Исследование роли промежуточного слоя в термохалинном конвейере Балтийского моря

Номер гранта:13-05-01041
Область научного знания:науки о земле
Тип конкурса: («а» (до 2016))(«а») инициативные научные проекты
Год выполнения:2013г.
Руководитель: Чубаренко И.П.
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Целью настоящего проекта является (а) дальнейшее прояснение роли промежуточного слоя в общей термохалинной циркуляции вод Балтики, (б) обобщение имеющихся данных и современных представлений о структуре и основных физических механизмах формирования "термохалинного конвейера» Балтийского моря с учётом специфической роли промежуточного слоя, (в) оценка потоков вещества и энергии, соответствующих каждому из них. В качестве структурообразующих механизмов предполагается рассмотреть (наряду с уже достаточно хорошо изученными водообменом с океаном и пресноводным стоком, т.е. – с классической эстуарийной циркуляцией) также и специфический транспорт в промежуточных слоях и сравнительную эффективность вклада в его формирование зимней вертикальной конвекции, осеннего и весеннего каскадинга более плотных вод с шельфа и склонов, ветрового пампинга (в результате штормового нагона, экмановской накачки, механизма «демона Стоммелла» - конвергенции экмановского транспорта в области выхода изопикн на поверхность (Stommel, 1979)). Будет продолжен анализ имеющихся экспедиционных натурных данных по проявлению специфического механизма медленной модификации свойств вод в промежуточных слоях за счёт послойной конвекции в области T~Tmd. Сравнительная оценка роли различных механизмов в формировании термохалинного конвейера Балтики позволит выработать новый и более детальный взгляд на его структуру.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

Проект посвящен исследованиям общей структуры термохалинного конвейера Балтийского моря - с учётом роли его промежуточного слоя и процессов перемешивания на границах. Проведено исследование особенностей термохалинной структуры холодного промежуточного слоя (ХПС) Балтийского моря и анализ наиболее вероятных механизмов его формирования и эволюции. Предложен метод выделения ХПС, удовлетворяющий специфическим условиям Балтийского моря, в котором температура и соленость вод в силу географических особенностей заметно изменяются по горизонтали (вдоль главной оси моря). Проведён анализ экспедиционных натурных данных, выявивший вертикальную структуру собственно ХПС по различным параметрам; определён диапазоны изменения основных характеристик (температуры, солёности, плотности), а также сезонно и эпизодически наблюдаемые закономерности структуры вод ХПС. Охарактеризованы основные этапы эволюции ХПС в сезонном цикле. Проведён анализ вероятных механизмов перемешивания и транспорта, способных сформировать наблюдаемые особенности структуры и обеспечить их модификацию в сезонном цикле. Используя в качестве естественных трассеров при анализе натурных данных солёность вод и аномально низкую температуру, привлекая результаты лабораторных исследований, спутниковую информацию, известные аналитические зависимости – оценена эффективность вкладов основных механизмов перемешивания и транспорта в формирование и эволюцию ХПС Балтийского моря. Установлено, что основными элементами вертикальной термохалинной структуры ХПС в основных бассейнах собственно Балтийского моря являются: (1) квазиоднородный по солености подслой с солёностью вод, характерной для ВКС данного региона в зимний период, и температурой, нерегулярно изменяющейся с глубиной; (2) нижележащий градиентный по солености подслой, характеризующийся ростом солености с глубиной и низкой температурой; (3) ядро ХПС, находящееся при формировании ХПС в области границы между этими подслоями. Показано, что неоднородность свойств вод в пределах ХПС в период формирования (март–апрель) обеспечивается значительным вкладом адвекции. Квазиоднородный по солёности подслой ХПС в этот период составляет около 2/3 общей мощности ХПС; он формируется в пределах чаш отдельных бассейнов механизмами, связанными с действием ветра и дифференциальным прогревом вод при наличии близких берегов. Градиентный по солёности подслой составляет около 1/3 общей мощности ХПС. Мощность однородных и по температуре, и по солёности прослоек – потенциальных остатков зимнего вертикального перемешивания – уже в мае составляет не более 10% мощности ХПС. Для периодов развития вертикальной конвекции разработан метод оценки величины теплообмена между прибрежной и глубокой частями бассейна по температуре поверхности воды с учетом особенностей топографии дна в прибрежной зоне, показавший, что в квазистационарном режиме обмена, возникающего в результате дифференциального прогрева прибрежных вод, около 50% тепла, уходящего через поверхность всей прибрежной зоны, компенсируется теплообменом с глубоким морем. Научные результаты и выводы основаны на проведении детального анализа многочисленных экспедиционных натурных данных в совокупности с использованием результатов лабораторных экспериментов. Данные контактных измерений были получены с помощью современных приборов, широко используемых в мировой практике, или взяты из международных открытых баз данных (NEST; ICES). Полученные результаты углубляют понимание процессов, влияющих на модификацию промежуточного слоя вод Балтийского моря, что может быть важным для изучения переноса примесей в водоеме. Достигнутый прогресс в понимании причин эволюции характеристик промежуточных слоев собственно Балтийского моря и важности вклада в их модификацию не только вертикального перемешивания, но и механизмов адвективного происхождения является важным шагом в изучении общего водообмена Балтийского моря и его термохалинного конвейера.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 22.10.2019.

Библиография

Приведена в авторской редакции.
Помог ли вам материал?
0    0