Preview

Проблемы Арктики и Антарктики

Расширенный поиск

Влияние притока из Атлантики на содержание пресной воды в верхнем слое Арктического бассейна

https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-4-363-388

Полный текст:

Аннотация

На основе данных океанографических наблюдений в Арктическом бассейне за 1960– 2010-е гг. прослежены междесятилетние совместные изменения в слое воды атлантического происхождения и содержания пресной воды (СПВ) в верхнем слое для того, чтобы оценить влияние притока из Атлантики на изменения СПВ. Полученные результаты показали, что верхняя граница слоя АВ, отождествляемая с глубиной нулевой изотермы, повсеместно под­нялась в 1990–2010-е гг. на несколько десятков метров относительно ее положения до начала потепления в 1970-е гг. Нижняя граница слоя, также определяемая по глубине нулевой изо­термы, опустилась. Такие смещения границ слоя свидетельствуют об увеличении объема воды в Арктическом бассейне, поступившей не только через пролив Фрама, но и через Баренцево море. Для сохранения баланса должно было произойти сокращение объема верхнего наиболее динамичного опресненного слоя и, соответственно, уменьшиться содержание пресной воды в этом слое. Наши расчеты подтвердили, что в 1990-е гг. СПВ в слое 0–100 м уменьшилось до 2 м и более в евразийской части Арктического бассейна к западу от 180° в.д., а к востоку от 180° в.д. ближе к берегам Аляски и Канадского архипелага, возросло. Эта тенденция усилилась в 2000-е и в 2010-е гг. Сравнение распределений СПВ и положения верхней границы слоя АВ в разные десятилетия методом пространственной корреляции полей подтвердило тесную связь между обоими распределениями. Прослежен отклик температуры АВ в проливе Фрама, Барен­цевом море и в Арктическом бассейне на аномалии температуры воды в тропической области Атлантики, который свидетельствует о тропическом воздействии на арктические процессы.  

Об авторах

Г. В. Алексеев
ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
Россия

Санкт-Петербург



А. В. Пнюшков
ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт; Международный Арктический научно-исследовательский центр, Университет Аляски
Россия

Санкт-Петербург, 

Фэрбенкс


А. В. Смирнов
ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
Россия

Санкт-Петербург



А. Е. Вязилова
ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
Россия

Санкт-Петербург



Н. И. Глок
ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
Россия

Санкт-Петербург



Список литературы

1. Alekseev G.V., Bulatov L.V., Zakharov V.F. Fresh water freezing/melting cycle in the Arctic Ocean // The Freshwater Budget of the Arctic Ocean / Ed. Lewis E.L. et al. Kluwer Academic Press, 2000. P. 589–608.

2. Aagaard K., Carmack E.C. The role of sea ice and other fresh water in the Arctic circulation // J. Geophys. Res. 1989. V. 94. № C10. P. 14485–14498.

3. Алексеев Г.В., Иванов В.В., Кораблев А.А. Межгодовая изменчивость глубокой конвекции в Гренландском море // Океанология. 1995. Т. 35. № 1. С. 45–52.

4. Proshutinsky A., Johnson M.A. Two circulation regimes of the wind-driven Arctic Ocean // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. P. 12493–12514.

5. Трешников А.Ф., Баранов Г.И. Структура циркуляции вод Арктического бассейна. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 158 с.

6. Hakkinen S.A. Simulation of thermohaline effects of a Great Salinity Anomaly // J. Climate. 1999. V. 12. P. 1781–1795.

7. Karcher M.J., Gerdes R., Kauker F., Köberle C., Yashayaev I. Arctic Ocean change heralds North Atlantic freshening // Geophys. Research Letters. 2005. V. 32. L21606.

8. Jahn A., Aksenov Y.O., de Cuevas B.A., De Steur L., Häkkinen S., Hansen E., et al. Arctic Ocean freshwater: How robust are model simulations? // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. C00D16. doi:10.1029/2012JC007907.

9. Fedorov A., Barreiro M., Boccaletti G., Pacanowski R., Philander S.G. The Freshening of surface waters in high latitudes: effects on the thermohaline and wind-driven circulation // J. Phys. Oceanogr. 2007. V. 37. P. 896–907.

10. Serreze M.C., Barrett A.P., Slater A.G., Woodgate R.A., Aagaard K., Lammers R.B., Steele M., Moritz R., Meredith M., Lee C.M. The large-scale freshwater cycle of the Arctic // J. Geophys. Res. Ocean. 2006. V. 111. C11010. doi:10.1029/2005JC003424.

