Сравнительный анализ межгодовой изменчивости температуры воды поверхности юго-западной части Баренцева моря и на разрезе «Кольский меридиан»

Цель работы: определить район Баренцева моря, изменчивость годовой температуры поверхности (SST) которого имеет высокий уровень статистической сопряжённости с таковой в слоях 0–50 и 0–200 м на разрезе «Кольский меридиан», пересекающего поток атлантических вод Мурманского течения.

Используемые методы: анализ выборок температуры воды на наличие трендов, циклических компонент, корреляционно-регрессионный анализ, расчёты статистических характеристик проводились с помощью пакета MS Excel 2007. Для исследования частотной структуры межгодовых колебаний температуры воды использовался спектральный анализ, реализованный в программном комплексе «AutoSignal».

Новизна: по данным 1951–2017 гг. выявлен полигон в юго-западной части Баренцева моря с координатами 71–73° с. ш. и 31–33° в. д., средняя SST которого имеет высокую корреляционную связь с температурой воды слоя 0–50 м на разрезе «Кольский меридиан» (r = 0,92). Это позволяет использовать температуру поверхности для оценки её межгодовой изменчивости и для восстановления пропусков данных на разрезе.

Результат: спектральные составы колебаний температуры воды атлантического генезиса, полученной разными методами, имеют незначительные различия во всех частотных диапазонах, что определяет их тесную сопряжённость. За рассмотренный 67-летний временной диапазон в 90 % случаев аномалии SST на выявленном полигоне и средней температуры в слое 0–50 м на разрезе «Кольский меридиан» совпадали по знаку, а у 81 % лет их разность по абсолютной величине не превышала 0,3 °C. С 1996 г. в период современного потепления вод моря в течение 22 лет отклонения температуры от норм на полигоне и разрезе были только положительными, а разность аномалий оказалась менее 0,2 °C.

Практическая значимость: с помощью данных SST на выбранном участке Баренцева моря можно восстанавливать пропуски температуры воды на разрезе «Кольский меридиан», анализировать особенности ее межгодовой изменчивости и прогнозировать динамику климата моря.

1. Аверкиев А. С., Булаева В. М., Густоев Д. В., Карпова И. П. 1997. Методические рекомендации по использованию метода сверхдолгосрочного прогнозирования гидрометеорологических элементов (МСПГЭ) и программного комплекса «Призма». Мурманск: Изд-во ПИНРО. 40 с.

2. Алексеев Г. В., Булатов Л. В., Захаров В. Ф., Иванов В. В. 1997. Поступление необычно тёплых атлантических вод в Арктический бассейн // Доклады РАН. Т. 356. С. 401–403.

3. Алексеев Г. В., Радионов В. Ф., Александров Е. И., Иванов Н. Е., Харланенкова Н. Е. 2015. Изменения климата Арктики при глобальном потеплении // Проблемы Арктики и Антарктики. № 1 (103). С. 32–42.

4. Алексеев Г. В., Пнюшков А.В, Смирнов А.В, Вязилова А. Е., Глок Н. И. 2019. Влияние притока из Атлантики на содержание пресной воды в верхнем слое Арктического бассейна // Проблемы Арктики и Антарктики. № 65 (4). С. 363–388.

5. Бойцов В. Д. 2006. Изменчивость температуры воды Баренцева моря и ее прогнозирование. Мурманск: Изд-во ПИНРО. 292 с.

6. Бойцов В. Д. 2009. Изменчивость температуры воды Баренцева моря и её воздействие на биотические компоненты экосистемы. Автореф. дисс. … док. географ. наук. СПб: РГГМУ. 49 с.

7. Бойцов В. Д. 2012. Межгодовые колебания гидрометеорологических характеристик в Баренцевом море, Северной Атлантике и Северном Ледовитом океане и их сопряжённость // Вопросы промысловой океанологии. Вып. 9, № 2. С. 61–95.

8. Бойцов В. Д. 2021. Долгопериодная изменчивость темпе ратуры поверхности Северного и Балтийского мо рей в 1900–2020 гг. Гидрометеорология и эколо гия // Учёные записки РГГМУ. № 63 С. 236–254. doi: 10.33933/2713–3001–2021–63–236–254

9. Бойцов В. Д., Карсаков А. Л., Аверкиев А. С., Густоев Д. В., Карпова И. П. 2010. Исследование изменчивости гидрофизических характеристик по наблюдениям на разрезе «Кольский меридиан» // Учёные записки РГГМУ. № 15. С. 135–149.

10. Карсаков А. Л., Трофимов А. Г., Ившин В. А., Анциферов М. Ю., Густоев Д. В., Аверкиев А. С. 2018. Восстановление данных по температуре воды на разрезе «Кольский меридиан» в 2016–2017 гг. // Труды ВНИРО. Т. 173. С. 193–206.

11. Латонин М. М., Башмачников И. Л., Бобылёв Л. П. 2020. Явление арктического усиления и его движущие механизмы // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. Т. 13, № 3. С. 3–19. doi: 10.7868/S2073667320030016.

12. Малинин В. Н., Шмакова В. Ю. 2018. Изменчивость энергоактивных зон океана в Северной Атлантике // Фундаментальная и прикладная климатология. Т. 4. С. 55–70. doi 10.21513/2410–8758–2018–4–55–70.

13. Мохов И. И. 2015. Современные изменения климата Арктики // Вестник РАН. Т. 85. № 5–6. С. 476–486.

14. Ожигин В. К., Ившин В. А., Трофимов А. Г., Карсаков А Л., Анциферов М. Ю. 2016. Воды Баренцева моря: структура, циркуляция, изменчивость. Мурманск: ПИНРО. 260 с.

