СТЕРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ УРОВНЯ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ

Обложка
  • Авторы: Захарчук Е.А.1,2, Сухачев В.Н.3,4, Тихонова Н.А.3,4, Литина Е.Н.1,5
  • Учреждения:
    1. Санкт-Петербургский Государственный Университет
    2. Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук
    3. Государственный океанографический институт имени Н.Н.Зубова, Росгидромет
    4. Санкт-Петербургский государственный университет
    5. Государственный океанографический институт имени Н. Н. Зубова
  • Выпуск: Том 23, № 4 (2023)
  • Страницы: ES4014
  • Раздел: Статьи
  • URL: https://journals.rcsi.science/1681-1208/article/view/253635
  • DOI: https://doi.org/10.2205/2023ES000846
  • ID: 253635

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Основная цель работы – оценить возможности данных регионального реанализа NEMO 3,6 (Nucleus for European Modeling of the Ocean) для реалистичного описания стерических колебаний уровня Балтийского моря и исследовать с помощью этих данных пространственно-временную структуру, а также возможные причины современных изменений уровня моря, вызванных вариациями плотности воды, в диапазоне межгодовых и сезонных масштабов изменчивости. С помощью оценки различных статистических критериев точности проводится сравнение рядов стерических колебаний уровня, рассчитанных по контактным измерениям температуры и солёности на океанографических станциях и по данным регионального реанализа. Показано, что данные реанализа позволяют достаточно точно воспроизводить наблюдающиеся стерические колебания уровня Балтийского моря. Впервые исследованы пространственные изменения величин линейных трендов стерических колебаний, которые свидетельствуют, что в рассматриваемый период 1993–2020 гг. в открытой Балтике и на западе Финского залива происходит, в основном, понижение стерического уровня моря, вызванное осолонением глубинных и придонных вод, в то время как в Ботническом заливе стерический уровень растёт из-за распреснения поверхностных вод открытой Балтики, за счет которых, главным образом, происходит обновление водной массы Ботнического залива. Результаты гармонического анализа стерических колебаний уровня демонстрируют, что в диапазоне сезонной изменчивости преобладающий вклад в стерические колебания уровня оказывает годовая гармоника a, амплитуда которой значительно превосходит амплитуды гармоник sa, ta и qa. Основное влияние на сезонные стерические колебания уровня оказывает термостерическая компонента, и только на юго-западе моря отмечается существенное влияние галостерической компоненты. В рассматриваемый период в изменениях амплитуд гармоник a, sa, ta и qa в большинстве регионов Балтийского моря отмечаются положительные линейные тренды, однако на юго-западе открытой Балтики наблюдается уменьшение амплитуд всех четырёх гармоник сезонных стерических колебаний уровня. В Заключении на основе анализа и обобщения различной гидрометеорологической информации делается предположение, что выявленные современные региональные изменения стерических колебаний уровня Балтийского моря связаны с повышением температуры воздуха, увеличением атмосферных осадков, уменьшением интенсивности ветра над морем, распреснением верхнего квазиоднородного слоя и увеличением солёности глубинных и придонных вод Балтики из-за водообмена с осолоняющимися водами Северного моря.

Об авторах

Е. А. Захарчук

Санкт-Петербургский Государственный Университет; Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук

ORCID iD: 0000-0001-6079-5739

В. Н. Сухачев

Государственный океанографический институт имени Н.Н.Зубова, Росгидромет; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: Syhachev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4821-4342
Scopus Author ID: 55969236600
ResearcherId: N-7470-2015

Н. А. Тихонова

Государственный океанографический институт имени Н.Н.Зубова, Росгидромет; Санкт-Петербургский государственный университет

ORCID iD: 0000-0002-4546-4920
Scopus Author ID: 11239410500
ResearcherId: I-4647-2015

Е. Н. Литина

Санкт-Петербургский Государственный Университет; Государственный океанографический институт имени Н. Н. Зубова

ORCID iD: 0000-0003-1069-1768
Scopus Author ID: 56534229800
ResearcherId: I-4667-2015

