Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Структура водных масс и изменчивость океанографических характеристик Норвежского и Гренландского морей

ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Кораблев, Александр Аркадьевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Структура крупномасштабных океанографических полей Норвежского и

Гренландского морей.

1.1 Океанографическая база данных.

1.2 Физико-географическое описание региона и процессов формирования океанографических полей.

1.3 Горизонтальная структура океанографических полей.

1.4 Крупномасштабная структура океанографических фронтов и мезомасштабные процессы в зоне Арктического фронта.

Глава 2. Изменчивость океанографических характеристик в Норвежском и Гренландском морях.

2.1 Изменчивость температуры и солености в Фареро-Шетландском проливе по данным литературных источников.

2.2 Сезонный ход и межгодовая изменчивость средних величин океанографических параметров для района корабля погоды «М».

2.2,1. Изменчивость температуры, солености и растворенного в воде кислороды в верхнем слое.

2.2.1. Изменение характеристик на глубине промежуточного и глубинного максимумов кислорода.ВО

2.3 Распространение "Великой соленостной аномалии" 1970-х годов в Норвежском и Гренландском морях.

2.4 Модификация характеристик Атлантических вод в Норвежском и Гренландском морях.

2.5 Аномальные периоды состояния гидрологического режима Норвежского и

Гренландского морей.

Глава 3. Выделение водных масс с помощью кластерного анализа.

3.1 Использование кратчайших незамкнутых путей (КНП) в задаче многомерной классификации водных масс.

3.2 Классификация водных масс Норвежского и Гренландского морей.

Глава 4. Особенности распределения и изменчивости океанографических параметров в районе Лофотенской котловины Норвежского моря.

4.1 Структура вод, сезонная и межгодовая изменчивость океанографических характеристик.

4.2 Типизация структуры вод на разрезе вдоль 70°с.ш. в районе Лофотенской котловины.

Глава 5. Особенности распределения и изменчивости океанографических параметров в центральной части Гренландского моря.

5.1. Развитие представлений о процессах глубокой конвекции.

5.2. Сезонная и межгодовая изменчивость.

5.3 Типизация структуры вод на разрезе вдоль 75°с.ш. в Гренландском море.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Структура водных масс и изменчивость океанографических характеристик Норвежского и Гренландского морей"

Норвежское и Гренландское моря (НГМ) с давних пор являются объектами интенсивного судоходства и рыбного промысла, что обусловило большую, по сравнению с другими районами Мирового океана, их изученность. Северо-Европейский бассейн (СЕБ), к которому относятся эти моря, оказывает непосредственное влияние на погодные условия Европейского континента, играет ключевую роль в обмене между Арктическим Бассейном (АБ) и Северной Атлантикой. Образующиеся здесь в зимний период промежуточные и глубинные водные массы участвуют в глобальной термохалинной циркуляции (Атлантический "конвейер") и таким образом влияют на долгопериодную составляющую климатической изменчивости всей планеты. Характеристики водных масс в НГМ определяются воздействием широкого спектра процессов различного пространственного и временного масштаба, включая адвекцию свойств течениями, взаимодействие с атмосферой и внутреннюю трансформацию. Влияние указанных процессов носит региональный характер, что определяет сложный характер горизонтальной и вертикальной циркуляции, под действием которой, формируются специфические особенности распределения водных масс в этих морях.

По мере накопления новых данных и увеличения точности приборов развивались представления о закономерностях формирования полей океанографических характеристик, уточнялись и детализировались формирующие их процессы. Началом целенаправленных научных исследований в Норвежском и Гренландском морях, можно считать экспедиции 18761878 гг. под руководством X. Мона и Г. Capea.

Прорывом в понимании механизмов формирования характеристик водных масс в НГМ стал классический труд Б. Хелланд-Хансена и Ф. Нансена «Норвежское море» /105/, где обобщены наблюдения 1900-1905 годов и заложены основы дальнейших исследований. Многие высказанные авторами гипотезы в дальнейшем подтвердились и получили развитие.

Значительный вклад в развитие знаний о процессах в НГМ внесли российские ученые С.О. Макаров, Вс. А. Березкин, К.М Дерюгин, В.Ф. Визе, H.H. Зубов, В.Т.Тимофеев и многие другие. Планомерные исследования на гидрологических разрезах, ориентированных вдоль параллелей, были начаты в 1932 году на судах ВНИИ Рыбного Хозяйства и Океанографии. Результаты наблюдений до 1935 года обобщены в монографии «Гренландское море и Полярный бассейн» /21/, в которой, в частности, рассмотрены причины потепления Арктики 1920-3Ох годов. Наблюдаемые в этот период изменения увязываются с усилением циркуляции атмосферы, интенсификацией основных течений и обратным воздействием океана на атмосферный режим.

Экспедиция 1939 года, организованная Арктическим институтом на л/п «Сибиряков» выполнила серию гидрологических разрезов от 61 до 80°с.ш. Сравнительный анализ полученных данных проведен в работе В.Т. Тимофеева «Водные массы Норвежского и Гренландского морей и их динамика» /56/. В 50-е годах большой вклад в изучение НГМ внесли работы сотрудников Полярного Института рыболовства и океанографии (ПИНРО). В конце 1960-х годов исследования НГМ были продолжены научно-исследовательскими судами ААНИИ.

Данные наблюдений в Норвежском и Гренландском морях за различные периоды обобщены в нескольких Атласах /1, 2, 91/. В работе Никифорова Е.Г. и Шпайхера А.О. /43/ развиты представления о роли НГМ в формировании гидрологического режима Северного Ледовитого океана. В ряду обобщений следует также отметить книгу «Северные моря» /155/, объединившую разносторонние сведения о Норвежском и Гренландском морях.

Крупномасштабные и регулярные экспедиционные исследования НГМ в рамках российских программ «ПОЛЕКС-Север» (1976-1985) и «Разрезы» (1981-1990) были направлены на изучение структуры и изменчивости океанографических полей и процессов взаимодействия океана и атмосферы и внесли огромный вклад в пополнении базы натурных данных /49,50/. Стратегия экспедиционных исследований по этим программам в НГМ включала выполнение разрезов по всей доступной акватории морей и локальных океанографических съемок в узлах фиксированной сетки станций в отдельных ключевых районах. Результаты этих исследований обобщены в серии монографий и статей /5, 7, 11,12, 28 ,44,45,46, 52,52,54/.

В 1990-х годах интенсивные экспедиционные наблюдения в НГМ выполнялись в рамках международных программ «Гренландское море» (GSP, 1987-93), «Изменчивость обмена в Северных морях» (VEINS, 1996-2000), «Европейская программа Субполярный Океан» (ESOP-1, 1996-98 и ESOP-2, 1999-2001). С 1993 по 1998 год в суб-арктическом регионе только в рамках ESOP, по данным международного совета исследования океана (ICES), выполнено 54 рейса научно-исследовательских судов, а в рамках проекта VEINS с 1996 по август 1999 года выполнено 78 рейсов. Получили развитие и такие нетрадиционные методы экспедиционных исследований как введение искусственных трассеров для изучения конвективных процессов и глубоководного обмена. Преемственность задач, стоящих перед перечисленными программами указывает на то, что многие процессы в НГМ еще далеки от понимания. В частности, основная цель ESOP-2 сформулирована как изучение термохалинной циркуляции Гренландского моря, ее чувствительности к изменению внешних условий и вклада в глобальную циркуляцию. В рамках этих программ накоплен обширный материал, включающий инструментальные наблюдения за течениями, природными и искусственными трассерами.

Основой для диссертационной работы стала сформированная в отделе взаимодействия океана и атмосферы ААНИИ при активном участии автора база гидрологических данных Норвежского и Гренландского морей, включающая данные около 130000 глубоководных океанографических станций, начиная с конца XIX века. Последние наблюдения для отдельных районов датируются 1998-99 годами.

Работа построена по принципу перехода от анализа общей структуры и изменчивости крупномасштабных океанографических полей к более детальному их рассмотрению в отдельных районах, где, как правило, проводились специализированные наблюдения. Основное внимание в работе уделено изучению долгопериодной изменчивости характеристик водных масс. Для этой цели, в частности, был усовершенствован и использован метод классификации водных масс на основе многомерного кластерного анализа.

