ИЗМЕНЧИВОСТЬ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В БЕЛОМ МОРЕ ДЛЯ РАЗНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПО ДАННЫМ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Аннотация
Изменчивость биогеохимических процессов Белого моря при разных климатических условиях исследовалась посредством численных экспериментов. Отобранные модельные годы условно разделены на теплые, холодные и средние (климатические) согласно методике, предложенной авторами ранее. Для численного моделирования применен программный комплекс JASMINE, основанный на модели термогидродинамики Северного Ледовитого океана FEMAO и содержащий модель пелагической экосистемы BFM. Комплекс предназначен для совместного моделирования термогидродинамических и биогеохимических процессов в море. Подробно рассмотрены модельные годы: теплый 2013‑й и холодный 1994‑й. Изучена динамика температуры поверхностного слоя и толщи воды Белого моря в эти годы, распределение хлорофилла а и первичной продукции. Получены закономерности и проанализированы причины наблюдающихся зависимостей в условно теплый и условно холодный год. На проявление в биогеохимических процессах Белого моря теплых, холодных и средних лет влияют макроциркуляционные процессы атмосферы, одним из которых является Северо-Атлантическое колебание, или NAO (North Atlantic Oscillation). События NAO (положительные и отрицательные) соответствуют положительным и отрицательным периодам в температуре поверхностного слоя Белого моря. NAO характеризуется разностью давления между Исландским минимумом и Азорским максимумом, а это в свою очередь сказывается на усилении или ослаблении западного переноса в Северном полушарии, перераспределении тепла и влаги. В результате численных экспериментов выделен ключевой период года, приходящийся на май. В этот месяц отмечается интенсификация процессов в пелагической экосистеме Белого моря независимо от его принадлежности к теплому или холодному году. Выявлена связь событий мая с дальнейшим развитием биогеохимических процессов в течение лета.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Астафьева Н. М., Раев М. Д. Влияние крупномасштабного удаленного атмосферного окружения на траектории тропических циклонов // Современ. проблемы дистанц. зондирования Земли из космоса: Физ. основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов. 2010. Т. 7, № 1. С. 61–74.
База данных ЗИН РАН [Электронный ресурс]. URL: http://www.st.nmfs.noaa.gov/copepod/time-series/
ru-10101/ (дата обращения: 10.12.2018).
Белое море и его водосбор под влиянием климатических и антропогенных факторов / Под ред. Н. Н. Филатова, А. Ю. Тержевика. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2007. 335 с.
Бергер В. Я. Продукционный потенциал Белого моря. Исследования фауны морей. СПб.: ЗИН РАН, 2007. Т. 60(68). 292 с.
Бойцов В. Д. Долгопериодные колебания температуры воздуха в Северной Атлантике и Северо-Европейском бассейне // Изв. РГО. 2008. Т. 140, вып. 2. С. 6–11.
Диксон Р., Майнке Й. Океанографические условия Атлантики в 1998–1999 гг. и их постепенное восстановление после экстремальных воздействий
// 100 лет океанографических наблюдений на разрезе «Кольский меридиан» в Баренцевом море: Сб.
докл. междунар. симп. Мурманск: ПИНРО, 2005. С. 130–144.
Зимин А. В. Закономерности субмезомасштабных процессов и явлений в Белом море // Ученые записки РГГМУ. 2016. № 44. С. 104–120.
Коршунова Н. Н., Швець Н. В. Изменение норм основных климатических параметров на территории России за последние десятилетия // Труды ВНИИГМИ-МЦД. 2014. № 178. 125 с.
Мирвис В. М., Мелешко В. П., Гаврилина В. М., Матюгин В. А., Львова Т. Ю. Воспроизводимость Североатлантического колебания по результатам гидродинамических прогнозов на месяц и сезон, его предсказуемость и связь с качеством прогнозирования аномалий температуры воздуха на территории России // Тр. гл. геофиз. обсерватории им. А. И. Воейкова. 2009. Вып. 560. С. 7–33.