Список литературы

  1. Белоненко Т. В., Колдунов А. В. Стерические колебания уровня в северо-западной части Тихого океана // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 7. Геология. География. — 2006. — № 3. — С. 81—88.
  2. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Том III Балтийское море. Выпуск I. Гидрометеорологические условия / под ред. Ф. С. Терзиев, В. А. Рожков, А. И. Смирнова. — Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 1992. — С. 447.
  3. Гордеева С. М., Малинин В. Н., Дрозд М. В. Современная изменчивость уровня и водного баланса Балтийского моря // Морские берега - эволюция, экология, экономика. Материалы XXIV Международной береговой конференции, посвященной 60-летию со дня основания Рабочей группы «Морские берега»: в 2 томах. — Краснодар : Издательский дом Юг, 2012. — С. 88—91. — doi: 10.31519/conferencearticle_5b5ce38b9c90f6.81613295.
  4. Захарчук Е. А., Литина Е. Н., Клеванцов Ю. П. и др. Нестационарность гидрометеорологических процессов Балтийского моря в условиях меняющегося климата // Труды ГОИН. — 2017a. — № 218. — С. 6—62.
  5. Захарчук Е. А., Сухачев В. Н., Тихонова Н. А. Штормовые нагоны в Финском заливе Балтийского моря // Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле. — 2021. — Т. 66, № 4. — С. 781—805. — doi: 10.21638/spbu07.2021.408.
  6. Захарчук Е. А., Сухачев В. Н., Тихонова Н. А. и др. Стационарное и нестационарное описание сезонной изменчивости уровня Балтийского моря по данным мареографических измерений // Морской гидрофизический журнал. — 2022. — Т. 38, № 6. — С. 655—678. — doi: 10.22449/0233-7584-2022-6-655-678.
  7. Захарчук Е. А., Сухачёв В. Н., Тихонова Н. А. Механизмы опасных подъёмов уровня моря в Финском заливе. — Санкт-Петербург : Издательство «Петербург XXI век», 2017b. — С. 152.
  8. Литина Е. Н., Захарчук Е. А., Тихонова Н. А. Динамика гипоксийных зон в Балтийском море на рубеже XX и XXI веков // Водные ресурсы. — 2020. — Т. 47, № 3. — С. 322—329. — doi: 10.31857/s0321059620030098.
  9. Малинин В. Н. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. Учебник. — СПб : РГГМУ, 2008. — С. 408.
  10. Малинин В. Н. Уровень океана: настоящее и будущее. — СПб : РГГМУ, 2012. — С. 260.
  11. Провоторов П. П. Стерические колебания уровня моря // Колебания уровня в морях. — СПб : РГГМУ, 2003. — С. 129—138.
  12. РД 52.27.759–2011. Руководящий документ. Наставление по службе прогнозов. Раздел 3. Часть III Служба морских гидрологических прогнозов. — Москва, 2011.
  13. Ablain M., Meyssignac B., Zawadzki L., et al. Uncertainty in satellite estimates of global mean sea-level changes, trend and acceleration // Earth System Science Data. — 2019. — Vol. 11, no. 3. — P. 1189–1202. — doi: 10.5194/essd-11-1189-2019.
  14. Cazenave A., Meyssignac B., Palanisamy H. Global Sea Level Budget Assessment by World Climate Research Programme. — 2018.
  15. Dee D. P., Uppala S. M., Simmons A. J., et al. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. — 2011. — Vol. 137, no. 656. — P. 553–597. — doi: 10.1002/qj.828.
  16. Durack P. J., Wijffels S. E., Gleckler P. J. Long-term sea-level change revisited: the role of salinity // Environmental Research Letters. — 2014. — Vol. 9, no. 11. — P. 114017. — doi: 10.1088/1748-9326/9/11/114017.
  17. European Union-Copernicus Marine Service. Baltic Sea Physics Reanalysis. — 2018. — doi: 10.48670/MOI-00013. — URL: https://data.marine.copernicus.eu/product/BALTICSEA_MULTIYEAR_PHY_003_011/description.