Возросший в настоящее время интерес к процессам в Северных морях связан также с продолжающимися изменениями климатического масштаба в Арктическом бассейне. Поиск причин наблюдаемого возрастания температуры в слое атлантических вод (АВ) и увеличения занимаемой ими площади в Арктическом бассейне ставит вопрос об изменении условий циркуляции и трансформации на пути их распространения в НГМ. Многие из произошедших за последние два десятилетия изменений характеристик водных масс и условий их формирования в Норвежском и Гренландских морях имеют экстремальный за весь период наблюдений характер. Среди них изменение соотношения интенсивности горизонтального и вертикального обмена, подавление глубокой конвекции, снижение солености вод, ослабление интенсивности зимней конвекции, возрастание температуры Атлантических вод и температуры во всех глубоководных котловинах, изменение условий глубоководного обмена с Северной Атлантикой.

Аномалии в состоянии водных масс в Норвежском и Гренландском морях формируются в результате воздействия целого ряда факторов, требующих детального изучения. Среди них изменение характеристик Атлантических и Полярных вод, адвекция крупномасштабных аномалий из сопредельных областей, изменение интенсивности вертикального обмена, режима атмосферной циркуляции и условий тепло-влаго обмена между океаном и атмосферой. Выяснение причин наблюдаемых изменений потребовало комплексного подхода с привлечением к анализу всех имеющихся данных.

Цель работы состояла в том, чтобы на основе наиболее полной на сегодня базы океанографических данных уточнить особенности структуры и формирования водных масс Норвежского и Гренландского морей, исследовать сезонную и межгодовую изменчивость их характеристик, выявить причинно-следственные связи между происходящими изменениями и влияющими факторами.

Соответствующие задачи работы состояли в том, чтобы

-пополнить базу океанографических данных Норвежского и Гренландского морей результатами наблюдений последнего десятилетия;

-на основании пополненной базы уточнить основные черты крупномасштабной структуры и циркуляции водных масс на акватории морей;

-оценить сезонную и межгодовую изменчивость океанографических характеристик в ключевых районах Норвежского и Гренландского морей;

-разработать методику многомерной классификации водных масс на основе разделения Кратчайшего Незамкнутого Пути (КНП) на компактные подмножества и выполнить объективную типизацию водных масс;

-выполнить анализ структуры водных масс и межгодовой изменчивости их характеристик в климатически активных областях Гренландского круговорота и Лофотенской котловины, -установить взаимосвязи формирования и распространения аномалий характеристик водных масс в Норвежском и Гренландском морях с процессами внутри и за пределами рассматриваемого региона;

Положения выносимые на защиту

1. Сформированная база океанографических данных Норвежского и Гренландского морей (содержащая около 130000 станций, прошедших процедуры проверки и интерполяции на стандартные горизонты), позволяет получить более детальное, чем выполненные ранее, описание структуры водных масс, их пространственной и временной изменчивости.

2. Уточненные схемы средних распределений океанографических характеристик, положение климатических фронтов, положение ядра Атлантических вод с максимумом солености и распределения температуры и солености на глубине максимума, распределение характеристик летнего распреснения поверхностного слоя.

3. Временные ряды океанографических наблюдений на к/п «М» репрезентативны для изучения межгодовой изменчивости характеристик водных масс Северных морей. Соотношение интенсивности аномалий температуры и солености Атлантических вод определяют режим вертикального обмена и перераспределения свойств в нижележащие слои. В период с 1960 по 1970 год наблюдались сильные положительные аномалии солености Атлантических вод, сопровождающиеся возрастанием температуры и солености промежуточных и глубинных вод. Наибольшей интенсивности этот процесс достиг в конце 1960-х годов, в период образования в верхнем слое аномалии с максимальной плотностью.

4. Изменения концентраций растворенного в воде кислорода на глубине положения промежуточного и глубинного адвективных максимумов в южной части Норвежского моря отражают изменения интенсивности образования промежуточных и глубинных водных масс в Гренландском и Исландском морях.

5. Следствием прохождения через акваторию Норвежского и Гренландского морей «Великой соленостной аномалии» в 1976-80 гг., стало снижение общего фона солености Норвежского и Гренландского морей и ослабление интенсивности вертикального обмена. Периоды с низкими (1954-72гг.) и высокими (после 1972г.) значениями индекса СевероАтлантического колебания соответствуют преобладанию высокого и низкого фона солености в Норвежском и Гренландском морях.

6. Климатический сигнал, поступающий из Северной Атлантики в Северные моря, проявляется, прежде всего, в изменении солености воды. Температурный сигнал значительно слабее и разрушается в южной части Норвежского моря. Устойчивые связи в изменении температуры прослеживаются севернее корабля погоды «М» до пролива Фрама в промежуточных и глубинных слоях, что свидетельствует о формировании аномалий температуры в пределах Норвежского моря.

7. В развитии глубокой конвекции в Гренландском море с 1950 по 1998 год выделено два периода интенсивного и два периода ослабленного образования глубинных вод.

Интенсивное образование глубинных вод конца 60х- начала 70х годов определялось сочетанием высоких величин солености Атлантических вод, благоприятным распределением характеристик водных масс в Гренландском круговороте и аномальных атмосферных условий. В период ослабления конвекции увеличение температуры глубинных вод происходило за счет смешения с водами арктического происхождения. Резкое возрастание температуры всего столба воды в 90х годах определялось общим возрастанием температуры Атлантических вод вдоль траектории их движения в Норвежском море.

Основные результаты, полученные в диссертации

1. Сформирована база данных Норвежского и Гренландского морей, получены «очищенные» массивы интеполированных на стандартные горизонты океанографических характеристик.

2. Усовершенствован метод многомерной классификации водных масс основанный на алгоритме расчета и разделения Кратчайшего Незамкнутого пути (КНП).

3. Получены уточненные схемы климатического распределения океанографических параметров на акватории Норвежского и Гренландского морей.

4. Определены закономерности сезонной и межгодовой изменчивости в климатообразующих областях Норвежского и Гренландского морей, выявлены взаимосвязи между изменением океанографических характеристик. Корреляционный анализ временных рядов позволил оценить особенности распространения и трансформации адвективных климатических сигналов температуры и солености, поступающих из Северной Атлантики.

5. По данным к/п «М» построены диаграммы временной эволюции аномалий температуры, солености, растворенного в воде кислорода и плотности в слое 0-1900м за период с 1953 по 1998 год. Вторая по интенсивности, после ВСА 70-х, отрицательная аномалия солености зарегистрирована с 1993 по 1996 годы. Соотношение аномалий температуры и солености в верхнем слое определяет появление аномалий плотности разного знака и интенсивности.

Установлено, что эффективное перераспределение свойств в нижележащие слои происходит в периоды формирования аномалий с высокими величинами плотности.

6. Изменения концентраций растворенного в воде кислорода в южной части Норвежского моря несут информацию об интенсивности конвективных процессов в сопредельных областях Исландского и Гренландского морей. Установлено существование слоев промежуточного и глубинного максимумов кислорода адвективного происхождения. Определены закономерности долгопериодных изменений океанографических характеристик в этих слоев. Выявлены причинно-следственные связи между изменениями солености Атлантических вод, интенсивностью образования промежуточных и глубинных вод в конвективно- активных областях и изменениями концентрации кислорода в слоях глубоководных максимумов. Уменьшение объемов образования глубинных вод в Гренландском море вызвало резкое изменение океанографических параметров в слое глубоководного максимума кислорода.

7. Для семи областей на акватории Норвежского и Гренландского морей определены закономерности прохождения ВСА 70-х годов. Сделаны выводы об особенностях ее воздействия на гидрологический режим Северных морей. Определены топография поверхности с максимальным дефицитом солености и траектории распространения низкосоленого сигнала.

8. Обобщены натурные наблюдения в области аномально глубокого проникновения Атлантических вод над Лофотенской котловиной. Определены закономерности формирования структуры вод, изменения положения глубоководного центра теплой аномалии, показана роль зимних конвективных процессов.

9. Сформирована локальная база данных для центральной части Гренландского моря, пополненная данными до 1998 года. Выявлены климатические стадии образования глубинных вод в Гренландском море, установлены внешние факторы их формирования.

