Моделирование гидрофизических полей Южного океана на основе изопикнической вариационной интерполяции измерений Арго

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 Южном океане базируется на данных модельных расчетов с использованием изопикнической версии Арго-модели исследования глобального океана (АМИГО), 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 (Иванов, Лебедев, Саркисян, 1997; Пальшин и др., 1999; Иванов, Лебедев, 2000). Такая методика позволяет получать по нерегулярно расположенным данным измерений Argo полный набор океанографических характеристик: температуру, соленость, плотность и скорость течений (Лебедев, Саркисян, Никитин, 2016; Саркисян, Никитин, Лебедев, 2016). Интерполяция данных в исходной версии Арго-модели осуществлялась на изобарических поверхностях, что делает поля излишне сглаженными и может приводить как к возникновению гидростатической неустойчивости, так и к появлению искусственных водных масс. Решение этих проблем видится в переводе процедуры вариационной интерполяции с изобарических на изопикнические поверхности. Полученные таким образом поля будут автоматически удовлетворять условиям гидростатической устойчивости.

По результатам численного моделирования представлены основные показательные характеристики Южного океана по результатам численного моделирования на основе изопикнической интерполяции данных поплавков Argo: 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.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ №16-17-10149.