Эволюция верхнего слоя океана в Северо-Европейском бассейне

Смирнов, Александр Викторович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Эволюция верхнего слоя океана в Северо-Европейском бассейне
ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Эволюция верхнего слоя океана в Северо-Европейском бассейне"

На правах рукописи

Смирнов Александр Викторович

ЭВОЛЮЦИЯ ВЕРХНЕГО СЛОЯ ОКЕАНА В СЕВЕРО ЕВРОПЕЙСКОМ БАССЕЙНЕ

Специальность 25.00.28 - океанология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

7 ДПР 2011

Санкт-Петербург - 2011

4841996

Работа выполнена в государственном учреждении «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт» и Международном центре по окружающе" среде и дистанционному зондированию им. Нансена.

Научный руководитель:

доктор географических наук, профессор АЛЕКСЕЕВ Генрих Васильевич Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор СМИРНОВ Николай Павлович кандидат географических наук АШИК Игорь Михайлович

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский Государственный Университет (СПбГУ), факультет географии и геоэкологии, кафедра океанологии

Защита диссертации состоится «14» апреля 201! г. в 13 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д.327.002.01 по защите докторских и кандидатски диссертаций при ГУ «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт» по адресу: 199397, Санкт-Петербург, ул. Беринга, д. 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт».

Автореферат разослан «11» марта 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета: кандидат географических наук

В. Ф. Радионов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Процессы формирования и эволюции верхнего квазиоднородного слоя океана в Северо-Европейском бассейне (СЕБ) тесно связаны с изменениями климата. В СЕБ, включающий в себя Норвежское, Гренландское и Баренцево моря, поступает огромное количество тепла с теплыми течениями из Северной Атлантики, часть которого переносится далее в Арктический бассейн Северного Ледовитого океана (CJIO). В регионе формируются аномалии энергообмена между океаном и атмосферой, влияющие на перенос тепла и влаги на территорию Европейской части РФ и в Арктику. Аномалии вертикального конвективного перемешивания на акватории СЕБ оказывают воздействие на формирование нисходящей ветви глобальной термохалинной циркуляции, дающей начало стоку холодных глубинных и придонных вод. Изменения условий формирования этого стока влияют на колебания циркуляции в океане и переносы океанического тепла в высокие широты, включая Арктический бассейн и Сибирские арктические моря. Понимание механизмов формирования долгопериодной изменчивости вертикального обмена и потоков в СЕБ необходимо для прогноза будущих изменений в CJ10, в том числе морского ледяного покрова.

Целью исследования ■ является установление закономерностей пространственно-временной изменчивости характеристик верхнего слоя океана и условий формирования крупных термохалинных аномалий в Северо-Европейском бассейне.

Задачи работы состояли в том, чтобы: > ' ;

1) Подготовить максимально полный массив океанографических данных-для морей Северо-Европейского бассейна

2) Создать новый гридированный массив температуры поверхности океана (ТПО) по судовым наблюдениям

3) Сравнить полученный массив с доступными in situ, объективно-анализированными и спутниковыми данными

4) Выбрать и применить методы расчета толщины перемешанного слоя и потоков тепла на границе раздела океан-атмосфера

5) Установить взаимосвязи между изменениями характеристик поверхностного и перемешанного слоев и потоками тепла на поверхности

6) Выявить периоды аномального состояния верхнего квазиоднородного слоя (ВКС) и определить их связь с изменением атмосферных и ледовых условий и циркуляцией в СЕБ

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1) Пополненная база глубоководных океанографических данных по СЕБ позволила определить с более высоким пространственно-временным разрешением структуру и количественные характеристики изменчивости гидрологических полей на различных пространственных и временных масштабах "

2) Созданный массив данных о температуре воды на поверхности является наиболее полным на сегодня источником информации о ТПО для СевероЕвропейского бассейна

3) Современные расчетные алгоритмы, адаптированные к условиям региона, позволили получить надежные количественные оценки потоков тепла на границе раздела океан-атмосфера

4) Произведен расчет характеристик ВКС и установлена взаимосвязь между ними и общим потоком тепла, особенно в периоды аномального развития процессов в СЕБ

5) Установлена связь между усилением адвекции морского льда из Арктики, величинами составляющих общего потока тепла через поверхность и характеристиками верхнего квазиоднородного слоя

Практическая значимость:

1) Созданные при выполнении исследования массивы данных являются уникальным источником информации, не имеющим на данный момент аналогов. Они могут быть использованы для решения широкого круга научных и практических задач

2) Количественные характеристики ВКС, оценки изменчивости термохалинных характеристик водных масс в СЕБ, оценки потоков тепла на поверхности, типизация устойчивых гидрологических режимов могут быть использованы для совершенствования и валидации математических моделей циркуляции океана и моделей климата

3) Адаптированные и апробированные к условиям СЕБ расчетные методы могут быть рекомендованы для практических расчетов потоков тепла и характеристик ВКС

4) Алгоритм расчета тепловых потоков COARE 3.0, оптимизированный к условиям высоких широт, может быть рекомендован к применению в практических расчетах

Положения, выносимые на защиту:

1) Новые климатические наборы данных по температуре поверхности океана (in situ, гридированный) позволили определить периоды устойчивого состояния и смены гидрологического режима в СЕБ

2) Использованные алгоритмы дали возможность оценить долгопериодную изменчивость тепловых потоков и толщины перемешанного слоя в регионе СЕБ

3) Количественные оценки выявили тесную зависимость толщины перемешанного слоя от общего потока тепла

4) Формирование крупных аномалий гидрологического режима в СевероЕвропейском бассейне, наблюдавшихся в конце 1960-х, середине 1980-х и 1990-х гг. обусловлено периодическим усилением адвекции Полярных вод и морского льда из Арктического бассейна

5) Существует устойчивая взаимосвязь между периодами повышенной теплоотдачи от океана к атмосфере в СЕБ и усиленного выноса морского льда из Арктики

Личный вклад автора заключается в:

1) Разработке программного обеспечения для работы с океанографическими и метеорологическими базами данных

2) Создании технологий и построении баз данных (судовых наблюдений, гридированного массива) по ТПО для СЕБ

3) Апробации, адаптации к условиям региона и применении современных методик расчетов компонентов теплового баланса и толщины ВКС по историческим данным корабельных наблюдений

4) Проведении пространственно-временного анализа океанографических и метеорологических данных

Апробация результатов диссертации проходила на:

1) Международной научной конференции «Морские исследования полярных областей Земли в международном полярном году 2007/2008» (Санкт-Петербург, Россия, 2010)

2) Международной конференции по морским данным и информационным системам (Париж, Франция, 2010)

3) Конференции «Планетарный пограничный слой и изменения климата» (Кейптаун, Южная Африка, 2009),

4) Конференции молодых ученых «Проблемы развития полярных регионов в условиях глобального изменения климата» (Санкт-Петербург, Россия, 2009)

5) Конференции Европейского Географического Союза (Вена, Австрия, 2008)

6) Семинарах отдела взаимодействия океана и атмосферы (Санкт-Петербург, Россия, 2006, 2007,2008,2009, 2010)

7) Ежегодных аспирантских сессиях Международного Центра по Окружающей Среде и Дистанционному зондированию им. Нансена (Санкт-Петербург, Россия, 2006, 2007, 2008,2009, 2010)

8) Семинарах Центра по Окружающей Среде и Дистанционному зондированию (Берген, Норвегия, 2006,2007, 2008, 2009)

Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 работ, в том числе две публикации в изданиях, включенных в перечень ВАК и одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемых сокращений, списка использованной литературы общим объемом 255 наименований (из них 213 на английском языке) и содержит 184 страницы машинописного текста, 9 таблиц и 54 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы исследования, ее научная новизна и практическая значимость, сформулированы цель, задачи исследования и положения, выносимые на защиту, содержатся сведения об апробации основных научных результатов, структуре и объему диссертационной работы. Рассмотрена роль изучаемого региона в климатической системе как важного звена глобальной термохалинной циркуляции. Подчеркнута важность процессов взаимодействия океана и атмосферы и необходимость корректного определения потоков тепла и толщины перемешанного слоя.

В первой главе рассмотрена роль Северо-Европейского бассейна, включающего в себя Норвежское, Гренландское и Баренцево моря, в глобальной климатической системе. Представлен обзор последних публикаций о характеристиках водообмена через проливы, районах формирования ядер водных масс, системе поверхностных течений и глубоководном обмене. Уделено внимание процессам формирования структуры водных масс и изменчивости их характеристик.

В разделе 1.1 дано описание топографии дна региона. Показана ее важность для понимания процессов переноса вод течениями и глубоководного обмена. Рассмотрены особенности топографии СЕБ и выделены характерные элементы, обуславливающие специфическую структуру региона. Топография дна определяет географическое деление Норвежского и Гренландского морей на четыре части: Гренландскую, Лофотенскую, Норвежскую котловины и Исландское плато, над которыми формируются замкнутые ячейки циркуляции.

В разделе 1.2 приведены основные характеристики водных масс и системы течений. Показана структура течений и фронтальных разделов. На основе классификации (Hansen and Osterhus, 2000) приведены термохалинные характеристики основных типов водных масс. Показано, что объемы образования глубинных вод в Гренландском море незначительны и не являются главным источником вод «перелива». Основными районами трансформации Атлантических вод являются Норвежская и Лофотенская котловины, расположенные в Норвежском море.

Раздел 1.3 посвящен ключевым аспектам взаимодействия океана и атмосферы в СЕБ. Являясь пограничной зоной между Атлантическим океаном и Арктическим бассейном, регион во многом определяет климат умеренных и высоких широт.

Вторая глава посвящена формированию информационных ресурсов исследования. В ней рассмотрены достоинства и недостатки отдельных океанографических и метеорологических наборов данных, ограничения при их использовании для анализа временной и пространственной изменчивости в районе исследования. Дано детальное описание доступных массивов данных. Представлена технология создания гридированного массива по температуре поверхности океана.

Раздел 2.1 посвящен сравнению данных метеорологических реанализов с реальными наблюдениями. По данным атмосферных реанализов проведен сравнительный анализ месячных рядов наблюдений и приведена пространственно-временная изменчивость приземных метеорологических характеристик. Установлено, что массив метеорологических данных ERA-40 (Uppala et al., 2005) завышает среднегодовые значения температуры в среднем на 1,1° С. В то же время,

в летние и осенние месяцы температура оказалась в среднем ниже инструментально измеренных величин. В отличие от абсолютных значений, изменчивость и тренды в восстановленных метеорологических рядах практически не отличаются от реальных. Ряды приземной температуры воздуха из ЫСЕР/ЫСАЛ (Ка1пау е1. а1., 1996) реанализа также демонстрируют значительные отклонения от фактических наблюдений. Средний сдвиг оказался на 0,5 °С больше чем для ЕИА-40. Наибольшее несоответствие выявлено в величинах трендов. Восстановленные ряды I температуры показывают отсутствующие в измерениях тренды. Сопоставление показало, что завышенные тренды возникают за счет неравномерной по длине ряда амплитуды изменчивости в восстановленных рядах.

В разделе 2.2 дано описание глубоководной океанографической базы, созданной в отделе взаимодействия океана и атмосферы ГУ «ААНИИ». Массив был существенно пополнен как историческими, так и современными океанографическими станциями. Также улучшено качество данных за счет применения современных процедур контроля и поиска дубликатов. Разработано и запатентовано программное обеспечение, представляющее собой визуальную оболочку к базе данных (Кораблев и др., 2007). В настоящее время массив включает более 450000 океанографических станций (СТБ, батометры), содержащих информацию по температуре, солености и основным гидрохимическим параметрам за период с 1900 по 2010 год.

Раздел 2.3 посвящен формированию базы данных поверхностного слоя. Под поверхностным слоем подразумевается верхний слой океана от поверхности до глубины 5 м. Приведена методика создания массива данных по температуре и солености верхнего слоя океана. Рассмотрены принципы его формирования и ( проверки качества данных, приведена характеристика содержащейся в нем информации. Создана база данных по температуре и солености поверхностного слоя | (БД ПС). База содержит более 550000 океанографических станций за период с 1900 по 2010 г (рис. 1). Массив был разработан на основе исходных данных судовых наблюдений.

Рисунок 1. Пространственное распределение станций в БД ПС

В разделе 2.4 приводится описание доступных гридированных наборов данных по температуре поверхности океана. Рассмотрены in situ, спутниковые данные и данные реанапизов. Сравнение массивов выявило ряд недостатков ограничивающих возможность их использования для изучения временной изменчивости и использовании для расчетов потоков тепла через поверхность океана.

Раздел 2.5 описывает методику создания гридированных месячных полей ТПО для морей Северо-Европейского бассейна. Интерполяция в узлы регулярной сетки выполнена с применением собственного кригинга (intrinsic kriging), предназначенного для геостатистического моделирования нестационарных данных (Wackernagel, 2003). Преимуществом данного алгоритма является автоматическое моделирование трендовой и ковариационной составляющих с помощью собственных случайных функций внутри заданного радиуса поиска. В отличие от универсального кригинга (universal kriging), также предназначенного для работы с нестационарными данными, методика позволяет моделировать локальные тренды.