Актуальность работы

Климатические модели общей циркуляции океана и атмосферы предсказывают сильную реакцию климата Арктики на антропогенные изменения. Полярное усиление изменений характеристик водных масс служит важным показателем направленности климатических изменений. Верхний слой океана способен аккумулировать больше тепла, чем вся атмосфера. В областях с интенсивной теплоотдачей из океана в атмосферу происходит образование водных масс и перераспределение свойств в глубинные слои. Таким образом, океан выступает в роли звена сглаживающего резкие изменения при смене атмосферных режимов. В свою очередь, долгопериодные изменения характеристик водных масс через механизмы обратных связей определяют изменения в атмосфере. Предсказание изменений климата требует понимания направленности изменений в наиболее консервативной, океанической части общей климатической системы. Проявлением смены климатических процессов в Норвежском и Гренландском морях стали изменения интенсивности вертикального обмена и характеристик водных масс. Начиная с 80-х годов наблюдается значительное возрастание температуры Атлантических вод на фоне продолжающегося с 50-х годов снижения их солености. В области образования промежуточных и глубинных вод в Гренландском море произошло резкое возрастание температуры всего столба воды, а температура глубинных вод достигла максимального за весь период наблюдений значения. Степень трансформации Атлантических вод в Норвежском и Гренландском морях во многом определяет гидрологические условия в Арктическом бассейне. Произошедшие в последнее десятилетие рост температуры Атлантических вод в Арктическом бассейне и увеличение занимаемой ими площади требует сопоставления с изменениями условий их циркуляции и модификации в НГМ. Ключевым фактором, регулирующим вертикальный обмен в НГМ, является соленость верхнего слоя. Соотношение адвекции Атлантических и Полярных вод, а также условий их взаимодействия и распространения на акватории Северных морей регулируется атмосферными процессами. Выяснение взаимосвязей изменения солевого запаса и характеристик водных масс в Северных морях является важным условием успешного построения математических моделей и предсказания долгопериодных изменений. Разделение природной и антропогенной составляющих изменения климата требует знаний, основанных на анализе всех доступных рядов наблюдений. Надежное определение климатических трендов и формирующих их процессов требует совершенствования методики классификации водных масс. Это обусловлено необходимостью разделения вклада пространственной и временной составляющих изменчивости с целью определения областей репрезентативных для изучения долгопериодных трендов. В океанографии изучение долгопериодной изменчивости, в силу отсутствия достаточно полных и однородных рядов наблюдений, часто связано с использованием различного вида осреднений, как в пространстве, так и во времени. От выбора области осреднения часто зависит конечный результат. Для объективного выделения типов вод в диссертационной работе использован метод многомерной классификации, основанный на разделении кратчайшего незамкнутого пути (КНП). По мнению автора, наиболее эффективным способом, учитывающим статистическую природу океанографических данных, является разделение КНП с помощью аппроксимирующих функций.

Район Норвежского и Гренландского морей остается объектом интенсивных экспедиционных исследований. Достаточно упомянуть такие международные программы как ESOP, VEINS, Nordic WOCE. Причины смены гидрологических режимов, перестройки вертикального и горизонтального обмена, возникновения и распространения аномалий, изменения расходов через проливы, модификация характеристик и объемов глубоководного обмена - до конца не изучены и требуют дальнейшего проведение исследований.

Норвежское море является одним из наиболее продуктивных районов с интенсивным рыболовным промыслом, эффективность которого зависит от океанографических условий в верхнем слое и процессов вертикального обмена. В настоящее время отмечается период с высокой продуктивностью, благоприятный для увеличения численности популяций рыбы. Такая ситуация наблюдалась не всегда. Поэтому новые данные о структуре водных масс и процессах их трансформации, а также знания о тенденциях в изменении их характеристик, представляют большой интерес не только для изучения изменений климата, но и для решения прикладных задач. Использование многомерной методики с использованием большего числа параметров классификации представляется эффективным инструментом для решения широкого круга задач гидрохимического и гидробиологического характера.

Новизна результатов

Использование полной базы океанографических данных по НГМ позволило рассмотреть структуру и изменчивость гидрологических полей на различных пространственных и временных масштабах. При этом анализ проводился комплексно от крупномасштабных закономерностей формирования изменчивости к более детальному ее рассмотрению в климатически значимых областях. На этой основе определены пространственно- временные характеристики распространения и трансформации АВ в НГМ, показана ведущая роль изменения их солености в формировании режима вертикального обмена и перераспределения свойств в нижележащие слои. Впервые определены тренды температуры и солености вдоль траектории АВ в НГМ за различные периоды и рассмотрены закономерности распространения дефицита солености, вызванного «Великой соленостной аномалией» (ВСА). Из рассмотрения временных рядов океанографических характеристик на глубине промежуточного и глубинного максимумов кислорода в южной части Норвежского моря, по данным наблюдений к/п «М», установлены причинно- следственные связи между изменением солености АВ, температуры Гренландской глубинной водной массы (ГГВМ) и изменением концентраций кислорода в глубинных слоях. Показано, что сочетание особенностей крупномасштабной циркуляции вод, распределения океанографических характеристик и влияние зимних конвективных процессов в районе Лофотенской котловины создают здесь условия для аномально глубокого проникновения АВ. Определены периоды интенсивного и ослабленного образования глубинных вод в Гренландском море.

Показано, что усиление глубокой конвекции конца 60-х - начала 70-х годов вызвано совпадением высоких значений солености АВ, благоприятного распределения характеристик водных масс в центральной части Гренландского моря и аномальных условий в атмосфере. Предложен оптимальный алгоритм выделения типов вод с учетом статистических особенностей океанографических данных. Эффективность метода подтверждена на примере различных наборов данных.

Структура диссертации

Работа состоит из пяти глав, введения и заключения. Первые две главы посвящены анализу структуры водных масс в Норвежском и Гренландском морях и временной изменчивости их характеристик по данным натурных наблюдений. В третьей главе рассматриваются методические аспекты применения метода многомерного анализа для выделения водных масс, приведен пример классификации по среднемноголетним данным. Особенности структуры, изменчивости и результаты типизации вод в областях Лофотенской котловины и Гренландского круговорота анализируются в главах 4 и 5. Рассмотрим содержание глав более подробно.

Первая глава начинается с краткого описания базы гидрологических данных по Норвежско-Гренландскому региону. Рассмотрены принципы формирования базы и проверки качества данных. Дана пространственно-временная характеристика информации содержащейся в базе данных. Второй раздел состоит из двух параграфов. В первом параграфе дан краткий обзор последних публикаций о характеристиках водообмена через проливы, районах формирования ядер водных масс, системе поверхностных течений, глубоководном обмене. Второй параграф содержит описание горизонтальной структуры океанографических полей по среднемноголетним данным. Анализируются особенности пространственного распределения вертикального максимума солености Атлантических вод и влияния летнего распреснения. Горизонтальная структура океанографических полей рассмотрена с точки зрения вклада физических процессов. В заключительном разделе первой главы рассмотрена система климатических фронтальных разделов, закономерности ее модификации с глубиной. Значения градиентов поперек климатических разделов сравниваются с градиентами, рассчитанными по записям непрерывной регистрации поверхностной температуры и солености с борта судна. Мезомасштабная структура Арктического фронта, процессы меандрирования и образования интрузий анализируются по данным двух последовательных съемок с высоким пространственным разрешением.

В главе 2 основное внимание уделено анализу различных аспектов формирования изменчивости океанографических характеристик в Норвежском и Гренландском морях. По данным литературных источников приведены оценки межгодовых изменений обмена через Фареро-Шетландский пролив. Во втором разделе рассмотрены сезонная и межгодовая изменчивость характеристик для района корабля погоды "М". Обосновывается адвективная природа образования промежуточного (600м) и глубинного максимумов (1500м) кислорода и возможность использования временных рядов на этих глубинах как показателей конвективной активности. Показано, что смена режима вертикального обмена в Северных морях связана с изменениями солености атлантических вод. Одной из причин резких изменений является адвекция соленостных аномалий из Арктического бассейна и Северной Атлантики. Третий раздел посвящен особенностям распространения «Великой соленостной аномалии» 1970-х годов в Норвежском и Гренландском морях. В отличие от традиционного анализа ее движения в верхнем слое, акцент был сделан на изучение закономерностей распространения максимального дефицита солености. Вклад адвективной и внутренней (формируемой в Норвежском море) составляющих долгопериодной изменчивости температуры и солености воды рассмотрен с помощью корреляционного анализа временных рядов вдоль оси Атлантических вод от ФШП до пролива Фрама. В заключительном разделе главы рассматриваются интегральные характеристики временной изменчивости температуры и солености. Установлены связи между изменением индекса Северо-Атлантического колебания и аномальным состоянием характеристик на акватории морей. Распределения солености на разрезе вдоль соленого ядра АВ для различных периодов рассмотрены с точки зрения формирования режима конвекции в Гренландском море.

