Исследование морских волн тепла Берингова моря при помощи спутниковых данных и реанализа GLORYS12V1

Морские волны тепла (МВТ) представляют собой дискретные события в той или иной части Мирового океана, при которых температура воды на протяжении 5 и более суток превышает 90% перцентиль температуры воды (за климатический период) для данного календарного периода. В последнее время МВТ были обнаружены во многих частях Мирового океана, при этом они могут быть причиной социально-экономических потерь, поскольку негативно влияют на состояние морской экосистемы. Такие явления могут существовать на протяжении нескольких месяцев и даже лет, занимая сотни тысяч квадратных километров. Образование МВТ может быть связано как с океанологическими, так и с атмосферными процессами.
Климатические изменения последних десятилетий привели к существенному увеличению как числа МВТ, так и их интенсивности, причем наибольший рост обнаружен в высоких широтах и Арктическом бассейне. Районом исследования является Берингово море, играющее важную роль в добыче рыбы, при этом подверженное существенным изменениям ледового режима, а также увеличению температуры воды на поверхности. Таким образом, целью данной работы является обнаружение МВТ в Беринговом море и анализ из основных характеристик, а именно: количества, продолжительности жизни, интенсивности, кумулятивной величины, пространственного распространения, а также сезонной и межгодовой изменчивости. Для достижения данной цели были выполнены следующие задачи: (1) количественная оценка пространственного распределения параметров МВТ при помощи реанализа GLORYS12V1; (2) анализ сезонной и межгодовой изменчивости параметров МВТ; (3) изучение связи между параметрами МВТ и глубиной верхнего квазиоднородного слоя, а также концентрацией морского льда; (4) Классификация обнаруженных МВТ по интенсивности, а также анализ эволюции одного из наиболее интенсивных событий. Кроме того, были рассмотрены механизмы долгопериодной изменчивости МВТ, в т.ч. изучено влияние на них ветрового воздействия.
Работа выполняется при помощи спутниковых данных с CryoSat-2 по объему морского льда для Берингова моря, а также при помощи массива данных глобального океанического реанализа GLORYS12V1 с ежесуточным разрешением (период наблюдений 1993-2022 гг.).
Полученные результаты свидетельствуют о статистически значимом увеличении всех параметров МВТ, а именно: количества (+1 событие за декаду), средней интенсивности (+0.17°С за декаду), средней и суммарной продолжительности (+4.1 сут. и +24 сут., соответственно). В глубоководных частях Берингова моря зафиксировано наибольшее количество МВТ (более 70 случаев за 30 лет), при этом они относительно слабы (интенсивность менее 1.5°С), тогда как на шельфе МВТ более интенсивны (2.7°С в среднем) и продолжительны (до 60 сут.). Обнаружена отрицательная значимая корреляция между интенсивностью МВТ и глубиной перемешанного слоя (-0.61), демонстрирующая ключевую роль стратификации – в районах с небольшим перемешанным слоем даже малое поступление тепла приводит к формированию сильных аномалий температур воды, тогда как в районах с развитым верхним перемешанным слоем обнаружены волны малой интенсивности, но с большей продолжительностью.
Максимальная интенсивность МВТ обнаружена в июле (около 2.15°С), а наибольшая продолжительность в октябре-марте. Теплосодержание МВТ максимально в зимне-весенний период. Наиболее интенсивная МВТ в Беринговом море наблюдалась в 2017-2018 гг. и в отдельные периоды занимала 90% акватории. Ее эволюция сопровождалась рекордным сокращением площади морского льда, а также аномалиями температуры воды на поверхности до 3°С, по сравнению со среднеклиматическими значениями.