БД ПС

Флаг качества

Месячные по.-л в формате ИСАТИС

SЗагрузка данных б ASCII-формате SНестационарное моделирование

■Определение степени внешнего тренда ■Определение оптимальных ковариационныхфункций ■Расчет с использованием сферической модели (радигс 250 км) ■Крютшг: сетка: 10x10 км; окружение: 400x400 км ■Удаление экстраполяции Фильтрация

Интерполяция в узлы сетки 0.25° >: 0;25с »^Выгргзка данных в ASCII-формате

Месячные гридированные поля

Ошибка кригинга^

Гридированные

поля

Рисунок 2. Алгоритм создания гридированного массива (ГМ) ТПО

По приведенной методике (рис. 2) создан массив месячных полей ТПО в узлах регулярной сетки с шагом 0,25° по широте и долготе за 1900-2009 гг. и проведено его сравнение с аналогичными наборами данных. На примере сравнения с массивом данных НасПЗБТ (Яаупег е1 а1., 2003) показано, что созданный гридированный массив лучше описывает региональные особенности, в частности положение фронтов и области с характерными особенностями циркуляции (рис. 4).

В третьей главе диссертационной работы рассмотрены основные аспекты теплообмена между океаном и атмосферой в регионе СЕБ. В разделе 3.1 дано общее описание процессов, происходящих на границе раздела океана и атмосферы. Показана роль ветрового воздействия, волновых явлений и морского льда во взаимодействии океана и атмосферы.

В разделе 3.2 приведены методики, которые могут быть использованы для расчетов составляющих теплового баланса по данным исторических судовых наблюдений. Также изложены современные алгоритмы расчетов турбулентных потоков тепла и приведено их сравнение. Для расчета коротковолнового потока тепла использована формула Рида (Reed, 1977) (1).

ö™ = (1 - а)0с [l - 0,62n + 0,00190д, ] (1)

)

где Qsw ~ суммарный поток коротковолновой солнечной радиации, Вт/м2; Qc -поток приходящей солнечной радиации; а - альбедо морской поверхности, п - балл облачности в долях; ом — высота солнца в градусах;

Поскольку практически невозможно получить детальные исторические данные о состоянии атмосферы над морем, наиболее приемлемой методикой расчета коротковолнового потока тепла при ясном небе является модифицированная модель ЕРА (Environmental Protection Agency) (Cole and Wells, 2000). В работе использован спутниковый массив альбедо, разработанный в Финском метеорологическом институте (Taskanen et al., 2003).

Длинноволновый поток тепла был получен с помощью формулы (2) (Josey et al., 2003). Несомненным достоинством данного метода является то, что он специально разрабатывался и верифицировался для региона Северной Атлантики.

ß„ ~еаТ' ~(\~aL)a^Ta +шг +fe/7 + c + 0,84(£> + 4,01)J' D = T -Т

'йг 'а'

где Qlw - поток длинноволновой радиации, Вт/м2; £ - коэффициент излучения морской поверхности, £=0,98; Т5 - температура поверхности океана, К; щ. -коэффициент отражения длинноволнового излучения, aL=0,045 (Katsaros et al., 1990); Ta - температура воздуха, К; п - балл облачности (в долях единицы); а, Ь, с -эмпирические коэффициенты, а=10,77; Ь=2,34; с= -18,44; TDevv - температура точки росы, К;

Турбулентные потоки тепла рассчитывались по алгоритму COARE 3.0 (Fairall et al., 2003). Он основан на балк-формулах (balk-formulae), полученных в результате комбинирования уравнений Рейнольдса и параметризаций коэффициентов переноса и функций устойчивости. Погрешность расчетов, по оценке разработчиков алгоритма, составляет не более 10 Вт/м2 в долговременных (около 1 месяца) измерениях приземного энергетического бюджета. Следует отметить, что в настоящее время COARE является наиболее часто используемым алгоритмом расчета потоков тепла. Для целей исследования исходные коды алгоритма были существенно переработаны. В него были включены процедуры расчета радиационных потоков. Также алгоритм был модифицирован под конкретный район использования (восток Норвежского моря) и тип океанографических данных

(батиметрия). Для этого изменялись параметры толщины перемешанного слоя, глубины измерения, исключался эффект холодного поверхностного скин-слоя.

Раздел 3.3 посвящен расчету временных серий компонентов радиационного баланса за период с 1948 по 2008 год по данным корабля погоды «М» (КПМ). | Приведено описание внутригодовой и сезонной изменчивости составляющих общего потока тепла. Количественные оценки величин потоков тепла показали, что суммарный среднегодовой поток тепла составил 78 Вт/м2. Показано, что основной | вклад в межгодовую изменчивость вносят турбулентные потоки (в частности -скрытый поток тепла). Межгодовая изменчивость радиационных потоков тепла -невелика. По результатам сравнения полученных результатов с существующими гридированными наборами данных было установлено, что, несмотря на то, что все | приведенные климатологии были рассчитаны по различным алгоритмам, общая I направленность трендов (1973-2006 гг.) сохраняется. Фазовая же составляющая общего потока тепла в МСЕР/1ЧСА11 реанализе заметно отличается от результатов данного исследования и атласа N00 (.1озеу е1 а1, 1998). Различия в значениях общего потока тепла главным образом связаны с использованием различных геофизических параметров, а не с использованием параметризаций. Исключением является поток коротковолновой радиации. |

В разделе 3.4 показаны долгопериодные изменения теплового баланса. Анализ многолетней изменчивости общего потока тепла позволил выделить несколько ' характерных периодов (рис. 3). Так в конце 1960-х, середине 1980-х и середине 1990-х годов наблюдалось повышенная отдача тепла океаном, в то время как 70-е ' годы, конец 80-х и середина 2000-х характеризовалась повышенным притоком тепла в океан.

Год

Рисунок 3. Общий поток тепла по данным КПМ

Анализ составляющих общего потока тепла показал, что наибольший вклад в многолетнюю изменчивость вносят его турбулентные составляющие - явный и скрытый потоки тепла. Это означает, что в периоды усиления теплоотдачи из океана происходили процессы, обостряющие температурные градиенты в пограничном слое вода-воздух.

Долгота, град.

О 20 40 Долгота, град.

В)

-40

-30

-20

-10

У/У

Г ? Ч,ч

О 10 20 Долгота, град.

2.5

1 5

0.5

ш -0 5

:: ::: -1

-15

-2

-2.5

-3

Рисунок 4. Осреднения ТПО за период 1957-1990 гг. (июнь) по данным НасЛ88Т (А) и созданному гридированному массиву ТПО (ГМ) (Б). Приведены аномалии НасИБЗТ относительно ГМ (В) (К с. 8)

400

зоо

5 200

100

З-юо

ю О

-200

/чА

- Толщина перемешанного слоя

- Общий поток тепла

2002

2004

2006

2007

2008

2009

Рисунок 5. Толщина перемешанного слоя (СТО-наблюдения) и общий поток тепла по данным КПМ в 2002-2009 гг. (К с. 15)

2007 2008

,ли.|.; у л) I [цпчш

2009

Температура [°С]

::§ ::]:::: к: .:.. Т7Т ....."11Ц ш:*—»

Соленость [рэи] ¡1

2005 Годы

Рисунок 6. Диаграммы эволюции температуры (вверху) и солености (внизу) ВКС по данным КПМ за период СТО-зондирований с 2000 по 2009 гг. (К с. 16)

О 10 20 30 40 50 60 70 .СЛГОТс! град

Фареро-Шетландский пролив (ФШП)

61.35° с.ш., 3.16° з.д., 70 км

Корабль погоды «М» (КПМ) 66° с.ш., 2° в.д., 50 км

Лофотенская котловина (ЛБ) 70° с.ш., 3° в.д., 100 км

Гренландская котловина (ГБ) 75° с.ш., 2° з.д., 100 км

Вход в Баренцево море (БМ) 73° с.ш., 19° в.д., 100 км

Разрез Соркапп (СК) 76.6° с.ш., 13.5° в.д.,75 км

Рисунок 7. Ключевые регионы СЕБ (К с. 16) 12

б)

Я -1000

1 -2000 -3000-

2 -100 го

1 -200 ю

£ -300

-400 0

5 -500

пз

I -1000

£ -1500 -2000

ГБ

: 11 1.1

: *

БМ

СК

\ г

• 1

1900 1925 1950 1975 2000 1900 1925 1950 1975 2000 1900 1925 1950 1975 2000 Год Год Год

■вша

-2 -1.25-0.5 0 0.5 1.25 2

-0.32 -0.22 -0.1 -0.01 0.06

-0.3 -0.2 -0.1-0.010.060.16 0.3

Рисунок 8. Временные диаграммы аномалий температуры (а), солености (б) и плотности (в) для ключевых районов СЕБ (К с. 16)

60»- • ................................- ......Р ■ ' ...........-.....■.....V.....,...............

-45 -35 -25 -15 -5 5 15 25 35 45 55 65 Долгота, трэд.

60В------- г,-у . I. хч^а-г———-—I

-45 -35 -25 -15 -5 5 15 25 35 45 55 65 Долгота, град

/ ^(1967-1972]

¡пН___—-----

-45 -35 -25 -15 -5 5 15 25 35 45 55 65

Долгота, град

'-"45 -35 "-25 -15" -5 *5 "18 25 4 35 " 45"55 ' 65 Долгота, град.

га 76 о.

га" '2 о

68 3 ■ 64

- с 1 К/

1 у4^ ? Г Д > ЩЯИРч» У-О

[1976-1981]

§ 76

о.

Ю- 72

4 щ

„

ШГ

Г у у

ЯН

Т >

| Ц / [1976-1981]

Долгота, град

¡0-^-————■ ■ ■ ' , , —,—,——.—- —,— -45 -35 -25 -15 -5 5 15 25 35 45 55 65 Долгота, град.

-45 -35 -25 -15 -5 5 15 25 35 45 55 65 Долгота, град

...........-............ у.....1 ............................—........

-45 -35 -25 -15 -5 5 15 25 35 45 55 65 Долгота, град

-45 -35 -25 -15

-5 5 15 25 35 45 55 65 Долгота, град

-2 -1.5 -1 -0.5

-1 -0.75 -0.5 -0.25 0 0 25 0.5 0 75 1

Рисунок 9. Пространственные распределения аномалий температуры (А) и солености (Б) в СЕБ в апреле по данным созданной БД ПС (К с. 18)

В четвертой главе подробно рассмотрена эволюция перемешанного слоя в ключевых районах СЕБ. В разделе 4.1 рассмотрены механизмы образования и развития перемешанного слоя.

Раздел 4.2 описывает расчетные методы определения толщины ВКС. В качестве оптимального алгоритма определения толщины перемешанного слоя в СЕБ для профилей с низким вертикальным разрешением (более 30 м) был выбран алгоритм, основанный на плотностном пороговом критерии (Kara et al, 2000), и показавший наибольшую точность и устойчивость. На основании тестирования, для определения толщины ВКС был выбран сдвиг по температуре относительно поверхности ДТ=0,2° С, по которому и рассчитывалось пороговое значение плотности. Для CTD-профилей (разрешение менее 30 м), оптимальным является методика, основанная на анализе кривизны профиля (Lorbacher et al., 2004). Для массовых расчетов использовалась комбинация перечисленных методов. Экспертный анализ для разных регионов СЕБ показал, что использование ДТ=0,2° С для расчета порогового значения плотности является наиболее универсальным.

В разделе 4.3 приведено сравнение результатов расчетов по различным методикам. Приведены данные сравнения с существующими гридированными наборами данных по толщине ВКС. Сравнение данных массивов толщины ВКС, разработанных Левитусом (Monterey and Levitus, 1997), Кара (Kara et al, 2000) и Монтегутом (de Boyer Montegut et al., 2004) с данными, полученными по наблюдениям на КПМ, показало завышение реальной толщины перемешанного слоя климатологией Левитуса и некорректное отображение процессов зимнего заглубления ВКС в климатологии Монтегута.

В разделе 4.4 проведен пространственно-временной анализ сезонной и межгодовой изменчивости характеристик ВКС. Показано, что абсолютные величины температуры и солености ВКС (средние в перемешанном слое) дают физически более обоснованную характеристику процессам взаимодействия между пограничными слоями океана и атмосферы чем изменение средних характеристик в слоях с фиксированной толщиной или на фиксированных горизонтах.

Сделан вывод о том, что особенности развития ВКС в точке КПМ должны интерпретироваться с учетом истории его трансформации вверх по потоку Атлантических вод (АВ), особенно в периоды аномального развития атмосферных процессов над акваторией Северной Атлантики и СЕБ. Решающую роль в развитии ВКС в период устойчивых атмосферных процессов играют стратификация верхнего слоя океана и толщина слоя АВ. При глубоком залегании нижней границы АВ (более 300 м) вовлечение в процесс зимнего конвективного перемешивания более соленых вод способствует увеличению солености/плотности всего ВКС и его аномальному заглублению.

Сопоставление временных рядов изменения общего потока тепла и толщины ВКС (рис. 5) выявило наличие тесной взаимосвязи между ними с коэффициентом корреляции 0,8. В период заглубления ВКС с сентября по декабрь наблюдается близкая к линейной зависимость между увеличением потоков и увеличением толщины ВКС. В тоже время сильные потоки тепла с января по март не приводят к увеличению толщины перемешанного слоя, что связано с особенностями стратификации и вертикальным распределением солености.

Показано, что с конца 1990-х годов соленость АВ в верхнем слое существенно выросла и соответствует фону, наблюдавшемуся в конце 1960-х, периоду активной глубокой конвекции в СЕБ. В верхнем слое СЕБ сформировались условия для

развития конвективных процессов, при наличии соответствующего атмосферного воздействия (сильные потоки тепла от океана). В этом контексте обращает на себя внимание аномально глубокий ВКС, имевший место зимой 2009 года в районе КПМ (рис. 6).