В главе 3 рассматриваются методология и практические аспекты применения многомерного кластерного анализа к выделению водных масс. Использованный алгоритм базируется на расчете кратчайших незамкнутых путей (КНП) в многомерном пространстве признаков и разделении полученного графа на компактные подмножества. Океанографические данные имеют «размытую» кластерную структуру, что затрудняет процедуру их типизации. Обосновывается оптимальный способ разделения. Рассматриваются различные расчетные схемы для решения задачи определения климатической изменчивости. Результаты работы алгоритма показаны на примере типизации среднемноголетних полей океанографических характеристик.

В главе 4 обобщены данные наблюдений в области крупномасштабной антициклонической циркуляции над Лофотенской котловиной в Норвежском море, где происходит аномально глубокое опускание Атлантических вод. Рассмотрены распределения океанографических характеристик, их сезонная и межгодовая изменчивость, вклад зимних конвективных процессов в формирование вертикальной структуры вод, изменения положения глубоководного ядра. Для одноградусных квадратов были рассчитаны коэффициенты корреляции температуры и солености на стандартных горизонтах относительно поверхности. Показано, что область над Лофотенской котловиной характеризуется аномальной толщиной слоя с высокими значениями коэффициентов и следовательно высокой однородностью, особенно в зимний период. Во втором разделе рассматриваются результаты типизации на разрезе вдоль 70°с.ш., дан анализ временной изменчивости характеристик выделенных типов вод.

Пятая глава посвящена анализу особенностей распределения и изменчивости океанографических параметров в центральной части Гренландского моря. Особое внимание

18 уделено анализу климатических режимов образования глубинных вод. Большое количество публикаций по этому району подчеркивает значение происходящих в этом районе процессов. Поэтому в первом разделе дан краткий обзор развития представлений о механизмах глубокой конвекции и влиянии внешних факторов. Затронуты вопросы климатологии, ледового режима, моделирования, в том числе боксового, с учетом наблюдений за трассерами. Во втором разделе анализируются данные наблюдений в центральной части Гренландского моря за период с 1951 по 1998 год. Рассмотрены закономерности сезонной изменчивости океанографических параметров. Анализируются климатические стадии образования глубинных вод в Гренландском море. Изменения температуры Гренландской глубинной водной массы сопоставлены с изменениями приземной температуры воздуха, солености АВ и условиями в Гренландском круговороте. Трансформация термической структуры вод для различных периодов показана на примерах средних вертикальных профилей, распределений на горизонтах и разрезах. В последнем разделе рассмотрена типизация вод вдоль разреза по 75°с.ш. с использованием пяти исходных параметров классификации.

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Кораблев, Александр Аркадьевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Совместный анализ океанографических данных в НГМ позволил построить связанную картину изменений океанического климата. Полученные результаты показали, что за последние несколько десятилетий произошло сильное изменение океанических характеристик, структуры водных масс и взаимодействия между ними. Прежде всего, это проявилось в изменении соотношения горизонтального и вертикального обмена. На не значительном для климатических процессов отрезке времени ослабление процесса образования глубинных вод привело к резкому изменению характеристик глубинных вод -ключевого звена глобальной термохалинной циркуляции в Северной полярной области. Изменения характеристик верхнего слоя и в особенности снижение его солености привело к смене гидрологического режима, сопровождаемого изменением атмосферной циркуляции и условий обмена между океаном и атмосферой. Степень модификации Атлантических вод в НГМ также оказалась подверженной долгопериодным изменением. Совпадение сроков резкого возрастания температуры в Гренландском круговороте и увеличение температуры атлантических вод в Арктике показало единую причину этих изменений. Выявлены и рассмотрены периоды с аномальным состоянием характеристик океанического климата. Приведенные в диссертационной работе результаты, которые были получены на основе сформированной автором базы океанографических данных, позволяют сформулировать следующие выводы:

1. Крупномасштабная структура горизонтальных океанографических полей в НГМ формируется в результате воздействия целого спектра процессов, среди которых - адвекция течениями, модификация за счет взаимодействия с атмосферой, смешение между водными массами, глубокая и склоновая конвекция, образование промежуточных водных масс во фронтальных зонах и трансфронтальный обмен, воздействие сезонных и межгодовых изменений. Вклад этих процессов различен, и определяется региональными особенностями.

Наибольшего проникновения в глубинные слои свойства, сформированные на поверхности, достигают в областях с локальной динамикой где вертикальная стратификация ослаблена.

2. Система крупномасштабных океанических фронтов образуется в областях взаимодействия основных водных масс, а ее конфигурация определяется аномалиями рельефа дна. Проведена типизация фронтальных зон, в том числе с использованием метода многомерной классификации. Показано, что вклад температуры и солености в суммарный градиент плотности отличается для разных участков фронтальных зон. Хотя положение основных фронтов квазистационарно, их обострение и релаксация подвержены межгодовой и сезонной изменчивости. Рассмотрены мезомасштабные процессы меандрирования и различные стадии образования интрузий на Арктическом фронте. Совместный вклад меандрирования и теплых интрузий рассматривается как дополнительный механизм усиления трансфронтального обмена.

3. По данным к/п «М» определены закономерности сезонной, межгодовой изменчивости океанических параметров и особенности взаимодействия между Арктическим и Антарктическим доменами в НГМ. Рассмотрены временные ряды характеристик на глубине залегания промежуточного и глубинного максимумов кислорода, обосновано их адвективное происхождение. Установлена важная роль кислорода как трассера конвективных процессов, выявлены взаимосвязи между изменениями его концентраций, солености атлантических вод и температуры глубинных вод в Гренландском море. Выявлено, что глубина слоев глубоководных максимумов непостоянна и зависит от климатической перестройки плотностной структуры в НГМ и условий развития зимней конвекции конкретного года. Сильное воздействие на режим вертикального обмена оказывает величина и продолжительность поддержания определенного уровня солености Атлантических вод.

4. Получены временные и пространственные оценки прохождения через акваторию НГМ «Великой Соленостной Аномалии». Последствиями этого события стали - снижение фоновой солености верхнего слоя в НГМ (около 0.1 рэи) и ослабление вертикального обмена. Определена топография поверхности распространения максимального дифицита соли вызванного ВСА. ВСА в НГМ двигалась по двум траекториям - вдоль климатической системы фронтов и с Норвежским течением в Баренцево море. Отличие в скорости и глубине распространения соленостной аномалии определили разные сроки достижения ВСА Гренландского и Баренцева морей.

5. Корреляционный анализ временных рядов на разрезе вдоль основного потока AB позволил оценить воздействие аномалий температуры и солености поступающих в результате адвекции из Северной Атлантики на гидрологический режим HTM. Аномалии температуры разрушаются в южной части Норвежского моря в то время как аномалии солености сохраняются до пролива Фрама. Основная зона трансформации AB расположена в области влияния полярных вод Восточно- Исландского течения. Смещение начальной точки расчета в область к/п «М» привело к появлению значимых корреляций как для солености, так и для температуры.

6. Установлены периоды аномального состояния гидрологического режима в НГМ. Период 1954-72 с высокой фоновой соленостью был прерван адвекцией ВСА в 1973-79 годах, после чего установился режим с пониженной соленостью верхнего слоя. На фоне этих крупномасштабных особенностей распространялись положительные и отрицательные аномалии температуры и солености с различной интенсивностью, продолжительностью и пространственным масштабом. Выявлено две сильные положительные и две сильные отрицательные аномалии солености. Аномалия солености середины 1990х годов, по степени ее воздействия в промежуточном слое, превысила влияние ВСА. Сочетание аномалий температуры и солености определяет аномалии плотности верхнего слоя - основного условия лимитирующего вертикальный обмен. Сильная положительная аномалия плотности в конце 1960х годов вызвала усиление вертикального обмена не только в конвективных областях Арктического домена, но и в Норвежском море. Причинами ее образования были - высокая соленость АВ, их аномальное распространение в западные районы НГМ и экстремальные условия атмосферной циркуляции конца 1960х годов.

