока поверхностных вод из Индийского и Тихого океанов в Атлантический (Глобальный океанский конвейер), оценки сезонной изменчивости параметров океанского конвейера в различных районах Мирового океана и роли океанского конвейера в формировании теплового и солевого баланса Атлантического, Индийского, Тихого и Южного океанов.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ №19-05-00878.