Том 37, номер 06, статья № 12

Аннотация:

Основным источником летнего прогрева верхнего слоя сибирских арктических шельфовых морей является коротковолновая солнечная радиация. Радиационный поток затухает по мере прохождения сквозь водную толщу, при этом скорость затухания определяется оптическими свойствами воды, зависящими главным образом от концентрации взвешенного вещества. В численных моделях океана и морского льда усвоение коротковолновой солнечной радиации описывается различными параметризациями. В настоящей работе исследуется чувствительность региональной трехмерной численной модели океана и морского льда SibCIOM к двум параметризациям проникающей радиации, используемым в численных экспериментах: 1) двухкомпонентная параметризация (PS) с использованием постоянных коэффициентов затухания для инфракрасного и видимого диапазонов спектра, зависящих от одного из десяти классов прозрачности океанических вод; 2) трехкомпонентная (RGB), различающаяся коэффициентами поглощения для красной, зеленой и синей частей видимого спектра и опирающаяся на спутниковые данные о концентрации хлорофилла. Анализ результатов численных экспериментов для акватории сибирских шельфовых морей показал, что учет сезонного распределения концентрации хлорофилла при формировании потока проникающей коротковолновой радиации с параметризацией RGB приводит к формированию областей прогрева вод в поверхностном или придонном слое, отличающихся от базового эксперимента с двухкомпонентной параметризацией PS. Сравнение с данными наблюдений показывает преимущество параметризации RGB, учитывающей сезонную изменчивость содержания хлорофилла, при численном моделировании арктических шельфовых морей.

Ключевые слова:

численное моделирование, моря Сибирского шельфа, параметризация солнечной коротковолновой радиации, концентрация хлорофилла, Северный Ледовитый океан