7. Показано, что в 1980-90гг в северо-восточной части НГМ сформировалась сильная положительная аномалия температуры воды в слое до 500м. Тот факт, что температура АВ оказалась выше, чем в период усиленной адвекции 1954-72гг указывает на возможность генерации положительных аномалий температуры внутри НГМ. В качестве возможных механизмов рассматриваются снижение теплоотдачи вследствие уменьшения ширины потока и обмена на нижней границе АВ, увеличения приземных температур воздуха и уменьшения глубины зимней конвекции. Одна из причин уменьшения толщины зимнего перемешанного слоя заключается в общем снижение солености. Изменение положения цизохалин между высокосоленым и низкосоленым режимами в НГМ вдоль потока АВ может достигать 800900км, что в 4-5 раз превышает смещение восточной границы АВ в направлении восток-запад.

8. Обосновано применение многомерного кластерного анализа на основе Кратчайшего Незамкнутого Пути (КНП) для типизации водных масс и изучения долгопериодной изменчивости их характеристик. Рассмотрена эффективность использования различных расчетных алгоритмов. Установлено, что оптимальным способом разделения КНП, с учетом разной статистической природы водных масс, является аппроксимация различными функциями. С помощью усовершенствованной методики проведена классификация по среднемноголетним данным. Приведен анализ характеристик выделенных типов и особенностей механизмов их формирования.

9. Установлены закономерности формирования структуры вод, сезонной и межгодовой изменчивости в области аномально глубокого проникновения АВ над Лофотенской котловиной. Показано, что наряду с крупномасштабной динамикой течений большой вклад здесь вносят процессы зимней конвекции. Толщина однородного слоя может достигать глубины 1000м, что сопоставимо с глубиной конвекции в Гренландском море. Положительная аномалия температуры прослеживается до дна, а центр антициклонической циркуляции имеет жесткую топографическую привязку. Зафиксирован рост температуры Норвежской глубинной водной массы на 0.2°С с 1985 по 1995 год связанный с снижением объемов образования глубинных вод в Гренландском море. Высокие значения коэффициентов корреляции полей температуры и солености в подповерхностном слое относительно поверхности, позволяют рассматривать этот район НГМ как ключевой для реконструкции океанографических полей по спутниковым наблюдениям. Типизация вод на разрезе вдоль 70°с.ш. позволила определить структуру вод и особенности межгодовой изменчивости характеристик выделенных типов вод. 10. На основе специализиронной базы данных центральной части Гренландского моря, пополненной наблюдениями до 1998 года, определены закономерности сезонной, межгодовой изменчивости характеристик и формирования структуры вод. Выявлены климатические стадии развития глубокой конвекции в Гренландском море. С 1950 по 1998 наблюдалось два периода интенсивного и два периода ослабленного образования глубинных вод. В 1998 году температуры глубинных вод достигла абсолютного за весь период наблюдений максимума достигнув на глубине 2000м величины на 0.25°С превышающей наблюдения 1970х годов. Сопоставление с временными рядами изменения температуры воздуха, индекса СевероАтлантического колебания, солености АВ и солености вод Гренландского круговорота позволило сформулировать зависимость интенсивности развития глубокой конвекции от внешних условий. Сделан вывод, что интенсивное образование глубинных вод конца 1960х годов, можно считать своего рода аномалией вызванной совпадением целого ряда благоприятных условий. В качестве основных нужно назвать атмосферную циркуляцию и повторение необычайно холодных зим, высокую соленость АВ, а также поверхностных и промежуточных вод в Гренландском круговороте (ГК). Проведена типизация вод на разрезе вдоль 75°с.ш. в Гренландском море. Быстрый прогрев всей толщи вод в ГК, начиная с 1990 года, определялся не только общим ослаблением конвекции, но и устойчивым увеличением температуры АВ на всем пути их движения от Фареро - Шетландского пролива. Показано, что произошло не только изменение термохалинных характеристик ГК но и структуры вод. Это проявляется в разделении толщи вод на верхний слой, где конвекция до промежуточных глубин продолжается и изолированный глубинный слой. Постепенная релаксация купола донных вод над Гренландской котловиной привела к полному его исчезновению и заполнению водами периферии. Рассмотрены различные механизмы ответственные за увеличение температуры ГК. Наблюдения за трассерами показывают, что вентиляция глубинных вод, не смотря на отсутствие эпизодов глубокой конвекции, продолжается. Это стимулировало поиск механизмов объясняющих это явление. Приводятся их сопоставление. Типизация вод на разрезе вдоль 75°с.ш. позволила определить структуру вод и статистические характеристики водных масс. 11. Проведенные исследования позволили сформулировать общую концепцию состояния океанического климата в НГМ конца прошлого века. Суперпозиция двух разнонаправленных процессов. Ослабление термохалинной циркуляции ведет к снижению обмена НГМ с Северной Атлантикой, а усиление меридионального переноса (индекс САК) сопровождается усилением адвекции АВ, что проявляется в изменение термохалинных характеристик водных масс. Усиление циклоничности внутри НГМ ведет к усилению роли Восточно-Исландского течения в перераспределении полярных вод по сравнению с выносом через Датский пролив. Так, интенсивная низко-соленая аномалия середы 1990х вызвала сильное снижение солености в южной части Норвежского моря, что не наблюдалось при образовании ВСА в 1960х годах. Влияние атмосферной циркуляции проявляется лишь в виде увеличения солености вдоль побережья Скандинавии, в то время как в западных и центральных областях НГМ продолжается распреснение и снижение температуры воды. По мнению автора, начальным толчком к переходу от режима интенсивного вертикального обмена к преобладанию горизонтального переноса в НГМ послужила адвекция ВСА в середине 1970х годов. Установившейся низко-соленый режим верхнего слоя, на фоне атмосферной циркуляции блокирующей северные затоки, привел к подавлению зимнего конвективного перемешивания до больших глубин и последовавшему увеличению температуры глубинных вод и вод перелива в Северную Атлантику.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Кораблев, Александр Аркадьевич, Санкт-Петербург

1. 11 Атлас условий промысла сельди в Норвежском и Гренландском морях. -Калининградский совет нар. хоз-ва, 1962,184с.

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

3. Адров Н.М. Трансформация водных масс системы Гольфстрима. РАН Кольский Научный центр, Апатиты, 1993

4. Алексеев А.П., Истошин Б.В. Схема постоянных течений Норвежского и Гренландского морей // Труды ПИНРО, 1956, Вып. 9, с. 62-68.

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

6. Алексеев Г.В., Николаев Ю.В. Натурные исследования в Норвежской энергоактивной зоне. -В.кн.: Итоги науки и техники. Атмосфера, океан, космос- программа "Разрезы" М: Изд. ВИНИТИ, Т.8,1987, с.233-240.

7. Алексеев Г.В., Кораблев A.A., Янес A.B. Термическое состояние океана в Норвежской ЭАЗО В сб.: Мониторинг климата-87, Л, Гидрометеоиздат, 1989, с.23-25.

8. Алексеев Г.В., Кораблев A.A. Океанографические условия развития глубокой конвекции. -В кн.: Закономерности крупномасштабных процессов в Норвежской энергоактивной зоне и прилегающих районах,- С.П., Гирометеоиздат, 1994. с.79-93.

9. Алексеев Г.В., Иванов В.В., Кораблев A.A. Межгодовая изменчивость глубокой конвекции в Гренландском море. Океанология, 1995, том 35, N 1, с.45-52.

10. Алексеев Г.В., Широков П.Е. Сезонность в изменении поля температуры в районе корабля погоды «М». Тр. ААНИИ, 1988, т.409, с.61-70.

11. Алексеев Г.В. Современное состояние климата в Арктике. В сб. Проблемы Арктики и Антарктики, 2000, Гидрометиздат, Вып. 72, с.42-71.

12. Березкин Вс. А. Гренландское море и полярный бассейн» // Тр. первой высокоширотной экспедиции на л/п «Садко» в 1935г., Т.1, вып. 1,1939, 167с.

13. Богородский П.В., Максштас А.П. и др. 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. Войновский П.А. и др. Крупномасштабные фронтальные зоны Норвежского моря. В сб.: Исследование южной части Норвежского моря. - М., Гидрометеоиздат, 1989, с. 30-34.

16. Грузинов В.М. Гидрология фронтальных зон мирового океана. Л., Гидрометеоиздат, 1986, 272с.

17. Гудман С., Хидетниеми С. Введение в разработку и анализ алгоритмов. М., Мир, 1981, 288с.