  18. Gill A. E., Niller P. P. The theory of the seasonal variability in the ocean // Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts. — 1973. — Vol. 20, no. 2. — P. 141–177. — doi: 10.1016/0011-7471(73)90049-1.
  19. Greatbatch R. J. A note on the representation of steric sea level in models that conserve volume rather than mass // Journal of Geophysical Research. — 1994. — Vol. 99. — P. 12767. — doi: 10.1029/94jc00847.
  20. Hordoir R., Axell L., Löptien U., et al. Influence of sea level rise on the dynamics of salt inflows in the Baltic Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. — 2015. — Vol. 120, no. 10. — P. 6653–6668. — doi: 10.1002/2014jc010642.
  21. Hughes S. L., Holliday N. P., Gaillard F. Variability in the ICES/NAFO region between 1950 and 2009: observations from the ICES Report on Ocean Climate // ICES Journal of Marine Science. — 2012. — Vol. 69, no. 5. — P. 706–719. — doi: 10.1093/icesjms/fss044.
  22. Jackett D. R., Mcdougall T. J. Minimal Adjustment of Hydrographic Profiles to Achieve Static Stability // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. — 1995. — Vol. 12, no. 2. — P. 381–389. — doi: 10.1175/1520-0426(1995)0122.0.co;2.
  23. Köhl A., Stammer D., Cornuelle B. Interannual to Decadal Changes in the ECCO Global Synthesis // Journal of Physical Oceanography. — 2007. — Vol. 37, no. 2. — P. 313–337. — doi: 10.1175/jpo3014.1.
  24. Lehmann A., Myrberg K., Post P., et al. Salinity dynamics of the Baltic Sea // Earth System Dynamics. — 2022. — Vol. 13, no. 1. — P. 373–392. — doi: 10.5194/esd-13-373-2022.
  25. Leppäranta M., Myrberg K. Physical Oceanography of the Baltic Sea. — Springer Berlin Heidelberg, 2009. — P. 378. — doi: 10.1007/978-3-540-79703-6.
  26. Liblik T., Lips U. Stratification Has Strengthened in the Baltic Sea - An Analysis of 35 Years of Observational Data // Frontiers in Earth Science. — 2019. — Vol. 7. — doi: 10.3389/feart.2019.00174.
  27. Lisitzin E. The influence of water density variations on sea level in the Northern Baltic // The International Hydrographic Review. — 1959. — Vol. 36, no. 1. — P. 154–159.
  28. Lisitzin E. Sea-Level Changes. — Amsterdam : Elsevier Science & Technology Books, 1974. — P. 285.
  29. Marmefelt E., Omstedt A. Deep water properties in the Gulf of Bothnia // Continental Shelf Research. — 1993. — Vol. 13, no. 2/3. — P. 169–187. — doi: 10.1016/0278-4343(93)90104-6.
  30. Matthaus W. The history of investigation of salt water inflows into the Baltic Sea - from the early beginning to recent results // Marine Science Reports. — Rostock-Warnemuende, Germany : Baltic Sea Research Institute (IOW), 2006. — P. 73.
  31. Meier H. E. M. Modeling the pathways and ages of inflowing salt- and freshwater in the Baltic Sea // Estuarine, Coastal and Shelf Science. — 2007. — Vol. 74, no. 4. — P. 610–627. — doi: 10.1016/j.ecss.2007.05.019.
  32. Menéndez M., Woodworth P. L. Changes in extreme high water levels based on a quasi-global tide-gauge data set // Journal of Geophysical Research: Oceans. — 2010. — Vol. 115, no. C10. — doi: 10.1029/2009jc005997.
  33. Nerger L., Hiller W., Schröter J. A comparison of error subspace Kalman filters // Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. — 2005. — Vol. 57, no. 5. — P. 715–735. — doi: 10.3402/tellusa.v57i5.14732.
  34. North Sea Region Climate Change Assessment / ed. by M. Quante, F. Colijn. — Springer International Publishing, 2016. — P. 573. — doi: 10.1007/978-3-319-39745-0.