В пятой главе рассмотрена эволюция перемешанного слоя в ключевых районах СЕБ (рис. 7).

Раздел 5.1 посвящен анализу термохалинных характеристик водных масс по данным глубоководных и поверхностных наблюдений, содержащихся в двух специализированных океанографических базах данных. Оценен вклад различных процессов в формирование горизонтальной структуры среднемноголетних океанографических полей. Показано, что годовой ход океанографических параметров в верхнем слое СЕБ формируется сезонными изменениями обмена на границе вода-воздух, адвекции Атлантических (АВ) и Полярных (ПВ) вод, зимним конвективным перемешиванием и летним распреснением поверхностного слоя. Увеличение толщины однородного верхнего слоя начинается в октябре, затем происходит постепенное уменьшение величин вертикальных градиентов.

В марте-апреле плотность перемешанного слоя достигает максимальных значений, а вертикальный градиент плотности снижается до минимальных значений. В осенне-зимний период перемешивание ослабляет вертикальный градиент солености. С января по май распресненный верхний слой полностью перемешивается с нижележащими АВ и соленое ядро выходит на поверхность. Характерные для зимы вертикальные профили солености формируются вдоль всей траектории АВ, однако степень трансформации усиливается по мере движения на север за счет интенсификации процессов обмена в пограничных слоях океана и атмосферы. Соленость поверхностного слоя с августа по январь непрерывно нарастает. Наоборот, в слое 50-200 происходит ее снижение, особенно интенсивное с сентября по ноябрь. К декабрю в слое 0-200 м формируется однородное вертикальное распределение солености. Высокий теилозапас и непрерывная адвекция АВ в районе КПМ препятствует глубокому проникновению конвекции в районе КПМ.

В разделе 5.2 проведен анализ эволюции термохалинных характеристик водных масс и выделены характерные периоды с устойчивым гидрологическим режимом. За период с 1948 по 2009 год практически во всех рассматриваемых регионах можно выделить три сильные положительные (1958-1963, 1967-1972, 2002-2009) и две сильные отрицательные (1976-1981, 1992-1997) аномалии солености (рис. 8-9). Они сопровождались аномалиями температуры, как правило, такого же знака. Отрицательная аномалия солености 1992-1997 годов прошла через стадии с высокой и низкой плотностью, вызванной переходом от низких значений температуры в ее ядре, к сильному прогреву 1996-1997 годов. Поскольку в 1994— 1995 годах ее плотность была выше, чем плотность вод в период распространения «Великой соленостной аномалии» (ВСА) 70-х годов, ее распресняющее влияние на промежуточные слои оказалось более сильным. До 1972 года высокий соленостный фон сопровождался, в основном, высокими температурами воды и соответствовал

гидрологическому режиму усиленного влияния адвекции АВ из Северной Атлантики.

ВСА оказывала сильное воздействие на океанический климат в СЕБ в период с 1976 по 1982 год (Dickson et al., 1988). Низкая соленость верхнего слоя регистрировалась также в начале 1950-х. Менее значительные, чем в 70-х, случаи распреснения наблюдались в середине 1950-х и 1960-х годов, а последнее падение солености произошло в середине 1990-х годов.

С первой половины 60-х годов температура воздуха над акваторией СЕБ оставалась аномально низкой на протяжении нескольких лет (рис. 10), в то время как соленость на поверхности оставалась высокой. Резкое охлаждение на поверхности инициировало повсеместное усиление вертикального перемешивания.

го _7 -х '

>Ч

° -8 -ш ^

го о.

го о. ш

§-10 -О)

-1 1 — I-1-1 ! Т--1-1-1-1-1-!--! --1

1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Год

Рисунок 10. Температура воздуха в СЕБ в марте по данным реанапиза 1МСЕР

В разделе 5.3 показана высокая зависимость долгопериодной изменчивости температуры воздуха в СЕБ от циркуляции атмосферы, отражаемой индексом Северо-Атлантического колебания (САК). Важной особенностью временной изменчивости индекса САК второй половины 20 века является устойчивый положительный тренд с середины 1960-х годов (рис. 11). В начале 1990-х годов величина индекса достигла экстремально высоких значений, за период наблюдений с 1864 года. При высоких значениях индекса произошла перестройка крупномасштабной атмосферной циркуляции, следствием чего стало усиление юго-западных ветров и адвекции тепла в северные широты.

Тесную связь между циркуляцией атмосферы, описываемой индексом САК и температурой воздуха, подтверждают высокие коэффициенты корреляции. Так величина коэффициента корреляции между сглаженными по пяти годам среднегодовыми значениями температуры для северной части СЕБ и САК составила 0,77 за период 1948-1995 гг.

-5 -!-1-1-1-1-1-!-1—'—I-1-1-1-1-1-I-1-I-!-1-1-1-I-1-!-1

1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Год

Рисунок 11. Временной ряд индекса Северо-Атлантического колебания, осредненного за период с декабря по март. Утолщенная линия - скользящее среднее с окном 5 лет. Прямыми линиями показаны тренды 1948-1995, 1995-2010 гг.

Раздел 5.4 посвящен оценке взаимосвязи изменчивости термохалинных характеристик с изменениями потоков тепла на границе раздела океан-атмосфера и выносом морского льда из Арктического бассейна. За период инструментальных наблюдений в СЕБ выявлено несколько устойчивых гидрологических режимов обуславливающих различные режимы вертикального перемешивания (рис. 9). Их формирование связано, в первую очередь, с периодическим усилением адвекции Полярных вод и морского льда из Северного Ледовитого океана, что приводит к резкому распреснению верхнего слоя и усилению стратификации, препятствующей вертикальному обмену. Это подтверждается изменением положения границы ледяного покрова, увеличенным экспортом льдов через пролив Фрама, данными массива концентрации морского льда Нас1188Т, и наблюдениями за температурой воздуха (рис. 12). Натурные наблюдения показали, что каждому периоду с низкими температурами воздуха зимой и положительной аномалии выноса льда также соответствовало и заглубление перемешанного слоя. В периоды усиленной адвекции льда поток тепла от океана увеличивался в на 10-20 Вт/м2.

Установлено совпадение между периодами усиленной теплоотдачи АВ и усиленного выноса морского льда и полярных вод из Арктического бассейна под влиянием усилившихся северных потоков в атмосфере, выносивших холодный воздух на акваторию Гренландского и Норвежского морей.

Показано, что, несмотря на интенсивное таяние морского льда в Арктике в последнее десятилетие, в СЕБ наблюдается значительное увеличение солености в верхнем слое Атлантических вод. Считается, что основной вклад в этот процесс вносит изменение динамики Северо-Атлантического субполярного круговорота. Замечено, что в периоды общего повышения солености СЕБ фронтальная зона между субтропическим и субполярным круговоротами сдвигается на юг, увеличивая тем самым соленость Северо-Атлантического течения.

Рисунок 12. Вынос льда через пролив Фрама в км3/месяц (Spreen et al., 2009) (А), аномалии объема льдов в Арктике (относительно нормы 1979-2009) (Zhang et al., 1995) (Б), аномалии площади ледяного покрова в Арктическом океане, NORSEX

(Svendsen et al., 1983) (В)

Заключение о преобладающей роли динамики субполярного круговорота не отрицает возможности того, что интенсификация испарения в тропической Атлантике и усиленный экспорт пресных вод могут модулировать изменение солености Атлантических вод на более длительных временных масштабах. Исследование механизмов, вызывающих изменение солености АВ поступающих в СЕБ из сопредельных регионов, выходит за рамки данной работы. Однако определение фундаментальных причин регулирующих термохалинные характеристики АВ и объем их адвекции является ключевым в понимании динамики глобальной меридиональной циркуляции.

В заключении сформулированы основные выводы работы:

1) В массив данных глубоководной океанографической базы добавлено более 100000 океанографических станций. Разработано и запатентовано программное обеспечение ОБВЗА. Всего в массиве 457666 станций за периоде 1900 по 2010 г.

2) Разработана новая технология создания массивов поверхностных данных и на ее основе создана база данных по температуре и солености поверхностного слоя океана в СЕБ. Массив содержит более 550000 океанографических станций, прошедших многоступенчатый контроль качества, за период с 1900 по 2010 г.

3) Разработана новая технология построения гридированных полей океанографических данных. На основе БД ПС создан массив ТПО в узлах регулярной сетки 0,25° по широте и долготе за 1900-2009 гг. (1111 месячных полей). Сравнение разработанного гридированного массива с существующими и наборами данных по ТПО показало его преимущества.

4) Апробированы и выбраны методики расчетов компонентов теплового баланса по историческим данным корабельных наблюдений. По данным корабля погоды «М» рассчитаны временные серии компонентов теплового баланса за период с 1948 по 2008 год. Показано, что основной вклад в межгодовую изменчивость вносят турбулентные потоки тепла. Межгодовая изменчивость радиационных потоков невелика.

5) Выделены периоды положительных и отрицательных аномалий общего потока тепла. В конце 1960-х, середине 1980-х и середине 1990-х годов наблюдалось повышенная отдача тепла океаном, а 70-е годы, конец 80-х и середина 2000-х характеризовались повышенным притоком тепла в океан.

6) Выбраны оптимальные алгоритмы определения толщины перемешанного слоя в СЕБ для профилей с низким вертикальным разрешением (более 30 м) и для СГО-профилей с высоким разрешением. Определены региональные количественные критерии для конечно-разностного метода определения толщины ВКС.

7) Показано, что средние величины температуры и солености в ВКС дают физически более обоснованную характеристику процессам взаимодействия между пограничными слоями океана и атмосферы чем средние характеристики в слоях с фиксированной толщиной.

8) Формирование ВКС в точке КПМ зависит от истории его трансформации вверх по потоку АВ, особенно в периоды аномального развития атмосферных процессов над акваторией Северной Атлантики и СЕБ. Долгопериодная изменчивость должна также интерпретироваться с учетом изменения положения фронтальной зоны, расположенной вблизи КПМ.

9) Доказана связь (коэффициент корреляции 0,8) между общим потоком тепла и толщиной перемешанного слоя в районе КПМ. В период заглубления ВКС с сентября по декабрь наблюдается близкая к линейной зависимость между увеличением потоков и увеличением толщины ВКС. В тоже время сильные потоки тепла с января по март не приводят к

увеличению толщины перемешанного слоя, что связано с особенностями стратификации и вертикальным распределением солености.

10) Подтверждено, что решающую роль в развитии ВКС в период устойчивых атмосферных процессов играет толщина слоя АВ. При повышенной толщине слоя (более 300 м) вовлечение в процесс зимнего конвективного перемешивания большего объема соленых вод способствует увеличению солености/плотности всего ВКС и его аномальному заглублению.

11) Показано, что с конца 1990-х годов соленость АВ в верхнем слое СЕБ существенно выросла и соответствует фону, наблюдавшемуся в период глубокой конвекции в конце 1960-х гг. Зимой 2009 года подобные условия отмечались в районе КПМ.

12) За период с 1948 по 2009 год в СЕБ выделяются три сильные положительные (1958-1963, 1967-1972, 2002-2009) и две сильные отрицательные (1976-1981, 1992-1997) аномалии солености. Они сопровождались аномалиями температуры, как правило, такого же знака. Самая сильная положительная аномалия плотности наблюдалась с 1966 по 1969 годы. Формирование аномалий связано, в первую очередь, с периодическим усилением адвекции Полярных вод и морского льда из Арктического бассейна, что приводило к резкому распреснению верхнего слоя и усилению стратификации, препятствующей вертикальному обмену.

13) Установлено соответствие между периодами усиленной теплоотдачи АВ, увеличением толщины верхнего квазиоднородного слоя и усиленного поступления морского льда в СЕБ из Арктического бассейна.

Перечень работ, опубликованных по теме диссертации

1) Смирнов А. В., Кораблев А. А. Взаимосвязь между характеристиками перемешанного слоя и потоками тепла на границе раздела океан-атмосфера в Северо-Европейском бассейне // Проблемы Арктики и Антарктики. - 2011. - № 3 (86). - С. 79-88.

2) 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. - № 2 (85). - С. 35-^40.

3) Пользовательская оболочка океанографической базы данных. Версия 2.0 (ODB3A-2007_2.0) // Кораблев А. А., Пнюшков А. В., Смирнов А. В. / Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2008610438 от 23.01.2008.

4) Smirnov A., Korablev A., Alekseev G., Esau I. Temporal and spatial changes in mixed layer properties and atmospheric net heat flux in the Nordic Seas // IOP Conference Series: Earth Environmental Science. - 2010. - Vol. 13. -012006.-P. 1-7.

5) Кораблев А. А., Пнюшков А. В., Смирнов А. В. Создание океанографической базы данных для мониторинга климата в СевероЕвропейском бассейне Арктики // Труды ААНИИ. - 2007. - Т. 447. - С. 85-108.

6) Кораблев А. А., Пнюшков А. В., Смирнов А. В. К вопросу о возможности использования данных ERA-40 и NCEP/NCAR реанализов для изучения климата в Северной полярной области // Труды ААНИИ. - 2007. - Т. 447. - С. 44-67.

7) Кораблев А. А., Пнюшков А. В., Смирнов А. В. Технология создания баз океанографических данных на примере Северо-Европейского бассейна Арктики // Ученые записки РГГМУ. - 2005. - Т. 1. - С. 89-108.

Подписано в печать 04.03.2011 Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ № 52.