18. Загоруйко Н.Г. Методы распознавания и их применение. Л., Гидрометеоиздат, 1972,206с.

19. Закономерности крупномасштабных процессов в Норвежской энергоактивной зоне и прилегающих районах,- С.П., Гирометеоиздат, 1994. 214с.

20. Захаров В.Ф. Морские льды в климатической системе. С.П., Гидрометеоиздат, 1996,213с.

21. Иванов В.В., Кораблев A.A. Структура и динамика гидрологических фронтов. В кн.: Закономерности крупномасштабных процессов в Норвежской энергоактивной зоне и прилегающих районах,- С.П., Гирометеоиздат, 1994. с.41-56.

22. Иванов В.В., Кораблев А.А Океанографическая база данных Северных морей. В кн.: Формирование баз данных по гидрометеорологии и морскому льду. Ред. И.Е.Фролов, .-С.П., Гирометеоиздат, 1995. с. 19-27.

23. Иванов В.В., Кораблев A.A. Формирование и регенерация внутрипикноклинной линзы в Норвежском море. Метеорология и Гидрология, 1995, №9, с. 102-110.

24. Иванов В.В., Кораблев A.A. Динамика внутрипикноклинной линзы в Норвежском море. Метеорология и Гидрология, 1995, №10, с.55-62.

25. Карпова И.П., Кораблев A.A. Выделение фронтальных разделов с помощью многомерного анализа. Тез. док. Всесоюзного совещания пользователей океанографической информации, Обнинск, 21-24 мая 1985, Обнинск, 1985.

26. Карпова И.П., Кораблев A.A. Полярный фронт Норвежского моря. В сб. Гидрометеорологические процессы в промысловых районах северной и южной Атлантики. -Л., 1987, ВЫП.99, с. 121-128.

27. Колесников Г.И., Николаев Ю.В. Временная статистическая структура температуры воды в районе корабля погоды «М». Тр. ААНИИ, 1988, т.409, с.56-60.

28. Кораблев A.A. Изменчивость структуры фронтальных разделов Норвежской энергоактивной зоны океана. Тез. докл. I Всесоюзной школы-семинара, Ленинград, 2-11 апреля 1987, Л., Гидрометеоиздат, 1987.

29. Кораблев A.A. Система фронтальных разделов Норвежской ЭАЗО. -В.кн.: Итоги науки и техники. Атмосфера, океан, космос- программа "Разрезы" М: Изд. ВИНИТИ, Т.8, 1987, с. 151-160.

30. Кораблев A.A. Классификация водных масс и изменения их характеристик. В кн.: Закономерности крупномасштабных процессов в Норвежской энергоактивной зоне и прилегающих районах.- С.П., Гирометеоиздат, 1994. с.27-41.

31. Корандашева Т.К. Стратификация, термические поля и циркуляция вод Норвежского и Гренландского морей. М., Гидрометеоиздат, 1988,180с.

32. Нагурный А.П., Богородский и др. Интенсивное образование холодных донных вод на поверхности Гренландского моря. Докл. АН СССР, 1985, т. 284, №2, с. 478-480.

33. Никифоров Е.Г., Шпайхер А.О. Закономерности формирования крупномасштабныых колебаний гидрологического режима Северного Ледовитого Океана. Л., Гидрометеоиздат, 1980, 269 с.

34. Никифоров Е.Г. Термохалинная система и циркуляция вод Северного Ледовитого Океана. -Проблемы Арктики и Антарктики, Вып.71, С-П, Гидрометеоиздат, 1999, с.192-210.

35. Никифоров Е.Г., Блинов Н.И., Лукин В.В. Некоторые результаты экспедиционных исследований по программе «Полекс-Север-76» //«Полекс-Север-76» (научные результаты). Часть 1,-Л.: Гидрометеоиздат, 1979,115с.

36. Пивоваров C.B. Распределение гидрохимических элементов в районе образования донных вод Гренландского моря. Тр.ААНИИ, Т.409,.- Л.: Гидрометеоиздат, 1988, с.71-76.

37. Прим Р.К. Кратчайшие связывающие сети. В Кибернитическом сб. №2, М., Иностр. лит., 1961, с. 95-108.

38. Программа исследования взаимодействия атмосферы и океана в целях изучения короткопериодных изменений климата (программа «Разрезы») Итоги науки и техники, атмосфера, океан, космос-программа «Разрезы», Т.1, -Ь., 1983,60с.

39. Программа Национального Натурного эксперимента 1976 г. «Полекс-Север-76» /Составители: Е.Г.Никифоров, Э.И.Саруханян, Л.А.Тимохов. -Л:Репрогр.ААНИИ, 1967. 115с.

40. Прошутинский А.Ю., Усатенко С.Г. Термохалинная циркуляция вод Норвежской энергоактивной зоны весной 1987г. Тр.ААНИИ, Т.424,.- Л.: Гидрометеоиздат, 1991, с.42-49.

41. Романцов В.А., Смирнов Н.П. О тепловом состоянии вод Норвежского моря. -Тр. ААНИИ, т.382, 1983, с.84-100

42. Романцов В.А. Научные результаты экспедиционных исследований Норвежской энергоактивной зоны осенью- зимой 1983-1984 гг. -Тр. ААНИИ, т.407,1987, с.54-70

43. Структура и изменчивость крупномасштабных океанологических процессов и полей в Норвежской энергоактивной зоне. Л., Гидрометеоиздат, 1989. - 128с.

44. Танцюра А.И. Преобладающие поверхностные течения Норвежского моря // Труды ПИНРО, 1973, Вып.27, с.143-152.

45. Тимофеев В.Т. Водные массы Норвежского и Гренландского морей и их динамика —Тр. ААНИИ, т. 183,1944,264с.

46. Тимофеев В.Т. Водные массы Арктического бассейна. Л.Гидрометиздат, 1960,190с.

47. Тернер Дж. Эффекты плавучести в жидкостях. М., Мир, 1977, 431 с.

48. Уиллиамс У.Г., Ланс Дж.Н. Методы иерархической классификации. В сб. Статистические методы для ЭВМ. - М., Наука, 1986, с. 269-301.

49. Федоров К.Н. Физическая природа и структура океанических фронтов. Л., Гидрометеоиздат, 1983,296 с.

50. Aagaard К. Temperature variations in the Greenland Sea deep-water Deep Sea Research, vol. 15,1968, p. 281-296.

51. Aagaard K.J., H.Swift Seasonal transitions and water mass formation in the Iceland and Greenland seas. Deep Sea Research, vol. 28A,No.lO, 1981, p. 1107-1129.

52. Aagaard K. J., H.Swift and E.C.Carmack Thermohaline circulation in the Arctic Mediterranean seas. J. Geophys. Res., vol. 90 (C3), 1985, p. 4833-4846.

53. Aagaard K.J., E.Fahrbach, J.Meincke, H.Swift Saline outflow from the Arctic Ocean: Its contribution to the deep waters of the Greenland, Norwegian and Iceland Seas J. Geophys. Res., vol. 96 (Cl 1), 1991, p. 20433-20441.

54. Aken H.M., D.Quadfasel, A.Warpakowski The Arctic front in the Greenland Sea during February 1989: hydrographie and biological observations.- J. Geophys. Res., vol. 96, No. C3, 1991, p. 4739-4750.

55. Aken H.M., Budeus G. & M.Hahnel The Anatomy of the Arctic Frontal Zone in the Greenland sea. J. Geophys. Res., vol. 100, No. C8,1995, p. 15999-16014.

56. Alekseev G.V., A.A.Korablev. Greenland Sea convective gyre expeditionary monitoring. In.: "Greenland Sea Project. News-letter", N.8, November 1991, pp. 19-30.

57. Alekseev G., Korablev A., and V.Ivanov. Monitoring of the climate active processes in the Greenland and Norwegian Seas. Heads of report In: IOC Workshop Report No.84, Moscow, 1317 July, 1992, p.ll.

58. Alekseev G.V., Ivanov V.V., Korablev A.A. Interannual variability of thermohaline structure in the convection gyre of the Greenland Sea. Abstracts, Nansen Centennial Symposium, Solstraund -Bergen - Norway, June 21-25,1993.

59. Alekseev G.V., Ivanov V.V., Korablev A.A. Surface salinity as a crusial factor of the Greenland Sea deep convection. Abstracts, Anales Geophysical, Suppl. v. 12, PII, Ocean, Atm., Hydrol. and non-linear geoph., 1994, p.248.