Политова Н. В., Филиппов А. С., Володин В. Д., Здоровеннов Р. Э., Зуйкова М. В., Зыкова О. А., Кравчишина М., Потапова И. Ю., Таскаев В. Р., Толстиков А. В., Яковлев А. Е. Комплексные исследования системы Белого моря в рейсе научно-исследовательского судна «Эколог» летом 2013 г. // Океанология. 2014. Т. 54, № 6. 855 с.
Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 3. Северный край. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 664 с.
Серяков Е. И. Долгосрочные прогнозы тепловых процессов в Северной Атлантике. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 168 с.
Смирнов Н. П., Воробьев В. Н., Качанов С. Ю. Северо-Атлантическое колебание и климат. СПб.: РГГМУ, 1998. 122 с.
Смирнова А. И., Терзиев Ф. С., Яковлева Н. П., Арсенчук М. О. Закономерности разномасштабной изменчивости элементов гидрометеорологического режима Белого моря, фоновые оценки их колебаний на современном этапе // Проблемы изучения, рационального использования и охраны природных ресурсов Белого моря: материалы VIII регион. науч.‑практ. конф. Беломорск, 2001. С. 22–29.
Толстиков А. В. Изменчивость температуры поверхностного слоя Белого моря. М.: ГЕОС, 2016. 212 с.
Толстиков А. В., Чернов И. А., Мурзина С. А., Мартынова Д. М., Яковлев Н. Г. Разработка комплекса Green JASMINE для изучения и прогнозирования состояния экосистем // Труды КарНЦ РАН. 2017. № 5. С. 23–32. doi: 10.17076/eb501
Толстиков А. В., Филатов Н. Н., Здоровеннов Р. Э. Белое море и его водосбор // Свид. о гос. рег. базы данных № 2010620435. 16 августа 2010 г.
Чернов И. А., Толстиков А. В., Яковлев Н. Г. Комплексная модель Белого моря: гидротермодинамика вод и морского льда // Труды КарНЦ РАН. 2016. № 8. С. 116–128. doi: 10.17076/mat397
Яковлев Н. Г. Воспроизведение крупномасштабного состояния вод и морского льда Северного Ледовитого океана в 1948–2002 гг. Часть 1: Численная модель и среднее состояние // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45, № 3. С. 1–16.
Biogeochemical Flux Model (BFM). URL: http://bfm-community.eu (дата обращения:10.12.2018).
Chernov I., Lazzari P., Tolstikov A., Kravchishina M., Iakovlev N. Hydrodynamical and biogeochemical spatiotemporal variability in the White Sea: A modeling study // J. Mar. Syst. 2018. No. 187. P. 23–35.
Lazzari P., Solidoro C., Salon S., Bolzon G. Spatial variability of phosphate and nitrate in the Mediterranean Sea: A modeling approach // Deep Sea Res. Part I: Oceanogr. Res. Pap. 2016. Vol. 108. P. 39–52.
Usov N., Kutcheva I., Primakov I., Martynova D. Every species is good in its season: Do the shifts in the annual temperature dynamics affect the phenology of the zooplankton species in the White Sea? // Hydrobiologia. 2013. Vol. 706. P. 11–33.
Vichi M., Lovato T., Lazzari P., Cossarini G., Gutierrez Mlot E., Mattia G., Masina S., McKiver W. J., Pinardi N., Solidoro C., Tedesco L., Zavatarelli M. The Biogeochemical Flux Model (BFM): equation description and user manual. BFM version 5.1. 2015. BFM Report series. N. 1. Release 1.1. July 2015. Bologna, Italy, 2015a. P. 104. URL: http://bfm-community.eu (дата обращения: 10.12.2018).
Vichi M., Lovato T., Gutierrez Mlot E., McKiver W. Coupling BFM with Ocean models: the NEMO model (Nucleus for the European Modelling of the Ocean). BFM Report series N. 2, Release 1.0, August 2015. Bologna, Italy, 2015b P. 31. URL: http://bfm-community.eu (дата обращения: 10.12.2018).
