Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова

Метою дослідження є моделювання циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова. Для моделювання застосовуються чисельні методи з використанням моделі SCHISM з неструктурованою трикутною горизонтальною сіткою та вертикальною локально...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Український антарктичний журнал
Date:	2018
Main Authors:	Мадерич, В.С., Терлецька, К.В., Бровченко, І.О., Беженар, А.А.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Національний антарктичний науковий центр МОН України 2018
Subjects:	Гідрометеорологічні та океанографічні дослідження
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/168280
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова / В.С. Мадерич, К.В. Терлецька, І.О. Бровченко, А.А. Беженар // Український антарктичний журнал. — 2018. — № 1 (17). — С. 48-57. — Бібліогр.: 19 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860148105564913664
author	Мадерич, В.С. Терлецька, К.В. Бровченко, І.О. Беженар, А.А.
author_facet	Мадерич, В.С. Терлецька, К.В. Бровченко, І.О. Беженар, А.А.
citation_txt	Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова / В.С. Мадерич, К.В. Терлецька, І.О. Бровченко, А.А. Беженар // Український антарктичний журнал. — 2018. — № 1 (17). — С. 48-57. — Бібліогр.: 19 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Український антарктичний журнал
description	Метою дослідження є моделювання циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова. Для моделювання застосовуються чисельні методи з використанням моделі SCHISM з неструктурованою трикутною горизонтальною сіткою та вертикальною локальною сігма-системою координат (LSC2). Для опису турбулентності використовувалась k-kl модель турбулентності. The objective of the study is to simulate the summer circulation and the distribution of temperature and salinity in the Bellingshausen Sea and on the shelf of the Antarctic Peninsula. Numerical methods are used for simulation by means the SCHISM model with an unstructured triangular horizontal grid and a vertical local sigma coordinate system (LSC2). The k-kl model of turbulence was used to describe turbulence.
first_indexed	2025-12-07T17:51:01Z
format	Article
fulltext	48 © В. МАДЕРИЧ, К. ТЕРЛЕЦЬКА, І. БРОВЧЕНКО, А. БЕЖЕНАР, 2018 УДК 551.326.7 (292.3) В. Мадерич, К. Терлецька, І. Бровченко, А. Беженар Інститут проблем математичних машин і систем НАН України, просп. Акад. Глушкова, 42, м. Київ, 03187 Corresponding author: vladmad@gmail.com МОДЕЛЮВАННЯ ЛІТНЬОЇ ЦИРКУЛЯЦІЇ ТА РОЗПОДІЛУ ТЕМПЕРАТУРИ І СОЛОНОСТІ ВЛІТКУ В МОРІ БЕЛЛІНСГАУЗЕНА ТА НА ШЕЛЬФІ АНТАРКТИЧНОГО ПІВОСТРОВА РЕФЕРАТ. Метою дослідження є моделювання циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллін- сгаузена та на шельфі Антарктичного півострова. Для моделювання застосовуються чисельні методи з використанням моделі SCHISM з неструктурованою трикутною горизонтальною сіткою та вертикальною локальною сігма-системою координат (LSC2). Для опису турбулентності використовувалась k-kl модель турбулентності. На поверхні океану зада- валися потоки тепла, імпульсу та солі, які розраховувались за даними реаналізу ERA-Interim. На відкритих границях вертикальний розподіл температури і солоності задавався згідно розрахунків реаналізу HYCOM. На західній відкри- тій границі були також задані відхилення рівня та вертикальний розподіл швидкості, розраховані за даними HYCOM. На відкритій східній границі розрахункової області задавалися умови випромінювання. В якості початкових умов також використовувались результати реаналізу HYCOM. Результати моделювання полів течій, температури і солонос- ті в період лютий-березень 2014 року порівнювались з доступними даними спостережень на шельфі Антарктичного півострова, включно з даними Української антарктичної експедиції. Розраховані вертикальні розподіли температури і солоності на шельфі узгоджуються зі спостереженнями, зокрема, в положенні та величині мінімуму температури хо- лодного проміжного шару в районі Аргентинських островів. Розрахунки показали, що головним компонентом цир- куляції є Антарктична циркумполярна течія (АЦТ), яка переносить воду на схід. У АЦТ формуються декілька струме- нів, які втікають в протоку Дрейка, тоді як ланцюжок вихорів розділяє шельфову зону Антарктичного півострова та АЦТ. Влітку вздовж краю шельфу виникає спрямована на південь течія, викликана, в основному, великомасштабною циркуляцією океану та полем вітру. Зроблено висновок, що формування зон підйому та опускання вод на шельфі Ан- тарктичного півострова суттєво залежать від змін атмосферної циркуляції над морем Беллінсгаузена. Ключові слова: море Беллінсгаузена, Антарктичний півострів, модель SCHISM, холодний проміжний шар. Гідрометеорологічні та океанографічні дослідження Hydro-Meteorological and Oceanographic Research ISSN 1727-7485. Ukrainian Antarctic Journal. 