60. Alekseev G.V., Ivanov V.V., Korablev A.A. Deep convection in the Greenland Sea: oceanographic preconditions, mechanisms and interannual variability. Abstracts, "Nordic Seas" Symposium. Katholische Akademie, Hamburg, March 7-9,1995, pp.13-16.

61. Alekseev G.V., Ivanov V.V., Korablev A.A. Interanual variability of deep convection in the Greenland Sea. In.: The Polar Oceans and their role in shaping the global environment. Geophysical Monograph 85,1995, pp.485-496.

62. Belkin I.M., Levitus S., Antonov J., S.-A. Malmberg. «Great Salinity Anomalies» in the North Atlantic. Progress in Oceanography, 41, 1998, pp. 1-68.

63. Blindheim J. Cascading of Barents Sea bottom water into the Norwegian Sea. Rapp. P.-v. Cons. Int. Explor. Mer, 1989, pp. 49-58.

64. Blindheim J. Arctic intermediate water in the Norwegian Sea. Deep Sea Res., 37,1990, P. 1475-1489.

65. Blindheim J. and B.Adlandsvic Episodic formation of intermediate water along the Greenland Sea Arctic Front. ICES CM 1995/Mini:6

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

67. Bonisch G., Blindheim J., Bullister John L., Schlosser P. and Douglas W.R. Wallace. Long-term trends of temperature, salinity, density and transient tracers in the central Greenland Sea. . J. Geophys. Res., 1997, vol. 102, No. C8, p. 18553-18571.

68. Budeus G., Maul A & G.Krause Variability in the Greenland Sea as revealed by a repeted high spatial resolution conductivity-temperature-depth survey. J. Geophys. Res., 1993, vol. 103 (C6), p. 9985-10000.

69. Budeus G., W.Schneider and G.Krause Winter convective events and bottom water warming in the Greenland Sea J. Geophys. Res., 1998, vol. 103(C9), p. 18513-18527.

70. Carmack F., Aagaard K. On the Deep water in the Greenland Sea.- Deep Sea Res.20, 1973, 687715

71. Carmack E.C The Arctic Ocean freshwater budget: sources, storage and export. -In "The Freshwater budget of the Arctic ocean" Edited by E.L.Lewis, NATO Science Series, 2. Environmental Security, 2000, Vol. 50, p.91-127.

72. Clarcke R.A., Swift J.H., K.P.Kolterman The Formation of Greenland Sea deep water: double diffusion or deep convection? .- Deep Sea Res., 37,1990, 687-715

73. Delworth T.L., S.Manabe and R.J.Stouffer Multidecadal climate variability in the Greenland Sea and surrounding regions: a coupled model simulation Geophysical Res. Letters, Vol. 24, No.3, 1997, p.257-260.

74. Dickson R.R., Meincke J., Malmberg S.A. and Lee A.J. The «Great Salinity Anomaly» in the northern North Atlantic, 1966-1982. Progress in Oceanography, 20(2), 1988, p. 103-151.

75. Dickson R.R. and J.Brawn The production of North Atlantic Deep Water: sources, rates and pathways. Journal of Geophysical Research, 99(C6),12, 1994, P. 12319-12341.

76. Dickson R., J.Lazier, J.Meincke and P.Rhines Long-term coordinated changes in the convective activity of the North Atlantic. Decadal Climate Variability. D.Anderson and J.Willebrand Eds., Global Environmental Change, Springer, 1996, p.211-261

77. Dickson B, J.Meincke, I.Vassie, J.Jungclaus, S.Osterhus Possible predictability in the overflow from the Denmark Strait. Nature, Vol.397, 21 January, 1999, pp.243-246

78. Dickson R., Osborn T.J., Hurrel J.W., Meincke J., Blindheim J., Adlandsvic B., Vinje T., Alekseev G. & W.Maslowski The Arctic ocean response to the North Atlantic oscillation. Journal of Climate, 2000, Vol.13, No. 15, p.2671-2696.

79. Dietrich G. Atlas of the Hydrography of the Northern Atlantic Ocean Based on the Polar Front Survey of the International Geophysical Year, Winter and Summer 1958. ICES, Hydrographic Service, Copenhagen, 1969

80. Dokken T.M. and E.Jansen Rapid changes in the mechanism of ocean convection during last glacial period Nature, 1999, vol.401, p. 458-461.

81. European Subpolar Ocean Program (ESOP). Scientific Report, Vol. 1 Edited by P.Wadhams, J.P.Wilkinson & S.Wells, 1996

82. Falck E. Water fluxes in the Nordic Seas A review. Abstracts, "Nordic Seas" Symposium. Katholische Akademie, Hamburg, March 7-9,1995

83. Furevik T., Annual and interannual variability of Atlantic Water temperatures in the Norwegian and Barents Seas: 1980-1996. Deep-Sea Res., revised submittion, 2000.

84. Gammelsrod, T., Osterhus, S., and Godoy, O. 1992. Decadal variations of ocean climate in the Norwegian Sea observed at Ocean Station «Mike». ICES mar. Sci. Symp., 195, 1992, pp. 6875.

85. Gathman S.G. Climatology. In: The Nordic Seas. - N.-Y.: Springer-Verlag, 1986, p.1-17.

86. GSP-Group, Greenland Sea Project: A venture toward improved understanding of the ocean's role in climate. EOS Tran. AGU., 1990, vol. 71, N 24, p. 750-755.

87. Hakkinen S. Upwelling at the sea ice edge: f mechanism for deep water fomation? J. Geophys. Res., 1987, vol. 92(C5), p.5031-2634.

88. Hansen, B. & R.Kristiansen Long term changes in the Atlantic water flowing past the Faroe Islands. ICES C.M. 1994/S:4, p.1-16.

89. Hansen, B. & Osterhus, S. North Atlantic Nordic Seas Exchange. Progress in Oceanography, 2000, V.45, N2, 109-208.

90. Hansen, B., Turrell, W.R. & Osterhus, S. Decrease of the overflow from the Nordic Seas into the Atlantic in the Faroe Bank Channel since 1950. Accepted Nature April 2001.

91. Heinze Ch., Schlosser P., Kolterman K.P., Meincke J. F A tracer ctudy of the deep waterreneval in the European polar seas. -Deep Sea Res. Vol.37, No.9,1973, 687-715

92. Helland-Hansen, B. & Nansen, F. 1909: The Norwegian Sea: Its physical oceanography based upon the Norwegian researches 1900-1904. Report on Norwegian Fishery and Marine-Investigations Vol.11,1

93. Hydrographic development in the Greenland Sea Gyre during the ESOP-2 period. Part I: The history of hydrographic parameter distribution Report to the EU, 1999

94. ICES The annual Ocean climate status summary Prepared by the Working Group on Oceanic Hydrography Ed: B.Turrell, Sopot, Poland, April 2000, pp.114.

95. Ivanov V., Korablev A. Monitoring and modelling of the frontal structure in the Nordic Seas. Heads of report. In: IOC Workshop Report No.84, Moscow, 13-17 July, 1992, p.16.

96. Ivanov V.V, Korablev A. A. The Iceland Gap Front Structure as an indicator of Faroe-Iceland overflow Abstracts, Anales Geophysical, Suppl.2, v.l 1, Part II, Ocean, Atm., Hydrol. and Nonlinear geoph., 1993, p. 156.

97. Ivanov V.V, Korablev A.A. The Nordic Seas frontal system climate structure Abstracts, Anales Geophysical, Suppl.2, v.ll, Part II, Ocean, Atm., Hydrol. and Non-linear geoph. , 1993, p.157.

98. Ivanov V., Korablev A. Is the intensity of the deep convection in the Nordic Seas an indicator of the long-term climate variability. Abstracts, WCRP, ACSYS, 7-10 November, Goteborg, Sweden, 1994, pp. 401-405.

99. Ivanov V.V, Korablev A.A. Temporal variability of the deep Sea anticyclonic lens above the Lofoten basin. Abstracts, Anales Geophysical, Suppl.2, v. 12, Part II, Ocean, Atm., Hydrol. and non-linear geoph., 1994, p.250.

100. Ivanov V., Korablev A., Myakoshin O. The winter convection features in the Lofoten basin. -Abstracts. WCRP, ACSYS, 7-10 November, Goteborg, Sweden, 1994, pp.406-410.