Ротапринт ГУ «ААНИИ». 199397, Санкт-Петербург, ул. Беринга, д. 38

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Смирнов, Александр Викторович

Введение.

Глава 1 Моря Северо-Европейского бассейна в глобальной климатической системе.

1.1 Топография дна.

1.2 Водные массы, циркуляция и водообмен с соседними бассейнами.

1.3 Особенности взаимодействия океана и атмосферы в регионе.

Выводы.

Глава 2 Формирование информационных ресурсов.

2.1 Возможности использования гридированных массивов метеорологических данных.

2.2 Развитие базы глубоководных океанографических данных.

2.3 Формирование массива данных по температуре и солености поверхностного слоя.

2.4 Существующие массивы данных по ТПО.

2.5 Создание нового гридированного массива ТПО для СЕБ.

Выводы.

Глава 3 Атмосферный и океанический пограничные слои и потоки тепла на границе вода-воздух.

3.1 Структура пограничных слоев океана и атмосферы и процессы на поверхности моря.

3.2 Потоки тепла и методики их количественной оценки.

3.3 Внутригодовая и сезонная изменчивость потоков тепла.

3.4 Климатические изменения составляющих теплового баланса ВКС.

Выводы.

Глава 4 Формирование и эволюция верхнего квазиоднородного слоя.

4.1 Физические процессы образования верхнего квазиоднородного слоя

4.2 Методология определения толщины и характеристик ВКС.

4.3 Сравнение методик определения толщины ВКС и расчет его характеристик.

4.4 Сезонная и межгодовая изменчивость характеристик ВКС по данным наблюдений.

Выводы.

Глава 5 Термохалинные аномалии в Северо-Европейском бассейне.

5.1. Сезонные изменения термохалинных характеристик.

5.2 Развитие термохалинных аномалий.

5.3 Связь с изменениями атмосферной циркуляции.

5.4 Связь с изменениями потоков тепла и морским льдом.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Эволюция верхнего слоя океана в Северо-Европейском бассейне"

Северо-Европейский бассейн (СЕБ) занимает особое место в глобальной климатической системе. Норвежское, Гренландское и Баренцево моря, входящие в состав СЕБ, являются важным связующим звеном между Атлантическим и Арктическим океанами. В западных частях региона теплые и соленые атлантические воды (АВ) проникают далеко на север, формируя мягкий климат Северной Европы. Встречный поток на юг, вдоль побережья Гренландии выносит полярные воды и морской лед. Холодные и плотные воды в промежуточном и глубинных слоях, образовавшиеся в результате взаимодействия с атмосферой и трансформации водных масс, двигаются на юг, формируя глубоководный перелив в Северную Атлантику.

Межгодовые и долгопериодные изменения интенсивности процессов взаимодействия верхнего слоя океана с атмосферой в СЕБ оказывают прямое влияние на глобальную термохалинную циркуляцию [81], адвекцию тепловых и соленостных аномалий в сопредельные районы [138], погодные условия и климат северо-западной Европы и Арктики [57].

Анализ данных по Мировому океану за период 1955-2003 гг. выявил сильный положительный тренд температуры воды и теплосодержания [159], вызванный, по мнению авторов, антропогенными факторами [53]. Мировой океан адсорбировал до 84% тепла поступившего в климатическую систему в результате глобального потепления [159]. Перераспределение климатического сигнала с поверхности в нижележащие слои происходит в высоких широтах, где в процессе вертикального перемешивания происходит образование промежуточных и глубинных водных масс [111].

Адвекция тепла и соли в высокие широты играет ключевую роль в формировании вертикального конвективного обмена в СЕБ и крупномасштабной термоха-линной циркуляции вод всего Мирового океана. Свойства атлантических вод, поступающих в СЕБ, значительно меняются на протяжении пути следования вследствие взаимодействия с атмосферой и горизонтального обмена. Вертикальное (ветровое и конвективное) перемешивание усиливаются в зимний период. Предыдущие исследования показали, что вертикальный конвективный обмен в СЕБ подвержен сильной временной изменчивости и крайне чувствителен к изменениям климата [108, 109, 116].

В Гренландском море расположена одна из немногих областей глубокой конвекции открытого океана. За последние десятилетия ослабление вертикального обмена в СЕБ стало причиной увеличения температуры воды в промежуточном и глубинном слоях, за счет снижения объемов образования глубинных вод [6, 48, 148]. Неожиданной тенденцией в 1990-х годах стало некоторое усиление зимней конвекции в Гренландском море [141], несмотря на продолжающийся рост температуры воздуха и увеличение общего количества пресной воды в северных широтах, вызванное потеплением в Арктике. Роль обратных связей, региональные аспекты перестройки циркуляции, вклад внутренней динамики в изменения климата, соотношение природной и антропогенной составляющих изменчивости - далеко не полный перечень вопросов, решение которых невозможно без всестороннего анализа исходных данных и постоянного мониторинга океанического климата в СЕБ.

Подводный хребет, отделяющий СЕБ от Северной Атлантики, служит естественной преградой, ограничивающей водообмен между двумя бассейнами. Основные объемы вод перелива преодолевают хребет в областях глубоководных желобов (Датский пролив, Фареро-Исландский пролив, Фареро-Исландский порог), значительно модифицируются в процессе опускания за счет вовлечения атлантических вод, приобретая характеристики Северо-Атлантической глубинной водной массы [109].

Процессы взаимодействия на границе вода-воздух включают в себя обмен теплом, солью и количеством движения. Высокий теплозапас Норвежского течения определяет передачу атмосфере значительного количества тепла (среднегодовая отдача тепла от океана составляет около 60 Вт/м [109]). В период зимнего охлаждения формируется глубокий квазиоднородный слой, который при определенных условиях может достигать дна не только в шельфовых областях, но и в глубоководных районах СЕБ.

Количественные оценки вклада отдельных составляющих теплообмена на поверхности океана необходимы для понимания закономерностей формирования верхнего квазиоднородного слоя. Степень модификации атлантических вод вдоль траектории их распространения в СЕБ влияет не только на региональные характеристики водных масс в СЕБ, но и на свойства вод, поступающих в результате адвекции в высокие широты, а значит и на климат Арктики. Интенсивность процессов перемешивания зависит от различных факторов, включающих стратификацию вод, параметры атмосферного воздействия (температура воздуха, скорость ветра, влажность и т.п.).

В работе дается количественная оценка потоков тепла и характеристик ВКС по данным наблюдений с помощью современных расчетных алгоритмов. Конечная цель исследования заключается в определении взаимосвязей их изменения с состоянием климатообразующих параметров окружающей среды в СЕБ (стратификация верхнего слоя, параметры атмосферного воздействия, морской лед).

Значительный вклад в развитие знаний о процессах в СЕБ внесли российские ученые С.О. Макаров, В. А. Березкин, К. М Дерюгин, В. Ф. Визе, Н. Н. Зубов, В. Т. Тимофеев и многие другие. Планомерные исследования на гидрологических разрезах были начаты в 1932 году. Данные наблюдений в Норвежском и Гренландском морях за различные периоды были обобщены в Атласе Северного Ледовитого океана [15]. В работе Е. Г. Никифорова и А. О. Шпайхера [32] развиты представления о роли СЕБ в формировании гидрологического режима Северного Ледовитого океана. Регулярные крупномасштабные экспедиционные исследования ААНИИ были направлены на изучение структуры и изменчивости океанографических полей и процессов взаимодействия океана и атмосферы. Результаты этих исследований обобщены в серии монографий и статей [1-5, 7-14, 17-21, 36, 40].

Актуальность темы. Процессы формирования и эволюции верхнего квазиоднородного слоя океана в Северо-Европейском бассейне (СЕБ) тесно связаны с изменениями климата. В СЕБ поступает огромное количество тепла с теплыми течениями из Северной Атлантики, часть которого переносится далее в Арктический бассейн Северного Ледовитого океана (СЛО). В регионе формируются аномалии энергообмена между океаном и атмосферой, влияющие на перенос тепла и влаги на территорию Европейской части РФ и в Арктику. Аномалии вертикального конвективного перемешивания на акватории СЕБ оказывают воздействие на формирование нисходящей ветви глобальной термохалинной циркуляции, дающей начало стоку холодных глубинных и придонных вод. Изменения условий формирования этого стока влияют на колебания циркуляции в океане и переносы океанического тепла в высокие широты, включая Арктический бассейн и Сибирские арктические моря. Понимание механизмов формирования долгопериодной изменчивости вертикального обмена и потоков в СЕБ необходимо для прогноза будущих изменений в CJTO, в том числе морского ледяного покрова.

Целью исследования является установление закономерностей пространственно-временной изменчивости характеристик верхнего слоя океана и условий формирования крупных термохалинных аномалий в Северо-Европейском бассейне.

Задачи работы состоят в том, чтобы:

1) Подготовить максимально полный массив океанографических данных для морей Северо-Европейского бассейна

2) Создать новый гридированный массив температуры поверхности океана (ТПО) по судовым наблюдениям

3) Сравнить полученный массив с доступными in situ, объективно-анализированными и спутниковыми данными

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

Практическая значимость состоит в том, что:

2) Количественные характеристики ВКС, оценки изменчивости термохалин-ных характеристик водных масс в СЕБ, оценки потоков тепла на поверхности, типизация устойчивых гидрологических режимов могут быть использованы для совершенствования и валидации математических моделей циркуляции океана и моделей климата.

3) Адаптированные и апробированные к условиям СЕБ расчетные методы могут быть рекомендованы для практических расчетов потоков тепла и характеристик ВКС.

4) Алгоритм расчета тепловых потоков COARE 3.0, оптимизированный к условиям высоких широт, может быть рекомендован к применению в практических расчетах.

Основные положения, выносимые на защиту:

3) Количественные оценки выявили тесную зависимость толщины перемешанного слоя от общего потока тепла

Личный вклад автора заключается в:

1) Разработке программного обеспечения для работы с океанографическими базами данных.

2) Создании технологий и построении баз данных (судовых наблюдений, гри-дированного массива) по ТПО для СЕБ.

4) Проведении научного анализа океанографических и метеорологических данных.

Апробация результатов диссертации проходила на:

2) Международной конференции по морским данным и информационным системам (Париж, Франция, 2010)

3) Конференции «Планетарный пограничный слой и изменения климата» (Кейптаун, Южная Африка, 2009),

5) Конференции Европейского Географического Союза (Вена, Австрия, 2008)

6) Семинарах отдела взаимодействия океана и атмосферы (Санкт-Петербург, Россия, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010)

7) Ежегодных аспирантских сессиях Между нар одного Центра по Окружающей Среде и Дистанционному зондированию им. Нансена (Санкт-Петербург, Россия, 2006, 2007, 2008, 2009, 2010)

8) Семинарах Центра по Окружающей Среде и Дистанционному зондированию (Берген, Норвегия, 2006, 2007, 2008, 2009)

Опубликованность результатов. По теме диссертации опубликованы 7 работ, в том числе две публикации в изданиях, включенных в перечень ВАК и одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ:

1) Смирнов А. В., Кораблев А. А. Взаимосвязь между характеристиками перемешанного слоя и потоками тепла на границе раздела океан-атмосфера в СевероЕвропейском бассейне // Проблемы Арктики и Антарктики. - 2011. - № 3 (86). - С. 79-88.

3) Пользовательская оболочка океанографической базы данных. Версия 2.0 (ODB3A-20072.0) / Кораблев А. А., Пнюшков А. В., Смирнов А. В. / Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2008610438 от 23.01.2008.

4) Smirnov A., Korablev A., Alekseev G. Temporal and spatial changes in mixed layer properties and atmospheric net heat flux in the Nordic Seas // IOP Conference Series: Earth Environmental Science. -2010. - Vol. 13. - 012006. - P. 1-7.

5) Кораблев А. А., Пнюшков А. В., Смирнов А. В. // Создание океанографической базы данных для мониторинга климата в Северо-Европейском бассейне Арктики // Труды ААНИИ. - 2007. - Т. 447. - С. 85-108.

6) Кораблев А. А., Пнюшков А. В., Смирнов А. В. К вопросу о возможности использования данных ERA-40 и NCEP/NCAR реанализов для изучения климата в Северной полярной области / Труды ААНИИ. - 2007. - Т. 447. - С. 44-67.

Результаты диссертационных исследований также вошли в отчеты ААНИИ по научно-исследовательским работам, выполнявшимся в рамках ЦНТП Росгидромета, и в ежемесячные аспирантские отчеты Нансен-Центра.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка сокращений, списка литературы общим объемом 255 наименования (из них 209 на английском языке) и содержит 184 страницы машинописного текста, 9 таблиц и 54 рисунка.

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Смирнов, Александр Викторович

Выводы

В главе 5 исследовалась эволюция термохалинных аномалий в СЕБ. Сделаны следующие выводы:

1) Показано, что годовой ход средних значений океанографических параметров в верхнем слое СЕБ формируется сезонными изменениями обмена на границе вода-воздух, адвекции атлантических вод с юга, адвекцией полярных вод с запада, зимним конвективным перемешиванием и летним распреснением поверхностного слоя. Увеличение толщины однородного верхнего слоя начинается в октябре, затем происходит постепенное уменьшение величин вертикальных градиентов. В марте-апреле плотность перемешанного слоя достигает максимальных значений, а вертикальный градиент плотности снижается до минимальных значений. В осенне-зимний период перемешивание ослабляет вертикальный градиент солености. С января по май соленое ядро выходит на поверхность. Зимние вертикальные профили солености формируются вверх по потоку. Однако степень трансформации усиливается по мере движения на север как за счет взаимодействия с атмосферой, так и вследствие горизонтального перемешивания. Соленость поверхностного слоя с августа по январь непрерывно нарастает. Наоборот, в слое 50-200 происходит ее снижение, особенно интенсивное с сентября по ноябрь. К декабрю в слое 0-200 м формируется однородное вертикальное распределение солености. Высокий теплозапас и непрерывная адвекция АВ в районе КПМ препятствует глубокому проникновению конвекции.