2018, № 1(17) ВСТУП Циркуляція в Південному океані суттєво відріз- няється в різних регіонах Антарктики (Rintoul et al., 2000). Особливості рельєфу дна та берегової лінії, а також наявність шельфових льодовиків впливають на особливості циркуляції. Так, в мо- рях Росса та Ведделла існують циклонічні коло- обіги та витоки щільної води, охолодженої під шельфовими льодовиками. В той же час, море Беллінсгаузена та шельф Антарктичного півост- рова відкриті для вод Антарктичної циркумпо- лярної течії (АЦТ), яка проходить через протоку Дрейка, впливаючи на метеорологічні і океано- графічні умови на шельфі Антарктичного пів- острова. Полярний фронт в АЦТ відокремлює холодні антарктичні води від більш теплих суб- антарктичних вод, що призводить до підйому глибинних вод, багатих поживними речовина- ми. Тому він пов’язаний також з зонами найбіль- шої продуктивності криля. Сектор західної Антарктики між 90о і 60о зх. д. включає море Беллінсгаузена, західний шельф Антарктичного півострова та прилеглу частину 49ISSN 1727-7485. Український антарктичний журнал. 2018, № 1 (17) Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена Південного океану з протокою Дрейка включно (рис. 1, а). Глибини відкритого океану змінюють- ся в діапазоні 4000—5000 м. Континентальний шельф західної частини Антарктичного півост- рова (ЗАП) має ширину близько 200 км та серед- ню глибину ~450 м, шельф у багатьох місцях пе- рерізаний глибокими каньйонами, які досягають глибин 1500 м (рис. 1, а). Важливою особливістю південної частини моря і шельфу ЗАП є наяв- ність ряду шельфових льодовиків, які запов ню ють затоки та протоки між островами (Abbot, Venable, Stange, George VI, Bach, Wilkins). Але, на відміну від шельфових льодовиків морів Росса та Веддел- ла, води з під цих льодовиків не мають впливу на глобальний баланс абісальних вод. Сезонні зміни температури повітря та вітру на шельфі Антарктичного півострова впливають на горизонтальний і вертикальний розподіл темпе- ратури і солоності у верхньому шарі води. Авст- ра ль ною зимою під льодовим покривом, який займає майже увесь шельф та прилегле море Беллінсгаузена в шарі 0—100 м формується зи- мова вода з температурою біля точки замерзан- ня. Австральним літом лід тане і температура води підіймається, тоді як солоність знижується за рахунок припливу прісної води в результаті танення льоду. На відміну від інших районів Ан- тарктики в районі ЗАП немає фронту на границі шельфу, який відділяє води АЦТ від шельфових вод (Smith et al., 1999). Тому під верхнім шаром зимової і літньої води на шельфі знаходиться гли бинна водна маса циркумполярної течії, яка тепліша і солоніша, ніж поверхневі води. Часто ці води мають характер інтрузій, які поширю- ються вглиб шельфу в зв’язку з особливостями донної топографії. Іншим важливим механізмом горизонтального переносу та перемішування на шельфі є циклонічні вихори з масштабами 100- 150 км, які перемішують воду поперек шельфу (Smith et al., 1999). Слід зазначити, що район Антарктичного ше- ль фу є одним з найбільш вивчених районів Ан- тарктики, що пояснюється значною кількістю антарктичних станцій і туристичною та рибо- промисловою активністю. Проблема впливу до- нної топографії шельфу Антарктичного півост- рова, а також регіональної циркуляції в морі Беллінсгаузена на формування вихорів та зон підйому і опускання вод на шельфі є актуальною і важливою не тільки для регіональної океано- графії, але й для оцінки зон (hot spots) підвище- ної біологічної продуктивності. Важливими фак- торами, які обумовлюють появу таких зон, в то- му числі з високою концентрацію антарктичного криля, є взаємодія теплих і солоних вод АЦТ з західним шельфом Антарктичного півострова, де рельєф дна призводить до підйому вод з по- живними речовинами. На західному шельфі Ан- тарктичного півострова проводились багаторічні польові дослідження, в тому числі і на станції Академік Вернадський (Артамонов и др., 2003а,б, 2006; Булгаков и др., 1999, 2002; Неверовский и др., 2015; Украинский и др., 1998). Вони допо- внювались моделюванням циркуляції на шельфі (Smith et al., 1999; Smith, Klinck, 2002; Dinniman, Klinck, 2004; Regan et al., 2018). Але важливі пи- тання формування циркуляції на шельфі, а саме, процеси взаємодії АЦТ з водами на шельфі за- хідної частини Антарктичного півострова, ще не досить вивчені, в тому числі, внаслідок багато- масштабності динаміки взаємодії, яка включає формування мезомасштабних вихрових структур топографічного походження. В той же час, у про- гностичних розрахунках полів температури, со- лоності та течій для Антарктики, які проводять- ся в рамках глобальних моделей (напр. HYCOM, 2019; MERCATOR, 2019), найкраща роздільна здатність сітки є 1/12о . Тому важливою метою є розробка регіональної моделі, яка може бути ви- користана для прогностичних розрахунків полів температури, солоності, течій, рівня та товщини і концентрації льоду в морі Беллінсгаузена та ра- йоні Антарктичного шельфу, та розрахунку зон підйому і опускання вод на шельфі для оцінки зон підвищеної біологічної продуктивності. В роботі побудована та адаптована до моря Бел- лінсгаузена чисельна бароклінна модель цир ку ля- ції з неструктурованою сіткою із скінчених еле- ментів на основі моделі SCHISM (Zhang et al., 2015; 2016), яка дозволяє враховувати широкий 50 ISSN 1727-7485. Ukrainian Antarctic Journal. 