Анализ изменчивости Мирового океана на основе расчетов по Арго-модели исследования глобального океана (АМИГО)

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). 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, 2014, 2016), которая состоит из блока вариационной интерполяции на регулярную сетку нерегулярно расположенных во времени и пространстве данных профилирования Argo (Lebedev et al., 2010; Лебедев и др., 2012) и блока модельной гидродинамической адаптации вариационно проинтерполированных полей (Иванов, Лебедев, Саркисян, 1997; Лебедев, 1999; Иванов, Лебедев, 2000). 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). На глубинах, превышающих 2000 м, где отсутствуют измерения Argo, значения температуры и солености брались из массивов 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 ERA-Interim. Методика и параметры расчетов по модели близки к тем, что использовались в предыдущих работах по расчетам климата Мирового океана (Лебедев, 1999; Иванов, Лебедев, 2000). В настоящей работе была проведена дополнительная корректировка рельефа дна в ряде ключевых районов Мирового океана (Флоридский пролив, западная граница Гольфстрима, пролив Нэрса, Берингов пролив, район течения Куросио, Индонезийские проливы и другие). В результате такой корректировки удалось устранить многие несоответствия измеренных полей плотности модельному одноградусному рельефу дна и получить близкие наблюдаемым величины водообмена Тихого океана с Индийским и Северным Ледовитым океанами (15,4 Св и 0,6 Св соответственно).

Выполненные с использованием Арго-модели исследования позволили рассчитать расходы основных течений, интегральные меридиональные переносы тепла, солей и массы, описать их сезонную и внутридекадную 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 (Лебедев, 2016). Результаты выполненных расчетов, примеры которых приведены в работе, могут служить основой для изучения и анализа текущего состояния климата Мирового океана и выделения внутриклиматических трендов последнего десятилетия.

Литература

1. Иванов Ю.А., Лебедев К.В. Интегральные среднемесячные характеристики климата океана // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2000. Т.36. №2. С. 266-274.

2. Иванов Ю.А., Лебедев К.В., Саркисян А.С. Обобщенный метод гидродинамической адаптации (ОМЕГА) // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 1997. Т.33. №6. С. 812-818.

3. Лебедев К.В. Среднегодовой климат океана. 2. Интегральные характеристики климата Мирового океана (переносы массы, тепла, солей) // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 1999. Т.35. №1. С. 96-106.

4. Лебедев К.В. АМИГО – Argo модель исследования глобального океана // Двенадцатая всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва. ИКИ РАН, 10-14 ноября 2014. Тезисы докладов. 2014. С. 260.

5. Лебедев К.В. Арго-модель исследования глобального океана (АМИГО) // Океанология. 2016. Т.56. №2. С. 186-196.

6. Лебедев К.В., DeCarlo S., Hacker P., Maximenko N., Potemra J. Мониторинг Мирового океана по данным спутниковой альтиметрии и поплавков Арго // Десятая всероссийская открытая конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва. ИКИ РАН, 12-16 ноября 2012. Тезисы докладов. 2012. С. 282.

7. Lebedev K.V., DeCarlo S., Hacker P.W., Maximenko N.A., Potemra J.T., Shen Y. Argo Products at the Asia-Pacific Data-Research Center // EOS Trans. AGU. 2010. V. 91(26). Ocean Sci. Meet. Suppl. Abstract IT25A-01.