МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАТНЫХ СВЯЗЕЙ КЛИМАТООБРАЗУЮЩИХ ПРОЦЕССОВ В СЕВЕРНОМ ЛЕДОВИТОМ ОКЕАНЕ

Проведены расчеты по модели совместной циркуляции Атлантики (от 20° ю. ш.), Северного Ледовитого океана и Берингова моря с разрешением 0,25° по широте и долготе для периода 1958—2006 гг. Результаты сравниваются с данными наблюдений и моделирования другими моделями. При анализе модовой структуры полей движения и масс в Норвежском и Гренландском морях впервые выявлена система обратных связей, ответственная за регулирование обмена водами Арктики и Атлантики. Основной динамический механизм функционирования отмеченных обратных связей — совместный эффект бароклинности и рельефа дна (СЭБИР). Имеет место обратная связь баротропного и бароклинного компонентов скорости течения, стабилизирующая на больших временах обмены водами Атлантики и Арктики и  удерживающая их на определенном климатическом уровне. Обнаружена положительная обратная связь толщины слоя пресной воды и антициклонической завихренности течений в круговороте Бофорта (КБ). Отмечены три периода повышенных значений толщины слоя пресной воды, сочетающиеся с повышенной антициклонической завихренностью течений в КБ: 1960-е, 1980-е годы и период с 1999 г. по наши дни. Эволюция антициклонической завихренности течений опережает изменения толщины слоя пресной воды в КБ на 1,75 года.

1. Саркисян А. С. Сорок лет открытию роли совместного эффекта бароклинности и рельефа дна в моделировании климатических характеристик океана // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. — 2006. — Т. 42, № 5. — С. 582—603.
2. Belkin I. M., Levitus S., Antonov J., Malmberg S. ‘Great salinity anomalies’ in the North Atlantic // Progress in Oceanography. — 1998. — Vol. 41. — P. 1—68.
3. Karcher M., Gerdes R., Kauker F. et al. Arctic Ocean change heralds North Atlantic freshening. Geophysical Research Letters // 2005. — Vol. 32. — L21606 (doi:10.1029/2005GL023861).
4. Aagaard K., Carmack E. C. The role of sea ice and fresh water in the Arctic circulation // J. Geophys. Res. — 1989. — Vol. 94. — Р. 14485—14498.
5. Carmack E. C. The Arctic Ocean’s freshwater budget: Sources, storage and export // The freshwater budget of the Arctic Ocean: NATO Science Series / Ed. by E. L. Lewis. — Norwell, Mass.: Kluwer Academic Press, 2000. — Р. 91—126.
6. Polyakov I. V., Alexeev V. A., Belchansky G. I. et al. Arctic ocean fresh water changes over the past 100 years and their causes // J. of Climate. — 2008. — Vol. 21, № 2. — Р. 364—384.
7. Proshutinsky A., Bourke R. H., McLaughlin F. A. The role of the Beaufort Gyre in Arctic climate variability: Seasonal to decadal climate scales // Geophys. Res. Lett. — 2002. — Vol. 29 (23) (doi:10.1029/2002GL015847).
8. Proshutinsky A., Yang J., Krishfield R. et al. Arctic Ocean Study: Synthesis of Model Results and Observations // EOS, Transactions American Geophysical Union. — 2005. — Vol. 86, № 40 (doi:10.1029/2005EO400003).
9. Алексеев Г. В., Пнюшков А. В., Иванов Н. Е. и др. Комплексная оценка климатических изменений в морской Арктике с использованием данных МПГ 2007—2008 // Проблемы Арктики и Антарктики. — 2009. — № 1 (81). — C. 7—14.
10. Алексеев В. В., Залесный В. Б. Численная модель крупномасштабной динамики океана // Вычислительные процессы и системы: Вып. 10 / Под ред. Г. И. Марчука. — М.: Наука, 1993. — С. 232—252.
11. Дианский Н. А., Багно А. В., Залесный В. Б. Сигма-модель глобальной циркуляции океана и ее чувствительность к вариациям напряжения трения ветра // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. — 2002. — Т. 38, № 4. — С. 537—556.
12. Bryden D., San S., Bleck R. A new approximation of the equation of state for seawater, suitable for numerical ocean models // J. Geoph. Res. — 1999. — Vol. 104, № C1. — Р. 1537—1540.
13. Марчук Г. И. Методы вычислительной математики. — М.: Наука, 1980. — 535 с.
14. Zalesny V. B., Gusev A. V. Mathematical model of the World ocean dynamics with temperature and salinity variational data assimilation algorithms // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modeling. — 2009. — Vol. 24, № 2. — Р. 171—191.
15. Мошонкин С. Н., Дианский Н. А., Эйдинов Д. А., Багно А. В. Модель циркуляции Северной Атлантики и Северного Ледовитого океана // Океанология. — 2004. — Т. 44, № 6. — С. 811—825.
16. Steele M., Morley R., Ermold W. PHC: A global ocean hydrography with a high–quality Arctic Ocean // J. Climate. — 2001. — Vol. 14, iss. 9. — Р. 2079—2087.