2018, № 1 (17) В. Мадерич, К. Терлецька, І. Бровченко, А. Беженар спектр взаємодії процесів різних масштабів на шельфі Антарктичного півострова. Розра хо вано поля течій та завихореності у період антарктич- ного літа та виділено зони підйому і опус кання вод на шельфі Антарктичного півострова. Про- ведено порівняння розрахунків з доступними даними спостережень у східній частині моря Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного пів- острова, включно з даними експедицій Україн- ської антарктичної експедиції (УАЕ). Рис. 2. Поля потенціальної температури (а) та солоності (б) на поверхні для 12:00 15 березня 2014 року Fig. 2. Potential temperature fields (a) and salinity fields (b) on the surface for 12:00 March 15, 2014 а б Рис. 1. Розподіл глибин у розрахунковій області в морі Беллінсгаузена згідно (GEBCO, 2019) (а); розрахункова сітка (б) Fig. 1. Distribution of depths in the computational domain in the Bellinsghausen Sea according to (GEBCO, 2019) (a); сom- pu tational grid (b) ба 51ISSN 1727-7485. Український антарктичний журнал. 2018, № 1 (17) Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ Моделювання циркуляції у морі Беллінсгаузена проводилося за допомогою моделі SCHISM (Zhang et al., 2015; 2016). В роботі динаміка льо- дового покриву в моделі не враховувалась, тому що в моделі SCHISM ще немає льодової компо- ненти. Рівняннями моделі є осереднені по Рей- нольдсу рівняння Нав’є-Стокса в наближеннях гідростатики та Бусінеска, що дозволяють розра- ховувати три компоненти вектора швидкості, потенціальну температуру, солоність та відхилен- ня вільної поверхні. В SCHISM використовується змішана трикутно-чотирикутна неструктурова- на горизонтальна сітка та нова вертикальна сис- тема координат LSC2 (Localized Sigma Co or di na- tes, локальна сігма-координата). Вона мі ні мізує нахил координатних площин і в той же час опи- сує дно без появи сходинок, характерних для так званих z-систем координат, а також має плавний перехід між обчислювальними комірками, як у вертикальному, так і у горизонтальному напрямках. Іншими важливими відмінностями є використан- ня неявної схеми адвекції для транспорту друго- го порядку (TWD2), нової схеми адвекції для ім- пу льсу (опціонально крігінг високого порядку з фільтром ELAD) та нової схеми горизонтальної в’язкості (включаючи бігармонічну в’яз кість) для ефективного фільтрування інерційних паразит- них режимів без введення надмірної дисипації. Розрахунки полів течій, рівня моря, темпера- тури та солоності проводилися для шельфу ЗАП, моря Беллінсгаузена та прилеглої частини Пів- денного океану (рис. 1). Розрахункова область складає 90—55о зх.д. та 53—73о пд.ш. Розподіл гли бин, наведений на рис. 1, а, був побудований на розрахунковій сітці з використанням бази да- них GEBCO (2019). Трикутна неструктурована розрахункова сітка складається з 89000 елемен- тів (рис. 1, б), з максимальною роздільною здат- ністю 2 км навколо станції Академік Вернад- ський (65°14′44″ пд. ш., 64°15′28″ зх. д.). Як видно на рис. 1, області на півдні моря Беллінсгаузена, зайняті шельфовими льодовиками, у розрахунки не включались. По вертикалі використано 49 ос- новних шарів. Для опису турбулентності вико- ристовувалась k-kl модель турбулентності. Кое- фіцієнт шорсткості задавався однорідним по об- ласті і рівним 0,0005 м. На поверхні океану задавалися потоки тепла, імпульсу та солі, які розраховувались за даними ERA-Interim (ECMWF, 2011) реаналізу метеоро- логічних параметрів (температура повітря, швид- кість вітру, тиск, відносна вологість, хмарність, опади). Дані аналізу були інтерпольовані для роз рахункової області та змінювалися кожні 3 го дини. Оскільки льодовий покрив не моделю- вався, використовувалася найпростіша параме- тризація його впливу на океан: при зниженні тем ператури води до точки замерзання темпера- тура води приймається рівною температурі в точці замерзання, а потік тепла з океану і дотич- ні напруження вітру вважаються нульовими. На твердих границях потоки тепла, солі та швид кість течій відсутні. На відкритих границях вертикальний розподіл