11. Morison J.H., Kwok R., Peralta-Ferriz C., Alkire M., Rigor I.G., Andersen R., Steele M. Changing Arctic Ocean freshwater pathways // Nature. 2012. V. 481. № 7379. P. 66–70.

12. Rabe B., Karcher M.J., Schauer U., Toole J.M., Krishfield R.A., Pisarev S., Kauker F., Gerdes R., Kikuchi T. An assessment of Arctic Ocean freshwater content changes from the 1990s to the 2006-2008 period // Deep. Res. I. 2011. V. 58. P. 173–185.

13. Yamamoto-Kawai M., McLaughlin F.A., Carmack E.C., Nishino S., Shimada K., Kurita N. Surface freshening of the Canada Basin, 2003–2007: River runoff versus sea ice meltwater // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. C00A05.

14. Polyakov I.V., Alexeev V.A., Belchansky G.I., Dmitrenko I.A., Ivanov V.V., Kirillov S.A., Korablev A.A., SteeleM., Timokhov L.A., Yashayaev I. Arctic Ocean Freshwater Changes over the Past 100 Years and Their Causes // J. Climate. 2008. V. 21. № 2. P. 364–384.

15. Rawlins A. A. M.A., Steele M., Holland M.M., Adam J.C., Cherry J.E., Francis J.A., Groisman P.Y., Hinzman L.D., Huntington T.G., Kane D.L., Kimball J.S., Kwok R., Lammers R.B., Lee C.M., Lettenmaier D.P., Mcdonald K.C., Podest E., Pundsack J.W., Rudels B., Serreze M.C., ShiklomanovA., Skagseth Ø., Troy T.J., Vörösmarty C.J., Wensnahan M., Wood E.F., Woodgate R., Yang D., Zhang K., Zhang T. Analysis of the Arctic system for freshwater cycle intensification: Observations and expectations // J. Climate. 2010. V. 23. P. 5715–5737.

16. Shu Q., Qiao F., Song Z., Zhao J., Li X. Projected freshening of the Arctic Ocean in the 21 st century // J. Geophys. Res. Ocean. 2018. V. 123. P. 9232–9244.

17. McPhee M.G., Proshutinsky A., Morison J.H., Steele M., Alkire M.B. Rapid change in freshwater content of the Arctic Ocean // Geophys. Research Letters. 2009. V. 36. L10602. P. 1–6.

18. Vihma T., Screen J.A., Tjernström M., Newton B., Zhang X., Popova V., Deser C., Holland M., Prowse T. The atmospheric role in the Arctic water cycle: A review on processes, past and future changes, and their impacts // J. Geophys. Res. Biogeosciences. 2016. V. 121. P. 586–620.

19. Häkkinen S., Proshutinsky A. Freshwater content variability in the Arctic Ocean // J. Geophys. Res. Ocean. 2004. V. 109. C3.

20. Proshutinsky A., Yang J., Krishfield R.A., Gerdes R., Karcher M.J., Kauker F., Koeberle C., Hakkinen S., Hibler W., Holland D., Maqueda M., Holloway G., Hunke E., Maslowski W., Steele M., Zhang J. Arctic Ocean Study: Synthesis of Model Results and Observations // Eos, Trans. Am. Geophys. Union. 2005. V. 86. № 40. P. 367–371.

21. Proshutinsky A., Krishfield R., Barber D. Preface to specialsection on Beaufort Gyre Climate System Exploration Studies: Documenting key parameters to understand environmental variability // J. Geophys. Res. 2009. V. 114, C00A08. doi:10.1029/2008jc005162.

22. Muilwijk M., Smedsrud L.H., Ilicak M., Drange H. Atlantic Water Heat Transport Variability in the 20th Century Arctic Ocean From a Global Ocean Model and Observations // J. Geophys. Res. Ocean. 2018. V. 123. № 11. P. 8159–8179.

23. Pnyushkov A.V., Polyakov I.V., Rember R., Ivanov V.V., Alkire M.B., Ashik I.M., Baumann T.M., Alekseev G.V., Sundfjord A. Heat, salt, and volume transports in the eastern Eurasian Basin of the Arctic Ocean from 2 years of mooring observations // Ocean Sci. 2018. V. 14. № 6. P. 1349–1371.