2) За период с 1948 по 2009 год практически во всех рассматриваемых регионах можно выделить три сильные положительные (1958-1963, 1967-1972, 20022009) и две сильные отрицательные (1976-1981, 1992-1997) аномалии солености. Они сопровождались аномалиями температуры, как правило, такого же знака.

3) Отрицательная аномалия солености 1992-1997 годов прошла через стадии с высокой и низкой плотностью, вызванной переходом от низких значений температуры в ее ядре, к сильному прогреву 1996-1997 годов. Поскольку в 1994-1995 годах ее плотность была выше, чем плотность вод в 70-е годы, ее распресняющее влияние на промежуточные слои оказалось более сильным. До 1972 года высокий соленостный фон сопровождался, в основном, высокими температурами воды и соответствовал гидрологическому режиму усиленного влияния AB.

4) Сильная аномалия солености, наблюдавшаяся во второй половине 1970-х годов, известная как «Великая соленостная аномалия» (ВСА), оказала сильное воздействие на океанический климат. Низкая соленость верхнего слоя регистрировалась также в начале 1950-х. Менее значительные, чем в 70-х, случаи распреснения наблюдались в середине 1950-х и 1960-х годов, а последнее падение солености произошло в середине 1990-х годов. По воздействию на промежуточные слои последнее событие превосходило ВСА. Великая Соленостная Аномалия наблюдалась в течение пяти лет, с 1975 по 1980 год.

5) С первой половины 60-х годов температура воздуха над акваторией СЕБ оставалась аномально низкой на протяжении нескольких лет, в то время как соленость на поверхности оставалась высокой. Резкое охлаждение на поверхности инициировало повсеместное усиление вертикального перемешивания.

6) За период инструментальных наблюдений в СЕБ выявлено несколько устойчивых гидрологических режимов обуславливающих различные режимы вертикального перемешивания. Их формирование связано, в первую очередь, с периодическим усилением адвекции Полярных вод и морского льда из Северного Ледовитого океана, что приводит к резкому распреснению верхнего слоя и усилению стратификации, препятствующей вертикальному обмену.

7) Установлено совпадение между периодами усиленной теплоотдачи AB и усиленного выноса морского льда из СЕБ. Также найдена зависимость между увеличением толщины верхнего квазиоднородного слоя (ВКС) и событиями усиленного выноса льда из Арктического Океана. Установлено, что в периоды усиленной адвекции льда поток тепла от океана увеличивался в на 10-20 Вт/м2, что составляет 15-25 % от его средней величины.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1) В массив данных глубоководной океанографической базы добавлено более 100000 океанографических станций. Разработано и запатентовано программное обеспечение СЮВЗА. Всего в массиве 457666 станций за период с 1900 по 2010 гг.

2) Разработана новая технология создания массивов поверхностных данных и на ее основе создана база данных по температуре и солености поверхностного слоя океана (БД ПС). База содержит более 550000 океанографических станций, прошедших многоступенчатый контроль качества, за период с 1900 по 2010 гг.

3) Разработана технология построения гридированных полей океанографических данных. На основе БД ПС создан массив ТПО в узлах регулярной сетки 0,25° по широте и долготе за 1900-2009 гг. (1111 месячных полей). Сравнение разработанного гридированного массива с существующими и наборами данных по ТПО показало его преимущества.

4) Выбраны методики расчетов компонентов теплового баланса по историческим данным корабельных наблюдений. По данным корабля погоды «М» рассчитаны временные серии компонентов теплового баланса за период с 1948 по 2008 год. Показано, что основной вклад в межгодовую изменчивость вносят турбулентные потоки (в частности - скрытый поток тепла). Межгодовая изменчивость радиационных потоков невелика.

5) Выделены периоды положительных и отрицательных аномалий общего потока тепла. В конце 1960-х, середине 1980-х и середине 1990-х годов наблюдалось повышенная отдача тепла океаном, а 70-е годы, конец 80-х и середина 2000-х характеризовалась повышенным притоком тепла в океан.

6) Выбраны алгоритмы определения толщины перемешанного слоя в СЕБ для профилей с низким вертикальным разрешением (более 30 м) и для СТЭ-профилей с высоким разрешением и найден наиболее подходящий для условий СЕБ пороговый критерий. Сравнение расчетов по выбранным методам показало их преимущества по сравнению с выполненными ранее исследованиями.

7) Показано, что средние величины температуры и солености в реальном ВКС дают физически более обоснованную характеристику процессам взаимодействия между пограничными слоями океана и атмосферы чем средние характеристики ВКС с фиксированной толщиной.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Смирнов, Александр Викторович, Санкт-Петербург

1. Алексеев Г. В. Натурные исследования крупномасштабной изменчивости в океане. Л., Гидрометеоиздат. - 1984. - 112 с.

2. Алексеев Г. В. Современное состояние климата в Арктике // Проблемы Арктики и Антарктики. Л.: Гидрометеоиздат. - 2000. - № 72. - С. 42-71.

3. Алексеев Г. В., Иванов В. В., Кораблев А. А. Межгодовая изменчивость глубокой конвекции в Гренландском море // Океанология. 1995. - Т. 35. № 1. - С. 4552.

4. Алексеев Г. В., Йоханнессен О. М., Кораблев А. А. Формирование и трансформация водных масс в Северном Ледовитом океане // Формирование и динамика современного климата Арктики. Л.: Гидрометеоиздат, 2004. - С. 160-231.

5. Алексеев Г. В., Кораблев А. А. Океанографические условия развития глубокой конвекции // Закономерности крупномасштабных процессов в Норвежской энергоактивной зоне и прилегающих районах. СПб.: Гирометеоиздат, 1994. - С. 79-93.

6. Алексеев Г. В., Кораблев А. А., Янес А. Диагноз климатической изменчивости в Норвежской энергоактивной зоне и возможности экспедиционного мониторинга океана // Итоги науки и техники. М.: Изд. ВИНИТИ, 1990. - Т. 13. - С. 182-191.

7. Алексеев Г. В., Кораблев А. А., Янес А. В. Термическое состояние океана в Норвежской ЭАЗО // Мониторинг климата 87. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - С. 23-25.

8. Алексеев Г. В., Николаев Ю. В. Натурные исследования в Норвежской энергоактивной зоне // Итоги науки и техники. М.: Изд. ВИНИТИ, 1987. - Т. 8. - С. 233240.

9. Алексеев Г. В., Широков П. Е. Сезонность в изменении поля температуры в районе корабля погоды «М» // Труды ААНИИ, 1988. Т. 409. - С. 61-70.

10. Атлас Океанов. Северный Ледовитый океан. Л.: Изд. ГУНиО, 1980. - 306 с. ,

11. Атлас теплового баланса земного шара. М.: Изд. Междувед. геофиз. ком. и ГГО, 1963. - 69 карт.

12. Березкин В. А. Гренландское море и полярный бассейн» // Труды первой высокоширотной экспедиции на л/п «Садко» в 1935 г. 1939. - Т. 1. - Вып. 1. - 167 с.

13. Богородский П. В., Максштас А. П. Особенности мезомасштабного взаимодействия океана и атмосферы в районе Гренландского моря // Метеорология и Гидрология. 1987. -№ 10. - С. 69-74.

14. Богородский П. В., Марченко А. П., Подгорный И. А. К вопросу о формировании Гренландского конвективного круговорота // Морской гидрофизический журнал.- 1992.-№ 1.-С. 70-74.

15. Взаимодействие океана и атмосферы в Северной полярной области / Трешников А. Ф., Алексеев Г. В., Макштас А. П. и др.; под ред. Трешникова А. Ф., Алексеева Г. В. М.: Гидрометеоиздат, 1991. - 175 с.

16. Гандин Л. С., Каган Р. Л. Статистические методы интерпретации метеорологических данных. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 257 с.

17. Каган Б. А. Взаимодействие океана и атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992.-335 с.

18. Кораблев А. А. Классификация водных масс и изменения их характеристик // Закономерности крупномасштабных процессов в Норвежской энергоактивной зоне и прилегающих районах. СПБ.: Гирометеоиздат, 1994. - С. 27-41.

19. Кораблев А. А. Система фронтальных разделов Норвежской ЭАЗО // Итоги науки и техники.-М: Изд. ВИНИТИ, 1987.-Т. 8.-С. 151-160.

20. Кораблев А. А., Пнюшков А., Смирнов А. К вопросу о возможности использования данных ERA-40 и NCEP/NCAR реанализов для изучения климата в Северной полярной области // Труды ААНИИ. 2007. - Т. 447. - С. 44-67.

21. Кораблев А. А., Пнюшков А. В., Смирнов А. В. Создание океанографической базы данных для мониторинга климата в Северо-Европейском бассейне Арктики // Труды ААНИИ. 2007. - Т. 447. - С. 85-108.

22. Лайхтман Д. Л. Динамическая метеорология. Л.: Гирометеоиздат, 1976. 607 с.

23. Лайхтман Д. Л. Физика пограничного слоя атмосферы. Л.: Гирометеоиздат, 1970.- 180 с.

24. Матвеев Л. Т. Физика атмосферы. СПБ.: Гирометеоиздат, 2000. 751 с.

25. Монин А. С., Обухов А. Н. Основные закономерности турбулентного перемешивания в приземном слое атмосферы. // Труды Геофизического института АН СССР 1954. - № 24 (151). - С. 163-187.

26. Нансен Ф. Шпицберген. Л.: Изд. Главсевморпути. - 1938. - 297 с.

27. Никифоров Е. Г., Шпайхер А. О. Северо-Европейский бассейн и сопредельные районы Северно Атлантики // Закономерности формирования крупномасштабных колебаний гидрологического режима Северного Ледовитого океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - С. 17-24.

28. Николаев Ю. В., Алексеев Г. В., Романов А. А., Романцов В. А., Сарухонян Э. И. Результаты натурных исследований в Норвежской энергоактивной зоне // Итоги науки и техники. Атмосфера, океан, космос программа «Разрезы». - М.: ВИНИТИ, 1986.-Т. 7.-С. 46-72.

29. Пользовательская оболочка океанографической базы данных. Версия 2.0 (ODB3A-20072.0) // Кораблев A.A., Пнюшков A.B., Смирнов A.B. / Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2008610438 от 23.01.2008.

30. Программа исследования взаимодействия атмосферы и океана в целях изучения короткопериодных изменений климата // Итоги науки и техники. Атмосфера, океан, космос программа «Разрезы». - М.: Изд. ВИНИТИ, 1953. - Т. 1. - 57 с.

31. Романцов В. А. Научные результаты экспедиционных исследование Норвежской энергоактивной зоны осенью-зимой 1983/84 г. // Труды ААНИИ. 1987. - Т. 407. - С. 54-69.

32. Романцов В. А. Тепловое и динамическое состояние Норвежской энергоактивной зоны океана в 1982 г. // Труды ААНИИ. 1987. - Т. 407. - С. 18-35.

33. Романцов В. А., Смирнов Н. П. О тепловом состоянии вод Норвежского моря // Труды ААНИИ. 1983. - Т. 382. - С. 84-100.

34. Тимофеев В. Т. Водные массы Арктического бассейна. JL: Гидрометиздат, 1960.- 190 с.

35. Трешников А. Ф., Николаев Ю. В., Алексеев Г. В. Об экспедиционных наблюдениях за крупномасштабной изменчивостью в океане // Труды ААНИИ. — 1982. Т. 382.-С. 5-9.

36. Хрол В. П. Среднемноголетние значения энергетического баланса в Норвежской ЭАЗО // Структура и изменчивость крупномасштабных океанологических процессов и полей в Норвежской энергоактивной зоне. JL: Гидрометеоиздат, 1989. - С. 73-78.

37. Хрол В. П. Энергетика взаимодействия океана и атмосферы в Норвежской энергоактивной зоне // Труды ААНИИ. 1986. - Т. 406. - С. 123-130.

38. Хрол В. П., Гирдюк Г. В., Зыкова Г. Г. Некоторые результаты расчета составляющих энергетического баланса Норвежского и Баренцева морей // Труды ААНИИ. 1983.-Т. 382.-С. 131-142.

39. Хрол В. П. Крупномасштабное взаимодействие океана и атмосферы (обзор литературы) // Труды ААНИИ. 1970. - Т. 296. - С. 98-130.

40. Янес А. В. К вопросу о многолетних изменениях термохалинного состояния вод Фареро-Шетландского пролива // Труды ААНИИ. 1985. - Т. 399. - С. 14-20.

41. Янес А. В. О сезонных изменениях теплового состояния вод Северно-Атлантического течения // Труды ААНИИ. 1974. - Т. 325. - С. 148-154.

42. Aagaard К. J., Swift Н. Seasonal transitions and water mass formation in the Iceland and Greenland seas // Deep Sea Research. 1981. - Vol. 28, Nr. 10. - P. 1107-1129.

43. Alekseev G. V., Johannessen О. M., Korablev A. A., Ivanov V. V., Kovalevsky D. V. Interannual variability of water mass in the Greenland Sea and the adjacent areas // Polar Research. 2001. - Vol. 20, Nr. 2. - P. 201-208.