температури, солоності задавався згідно розрахунків реаналізу HYCOM (2019). На західній відкритій границі були також задані відхилення рівня та вертикальний розпо- діл швидкості, розраховані HYCOM. На східній границі розрахункової області задавалися умови випромінювання. В якості початкових умов використовували- ся результати реаналізу HYCOM (2019) розпо- ділу по тенціальної температури, солоності та го ризон тальної швидкості. Проводився контр- оль кіне тичної енергії з початку розрахунків, який показав, що спін-ап моделі займає декі- лька тижнів. РЕЗУЛЬТАТИ І ОБГОВОРЕННЯ Циркуляція та розподіл температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена Розрахунки полів течій, температури, солоності та рівня океану проводилися на період лютий- березень 2014 року. На рис. 2 та 3 наведені ре- зультати розрахунків полів температури та соло- ності на поверхні океану і швидкості течій на 52 ISSN 1727-7485. Ukrainian Antarctic Journal. 2018, № 1 (17) В. Мадерич, К. Терлецька, І. Бровченко, А. Беженар глибині 50 м для 15 лютого та 15 березня 2014 р. Головним компонентом циркуляції є АЦТ, яка переносить воду на схід, тоді як на шельфі потік спрямований вздовж шельфу на південь. Синоптична мінливість атмосферних проце- сів впливає на короткоперіодні процеси. Поля приземного тиску та швидкості вітру 15.02.14 та 15.03.14 суттєво відрізняються, що відображаєть- Рис. 3. Поле швидкості на глибині 50 м в 12:00 15 лютого (а) і 15 березня (б) 2014 року Fig. 3. The velocity field at the depth of 50 m for 12:00 February 15 (a) and March 15 (b), 2014 Рис. 4. Поле завихореності горизонтальних течій ω (a) та вертикальної швидкості W (б) на глибині 50 м для 12:00 15 бе- резня 2014 року. Позитивні значення W відповідають підйому води Fig. 4. The vorticity field of horizontal currents (a) and vertical velocity (b) at 50 m for 12:00 March 15, 2014. Positive values of W correspond to the upwelling of water а а б б 53ISSN 1727-7485. Український антарктичний журнал. 2018, № 1 (17) Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена Рис. 5. Поле вертикальної швидкості води на глибині 50 м для 12:00 15 лютого (а) і 15 березня (б) 2014 року на шельфі Антарктичного півострова. На рис. 5, а показано положення ст. 15 (65°9′ пд. ш. 64°8′ зх. д.) Fig. 5. Vertical velocity field at 50 m depth for 12:00 February 15 (a) and March 15 (b), 2014 on the Antarctic Peninsula shelf. Fig. 5, a shows the position of st. 15 (65°9° S 64°8° W) б Рис. 6. Порівняння розрахунків (чорна крива) та вимірювань (червона крива) вертикального розподілу температури (а) та солоності (б) на ст. 15 Fig. 6. Comparison of calculations (black line) and measurements (red line) of vertical distribution of temperature (a) and sa- li ni ty (b) on St. 15 а 54 ISSN 1727-7485. Ukrainian Antarctic Journal. 2018, № 1 (17) В. Мадерич, К. Терлецька, І. Бровченко, А. Беженар ся на полях приповерхневих течій (рис. 3), зави хо- реності та полях вертикальної швидкості (рис. 4). Розрахунки показали суттєво неоднорідний ха- рактер розподілу температури на шельфі Антар- к тичного півострова, де на розподіл температури впливає неоднорідність температури повітря по- перек шельфу (контраст океан-Антарктида). У АЦТ, як показано на розподілі швидкості (рис. 3) та завихореності (рис. 4, а) формуються декілька струменів, які втікають в протоку Дрейка. Лан- цюжок вихорів відокремлює шельфову зону Ан- тарктичного півострова від АЦТ (рис. 3 та 4, а). Ефекти топографії дна і берегів, поряд з розпо- ділом потоків тепла й імпульсу та їх мінливістю у часі, є важливим фактором у формуванні полів температури і солоності та процесах переносу, як на великих масштабах, так і в прибережній зоні на шельфі. В той же час слід зазначити, що в мо- дельних розрахунках на даному етапі використо- вується дуже спрощене представлення процесів в океані покритому льодовим покровом. В пода- ль шому передбачається включення динамічної- термодинамічної моделі льоду в модель SCHISM подібно моделі розробленої авторами для Арк- тичного басейну (Johannessen et al., 2010). Особливості циркуляції на шельфі Антарктичного півострова Побудована та адаптована до моря Беллінсгаузе- на чисельна бароклінна модель циркуляції з не- структурованою сіткою має високу роздільну здат- ність на шельфі Антарктичного півострова (на- приклад, до 2 км в районі Аргентинських островів де знаходиться станція Академік Вернадський) і тому дозволяє враховувати широкий спектр про- цесів взаємодії різних масштабів. На рис. 5 наве- дено розраховане поле вертикальної швидкості на глибині 50 м на західному шельфі Антарктич- ного півострова станом на 12:00 15 лютого і 15 бе- резня 2014 року. Зміни вітру над морем Беллін- сгаузена в ці періоди часу призводять до підйому води на шельфі 15 лютого при північно-західному