24. Quadfasel D., Sy A., Wells D., Tunik A. Warming in the Arctic // Nature. 1991. V. 350. P. 385.

25. Алексеев Г.В., Булатов Л.В., Захаров В.Ф., Иванов В.В. Поступление необычно теплых атлантических вод в Арктический бассейн // Доклады РАН. 1997. Т. 356. С. 401–403.

26. Алексеев Г.В., Фролов И.Е., Соколов В.Т. Наблюдения в Арктике не подтверждают ослабление термохалинной циркуляции в Северной Атлантике // Доклады Академии наук. 2007. Т. 413. № 2. С. 277–280.

27. Polyakov I.V., Bescczynska A., Carmack E.C., Dmitrenko I.A., Fahrbach E., Frolov I.E., Gerdes R., Hansen E., Holfort J., Ivanov V.V., Johnson M.A., Karcher M., Kauker F., Morison J., Orvik K.A., Schauer U., Simmon H.L., Skagseth O., Sokolov V.T., Steele M., Timokhov L.A., Walsh D., Walsh J.E. One more step toward a warmer Arctic // Geophys. Research Letters. 2005. V. 32. L17605. P. 1–4.

28. Polyakov I.V., Walsh J.E., Kwok R. Recent changes of Arctic multiyear sea ice coverage and the likely causes // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2012. V. 93. № 2. P. 145–151.

29. Polyakov I.V., Bhatt U.S., Walsh J.E., Abrahamsen E.P., Pnyushkov A.V., Wassmann P.F. Recent oceanic changes in the Arctic in the context of long-term observations // Ecol. Appl. 2013. V. 23. № 8. P. 1745–1764.

30. Pnyushkov A.V., Polyakov I.V., Ivanov V.V., Aksenov Y.O., Coward A.C., Janout M.A., Rabe B. Structure and variability of the boundary current in the Eurasian Basin of the Arctic Ocean // Deep Sea Res. Part I Oceanogr. Res. Pap. 2015. V. 101. P. 80–97.

31. Алексеев Г.В., Пнюшков А.В., Иванов Н.Е., Ашик И.М., Соколов В.Т., Головин П.Н., Богородский П.В. Комплексная оценка климатических изменений в морской Арктике с использованием данных МПГ 2007/08 // Проблемы Арктики и Антарктики. 2009. Т. 1. № 81. С. 7–14.

32. Алексеев Г.В., Иванов Н.Е., Пнюшков А.В., Харланенкова Н.Е. Климатические изменения в морской Арктике в начале ХХI века // Метеорологические и геофизические исследования. М.: Европейские издания, 2011. С. 3–25.

33. Environmental Working Group (EWG). Russian Atlas of the Arctic Ocean: Oceanography Atlas for the Summer Period / ed. Joint U.S. Boulder, CO, 1998.

34. Barth A., Beckers J-M., Troupin C., Alvera-Azcárate A., Vandenbulcke L. Divand-1.0: n-dimensional variational data analysis for ocean observations // Geosci. Model Dev. 2014. V. 7. № 1. P. 225–241.

35. Troupin C., Machín F., Ouberdous M., Sirjacobs D., Barth A., Beckers J-M. High resolution climatology of the northeast Atlantic using Data Interpolating Variational Analysis (Diva) // J. Geophys. Res. 2010. V. 115. P. 1–20.

36. Korablev A.A., Smirnov A.V., Baranova O.K. Climatological atlas of the Nordic Seas and Northern North Atlantic // NOAA Atlas NESDIS 77. Silver Spring, Maryland, 2014. V. 13. № 77. 116 p.

37. Madec G.V. NEMO Ocean engine // Laboratoire d’Oceanographie et du Climat: Experimentation et Approches Numeriques. 2016. № 27. 386 p.

38. Dee D.P., Uppala S.M., Simmons A.J., Berrisford P., Poli P., Kobayashi S., Andrae U., Balmaseda M.A., Balsamo G., Bauer P., Bechtold P., Beljaars A.C.M., van de Berg L., Bidlot J., Bormann N., Delsol C., Dragani R., Fuentes M., Geer A.J., Haimberger L., Healy S.B., Hersbach H., Hólm E.V., Isaksen L., Kållberg P., Köhler M., Matricardi M., McNally A.P., Monge-Sanz B.M., Morcrette J.-J., Park B.-K., Peubey C., de Rosnay P., Tavolato C., Thépaut J.-N., Vitart F. The ERA-Interim reanalysis: Configuration and performance of the data assimilation system // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2011. V. 137. P. 553–597.