17. Griffies S. M., Boning C., Bryan F. O. et al. Developments in ocean climate modeling // Ocean Modelling. — 2000. — Vol. 2. — Р. 123—192.
18. Кочергин В. П., Климок В. И., Сухоруков В. А. Однородный слой океана в рамках «дифференциальных» моделей // Численные методы механики сплошной среды. — 1977. — Т. 8, № 5. — С. 102—114.
19. Яковлев Н. Г. Совместная модель общей циркуляции океана и эволюции морского льда в Северном Ледовитом океане // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. — 2003. — Т. 39, № 3. — С. 394—409.
20. Large W. G., Yager S. G. Diurnal to Decadal Global Forcing for Ocean and Sea-Ice Models: The Data Sets and Flux Climatologies / Climate and Global Dynamics Division. National Center for Atmospheric Research. — Boulder, Colorado, 2004. — 113 p.
21. Hakkinen S., Proshutinsky A. Freshwater content variability in the Arctic Ocean // J. Geophys. Res. — 2004. — Vol. 109. — C03051 (doi: 10.1029/2003JC001940, 2004).
22. Kuzin V. I., Golubeva E. N., Platov G. A. Numerical simulation of impurity and fresh water propagation in the Arctic-North Atlantic system // Russ. J. Numer. Anal. Math. Modelling. — 2006. — Vol. 21, № 4. — Р. 321—343.
23. Maslowski W., Marble D., Walczowski W. et al. On climatological mass, heat, and salt transports through the Barents Sea and Fram Strait from a pan-Arctic coupled ice-ocean model simulation // J. Geophys. Res. — 2004. — Vol. 109. — C03032 (doi:10.1029/2001JC001039).
24. Мошонкин С. Н., Дианский Н. А. Диагноз и моделирование аномалий температуры верхнего слоя океана в средних широтах // Вычислительные процессы и системы: Вып. 10 / Под ред. Г. И. Марчука. — М.: Наука, 1993. — С. 164—202.
25. Arctic Climatology Project. Environmental Working Group joint U.S.-Russian atlas of the Arctic Ocean — winter period / Ed. by L. Timokhov and F. Tanis. — Ann Arbor, MI: Environmental Research Inst. of Michigan in association with the Natrional Snow and Ice Data Center, 1998. — CD-ROM.
26. Proshutinsky A., Krishfield R., Timmermans M.-L. et al. The Beaufort Gyre Fresh Water Reservoir: state and variability from observations // J. Geophys. Res. — 2009. — Vol. 114. — C00A10 (doi: 10.1029/2008JC005104).
27. McPhee M. G., Proshutinsky A., Morison J. H. et al. Rapid change in freshwater content of the Arctic Ocean // Geophysical Research Letters. — 2009. — Vol. 36. — L10602 (doi:10.1029/2009GL037525).
28. Sea Ice Index: Sea Ice Animation Tool / National Snow and Ice Data Center. 2009 — URL: http://nsidc.org/data/seaice_index/archives/image_select.html.
29. Ибраев Р. А. Реконструкция климатических характеристик течения Гольфстрим // Известия PАН. Физика атмосферы и океана. — 1993. — Т. 29, № 6. — С. 803—814.
30. Иванов В. Ф., Саркисян А. С. Сравнение диагностического и прогностического методов расчета течений в Южной Атлантике // Метеорология и гидрология. — 1974. — T. 8, № 4. — C. 71—79.
31. Sarkisyan A. S., Demin Ju. L. A semidiagnostic method of sea currents calculation // Large-scale oceanographic experiments in the WCRP. — 1983. — Vol. 2, № 1. — P. 210—214.
32. Sarkisyan A. S. Large-scale ocean circulation modeling // Vistas in applied mathematics: Numerical analysis, atmospheric sciences, immunology (A87-51326 23-64). — New York: Optimization Software, Inc., 1986. — Р. 265—287.
33. Sarkisyan A. S. Analysis of model calibration results // J. Marine Systems. — 1995. — Vol. 6. — Р. 47—66.
34. Sarkisyan A. S. Some recent results of ocean/sea modeling by using observed data // Proc. of Inter. Symp. on Circulation Research of the East Asian marginal Seas (CREAMS). — Fukuoka, Japan, 1997. — Р. 1—6.
35. Левитус С., Саркисян А. С. Динамические характеристики океана, полученные путем синтеза климатических данных и информации программы ВОСЕ // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. — 2001. — Т. 37, № 4. — С. 534—546.
36. Fahrbach E., Meinke J., Osterhus S. et al. Direct measurements of volume transports through Fram Strait // Polar Research. — 2001. — Vol. 20, № 2. — P. 217—224.
37. Dukhovskoy D. S., Johnson M. A., Proshutinsky A. Arctic decadal variability: An auto-oscillatory system of heat and fresh water exchange // Geophysical Research Letters. — 2004. — Vol. 31. — L03302 (doi:10.1029/2003GL019023).