вітрі та її опусканню 15 березня при південно- східному вітрі. Важливою особливістю структури вод на ше- льфі Антарктичного півострова та в морі Бел- лінсгаузена є формування на початку зимового періоду шару холодної води з від’ємною тем пе- рату рою, який формується за рахунок зимової конвекції. Формування цього шару закінчу єть- ся при появі і наростанні льодового пок риву австральною зимою. Навесні і влітку нагріван- ня поверхневого шару та його розп ріснення ізолює холодний проміжний шар на глибині десятків метрів, таким чином, що проміжний шар існує в морі Беллінсгаузена і на його шель- фі все австральне літо. Структура цього шару в районі Аргентинських островів та протоки Пе- нола була вперше досліджена під час 17 Антар- ктичної експедиції в 2012—2013 роках (Неве- ровский и др., 2015). Модельні розрахунки структури полів темпе- ратури і солоності в цілому узгоджуються з дани- ми спостережень. Розраховані профілі темпера- тури і солоності на ст. 15 в точці з координатами (65°9′ пд. ш. 64°8′ зх. д.) в районі Аргентинських островів на рис. 6 зіставлені з вертикальним розпо- ділом температури і солоності, побудованими за даними спостережень на цій станції під час зйомки 21 лютого, 7 березня та 27 березня 2014 р. Розрахо- ваний вертикальний розподіл температури узго- джується з спостереженнями, зокрема в положенні та величині мінімуму температури холодного про- міжного шару в районі Аргентинських островів. ВИСНОВКИ Побудована та адаптована до моря Беллінсгаузе- на чисельна бароклінна модель циркуляції з не- структурованою сіткою має високу просторову роз дільну здатність на шельфі Антарктичного пів- острова і тому дозволяє враховувати широкий спектр процесів взаємодії течій у морі та на ше ль- фі, а також процесів формування зон підйо му та опускання вод на шельфі. Проведені розрахунки полів течій, температури, солоності та рівня мо ря на період лютий—березень 2014 року. Модельні розрахунки структури полів температури і соло- ності, в цілому, узгоджуються з даними спосте- 55ISSN 1727-7485. Український антарктичний журнал. 2018, № 1 (17) Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена режень. Ефекти топографії дна і берегів, поряд з розподілом потоків тепла й імпульсу від атмос- фери та їх мінливістю у часі, є важливими факто- рами в формуванні полів температури і солонос- ті та процесів переносу як на великих масштабах, так і в прибережній зоні на шельфі. Синоптична мінливість атмосферних процесів впливає на ко- роткоперіодні зміни циркуляції на шельфі. Важливим феноменом є виникнення апвелін- гу на краю шельфу при північно-західному вітрі. Апвелінг є важливим джерелом поживних речовин для фітопланктону і всього харчового ланцюжка. Розраховані профілі температури і солоності в райо- ні Аргентинських островів зіставлені з вертикаль- ним розподілом температури і солоності побудова- ним за даними спостережень під час зйом ки Антар- ктичної експедиції 2013—2014 рр. Розрахований вертикальний розподіл температури узгоджується з спостереженнями, зокрема в положенні та вели- чині мінімуму температури холодного проміжного шару в районі Аргентинських островів. В подальшо- му передбачається включення динамічної-термо- ди намічної моделі льоду в модель SCHISM, адап- товану до моря Беллінсгаузена. Відомості про грантову підтримку. Робота бу- ла підтримана Державною установою Національ- ний антарктичний науковий центр за до говором № Н/4-2018 «Дослідження процесів просторово- часової мінливості течій в морі Бел лін сгаузена та моделювання зон підйому та опускан ня вод на ше- льфі моря» та Корейським інститутом океанських наук та технологій (KIOST), який на дав для роз- рахунків обчислювальний кластер. ЛІТЕРАТУРА 1. Артамонов Ю. В., Романов А. С., Внуков Ю. Л., Пе- ров А. А. Степура И. И. Результаты океанографичес- ких исследований в западной части пролива Бранс- филда в марте 2002 года. Украинский антарктичес- кий журнал. 2003. № 1. С. 7—16. URL: http://dspace. nbuv.gov.ua/handle/123456789/128118 2. Артамонов Ю. В., Романов А. С., Внуков Ю. Л. Ло- макин, П. Д. Перов А. А., Степура И. И. Особенности гидрологической и гидрохимической структуры вод в районе архипелага Аргентинские острова в фев ра- ле—марте 2002 г. Украинский антарктический жур- нал. 2003. № 1. С. 17—24. URL: http://dspace.nbuv.gov. ua/handle/123456789/128119 3. Артамонов Ю. В., Булгаков М. П., Ващенко В. М., Ло- макiн П. Д. Океанографічні дослідження України в Ат- лантичному секторі Антарктики (1997-2004). К.: Вид- во «Наукова думка». 2006. 164 с. 4. Булгаков Н. П., Украинский В. В., Попов Ю. И., Лома- кин, П. Д. Артамонов Ю. В. Структура и кинемати ка вод в районе Аргентинских островов осенью 1998 го да. Морской гидрофизический журнал. 1999. № 5. С. 41—50. 5. Булгаков Ю. В., Ломакин Ю. И., Артамонов В. А., Кон- дратьев С.