15. Рожкова А. Ю., Дмитриенко И. А., Баух Д., Тимохов Л. А. 2008. Изменение свойств баренцевоморской ветви атлантических вод в котловине Нансена под влиянием атмосферной циркуляции над Баренцевым морем // Доклады РАН. Т. 418. № 3. С. 401–406.

16. Серых И. В., Костяной А. Г. 2018. Климатические изменения температуры юго-восточной части Балтийского моря // Труды II Всерос. конф. «Гидрометеорология и экология: достижения и перспективы развития». СПб.: Химиздат. С. 584–587.

17. Тимохов Л. А., Фролов И. Е., Кассенс Х., Карпий В. Ю., Лебе дев Н. В., Малиновский С. Ю. , Поляков И. В., Хелеманн Е. 2016. Изменения термохалинных характеристик трансполярной системы Северного Ледовитого океана // Проблемы Арктики и Антарктики. 2 (108). С. 34–49.

18. Трешников А. Ф., Баранов Г. И. 1972. Структура циркуляции вод Арктического бассейна. Л.: Гидрометеоиздат. 158 с.

19. Хаймина О. В., Бойцов В. Д., Карпова И. П. 2012. Вековые колебания климата морей северо-запада России // Учёные записки РГГМУ. № . 24. С. 62–74.

20. Bashmachnikov I. L., Yurova A. Y., Bobylev L. P., Vesman A. V. 2018. Seasonal and Interannual Variations of Heat Fluxes in the Barents Sea Region // Izvestiya Atmospheric and Ocean Physics . 54 (2). 213–222. doi 10.1134/S0001433818020032.

21. Belkin I. M. 2009. Rapid warming of large marine ecosystems // Progress in Oceanography. 81 (1). 207–213.

22. Boitsov V. D., Karsakov A. L., Trofimov A. G. 2012. Atlantic water temperature and climate in the Barents Sea, 2000–2009 // ICES J. Mar. Sci. 69 (5). 833–840. doi:10.1093/icesjms/fss075.

23. Gustafsson B. G., Schenk F., Blenckner T., Eilola K., Meier H. E.M., Müller-Karulis B., Neumann, T., Ruoho-Airola, T., Savchuk, O. P., Zorita, E. 2012. Reconstructing the development of Baltic Sea eutrophication 1850–2006 // Ambio. 41 (6). 534–548.

24. Hartmann D. L., Klein Tank. A.M.G., Rusticucci M., Alexander L. V., Brönnimann S., Charabi Y., Dentener F. J., Dlugokencky E. J., Easterling D. R., Kaplan A., Soden B. J., Thorne P. W., Wild M., Zhai P. M. 2013. Observations: Atmosphere and Surface // Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Stocker T. F., Qin D., Plattner G.-K., Tignor M., Allen S. K., Boschung J., Nauels A., Xia Y., Bex V., Midgley P. M. (eds.). Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. 159–254.

25. Huang B., Angel W., Boyer T., Cheng L., Chepurin G., Freeman E., Liu C., Zhang H.-M. 2018. Evaluating SST analyses with independent ocean profile observations // J. Climate. 31 (13). Pp. 5015–5030. doi:10.1175/JCLI-D-17–0824.1.

26. Lehmann A., Getzlaff K., Harlaß J. 2011. Detailed assessment of climate variability of the Baltic Sea area for the period 1958–2009 // Climate Research. 46. 185–196.

27. Loeng H., Ozhigin V., Aadlandsvik B. 1997. Water fluxes through the Barents Sea // ICES J. Mar. Sci. Vol. 54. P. 310–317.

28. Ozhigin V. K., Ingvaldsen R. B., Loeng H., Boitsov V. D., Karsakov A. L. 2011. Introduction to the Barents Sea // The Barents Sea: ecosystem, resources, management. Half a century of Russian-Norwegian cooperation. Trondheim: Tapir Academic Press. P. 39–76.

29. Semenov V. A. 2008. Influence of oceanic inflow to the Barents Sea on climate variability in the Arctic region // Dokl. Earth Sc. 418 (1). 91–94. doi 10.1134/S1028334X08010200.

30. Smedsrud L. H., Lars I., Ingvaldsen R. B., Eldevik T., Haugan P. M., Li Camille, Lien V. S., Olsen A., Omar A. M., Otterå O. H., Risebrobakken B., Sandø A. B., Semenov V. A., Sorokina S. A. 2013. The role of the Barents Sea in the Arctic climate system // Reviews of Geophysics. 51(7):1–35. doi:10.1002/rog.20017.

31. Sutton R. T., Hodson D. L.R. 2005. Atlantic Ocean forcing of North American and European summer climate // Science. Vol.309, № 5731. 115–118.

32. Smith T. M., Reynolds R. W. 2003. Extended reconstruction of global sea surface temperatures based on COADS data (1854–1997) // J. of Climate, 16, 1495–1510. doi: 10/1175/1520–0442–16.10.1495.

33. The Barents Sea: Ecosystem, Resources, Management. Halt a century Russian-Norwegion cooperation 2011. / Ed. T. Jakobsen, V. K. Ozhigin. Trondheim: Tapir Academik Press, 825 pp.

34. Users Guide by SeaSolve Software Inc. AutoSignal, 2003.

35. Yurova A. , Bobylev L. P. , Zhu Y. , Davy R. , Korzhikov A. Ya. 2018. Atmospheric heat advection in The Kara Sea region under main synoptic processes // Int. J. Climatol. 39 (1). Pp. 361-374. doi: 10.1002/joc.5811.