39. Fernandez E., Lellouche J.M. Product user manual for the Global Ocean Physical Reanalysis product GLOBAL_REANALYSIS_PHY_001_030. 2018. 55 p.

40. Тимохов Л.А., Фролов И.Е., Кассенс Х., Карпий В.Ю., Лебедев Н.В., Малиновский С.Ю., Поляков И.В., Хелеманн Е. Изменения термохалинных характеристик трансполярной системы Северного Ледовитого океана // Проблемы Арктики и Антарктики. 2018. Т. 2 (108). С. 34–49.

41. Rudels B. On the mass balance of the Polar Ocean, with special emphasis on the Fram Strait. // Nor. Polarinstitutt Skr. Norsk Polarinstitutt Skrifter. 1987. V. 188. P. 53.

42. Rudels B., Schauer U., Björk G., Korhonen M., Pisarev S., Rabe B., Wisotzki A. Observations of water masses and circulation with focus on the Eurasian Basin of the Arctic Ocean from the 1990s to the late 2000s // Ocean Sci. 2013. V. 9. № 1. P. 147–169.

43. Schauer U., Loeng H., Rudels B., Ozhigin V.K., Dieck W. Atlantic Water flow through the Barents and Kara Seas // Deep. Res. I. 2002. V. 49. P. 2281–2298.

44. Schauer U., Muench R.D., Rudels B., Timokhov L.A. Impact of eastern Arctic shelf waters on the Nansen Basin intermediate layers // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. № C2. P. 3371–3382.

45. Proshutinsky A., Krishfield R.A., Timmermans M., Toole J.M., Carmack E.C., McLaughlin F.A., Williams W.J., Zimmermann S.L., Itoh M., Shimada K. Beaufort Gyre freshwater reservoir: State and variability from observations // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. № C00A10. P. 1–25.

46. Рябченко В.А., Алексеев Г.В., Неелов И.А., Дворников А.Ю. Распространение речных вод в Северном Ледовитом океане // Метеорология и гидрология. 2001. Т. 9. С. 61–69.

47. Визе В.Ю. Причины потепления Арктики // Советская Арктика. 1937. Т. 1. С. 1–7.

48. Alekseev G., Kuzmina S., Bobylev L., Urazgildeeva A., Gnatiuk N. Impact of atmospheric heat and moisture transport on the Arctic warming // Int. J. Climatol. 2019. https://doi.org/10.1002/joc.6040.

49. McCarthy G.M., Joyce T., Josey S. Gulf Stream variability in the context of quasi-decadal and multi-decadal Atlantic climate variability: Gulf Stream and Atlantic variability // Geophys. Research Letters. 2018. V. 45. P. 11257–11264.

50. Årthun M., Eldevik T. On anomalous ocean heat transport toward the Arctic and associated climate predictability // J. Clim. 2016. V. 29. № 2. P. 689–704.

51. Nummelin A., Li C., Hezel P.J. Connecting ocean heat transport changes from the midlatitudes to the Arctic Ocean // Geophys. Research Letters. 2017. V. 44. № 4. P. 1899–1908.

52. Алексеев Г.В., Кузмина С.И., Уразгильдеева А.В., Бобылев Л.П. Влияние атмосферных переносов тепла и влаги на усиление потепления в Арктике в зимний период // Фундаментальная и прикладная климатология. 2016. Т. 1. С. 43–63.

53. Алексеев Г.В., Кузмина С.И., Глок Н.И. Влияние аномалий температуры океана в низких широтах на атмосферный перенос тепла в Арктику // Фундаментальная и прикладная климатология. 2017. Т. 1. С. 106–123.

54. Карсаков А.Л. Океанографические исследования на разрезе «Кольский меридиан» в Баренцевом море за период 1900–2008 гг. Мурманск: Изд-во ПИНРО, 2009. 139 с.


Для цитирования:


Алексеев Г.В., Пнюшков А.В., Смирнов А.В., Вязилова А.Е., Глок Н.И. Влияние притока из Атлантики на содержание пресной воды в верхнем слое Арктического бассейна. Проблемы Арктики и Антарктики. 2019;65(4):363-388. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-4-363-388

For citation:


Alekseev G.V., Pnyushkov A.V., Smirnov A.V., Vyazilova A.E., Glok N.I. Influence of Atlantic inflow on the freshwater content in the upper layer of the Arctic basin. Arctic and Antarctic Research. 2019;65(4):363-388. (In Russ.) https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-4-363-388

Просмотров: 149


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0555-2648 (Print)
ISSN 2618-6713 (Online)