И., Чепыженко А.И. Структура и кинема- тика вод в районе архипелага Аргентинских ос тровов в марте—апреле 2000 года. Морской гидрофизический журнал. 2002. № 6. С. 35—41. 6. Неверовский И. П., Попов Ю. И., Сытов В. Н., Ма- ты гин А. С. Первое наблюдение холодного промеж- уточного слоя на шельфе Антарктического полуост- ро ва. Украинский антарктический журнал. 2015. № 14. С. 114—123. URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/12 3456789/129688 7. Украинский В. В., Попов Ю.И., Неверовский И. П. Балакин В. И., Ломакин П. Д., Артамонов Ю. В. Ха рак- теристика течений и вертикальная структура вод в ра- йоне островов Аргентинского архипелага по данным натурных наблюдений. Бюл. УАЦ. 1998. № 3. С. 102–110. 8. Dinniman, M.S., Klinck, J.M. 2004. A model study of cir- culation and cross-shelf exchange on the west Antarctic Pe ni- nsula continental shelf. Deep-Sea Research, II. 51, 2003–2022. 9. European Centre for Medium-range Weather Forecast (ECMWF) 2011. The ERA-Interim reanalysis dataset, Co- pernicus Climate Change Service (C3S) https://www.ecm wf.int/en/forecasts/datasets/archive-datasets/reanaly sis- datasets/era-interim, (дата звернення: 10.02.2019). 10. GEBCO, General Bathymetric Chart of the Oceans, 2019. The GEBCO_2014 Grid, version 20150318, www.gebco.net (дата звернення: 10.02.2019). 11. HYCOM Ocean prediction system. 2019. http://hycom.org/ ocean-prediction (дата звернення: 10.02.2019) 12. Johannessen, O.M., Volkov V.A., Pettersson, L.M., Ma de- rich, V.S., Zheleznyak, M.J., Gao, Y., Bobylev, L.P., Ste- pa nov, A.V., Neelov, I.A., Tishkov, V. Nielsen, S.P. 2010. Radioactivity and Pollution in the Nordic Seas and Arctic Region. Observations, Modelling and Simulations. Spri n- ger. Series: Springer Praxis Books, P. 408. 13. MERCATOR OCEAN, 2019. Ocean monitoring and fo- recasting. http://www.mercator-ocean.fr/eng (дата звер- нення: 10.02.2019) 14. Regan, H.C., Holland, P.R., Meredith, M. P., Pike, J. 2018. Sources, variability and fate of freshwater in the Bel lin g- shausen Sea, Antarctica. Deep Sea Research Part I, 133, 59—71. 15. Rintoul, S., Hughes, C., Olbers, D. 2000. The Antarctic Circumpolar Current system. Ocean Circulation and Cli- 56 ISSN 1727-7485. Ukrainian Antarctic Journal. 2018, № 1 (17) В. Мадерич, К. Терлецька, І. Бровченко, А. Беженар ma te, J. Church and J. Gould, Eds., Academic Press, 271—302. 16. Smith, D. A., Klinck, J. M. 2002. Water properties on the west Antarctic Peninsula continental shelf: A model study of effects of surface fluxes and sea ice. Deep-Sea Research, Part II, 49 (21), 4863—4889. 17. Smith, D.A., Hoffmann, E.E., Klinck, J.M., Lascara, C.M. 1999. Hydrography and circulation of the west Antarctic Peninsula continental shelf. Deep-Sea Research, Part I, 46, 951—984. 18. Zhang, Y. J., Ateljevich, E., Yu, H.-C., Wu, C.H., Yu, J.C.S. 2015. A new vertical coordinate system for a 3D unstructured-grid model. Ocean Modelling, 85, 16—31. 19. Zhang, Y. J., Stanev, E. V., Grashorn, S. 2016. Seamless cross-scale modelling with SCHISM. Ocean Modelling, 102, 64—81. REFERENCES 1. Artamonov, Yu.V., Romanov, A., Vnukov, Yu., Perov, A., Stepura, I. 2003. Results of oceanographic studies in the western part of the Bransfield Strait in March 2002. Uk- rainian Antarctic Journal, 1, 7—16. URL: http://dspace. nbuv.gov.ua/handle/123456789/128118. 2. Artamonov, Yu.V., Romanov, A., Vnukov, Yu., Lomakin, P., Perov, A., Stepura, I. 2003. Features of the hydrological and hydrochemical structure of waters in the region of the archipelago of the Argentine Islands in February-March 2002. Ukrainian Antarctic Journal. 1, 17—24. URL: http:// dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/128119. 3. Artamonov, Yu.V., Bulgakov, MP, Vashchenko, V.M., Lo- makin, P.D. 2006. Oceanographic research of Ukraine in the Atlantic sector of the Antarctic (1997—2004). K: Nau- kova Dumka. 4. Bulgakov, N.P. , Ukrainsky, V.V., Popov, Yu.I., Lomakin, P., Artamonov, Yu.V. 2001. Structure and kinematics of wa- ters in the region of the Argentine Islands in the fall of 1998. Physical Oceanography, 11, 447—457 DOI:10.1007/ BF02509710. 5. Bulgakov, N. P., Lomakin, P. D., Artamonov, Yu. V., Kon- d rat’ev, S. I., Chepyzhenko, A. I. 2002. Water structure and kinematics in the region of the Argentine Islands archipelago in March–April 2000. Physical Oceanography. 12. 291—298. 6. Neverovsky, I.P., Popov, Yu.I., Sytov, V.N., Matygin, A.S. 2015. The first observation of a cold intermediate layer on the shelf of the Antarctic Peninsula. Ukrainian Antarctic Journal, 14, 114—123. URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/ handle/123456789/129688. 7. Ukrainsky, V.V., Popov, Y.I., Neverovsky, I.P. and others. 