Анализ изменчивости Мирового океана по данным прямых измерений Арго и выполненных на их основе модельных расчетов

Целью международного проекта Argo является создание и поддержание постоянно действующей глобальной сети океанографических станций на основе дрейфующих буев-измерителей. Работа измерителей происходит по следующей схеме. Буй дрейфует около 10 суток на заданной глубине, затем опускается на глубину 2 км и всплывает на поверхность, измеряя температуру и соленость. Во время нахождения на поверхности данные передаются на спутники, которые определяют точное местоположение прибора, после чего буй снова опускается на глубину. Энергии батарей хватает на 3-4 года работы. С 2005 г. измерения с помощью поплавков Argo стали вести на большей части акватории Мирового океана (по состоянию на сегодняшний день в Мировом океане непрерывно работает около 4000 измерителей Argo). Общее число профилей, накопленных в рамках программы Argo, превышает два миллиона. Постоянно пополняющиеся массивы измерений позволяют решать задачи реконструкции и мониторинга состояния океана в режиме, близком к реальному времени, и исследовать особенности океанской динамики и ее изменчивости.

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 Argo (Lebedev et al., 2010; Курносова, Лебедев, 2014) и блока модельной гидродинамической адаптации вариационно проинтерполированных полей (Лебедев, 1999; Иванов, Лебедев, 2000; Григорьян и др., 1998). На глубинах, превышающих 2000 м, где отсутствуют измерения Argo, значения температуры и солености брались из массивов WOA-09. Такая методика позволяет получать по нерегулярно расположенным данным измерений Argo полный набор океанографических характеристик: температуру, соленость, плотность и скорость течений. Расчеты проводились для акватории Мирового океана, ограниченной на севере 85,5° с.ш. на сетке с шагом 1° по долготе и широте, на 32 горизонтах, соответствующих горизонтам массивов World Ocean Atlas 2009 (WOA-09). В качестве граничных условий на поверхности океана задавались постоянные значения температуры и солености, полученные по данным Argo для соответствующего месяца (года, сезона) с использованием вариационной методики. Тангенциальное напряжение трения ветра для соответствующего месяца (года, сезона) задавалось по данным реанализа ECMWF ERA5. Расчеты представлены в виде ежемесячных, сезонных, годовых и среднеклиматических полей, которые охватывают 18-летний период с 2005 по 2022 год.

Выполненные с использованием Арго-модели исследования позволили рассчитать расходы основных течений, интегральные меридиональные переносы тепла, солей и массы, описать их сезонную и межгодовую изменчивость, получить оценки внутриклиматических трендов. По результатам проведенных модельных расчетов создана база данных АМИГО, которая находится в свободном доступе на сервере Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН по адресу http://argo.ocean.ru/. База содержит ежемесячные, сезонные, годовые и среднеклиматические поля на одноградусной сетке с временным разрешением 1 месяц. Результаты выполненных расчетов, примеры которых приведены в работе, могут служить основой для изучения и анализа текущего состояния климата Мирового океана и выделения внутриклиматических трендов.