101. Ivanov V.V., Korablev A.A. The Greenland Sea convection features in 1993. Abstracts, Anales Geophysical, Suppl.2, v. 12, Part II, Ocean, Atm., Hydrol. and non-linear geoph., 1994, p.251.

102. Ivanov V., Korablev A., Myakoshin 0. PC-adapted oceanographic database for studying climate shaping ocean processes. -In Oceanology International 96. The Global Ocean Towards Operational Oceanography, Conference Proceedings, V.l, UK, 1996, pp.89-99.

103. Ivanov V.V., A.A.Korablev, Water masses Structure and dynamics in the Nothern Kara sea in Summer 1996. Polar Processes and Global Climate, ACSYS Conference, Rosario, Orcas Island, Washington, USA, 1997, Nov.,3-6, Part 1, p.103-105,

104. Johannessen O.M. Ocean Fronts. In: The Nordic Seas. - N.-Y.: Springer-Verlag, 1986, p. 111-123.

105. Johannessen O.M., Shalina E.V & W.Miles Satellite evidence for an sea ice cover in transformation. Science, 1999, Vol. 286, p.1937-1939.

106. Jonsson S. Seasonal and interannual variability of wind stress curl over the Nordic Seas- J. Geophys. Res., 1996, vol. 96(C2), p. 2649-2659.

107. Killworth P.D. On chimney formation in the Ocean. J. Phys. Oceanogr. 9, 1979, 531-554

108. Killworth P.D. Deep convection in the Word ocean. Rev. Geophys. Space Phys., 1983, vol.21, N 1, p. 1-26.

109. Korablev A.A. Long-term trends of water masses characteristics in the Nordic Seas. -Abstracts, "Nordic Seas" Symposium. Katholische Akademie, Hamburg, March 7-9,1995, p.43.

110. Korablev A. Seasonal and year-to-year oceanographic parameters variability in the Norwegian-Greenland Region -Abstracts, IUGG99, Birmingham, July 26-30,1999, B.51

111. Levitus S., J.I.Antonov, T.P.Boyer, C.Stephens Warming of the World Ocean. Science Vol.287, 24 March 2000, P.2225-2229

112. Lherminier P., J-C.Gascard, D.Quadfasel The Greenland Sea in winter 1993 and 1994: preconditioning for deep convection. Deep Sea Research II, vol. 46, 1999, pp. 1199-1235.

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

114. 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, vol. 43, No.6,1996, pp. 769-806

115. Meincke J., S.Jonsson & H.Swift Variability of convective conditions in the Greenland Sea. ICES mar.Sci.Symp., 1992, pp.32-39

116. Meincke J., B.Rudels and H.J.Friedrich The Arctic Ocean- Nordic Seas thermohaiine system. ICES Journal of Marine Science,54,1997,P.283-299.

117. Metcalf W.G. On the formation of bottom water in the Norwegian basin. Trans. Am. Geophys. Union 36(4),1955, 595-600

118. Metcalf W.G. A note on water movement in the GreenlandNorwegian Sea. Deep Sea Research, vol. 7, No.43, 1960, pp. 190-200

119. Mosby H. Deep water in the Norwegian Sea. -Geofys. Publ. 21(3),1959

120. Mysak L.A., D.K. Manak and R.F.Marsden Sea-ice anomalies observed in the Greenland and Labrador Seas during 1901-1984 and their relation to an interdecadal Arctic climate cycle. -Climate Dynamics, Vol.5, 1990, p.l 11-133.

121. Mysak L.A. & S.A.Venegas Decadal climate oscillation in the Arctic: new feedback loop for atmosphere-ice-ocean interactions. -Geophus. Res., Lett., 1998, 25, No.19, p.3607-3610.

122. Nansen F. Nortern Waters: Captain Roald Amundsen's Oceanographic observations in the Arctic Seas in 1901. -Scr.Nor.Akad. I. Mat. Naturv. Kl. Dybwad, Christiania, 1(3), 1906

123. Osterhus S. and T.Gammelsrod The Abiss of the Nordic Seas is warming J. of Climate, 1999, vol.12, pp.3297-3304

124. Orvic K.A., Skagseth O. & M. Mork Transport and structure of the Atlantic inflow to the Northern Seas based on long term current measurements -Abstracts, IUGG99, Birmingham, July 26-30, 1999, B.228

125. Poulain P.M., Warn-Varnas, A., and P.P. Niiler Niiler Near-surface circulation of the Nordic seas as measured by Lagrangian drifters. J. Geophys. Res., 1996, vol. 101(C8), p. 18237-18258.

126. Quadfasel D., J.Meincke Note on the thermal structure of the Greenland Sea gyre.- Deep Sea Res., 1987, Vol. 34,No.ll,pp. 1883-1888.

127. Quality control and processing of historical oceanographic temperature, salinity, and oxygen data. NOAA Technical Report NESDIS 81. Washington, D.C. August 1994.

128. Rahmstorf S. On the freshwater forcing and transport of the Atlantic thermohaline circulation. Climate Dynamic, 1996,12, P.799-811.

129. Reid J.L. On the contribution of the Mediterranean Sea outflow to the Norwegian-Greenland Sea.- Deep Sea Res., 1979, Vol. 26A, pp. 1199-1223.

130. Reiniger, R.F. and C.K.Ross. A method of interpolation with application to oceanographic data. Deep Sea Research, vol. 15, 1968, pp. 185-193

131. Rothrock D.A., Yu Y. & G.A.Maykut Thinning of the Arctic ice cover. -Geophus. Res., Lett., 1999, 26, p.3469-3472.

132. Rhein M. Ventilation rates of the Greenland and Norwegian Seas derived from distribution of the clorofluorometans F11 and F12. Deep Sea Research, vol. 38, No.4, 1991, pp. 485-503

133. Rudels B, Quadfasel D. and H. Friedrich The Arctic ocean deep water component in the Greenland- Scotland overflow. ICES Cooperative Research Report No.225,172-194

134. Rudels B. Haline convection in the Greenland Sea. Deep Sea Research, vol. 7, No.37, 1990, pp. 1491-1511

135. Rudels B., Friedrich H.J., D.Quadfasel The Arctic circumpolar boundary current Deep Sea Research II, vol. 46, 1999, pp. 1023-1062

136. Schauer U. The release of brine-enriched shelf water from Storfjord into the Norwegian Sea. J. Geophys. Res., 1995, vol. 100(C8), p. 16015-16028.

137. Schlosser P.,Bonisch G., Rhein M. and R.Bayer Reduction od deepwater formation in the Greenland Sea during the 1980s: evidence from tracer data Science, 251,1991, p. 1054-1056

138. Swift J.H. Water mass of the Arctic Domain. In: The Nordic Seas. - N.-Y.: Springer-Verlag, 1986, p. 129-151.

139. Swift. J.H., Kolterman K.P. The origin of Norwegian Sea deep water. J. Geophys. Res., 1988, vol. 93(C4), p. 3563-3569.

140. The Nordic Seas. N.-Y.: Springer-Verlag, 1986, p. 129-151.

141. Toudal L. & H.Valeur Ice extent in the Greenland Sea 1978-1995. ESOP Scientific Report, V.l,Sea Ice Group, Scott Polar Research Institute, 1996, p. 104-116.

142. Turrell W.R. Results from the Scottish Standard Sections Report of the working group on Oceanic Hydrography Santander, Spain, April 27 29, ICES CM 1998/C:8, 1998,p.52-67

143. Turrel W.R, Hansen B., Osterhus S., Hughes S., Ewart K. and J.Hamilton Direct observation of inflow to Nordic Seas throug the Faroe Shetland Channel 1994-1997. ICES CM/1999/L:01, pp.16

144. Visbeck M., J.Fischer and F. Schott Preconditioning the Greenland Sea for deep convection: Ice formation and ice drift J. Geophys. Res., 1995, vol. 100(C9), p. 18489-18502.

145. Visbeck M., M.Rhein Is bottom boundary layer mixing slowly ventilating Greenland Sea Deep Water? J. Physical Oceanography, 2000, Vol.30, p.215-224.227

146. Wadhams P. The Greenland Sea a historical introduction. Executive Summary - ESOP Scientific Report, V.l,Sea Ice Group, Scott Polar Research Institute, 1996, p. 1-7.

147. Walczowski W. The Arctic Front: Structure and Cross-Frontal Transport Processes. Abstracts, Oceanic Fronts and Related Phenomena, StPetersburg, Pushkin 18-22, May 1998