2000. Characteristics of currents and the vertical structure of waters in the area of the islands of the Argentine ar chi- pelago according to field observations. Bul. UAC, 3, 102–110. 8. Dinniman, M.S., Klinck, J.M., 2004. A model study of cir culation and cross-shelf exchange on the west Antarctic Pe ninsula continental shelf. Deep-Sea Research, II. 51, 2003–2022. 9. European Centre for Medium-range Weather Forecast (ECMWF) 2011. The ERA-Interim reanalysis dataset, Co pernicus Climate Change Service (C3S) https://www. ecmwf.int/en/ forecasts/datasets/archive-datasets/rea na lysis-datasets/era-interim, (дата звернення: 10.02.2019). 10. GEBCO, General Bathymetric Chart of the Oceans, 2019. The GEBCO_2014 Grid, version 20150318, www. gebco.net (accessed: 10.02.2019). 11. HYCOM Ocean prediction system. 2019. http://hycom. org/ocean-prediction (accessed: 10.02.2019). 12. Johannessen, O.M., Volkov V.A., Pettersson, L.M., Ma de- rich, V.S., Zheleznyak, M.J., Gao, Y., Bobylev, L.P., Ste- panov, A.V., Neelov, I.A., Tishkov, V. Nielsen, S.P. 2010. Radioactivity and Pollution in the Nordic Seas and Arctic Region. Observations, Modelling and Simulations. Sprin- ger.Series: Springer Praxis Books, P. 408. 13. MERCATOR OCEAN, 2019. Ocean monitoring and fo- recasting. http://www.mercator-ocean.fr/eng (accessed: 10.02.2019). 14. Regan, H.C., Holland, P.R., Meredith, M. P., Pike, J. 2018. Sources, variability and fate of freshwater in the Be llin g- shau sen Sea, Antarctica. Deep Sea Research Part I, 133, 59—71. 15. Rintoul, S., Hughes, C., Olbers, D. 2000. The Antarctic Cir- cumpolar Current system. Ocean Circulation and Cli ma te, J. Church and J. Gould, Eds., Academic Press, 271–302. 16. Smith, D. A., Klinck, J. M. 2002. Water properties on the west Antarctic Peninsula continental shelf: A model study of effects of surface fluxes and sea ice. Deep-Sea Research, Part II ,49, 4863—4889. 17. Smith, D.A., Hoffmann, E.E., Klinck, J.M., Lascara, C.M.. 1999. Hydrography and circulation of the west Antarctic Peninsula continental shelf. Deep-Sea Research, Part I, 46, 951—984. 18. Zhang, Y. J., Ateljevich, E., Yu, H.-C., Wu, C.H., Yu, J.C.S. 2015. A new vertical coordinate system for a 3D unstructured-grid model. Ocean Modelling, 85, 16—31. 19. Zhang, Y. J., Stanev, E.V., Grashorn, S. 2016. Seamless cross-scale modelling with SCHISM. Ocean Modelling, 102, 64—81. 57ISSN 1727-7485. Український антарктичний журнал. 2018, № 1 (17) Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена V. Maderich, K. Terletska, I. Brovchenko, A. Bezhenar Institute of Mathematical Machines and Systems Problems, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine Corresponding author: vladmad@gmail.com MODELING SUMMER CIRCULATION AND DISTRIBUTION OF TEMPERATURE AND SALINITY IN THE BELLINGSHAUSEN SEA AND ON THE ANTARCTIC PENINSULA SHELF ABSTRACT. The objective of the study is to simulate the summer circulation and the distribution of temperature and salinity in the Belling- shausen Sea and on the shelf of the Antarctic Peninsula. Numerical methods are used for simulation by means the SCHISM model with an unstructured triangular horizontal grid and a vertical local sigma coordinate system (LSC2). The k-kl model of turbulence was used to describe turbulence. Heat, momentum and salt fluxes were set on the ocean surface, which were calculated according to the ERA-Interim reanalysis. At open boundaries, the vertical distribution of temperature and salinity was determined according to the HYCOM reanalysis calculations. On the western open border, the level deviations and the vertical velocity distribution calculated by HYCOM were also specified. At the open eastern boundary of the computational domain, the radiation conditions were specified. The results of the HYCOM reanalysis were also used as initial conditions. The results of modelling the current, temperature, and salinity fields in the period February—March 2014 were compared with the available observational data on the shelf of the Antarctic Peninsula, including data from the Ukrainian Antarctic expedition. The calculated vertical distributions of temperature and salinity on the shelf are consistent with observations, in particular, in the position and magnitude of the minimum temperature of the cold intermediate layer and its temperature in the region of the Argentine Islands. Calculations have shown that the main component of the circulation is the Antarctic Circumpolar Current (ACC), which carries water to the east. In ACC, several jets are formed flowing into the Drake Strait, whereas a chain of vortices separates the shelf zone of the Antarctic Peninsula and the ACC. In the sum- mer, a current directed southwards along the edge of the shelf, caused mainly by large-scale ocean circulation and the wind field. It was con- cluded that the formation of zones of upwelling and downwelling on the shelf of the Antarctic Peninsula substantially depends on the changes in the atmospheric circulation over the Bellingshausen Sea. Keywords: Bellingshausen Sea, Antarctic Peninsula, SCHISM model, cold intermediate layer.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-168280