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Власенков Р.Е., Смирнов А.В., Макштас А.П. Оценка потенциального прогрева поверхностного слоя морей Карского и Лаптевых в 2007 и 2008 гг. // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010. Т. 85, № 2. C. 35–40.
2. Screen J.A., Bracegirdle T.J., Simmonds I. Polar climate change as manifest in atmospheric circulation // Curr. Clim. Change Rep. 2018. N 4. P. 383–395. DOI: 10.1007/s40641-018-0111-4.
3. Grosse G., Goetz S., McGuire A.D., Romanovsky V.E., Schuur E.A. Changing permafrost in a warming world and feedbacks to the earth system // Environ. Res. Lett. 2016. N 11. P. 040201. DOI: 10.1088/1748-9326/11/4/040201.
4. Vihma T. Effects of Arctic sea ice decline on weather and climate: A review // Surv. Geophys. 2014. N 35. P. 1175–1214. DOI: 10.1007/s10712-014-9284-0.
5. Semmler T., Mcgrath R., Wang S. The impact of Arctic sea ice on the Arctic energy budget and on the climate of the Northern mid-latitudes // Clim. Dyn. 2012. N 39. DOI: 10.1007/s00382-012-1353-9.
6. Park J.-Y., Kug J.-S., Bader J., Rolph R., Kwon M. Amplified Arctic warming by phytoplankton under greenhouse warming // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 2015. N 112. DOI: 10.1073/pnas.1416884112.
7. Lengaigne M., Menkes C., Aumont O., Gorgues T., Bopp L., André J.-M., Madec G. Influence of the oceanic biology on the tropical Pacific climate in a coupled general circulation model // Clim. Dyn. 2007. N 28. P. 503–516. DOI: 10.1007/s00382-006-0200-2.
8. Golubeva E.N., Platov G.A. On improving the simulation of Atlantic water circulation in the Arctic // Ocean. J. Geophys. Res. 2007. N 112. P. C04S05. DOI: 10.1029/2006JC003734.
9. Голубева Е.Н., Платов Г.А. Численное моделирование отклика Арктической системы океан-лед на вариации атмосферной циркуляции 1948–2007 гг. // Изв. РАН. Сер. Физ. атмосф. и океана. 2009. Т. 45, № 1. С. 145–160. DOI: 10.1134/S0001433809010095.
10. Платов Г.А. Численное моделирование формирования глубинных вод Северного Ледовитого океана. Часть II: Результаты региональных и глобальных расчетов // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2011. Т. 47, № 3. С. 409–425.
11. Hunke E.C., Dukowicz J.K. An elastic-viscous-plastic model for ice dynamics // J. Phys. Oceanography. 1997. N 27. P. 1849–1867. DOI: 10.1016j.ocemod.2009.01.004.
12. Bitz C.M., Lipscomb W.H. An energy-conserving thermodynamic model of sea ice // J. Geophys. Res. 1999. N 104. P. 15669–15677. DOI: 10.1029/1999JC900100.
13. Lipscomb W.H., Hunke E.C. Modeling sea ice transport using incremental remapping // Mon. Weather Rev. 2004. N 132. P. 1341–1354. DOI: 10.1175/1520-0493(2004)132<1341:MSITUI>2.0.CO;2.
14. Woodgate R. Increases in the Pacific inflow to the Arctic from 1990 to 2015, and insights into seasonal trends and driving mechanisms from year-round Bering Strait mooring data // Progr. Oceanogr. 2017. V. 160. DOI: 10.1016/j.pocean.2017.12.007.
15. Woodgate R., Peralta Ferriz C. Warming and freshening of the Pacific inflow to the Arctic from 1990–2019 implying dramatic shoaling in pacific winter water ventilation of the Arctic water column // Geophys. Res. Lett. 2021. V. 48, N 9. DOI: 10.1029/ 2021GL092528.
16. Golubeva E., Platov G., Malakhova V., Kraineva M., Iakshina D. Modelling the long-term and inter-annual variability in the Laptev Sea hydrography and subsea permafrost state // Polarforschung, Bremerhaven, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research 2018. V. 87, N 2. P. 195–210. DOI: 10.2312/polarforschung.87.2.195.
17. Golubeva E., Kraineva M., Platov G., Iakshina D., Tarkhanova M. Marine heatwaves in Siberian Arctic seas and adjacent region // Remote Sens. 2021. V. 13, N 21. DOI: 10.3390/rs13214436.
18. Paulson C.A., Simpson J.J. Irradiance measurements in the upper ocean // J. Phys. Oceanogr. 1977. N 7. P. 952–956. DOI: 10.1175/1520-0485(1977)007<0952:IMITUO>2.0.CO;2.
19. Jerlov N.G. Optical Oceanography. Amsterdam: Elsevier, 1968. V. 5. 194 p.
20. Jerlov N.G. Marine Optics. Amsterdam: Elsevier Scientific Publ. Comp., 1976. 231 p.
21. Morel A. Optical modeling of the upper ocean in relation to its biogenous matter content (Case I waters) // J. Geophys. Res. 1988. N 93. P. 10749–10768. DOI: 10.1029/jc093ic09p10749.
22. Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gandin L., Iredell M., Saha S., White G., Woollen J., Zhu Y., Chelliah M., Ebisuzaki W., Higgins W., Janowiak J., Mo K.C., Ropelewski C., Wang J., Leetmaa A., Reynolds R., Jenne R., Joseph D. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project // Bull. Am. Meteorol. Soc. 1996. N 77. P. 437–471. DOI: 10.1175/1520-0477(1996)077<0437:TNYRP>2.0.CO;2.
23. Голубева Е.Н., Платов Г.А., Якшина Д.Ф. Численное моделирование современного состояния вод и морского льда Северного Ледовитого океана // Лед и Снег. 2015. Т. 130, № 2. С. 81–92. DOI: 10.15356/2076-6734-2015-2-81-92.
24. Ocean color. URL: https://oceandata.sci.gsfc.nasa.gov/directdataaccess (last access: 12.01.2024).
25. Reynolds R.W., Smith T.M., Liu C., Chelton D.B., Casey K.S., Schlax M.G. Daily high-resolution-blended analyses for sea surface temperature // J. Clim. 2007. V. 20. P. 5473–5496. DOI: 10.1175/2007JCLI1824.1.