44. Anderson R. J. Wind stress measurements over rough ice during the 1984 Marginal Ice Experiment // J. Phys. Res. -1987. Vol. 92. - P. 6933-6941.

45. Annear R. L., Wells S. A. A comparison of five models for estimating clear-sky solar radiation // Water Resour. Res. 2007. - Vol 43, Nr. W10415. - 15 p.

46. Arctic Climatology Project. Environmental Working Group Electronic resource. // National Snow and Ice Data Center. 2000. - 1 CD-ROM.

47. Arya P. S. Introduction to micrometeorology. San Diego: Academic Press. - 1988. -307 p.

48. Barnett T. P., Pierce D. W. Penetration of human induced warming into the world's ocean // Science. 2005. - Vol. 309. - P. 284-287.

49. Beljaars А. С. M. The parameterization of surface fluxes in large-scale models under free convection // Quart. J. Roy. Meteor. Soc. -1995. Vol. 121. - P. 255-270.

50. Belkin I. M., Levitus S., Antonov J., Malmberg S. A. Great Salinity Anomalies in the North Atlantic // Progress in Oceanography. 1998. - Vol. 41. - P. 1-68.

51. Bengtsson L., Hagemann S., Hodges К. I. Can climate trends be calculated from re-analysis data? // J. Geophys.Res. 2004. - Vol. 109, Nr. D11111. - 8 p.

52. Bengtsson L., Semenov V. A., Johannessen О. M. The early Twentieth-Century warming in the Arctic A possible mechanism // Journal of Climate. - 2004. -Vol. 17. -P.4045-4057.

53. Berry D. I., Kent E. C. A New Air-Sea Interaction Gridded Dataset from ICOADS With Uncertainty Estimates // Bull. Amer. Meteor. Soc. 2009. - Vol. 90. - P. 645-656.

54. Bignami F., Marullo S., Santoleri R., Schiano M. E. Longwave radiation budget in the Mediterranean Sea // J. Geophys. Res. 1995. - Vol. 100, Nr. C2. - P. 2501-2514.

55. Bird R. E., Hulstrom R. L. A simplified clear sky model for direct and diffuse insolation on horizontal surfaces // Technical Report No. SERI/TR-642-76. Golden: Solar Energy Research Institute. - 1981. - 85 p.

56. Blanc T. V. Variation of bulk-derived surface flux, stability, and roughness results due to the use of different transfer coefficients schemes // J. Phys. Oceanogr. 1985. -Vol. 15.-P. 650-669.

57. Blindheim J., Adlandsvik B. Episodic formation of intermediate water along the Greenland Sea Arctic Front // ICES CM 1995/Mini. 1995. - Vol. 6. - P. 1-11.

58. Blindheim J., Borovkov V., Hansen B., Malberg S. A., Turrel W. R., Osterhus S. Upper layer cooling and freshening in the Norwegian Sea in relation to atmosperic forcing // Deep Sea Res. 2000. - Vol. 47. - P. 655-680.

59. Bourassa M. A., Vincent D. G., Wood W. L. A flux parameterization including the effects of capillary waves and sea state // J. Atmos. Sci. 1999. -Vol. 56. P. 1123-1139.

60. Boyer T. P., Antonov J. I., Garcia H. E., Johnson D. R., Locarnini R. A., Mishonov A. V., Pitcher M. T., Baranova O. K., Smolyar I. V. World Ocean Database 2005 // NOAA Atlas NESDIS 60. Washington: NOAA - 2006. - 190 p.

61. Brainerd K. E., Gregg M. C. Surface mixed and mixing layer depth // Deep Sea Res. 1995. - Vol. 42, Nr. 9. - P. 1521-1543.

62. Brunke M. A., Fairall C. W., Zeng X., Eymard L., Curry J. A. Which Bulk Aerodynamic Algorithms are Least Problematic in Computing OceanSurface Turbulent Fluxes? // J. Climate. -2003. Vol. 16. - P. 619-635.

63. Buck A. L. New equations for computing vapor pressure and enhancement factor // J. API. Meteorol.- 1981.-Vol. 20.-P. 1527-1532.

64. Bunker A. F. Computations of Surface Flux and Annual Air-Sea Interaction Cycles of the North Atlantic Ocean // Mon. Wea. Rev. 1976. - Vol. 104. - P. 1122-1139.

65. Businger J. A., Wyngaard J. C., Izumi Y., Bradley E. F. Flux profile relationships in the atmosphere surface layer // J. Atmos. Sci. 1971. - Vol. 28. - P. 181-189.

66. Cayan D. // Variability of Latent and Sensible Heat Fluxes Estimated Using Bulk Formulae // Atmosphere-Ocean. 1991. - Vol. 29, Nr. 1. - P. 1-41.

67. Charnock H. Wind stress on a water surface // Quart. J. Roy. Meteor. Soc. -1955. -Vol. 81.-P. 639-640.

68. Chou S.H., Nelkin E., Ardizzone J., Atlas R.M., Shie C.L. Surface turbulent heat and momentum fluxes over global oceans based on the Goddard Satellite retrievals, version 2 (GSSTF-2) // J. Clim. 2003. - Vol. 16. - P. 3256-3273.

69. Clark N. E., Eber L., Laurs R. M., Renner J. A. Saur J. F. T. Heat exchange between ocean and atmosphere in the eastern North Pacific for 1961 71 // NOAA Tech. Rep. NMFS SSRF-682. - Washington: U.S. Dept. of Commer. - 1974. - 108 p.

70. Clayson C. A., Fairall C. W., Curry J. A. Evaluation of turbulent fluxes at the ocean surface using renewal theory // J. Geophys. Res. 1996. - Vol. 101. - P. 28503-28513.

71. Dickson R., Osborn T. J., Hurrel J. W., Meincke J., Blindheim J., Adlandsvic B., Vinje T., Alekseev G., Maslowski W. The Arctic ocean response to the North Atlantic oscillation // Journal of Climate. 2000. - Vol. 13, Nr. 15. - P. 2671-2696.

72. Dickson R. R., Meincke J., Malmberg S. A., Lee A. J. The «Great Salinity Anomaly» in the northern North Atlantic, 1966-1982 // Progress in Oceanography. 1988. - Vol. 20,Nr. 2.-P. 103-151.

73. Dickson R. R., Meincke J., Rhines P. Arctic-Subarctic Ocean Fluxes. Dordrecht: Springer Science. 2008. - 736 p.

74. Divine D.V., Dick C. Historical variability of sea ice edge position in the Nordic Seas // J. Geophys. Res. 2006. - Vol. 111, Nr. CO 1001. - 14 p.

75. Dobson F., Smith S. D. Bulk model of solar radiation at sea // Quart. J. Roy. Meter. Soc.- 1988.-Vol. 114.-P. 165-182.

76. Dobson F. W., Smith S. D. A comparison of incoming solar radiation at marine and continental stations // Quart. J. Roy. Meter. Soc. 1989. - Vol. 115. - P. 353-364.

77. Dong S., Sprintall J., Gille S.T., Talley L. Southern Ocean mixed-layer depth from Argo float profiles // J. Geo-phys. Res. 2008. - Vol. 113, Nr. C06013. - 12 p.

78. Donlon C. J., Casey K. S., Robinson I. S. The GODAE High Resolution Sea Surface Temperature Pilot Project //Oceanography. 2009. - Vol. 22, Nr. 3. - P. 34-45.

79. Dorman C. E., Brunke R. H. Precipitation over the Atlantic Ocean, 30 S to 70 N // Mon. Wea. Rev. 1981. - Vol. 109. - P. 554-563.

80. Doucette J. WHOI Graphics, personal permission.

81. Emery W. J., Thomson R. E. Data analysis methods in physical oceanography. Amsterdam: Esevier. 2003. - 638 p.

82. Fairall C. W., Bradley E. F., Godfrey J. S., Wick G. A., Edson J. B., Young G. S. Cool skin and warm layer effects on the sea surface temperature // J. Geophys. Res. -1996.-Vol. 101.-P. 1295-1308.

83. Fairall C. W., Bradley E. F., Hare J. E., Grachev A. A., Edson J. B. Bulk parameterization of air-sea fluxes: Updates and verification for the COARE algorithm // J. Climate. -2003.-Vol. 16.-P. 571-591.

84. Fairall C. W., Bradley E. F., Rogers D. P., Edson J. B., Young G. S. Bulk parameterization of air-sea fluxes in TOGA COARE // J. Geophys. Res. 1996. - Vol. 101. - P. 3747-3767.

85. Fairall C. W., Hare J. E., Edson J. B., McGillis W. R. Measurement and parameterization of the air-sea gas transfer // Bound-Layer Meteor. -2000. Vol. 96. - P. 63-105.

86. Fairall C. W., Persson P. O. G, Bradley E. F. A New Look at Calibration and Use of EPley Precision Infrared Radiometers, Part I: Theory and APlication // J. of Atm. And Ocean. Technol. 1998. - Vol. 15. - P. 1229-1242.

87. Folland C. K., Parker D. E. Correction of instrumental biases in historical sea surface temperature data // Quart. J. Roy. Meteor. Soc. -1995. Vol. 121. - P. 319-367.

88. Foltz G. R., Grodsky S. A., Carton J. A., McPhaden M. J. Seasonal mixed layer heat budget of the tropical Atlantic Ocean // J. Geo-phys. Res. 2003. - Vol. 108. - C53146. -12 p.

89. Friedland K. D., Miller M. J., Knights B. Oceanic changes in the Sargasso Sea and declines in recruitment of the European eel // ICES Journal of Marine Science. 2007. -Vol. 64,Nr. 3.-P. 519-530.

90. Furevic T., Nilsen J. E. O. Large-scale atmospheric circulation variability and its impacts on the Nordic Seas Ocean Climate // The Nordic Seas: An Integrated Perspective. Bergen: Geophysical Monograph Series. - 2005. - P. 105-136.

91. Gammelsrod T., Osterhus S., Godoy O. Decadal variations of ocean climate in the Norwegian Sea observed at Ocean Station «Mike» // ICES mar. Sci. Symp. 1992. - Vol. 195.-P. 68-75.

92. Garratt J. R. Review of Drag Coefficients over Oceans and Continents // Mon. Wea. Rev.- 1977.-Vol. 105.-P. 915-929.

93. Gathman S.G. Climatology. // The Nordic Seas. N.-Y.: Springer-Verlag. - 1986. -P. 1-20.

94. Godfrey J. S., Beljaars A. C. M. On the turbulent fluxes of buoyancy, heat, and moisture at the air-sea interface at low wind speeds // J. Geophys. Res. 1991. - Vol. 96. -P. 22043-22048.

95. Godoy O. Climatic variability in the Nordic Seas: PhD thesis. University of Bergen.- 1998.

96. Grist J. P., Josey S. A. Inverse analysis adjustment of the SOC air-sea flux climatology using ocean heat transport constraints // J. Climate. 2003. - Vol. 20.*.- P. 32743295.

97. Gueymard C. A two-band model for the calculation of clear sky solar irradiance, illuminance, and photosintetically active radiation at the earth surface // Solar Energy. -1989. Vol. 43, Nr. 5. - P. 252-265.

98. Gulev S., Jung T., Ruprecht E. Estimation of the impact of sampling errors in the VOS observations on air-sea fluxes. Part I: Uncertainties in climate means // J. Climate. -2007. Vol. 20. - P. 279-301.

99. Hakkinen S., Cavaliery D. A study of Oceanic Surface Heat Fluxes in the Greenland /Norwegian and Barents Seas // J. Geophys. Res. 1989, Nr. 94. - P. 6145-6157.

100. Hansen B. The circulation of the northern part of the Northeast Atlantic // Rit Fiskideildar. 1985. - Vol. 9. - P. 110-126.

101. Hansen B., Osterhus S. North Atlantic-Nordic Seas Exchanges // Progr. Oceanog. -2000. -Vol. 45. P. 109-208.

102. Hatun H., Sando A. B., Drange H., Hansen B., Valdimarsson H. Influence of the Atlantic Subpolar Gyre on the Thermohaline Circulation // Science. 2005. - Vol. 309. -P.1841-1844.

103. Hegerl G. C., Bindoff N. L. Warming the world's oceans // Science. 2005. - Vol. 309.-P. 254-255.

104. Helland-Hansen B., Nansen F. The Norwegian Sea: Its physical oceanography // Rep. Norw. Fish. Mar. Inv. Oslo: The royal Depertment of Trade, Navigation and Industries. -1909. -P. 1-390.

105. Henderson-Sellers B. A New formula for latent heat of vaporization of water as a function of temperature // Q. J. Roy. Met. Soc. 1984. - Vol. 110. - P. 1186 - 1190.

106. Hilmer M., Jung T. Evidence for a recent change in the link between the North Atlantic Oscillation and Arctic sea ice export // J. Geophys. Res. 2000. - Vol. 27, No. 7. -P. 989-992.

107. Holte J., Talley L. A New Algorithm for Finding Mixed Layer Depth with Arrlica-tions to Argo Data and Subantarctic Mode Water Formation // J. Atmospheric and Oceanic Technology. 2008. - Vol. 26. - P. 1920-1939.

108. Hopkins T. S. The GIN Sea a synthesis of its physical oceanography and literature review 1972-1985 //Earth-Science Reviews. - 1991. - Vol. 30. - P. 175-318.

