Исследование изменчивости теплообмена между Северной Атлантикой и Северным Ледовитым океаном по результатам модельных расчетов с использованием данных Арго

Исследование изменчивости водообмена Атлантического и Северного Ледовитого океанов 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). 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.

Воды Северной Атлантики, несущие в Арктический регион большое количества тепла и соли, взаимодействуют с холодными и менее солеными водами морей Северного Ледовитого океана. Эти процессы взаимодействия различных водных масс в основном происходят в пределах Норвежского и Гренландского морей (далее полярные моря). Поступление большого количества тепла и соли с водами Северной Атлантики, с одной стороны, создает уникальную переходную область с особым региональным климатом, когда в арктических широтах в течение всего года моря свободны ото льда. Более того, эта область определяет умеренный климат Западной Европы, а характер и величина затока вод из Атлантического океана тесно связаны с изменчивостью индекса Североатлантического колебания (Лебедев, 2016). С другой стороны, большое количество соли в верхних слоях приводит к развитию вертикальной конвекции и формированию промежуточных и глубинных вод высокой плотности для Северного Ледовитого океана и Северной Атлантики, которые в значительной мере определяют циркуляцию вод в глубинах Атлантического океана.

Результаты численного моделирования с использованием данных Арго позволили достоверно рассчитать обмен массой, теплом и солью Атлантического и Северного Ледовитого океанов. Модельные расчеты показали, что приток тепла в область полярных морей больше, чем его отток, а их разность находится в хорошем соответствии с данными по теплообмену области с атмосферой. Этот дополнительный источник тепла в полярных морях заметно влияет на изменчивость атмосферных процессов над этим районом в холодное время года. Это также косвенно подтверждается заметным влиянием межгодовых и сезонных колебаний индекса Североатлантического колебания на характер водообмена во всех проливах, связывающих полярные моря с окружающими районами.

Работа выполнены в рамках государственного задания Минобрнауки России (тема FMWE-2023-0002).