  35. Oppenheimer M., Glavovic B. C., Hinkel J., et al. Sea Level Rise and Implications for Low-Lying Islands, Coasts and Communities // The Ocean and Cryosphere in a Changing Climate. — Cambridge University Press, 2022. — P. 321–446. — doi: 10.1017/9781009157964.006.
  36. Passaro M., Müller F. L., Oelsmann J., et al. Absolute Baltic Sea Level Trends in the Satellite Altimetry Era: A Revisit // Frontiers in Marine Science. — 2021. — Vol. 8. — doi: 10.3389/fmars.2021.647607.
  37. Pemberton P., Löptien U., Hordoir R., et al. Sea-ice evaluation of NEMO-Nordic 1.0: a NEMO–LIM3.6-based ocean–sea-ice model setup for the North Sea and Baltic Sea // Geoscientific Model Development. — 2017. — Vol. 10, no. 8. — P. 3105–3123. — doi: 10.5194/gmd-10-3105-2017.
  38. Placke M., Meier H. E. M., Gr¨awe U. и др. Long-Term Mean Circulation of the Baltic Sea as Represented by Various Ocean Circulation Models // Frontiers in Marine Science. — 2018. — Т. 5. — doi: 10.3389/fmars.2018.00287. — URL: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2018.00287.
  39. Plag H.-P., Tsimplis M. N. Temporal variability of the seasonal sea-level cycle in the North Sea and Baltic Sea in relation to climate variability // Global and Planetary Change. — 1999. — Vol. 20, no. 2/3. — P. 173–203. — doi: 10.1016/s0921-8181(98)00069-1.
  40. Pugh D. Tides, Surges and Mean Sea Level: A Handbook for Engineers and Scientists. — John Wiley & Sons, Chichester, 1987. — 472 с.
  41. Schrum C., Hubner U., Jacob D., et al. A coupled atmosphere/ice/ocean model for the North Sea and the Baltic Sea // Climate Dynamics. — 2003. — Vol. 21, no. 2. — P. 131–151. — doi: 10.1007/s00382-003-0322-8.
  42. Stammer D., Cazenave A., Ponte R. M., et al. Causes for Contemporary Regional Sea Level Changes // Annual Review of Marine Science. — 2013. — Vol. 5, no. 1. — P. 21–46. — doi: 10.1146/annurev-marine-121211-172406.
  43. Storto A., Bonaduce A., Feng X., et al. Steric Sea Level Changes from Ocean Reanalyses at Global and Regional Scales // Water. — 2019. — Vol. 11, no. 10. — P. 1987. — doi: 10.3390/w11101987.
  44. Understanding sea-level rise and variability / ed. by J. A. Church, P. L. Woodworth, T. Aarup, et al. — Wiley, 2010. — P. 456. — doi: 10.1002/9781444323276.
  45. Vitousek S., Barnard P. L., Fletcher C. H., et al. Doubling of coastal flooding frequency within decades due to sea-level rise // Scientific Reports. — 2017. — Vol. 7, no. 1. — doi: 10.1038/s41598-017-01362-7.
  46. Voinov G. N. Tides and Tidal streams // Polar Seas Oceanography. An integrated case study of the Kara Sea / ed. by V. A. Volkov, O. M. Johannessen, V. E. Borodachov, et al. — Chichester, UK: Praxis Publishing, 2002. — P. 147–214.
  47. WCRP Global Sea Level Budget Group. Global sea-level budget 1993-present // Earth System Science Data. — 2018. — Vol. 10, no. 3. — P. 1551–1590. — doi: 10.5194/essd-10-1551-2018.
  48. Weisse R., Dailidien˙e I., Hünicke B., et al. Sea level dynamics and coastal erosion in the Baltic Sea region // Earth System Dynamics. — 2021. — Vol. 12, no. 3. — P. 871–898. — doi: 10.5194/esd-12-871-2021.
  49. Zakharchuk E. A., Sukhachev V. N., Tikhonova N. A., et al. Seasonal fluctuations in Baltic sea level determined from satellite altimetry // Continental Shelf Research. — 2022. — Vol. 249. — P. 104863. — doi: 10.1016/j.csr.2022.104863.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Захарчук Е.А., Сухачев В.Н., Тихонова Н.А., Литина Е.Н., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».