109. Houghton J. T., Filho L.G.M., Callander B.A., Harris N., Kattenberg A., Maskell K. Climate Change 1995: The Science of Climate Change. Cambridge: University Press. -1996.-572 p.

110. Hurrell J. W., Trenberth K. E. Global Sea Surface Temperature Analyses: Multiple Problems and Their Implications for Climate Analysis, Modeling and Reanalysis // Bull. Amer. Met. Soc. 1999. - vol. 80, Nr. 12. - P. 2661-2678.

111. Ineichen P. Comparison of eight clear sky broadband models against 16 independent data banks // Solar Energy. 2006. - Vol. 80. - P. 468-478.

112. Ineichen P., Perez R. A new airmass independent formulation for the Linke turbidity coefficient // Solar Energy. 2002. - Vol. 73. -Nr. 3. - P. 151-157.

113. Isachsen P. E., Mauritzen C., Svendsen H. Dense water formation in the Nordic Seas diagnosed from sea surface buoyancy fluxes // Deep-Sea Res. 2007. - Vol. 54. - P. 22-41.

114. Isatis Geovariances leading-edge geostatistics software solution Electronic resource. // Geovariances. — Access mode: http://www.geovariances.com/en/. - Access date: 11.08.2010.

115. Isemer H. J., Hasse L. The Bunker Climate Atlas of the North Atlantic Ocean. Volume 2: Air-Sea Interactions. Berlin: Springer-Verlag. - 1987. - 252 p.

116. Ishii M., Shouji A., Sugimoto S., Matsumoto T. Objective analyses sea-surface temperature and marine meteorological variables for the 20th century using ICOADS and the Kobe Collection. Int. // J. Climatol. 2005. - Vol. 25. - P. 865-879.

117. Iwasaki S., Kubota M., Tomita H. Evaluation of bulk method for satellite-derived latent heat flux // J. Geophys. Res. 2010. - Vol. 115, Nr. C07007. - 10 p.

118. Johannessen J. A., Gade H. G. A case study of the variations in the uPer ocean at Ocean Weather Ship Mike (66N, 2E) in the Norwegian Sea // Geophys. Norv. 1984. -Vol. 32, Nr. 5.-P. 165-175.

119. Johannessen O. M. Brief overview of the physical oceanography. New York: Springer Verlag. - 1986. - P. 103-127.

120. Johannessen O. M., Shalina E. V. Satellite evidence for an Arctic sea ice cover in transformation // Science. 1999. - Vol. 286. - P. 1937-1939.

121. Josey S. A., Kent E. C., Taylor P. K. The Southampton Oceanography Centre (SOC) Ocean Atmosphere Heat, Momentum and Freshwater Flux Atlas // Southampton Oceanography Centre Report. - 1998, Nr. 6. - 30 p.

122. Josey S. A., Pascal R. W., Taylor P. K., Yelland M. J. A new formula for determining the atmospheric longwave flux at the ocean surface at mid-high latitudes // J. Geophys. Res. 2003. - Vol. 108, Nr. C43108. - 45 p.

123. Kalnay E., Kanamitsu M., Kistler R. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1996. - Vol. 77. - P. 437^170.

124. Kantha L. H., Clyson C. A. Small Scale Processes in Geophysical Fluid Flows // International Geophysic Series. 2000. - Vol. 67. - 888 p.

125. Kaplan A., Cane M. A., Kushnir Y., Clement A. C., Blumenthal M.B., Rajagopalan B. Analyses of global sea surface temperature 1856-1991 // J. Geophys. Res. 1998. -Vol. 103.-P. 18567-18589.

126. Kaplan A., Kushnir Y., Cane, Blumenthal M. B. Reduced space optimal analysis for historical datasets: 136 years of Atlantic sea surface temperatures // J. Geophys. Res. -1997. Vol. 102. - P. 27835-27860.

127. Kara A. B., Hurlburt H. E., Rochford P. A. Mixed layer depth variability and barrier layer formation over the North Pacific Ocean // J. Geophys. Res. 2000. - Vol. 105. - P. 16783-16801.

128. Kara A. B., Rochford P. A., Hurlburt H. E. Mixed layer depth variability over the global ocean // J. Geophys. Res. -2003. Vol. 108, Nr. C33079. - 15 p.

129. Kara A. B., Rochford P, Hurlburt H. An optimal definition for the ocean mixed layer depth//J. Geophys. Res.-2000.-Vol. 105.-P. 16803-16821.

130. Karcher M., Gerdes R., Kauker F., Koberle C. Arctic warming evolution and spreading of the 1990s warm event in the Nordic Seas and the Arctic Ocean // J.Geophys.Res. - 2003. - Vol. 108, Nr. C23034. - 16 p.

131. Karoly D. J., Wu Q. Detection of Regional Surface Temperature Trends // Journal of Climate. 2005. - Vol. 18. - P. 4337-4343.

132. Karstensen J., Schlosser P. Water mass transformation in the Greenland Sea during the 1990s // J. Geophys.Res. 2005. - Vol. 110. - C07022.

133. Kasten F., Czeplak G. Solar and terrestrial radiation dependent on the amount and type of cloud// Solar Energy. 1980.-Vol. 24.-P. 177-189.

134. Katsaros K. B. Parameterization schemes and models for estimating the surface radiation budget // Surface Waves and Fluxes. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. -1990.-P. 339-368.

135. Kawai Y., Kawamura H., Takahashi S., Hosoda K., Murakami H., Kachi M., Guan L. Satellite-based high-resolution global optimum interpolation sea surface temperature data // J. Geophys. Res. 2006. - Vol. 111. - Nr. C06016. - 17 p.

136. Kennedy R. E., Computation of daily insolation energy // Bull. Am. Meteorol. Soc.- 1949. Vol. 30, Nr. 6. - P. 208-213.

137. Klein W. FI. Calculation of solar radiation and solar heat load on man // J. Meteorol.- 1948.-Vol. 5, Nr. 4.-P. 119-129.

138. Kobayashi S., Matricardi M., Dee D. P., Uppala S. Toward a consistent reanalysis of the uPer stratosphere based on radiance measurements from SSU and AMSU-A // Quart. J. R. Meteorol. Soc. 2009. - Vol. 135. - P. 2086-2099.

139. Kondo J. Air-sea bulk transfer coefficients in diabatic condition // Boundary Layer Meteorol.- 1975.-Vol. 9.-P. 91-112.

140. Korablev A. A. Long-term coordinated changes in the Nordic Seas water mass properties in respect to deep- water formation and spreading Electronic resource. // ACSYS Final Conference CD: Arctic Climate System Study (ACSYS). 2004. - 1 CDROM.

141. Kraus E. B., Businger J. A. Atmosphere Ocean Interaction. - New York: Oxford university press. - 1994. - 352 p.

142. Kubota M., Iwabe N., Cronin M.F., Tomita H. Surface heat fluxes from the NCEP/NCAR and NCEP/DOE reanalyses at the Kuroshio Extension Observatory buoy site // J. Geophys. Res. 2008. - Vol. 113, Nr. C02009. - 14 p.

143. Kubota M., Iwasaka N., Kizu S., Kondo M., Kutsuwada K. Japanese ocean flux data sets with use of remote sensing observations (J-OFURO) // J. Oceanogr. 2002. - Vol. 58. -P. 213-225.

144. Kundu P. K. Fluid Mechanics. San Diego: Academic. - 1990. - 638 p.

145. Kuzmina S., Johannessen O. M., Bengtsson L., Aniskina O., Bobylev L. High northern latitude surface air temperature: comparison of existing data and creation of a new gridded data set 1900-2000 // Tellus. 2008. - Vol. 60. - P. 289-304.

146. Large W. G., Williams J. C., Niiler P. P. Upper ocean thermal response to strong autumnal forcing of the northeast Pacific // J. Phys. Oceanogr. 1986. - Vol. 16, Nr. 9, -P. 1524-1550.

147. Latarius K., Detlef Q. Seasonal to inter-annual variability of temperature and salinity in the Greenland Sea Gyre: heat and freshwater budgets // Tellus A. 2010. - Vol. 62, Nr. 4.-P. 497-515.

148. Lawrence M. G. The relationship between relative humidity and the dew point temperature in moist air: A simple conversion and aPlications // Bull. Am. Meteorol. Soc. -2005. Vol. 86. - P. 225-233.

149. Lee R. Forest Microclimatology. NY: Columbia Univ. Press. - 1978. - 276 p.

150. Levitus S. Climatological atlas of the world ocean // NOAA Prof. Pap. 1982. -Vol. 13.-173 p.

151. Levitus S., Antonov J. I. Warming of the world ocean, 1955-2003 // Geophys. Res. Letters. 2005. Vol. 32, Nr. L02604. - 4 p.

152. Levitus S., Boyer T. P. World Ocean Atlas 1994, vol. 4, Temperature, NOAA Atlas NESDIS 4. Washington: U.S. Govt. Print. Off. - 1994. - 117 p.

153. Levitus S., Burgett R., Boyer T. P. World Ocean Atlas 1994, vol. 3, Salinity, NOAA Atlas NESDIS 3. Washington: U.S. Govt. Print. Off. - 1994. - 99 p.

154. Lind R. J., Katsaros K. B., Gube M. Radiation budget components and their parameterization in JASIN // Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 1984. - Vol. 110. - P. 1061-1071.

155. Lindau R. Climate Atlas of the Atlantic Ocean. Berlin: Springer-Verlag. - 2001. -514 p.

156. Lindau R. Errors of Atlantic air-sea fluxes derived from ship observations // J. Climate.-2003.-Vol. 16.-P. 783-788.

157. Liu W. T., Katsaros K. B., Businger J. A. Bulk parameterization of the air-sea exchange of heat and vapor including the molecular constraints at the interface // J. Geophys. Res. 1979. - Vol. 106. - P. 16729-16745.

158. Lorbacher K., Dommenget D., Niiler P. P., Kohl A. Ocean mixed layer depth: A subsurface proxy of ocean atmosphere variability // J. Geophys. Res. - 2006. - Vol. Ill, Nr. C07010. -22 p.

159. Lukas R., Lindstrom E. The mixed Layer of the western equatorial Pacific Ocean // , J. Geophys. Res.-1991.-Vol. 96.-P. 3343-3357.

160. Malmberg S. A, Jonsson S. Timing of deep convection in the Greenland and Iceland Seas // ICES Journal of Marine Science. 1997. - Vol. 54. - P. 300-309.

161. Martin J. H. A. Norwegian Sea intermediate water in the Faroe-Shetland Channel // ICES Journal of Marine Science. 1993. - Vol. 50. - P. 195-201.

162. Mauritzen C. Production of dense overflow waters feeding the North Atlantic across the Greenland-Scotland Ridge. Part 1: evidence for a revised circulation scheme // Deep-Sea Research. 1996. - Vol. 43, Nr. 6. - P. 769-806.

163. Mauritzen C. C. Production of dense overflow waters feeding the North Atlantic across the Greenland-Scotland Ridge. Part 2: an inverse model // Deep-Sea Research. -1996. Vol. 43, Nr. 6. - P. 807-835.

164. Meeus J. Astronomical algorithms, 2nd ed. Richmond: Willmann-Bell. - 1999. -477 p.

165. Mitchell J. F. B., Karoly D. J., Allen M. R., Hegerl G., Zwiers F., Marengo J. Detection of climate change and attribution of causes. Climate Change 2001 // The Scientific Basis. Cambridge: University Press. - 2001. - p. 695-738.

166. MODIS Sea Surface Temperature (SST) Products Electronic resource., Access mode: http://podaac.jpl.nasa.gov/pub/documents/datasetdocs/modissst.html. Access date: 20.04.2010.

167. Monterey G., Levitus S. Seasonal Variability of Mixed Layer Depth for the World Ocean, NOAA Atlas NESDIS 14. Silver Spring: Natl. Oceanic and atmos. Admin. -1997.- 100 p.

168. Myers D. R. Cloudy Sky Version of Bird's Broadband Clear Sky Model Electronic resource. // NREL/PR-581-40115, National Renewable Energy Laboratory. Access mode: http://uwchlan.ductsoup.com/notes/reference.html.-Access date: 10.12.2007.

169. Mysak L. A., Venegas S. A. Decadal climate oscillation in the Arctic: new feedback loop for atmosphere-ice-ocean interactions // Geophus. Res., Lett. 1998. - Vol. 25, Nr. 19.-P. 3607-3610.

170. Nilsen J. E, Falck E. Variations of mixed layer properties in the Norwegian Sea for the period 1948-1999 // Progr. Oceanog. 2006. - Vol. 70. - P. 58-90.

171. Nilsen J. E. Aspects of the Atlantic Flow through the Norwegian Sea: Dr. Scient. Thesis. Bergen, 2003.

172. Nilsen J. E., Nilsen F. The Atlantic water flow along theVoring Plateau: detecting frontal structures in oceanic station timeseries // Deep-Sea Res. 2007. - Vol. 54. - P. 297-319.

173. Obata A., Ishizaka J., Endoh M. Global verification of critical depth theory for phy-toplankton bloom with climatological in situ temperature and satellite ocean color data // J. Geophys. Res. 1996. - Vol. 101. - P. 20657-20667.

174. Oort A. H. The observed annual cycle in the meridional transport of atmospheric energy//J. Atmos. Sci. 1971. - Vol. 28. - Nr. 3. - P. 325-339.

175. Orvik K. A., Niiler P. Major pathways of Atlantic water in the northern North Atlantic and Nordic Seas towards arctic // Geophysical Research Letters. 2002. - Vol. 29, Nr. 19.-P. 18-96.