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1727-7485
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T17:51:01Z
publishDate	2018
publisher	Національний антарктичний науковий центр МОН України
record_format	dspace
spelling	Мадерич, В.С. Терлецька, К.В. Бровченко, І.О. Беженар, А.А. 2020-04-29T10:34:10Z 2020-04-29T10:34:10Z 2018 Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова / В.С. Мадерич, К.В. Терлецька, І.О. Бровченко, А.А. Беженар // Український антарктичний журнал. — 2018. — № 1 (17). — С. 48-57. — Бібліогр.: 19 назв. — укр. 1727-7485 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/168280 551.326.7 (292.3) Метою дослідження є моделювання циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова. Для моделювання застосовуються чисельні методи з використанням моделі SCHISM з неструктурованою трикутною горизонтальною сіткою та вертикальною локальною сігма-системою координат (LSC2). Для опису турбулентності використовувалась k-kl модель турбулентності. The objective of the study is to simulate the summer circulation and the distribution of temperature and salinity in the Bellingshausen Sea and on the shelf of the Antarctic Peninsula. Numerical methods are used for simulation by means the SCHISM model with an unstructured triangular horizontal grid and a vertical local sigma coordinate system (LSC2). The k-kl model of turbulence was used to describe turbulence. Робота була підтримана Державною установою Національний антарктичний науковий центр за до говором № Н/4-2018 «Дослідження процесів просторовочасової мінливості течій в морі Беллінсгаузена та моделювання зон підйому та опускання вод на шельфі моря» та Корейським інститутом океанських наук та технологій (KIOST), який на дав для розрахунків обчислювальний кластер. uk Національний антарктичний науковий центр МОН України Український антарктичний журнал Гідрометеорологічні та океанографічні дослідження Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова Modeling Summer Circulation and Distribution of Temperature and Salinity in the Bellingshausen Sea and on the Antarctic Peninsula Shelf Article published earlier
spellingShingle	Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова Мадерич, В.С. Терлецька, К.В. Бровченко, І.О. Беженар, А.А. Гідрометеорологічні та океанографічні дослідження
title	Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова
title_alt	Modeling Summer Circulation and Distribution of Temperature and Salinity in the Bellingshausen Sea and on the Antarctic Peninsula Shelf
title_full	Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова
title_fullStr	Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова
title_full_unstemmed	Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова
title_short	Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова
title_sort	моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі беллінсгаузена та на шельфі антарктичного півострова
topic	Гідрометеорологічні та океанографічні дослідження
topic_facet	Гідрометеорологічні та океанографічні дослідження
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/168280
work_keys_str_mv	AT maderičvs modelûvannâlítnʹoícirkulâcíítarozpodílutemperaturiísolonostívlítkuvmoríbellínsgauzenatanašelʹfíantarktičnogopívostrova AT terlecʹkakv modelûvannâlítnʹoícirkulâcíítarozpodílutemperaturiísolonostívlítkuvmoríbellínsgauzenatanašelʹfíantarktičnogopívostrova AT brovčenkoío modelûvannâlítnʹoícirkulâcíítarozpodílutemperaturiísolonostívlítkuvmoríbellínsgauzenatanašelʹfíantarktičnogopívostrova AT beženaraa modelûvannâlítnʹoícirkulâcíítarozpodílutemperaturiísolonostívlítkuvmoríbellínsgauzenatanašelʹfíantarktičnogopívostrova AT maderičvs modelingsummercirculationanddistributionoftemperatureandsalinityinthebellingshausenseaandontheantarcticpeninsulashelf AT terlecʹkakv modelingsummercirculationanddistributionoftemperatureandsalinityinthebellingshausenseaandontheantarcticpeninsulashelf AT brovčenkoío modelingsummercirculationanddistributionoftemperatureandsalinityinthebellingshausenseaandontheantarcticpeninsulashelf AT beženaraa modelingsummercirculationanddistributionoftemperatureandsalinityinthebellingshausenseaandontheantarcticpeninsulashelf

Моделювання літньої циркуляції та розподілу температури і солоності влітку в морі Беллінсгаузена та на шельфі Антарктичного півострова

Institution

Similar Items