176. Osterhus S., Gammelsrod T. The Abiss of the Nordic Seas is warming // J. of Climate. 1999. - Vol. 12. - P. 3297-3304.

177. Overland J. E., Spillane M. C., Percival D. B., Wang M., Mo^eld H. O. Seasonal and Regional Variation of Pan-Arctic Surface Air Temperature over the Instrumental Record // Journal of Climate. 2004. - Vol. 17. - P. 3263-3282.

178. Paltridge G. W., Piatt C. M. R. Radiative processes in meteorology and climatology.- Amsterdam: Elsevier. 1976. - 318 p.

179. Papadakis J. E. Determination of the wind mixed layer by an extension of Newton's method // Pacific Marine Sci. Rep. 1981. - Nr. 81-9. - 32 p.

180. Parker D. E., Jones P. D., Folland C. K., Bevan A. Interdecadal changes of surface temperature since the late nineteenth century // J. Geophys. Res. 1994. - Vol. 99. - P. 14373-14399.

181. Pascal R. W., Josey S. A. Accurate radiometric measurement of the atmospheric longwave flux at the sea surface // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. -2000.-Vol. 17, Nr. 9.-P. 1271-1283.

182. Pathfinder Sea Surface Temperature Algorithm Electronic resource. Access mode: http://www.rsmas.miami.edu/groups/rrsl/pathfinder/Algorithm/algoindex.html. -Access date: 11.05.2008.

183. Payne R. E. Albedo of the sea surface // J. Atmos. Sci. 1972. - Vol. 29: - P. 959970.

184. Peters II., Gregg M. C., Toole J. M. On the parameterization of equatorial turbulence // J. Geophys. Res. 1988. - Vol. 93. - P. 1199-1218.

185. Pickard G. L., Emery W. J. Descriptive Physical Oceanography. N.Y.: Pergamon.- 1990.-320 p.

186. Price J. F., Weller R. A., Pinkel R. Duirnal cycling: Observations and models of the uPer ocean response to diurnal heating, cooling, and wind mixing // J. Geophys. Res. -1986.-Vol. 91.-P. 8411-8427.

187. Reed R. K. On estimating insolation over the ocean // J. Phys. Oceanogr. 1977. -Vol. 7. - P. 482-485.

188. Reynolds R.W., Marsico D.C. An improved real-time global SST analysis // J. Climate. 1993.-Vol. 6.-P. 114-119.

189. Reynolds R. W., Rayner N. A., Smith T. M., Stokes D. C., Wang W. An improved in situ and satellite SST analysis // J. Climate. 2002. - Vol. 15. - P. 1609-1625.

190. Reynolds R. W., Smith T. M. A high-resolution global sea surface temperature climatology//J. Climate. 1995.-Vol. 8.-P. 1571-1583.

191. Reynolds R. W., Smith T. M. Improved global sea surface temperature analyses using optimum interpolation // J. Climate. 1994. - Vol. 7. - P. 929-948.

192. Rothrock D. A., Yu Y., Maykut G. A. Thinning of the Arctic ice cover // Geophys. Res., Lett. 1999. -Vol. 26. - P. 3469-3472.

193. Rudels B., Quadfasel D., Friedrich H. The Arctic Ocean Deep Water component in theGreenland-Scotland overflow // ICES Cooperative Research Report. 1998. - Vol. 225.-P. 172-194.

194. Seckel G. R.s Beaudry F. H. The radiation from sun and sky over the Pacific Ocean // Trans. Amer. Geophys. Union. 1973. - Vol.54. - P. 1114.

195. Shervin T. J., Turrell W.R., Jeans D. R. J. Eddies and a mesoscale de.ection of the slope current in the Faroe Shetland Channel // Deep-Sea research. 1999. - P. 415-438.

196. Shine K. P. Parameterization of shortwave flux over high albedo surface as a function of cloud thickness and surface albedo. //Q. J. R. Met. Soc., 1984. - Vol.110, - P. 747-764.

197. Shneider N., Muller P. The meridional and seasonal structures of the mixed layer depth and its diurnal amplitude observed during Hawaii-to-Tahiti Shuttle experiment // J. Phys Oceanogr. 1990. - Vol. 20. - P. 1395-1404.

198. Smith S., Dobson F. The Heat Budget at Ocean Weather station Bravo // Atmosphere-Ocean. 1984. - Vol. 22, Nr. 1. - P. 1-22.

199. Smith S. D. Coefficients for sea surface wind stress, heat flux, and wind profiles as a function of wind speed and temperature // J. Geophys. Res. 1988. - Vol. 93. - P. 15467-15472.

200. Smith S. D., Fairall C. W., Geernaert G. L., Hasse L. Air-sea fluxes: 25 years of progress // Boundary-Layer Meteorology. 1996. - Vol. 78. - P. 247-290.

201. Smith T. M., Reynolds R. W. Bias corrections for historic sea surface temperatures based on marine air temperatures // J.Climate. 2002. - Vol.15. - P. 73-87.

202. Smith T. M., Reynolds R. W. Improved Extended Reconstruction of SST (18541997) // Journal of Climate. 2004. - Vol. 17. - P. 2466-2477.

203. Smith T. M., Reynolds R. W., Livezey R. E., Stokes D. C. Reconstruction of historical sea surface temperatures using empirical orthogonal functions // J. Climate. 1996. -Vol. 9.-P. 1403-1420.

204. Smith T. M., Reynolds R. W., Peterson T. C., Lawrimore J. Improvements to NO-AA's historical merged land-ocean surface temperature analysis (1880-2006) // J. Climate. -2008.-Vol. 21.-P. 2283-2296.

205. Smith T. M., Reynolds R. W., Ropelewski C. F. Optimal averaging of seasonal sea surface temperatures and associated confidence intervals (1860-1989) // J. Climate. -1994. Vol. 7. - P. 949-964.

206. Smythe-Wright D. RRS Discovery Cruise 233, 23 April 1 June 1998. A Chemical and Hydrographic Atlantic Ocean Section (CHAOS) // Southampton Oceanography Centre Cruise Report. - 1999. - 86 p.

207. Spall M. A. Buoyancy-forced circulations in shallow marginalseas // Journal of-Marine Research. 2005. - Vol. 63. - P. 729-752.

208. Spall M. A., Weller R. A., Furey P. W. Modeling the three-dimensional uPer ocean heat budget and subduction rate during the Subduction Experiment // J. Geophys. Res. — 2000. Vol. 105. -P. 26151-26166.

209. Spencer J. W. Fourier series representation of the position of the Sun // Search. -1971.-Vol. 2, Nr. 5.- 172 p.

210. Spreen G., Kern S., Stammer D., Hansen E. Fram Strait sea ice volume export estimated between 2003 and 2008 from satellite data // Geophys. Res. Lett.'- 2009. Vol. 36, Nr. L19502. - 6 p.

211. Sprintall J., Roemmich D. Characterizing the structure of the surface layer in the Pacific Ocean // J. Geophys. Res. 1999. - Vol. 104. - P. 23297-23311.

212. Sprintall J., Tomczak M. Evidence of the barrier layer in the surface layer of the tropics // J. Geophys. Res. 1992. - Vol 97, Nr. C5. - P. 7305- 7316.

213. Stewart R. H. Introduction to physical oceanography Electronic resource. // Texas A and T university. Mode of access: http://oceanworld.tamu.edu/home/coursebook.htm. - Date of Access: 16.10.2007 - 2007. - 345 p.

214. Suga T., Motoki K., Aoki Y., Macdonald A. M. The North Pacific climatology of winter mixed layer and mode waters // J. Phys. Oceanogr. 2004. - Vol. 34. - P. 3-22.

215. Swift J. H. The Arctic waters // The Nordic Seas. New York: Springer. - 1986. -P. 129-153.

216. Tanskanen A., Arola A., Kujanpaa J. Use of the moving time-window technique to determine surface albedo from the TOMS reflectivity data // Proc. SPIE. 2003. - Vol. 4896.-P. 239-250.

217. Thackston E. L., Parker F. L. Environmental Protection Agency: Effect of Geographical Location on Cooling Pond Requirements and Performance, in Water Pollution Control Research Series. Washington: U. S. Environmental Protection Agency. - 1971. -234 p.

218. The European service for precise sea surface temperature. Electronic resource. // Medspiration project. Mode of access: http://www.medspiration.org/. - Date of access: 28.06.2010.

219. The International web portal to the Group for High-Resolution Sea Surface Temperature (GHRSST) Electronic resource. // Integrated SST data products. Mode of access: http://www.ghrsst.Org/.-Date of access: 28.06.2010.

220. Thompson R. O. R. Y. Climatological numerical models of the surface mixed layer of the ocean // J. Phys. Oceanogr. 1976. - Vol. 6. - P. 496-603.

221. Thomson R. E., Fine I. V. Estimating mixed layer depth from oceanic profile data // J. Atmos. Oceanic Technol. 2003. - Vol. 20, Nr. 2. - P. 319- 329.

222. Tucker G. B. Precipitation over the North Atlantic Ocean // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc.- 1961.-Vol. 87.-P. 147-158.

223. Turrell W., Slesser G., Adams R. Decadal variability in the composition of Faroe Shetland Channel bottom water // Deep-Sea research. 1999. - Part 1. - P. 1-25.

224. Uppala S. The ERA-40 re-analysis // Quart. J. R. Meteorol. Soc. 2005. - Vol. 131.-P. 2961-3012.

225. Vage K., Pickart R. S., Moore G. W. K., Ribergaard M.H. Winter mixed-layer development in the central Irminger Sea: The effect of strong, intermittent wind events // J. Phys. Oceanogr. 2008. - Vol. 38. - P. 541-565.

226. Vose R. S., Wuertz D., Peterson T. C., Jones P. D. An intercomparison of trends in surface air temperature analyses at the global, hemispheric, and grid-box scale // Geophys. Res. Letters. 2005. - Vol. 32, Nr. LI 8718. - 4 p.

227. Wackernagel H. Multivariate Geostatistics: an introduction with aPlications. Berlin: Springer-Verlag Heidelberg. - 2003. - 387 p.

228. Weller R. A., Plueddemann A. J. Observations of the vertical structure of the oceanic boundary layer // J. Geophys. Res. 1996. - Vol. 101. - P. 8789-8806.

229. Widell K., Osterhus S., Gammelsrod T. Correction to "Sea ice velocity in the Fram Strait monitored by moored instruments" // Geophys. Res. Letters. 2003. - Vol. 30, Nr. 2219.-1 p.

230. Wijesekera R. W., Gregg M. C. Surface layer response to weak winds, westerly bursts, and rain squalls in the western Pacific warm pool // J. Geophys. Res. 1996. - Vol. 101.-P. 977-997.

231. Wijffels S., Firing E., Bryden H. Direct observations of Ekinon balance at 10° N in the Pacific // J. Phys. Oceanogr. 1994. - Vol. 24. - P. 1666-1679.

232. Woodruff S. D., Slutz R. J., Jenne R. L., Steurer P. M. A Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1987. - Vol. 68. - P. 1239-1250.

233. World Ocean Circulation Experiment International Project Office Electronic resource. // Rep. 180/02, Global data resource version 3.0 [DVDs], Southampton. - 2002.

234. Worley S. J., Woodruff S. D., Reynolds R. W., Lubker S. J., Lott N. ICOADS Release 2.1 data and products // Int. J. Climatol. 2005. - Vol. 25. - P. 823-842.

235. Yasunaka S., Hanawa K. Intercomparison of historical sea surface temperature datasets // Int. J. Climatol. 2010. - In press.

236. Yasunaka S., Hanawa K. Regime shifts found in the Northern Hemisphere SST field // J. Meteor. Soc. Japan. 2002. - Vol. 80. - P. 119-135.

237. Zawada D. G., Zaneveld J. R. V., Boss E., Gardner W., Richardson M. J., Mishonov and A. A comparison of hydrographically and optically derived mixed layer depths // J. Geophys. Res.-2005.-Vol. 110, Nr. CI 1001.- 13 p.

238. Zeng X., Zhao M., Dickinson R. E. Comparison of bulk aerodinamic algorithms for the computation of sea surface fluxes using TOGA COARE data // J. Climate. 1998. -Vol. 11.-P. 2628-2644.

239. Zhang G. J., McPhaden M. J. The relationship between sea surface temperature and latent heat flux in the equatorial Pacific // J. Climate. 1995. - Vol. 8. - P. 589-605.

240. Zhang J. Warming of the arctic ice-ocean system is faster than the global average since the 1960s // J. Geophys. Res. 2005. - Vol. 32, Nr. L19602. - 4 p.

241. Zhang J., Rothrock D. A. Modeling global sea ice with a thickness and enthalpy distribution model in generalized curvilinear coordinates // Mon. Wea. Rev. 2003. - Vol. 131,Nr. 5.-P. 681-697.

Информация о работе

Смирнов, Александр Викторович
кандидата географических наук
Санкт-Петербург, 2011
ВАК 25.00.28

Диссертация

Эволюция верхнего слоя океана в Северо-Европейском бассейне - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему Эволюция верхнего слоя океана в Северо-Европейском бассейне ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Эволюция верхнего слоя океана в Северо-Европейском бассейне"

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Смирнов, Александр Викторович

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Эволюция верхнего слоя океана в Северо-Европейском бассейне"

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Смирнов, Александр Викторович

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Смирнов, Александр Викторович, Санкт-Петербург

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Эволюция верхнего слоя океана в Северо-Европейском бассейне
ВАК РФ 25.00.28, Океанология