References in English
Astaf’eva N. M., Raev M. D. Vliyanie krupnomasshtabnogo
udalennogo atmosfernogo okruzheniya na traektorii tropicheskih tsiklonov [The influence of largescale remote atmospheric environments on tropical cyclone trajectories]. Sovremen. problemy distants. zondirovaniya Zemli iz kosmosa: Fiz. osnovy, metody i tekhnologii monitoringa okruzhayushchei sredy, potentsial’no opasnykh yavlenii i ob’ektov [Modern problems of remote sensing of the Earth from space: Phys. bases, methods and technologies for monitoring the environment, potentially dangerous phenomena and objects]. 2010. Vol. 7, no. 1. P. 61–74.
Baza dannykh ZIN RAN [Database of the Zoological Institute, Russian Academy of Sciences]. URL: http://www.st.nmfs.noaa.gov/copepod/time-series/ru-10101/ (accessed: 10.12.2018).
Beloe more i ego vodosbor pod vliyaniem klimaticheskikh i antropogennykh faktorov [The White Sea and its catchment under the influence of climatic and man-induced factors]. Eds N. N. Filatov, A. Yu. Terzhevik. Petrozavodsk: KarRC RAS, 2007. 335 p.
Berger V. Ya. Produktsionnyi potentsial Belogo morya. Issledovaniya fauny morei [Production potential of the White Sea. Study of marine fauna]. St. Petersburg: ZIN RAN, 2007. Vol. 60(68). 292 p.
Boitsov V. D. Dolgoperiodnye kolebaniya temperatury vozdukha v Severnoi Atlantike i Severo-Evropeiskom basseine [Long-period fluctuations of air temperature in the North Atlantic and North-European basin]. Izv. RGO [Proceed. Russ. Geographical Society]. 2008. Vol. 140, iss. 2. P. 6–11.
Chernov I. A., Tolstikov A. V., Yakovlev N. G. Kompleksnaya
model’ Belogo morya: gidrotermodinamika vod i morskogo l’da [Comprehensive model of the White Sea: hydrothermodynamics of water and sea ice]. Trudy KarNTs RAN [Trans. KarRC RAS]. 2016. No. 8. P. 116–128. doi: 10.17076/mat397
Dickson R., Meinke J. Okeanograficheskie usloviya Atlantiki v 1998–1999 gg. i ikh postepennoe vosstanovlenie posle ekstremal’nykh vozdeistvii [Atlantic hydrography in 1998–1999: continued recovery from extreme forcing?]. 100 let okeanograficheskikh nablyudenii na razreze “Kolskii meridian” v Barentsevom more: Sb. dokl. mezhdunar. simp. [100 years of oceanographic observations on the “Kola Meridian” section in the Barents Sea: Proceed. int. symp.]. Murmansk: PINRO,
P. 130–144.
Korshunova N. N., Shvets N. V. Izmenenie norm osnovnykh
klimaticheskikh parametrov na territorii Rossii za poslednie desyatiletiya [Change of main climatic parameters in Russia over the last decades]. Trudy VNIIGMI-MCD [Proceed. RIHMI-WDC]. 2014. No. 178. 125 p.
Mirvis V. M., Meleshko V. P., Gavrilina V. M., Matyugin V. A., L’vova T. Yu. Vosproizvodimost’ Severoatlanticheskogo kolebaniya po rezultatam gidrodinamicheskikh prognozov na mesyats i sezon, ego predskazuyemost’ i svyaz’ s kachestvom prognozirovaniya anomalii temperatury vozdukha na territorii Rossii [Reproducibility of the North Atlantic Oscillation as derived
in the monthly and seasonal forecasts, and its predictability and connection with quality of air temperature anomalies forecasts in Russia]. Tr. glav. geofizich. observatorii im. A. I. Voeikova [Proceed. Voeikov Main Geophysical Observatory]. 2009. Iss. 560. P. 7–33.
Politova N. V., Filippov A. S., Volodin V. D., Zdorovennov R. E., Zuikova M. V., Zykova O. A., Kravchishina M. D., Potapova I. Yu., Taskaev V. R., Tolstikov A. V., Yakovlev A. E. Kompleksnye issledovaniya sistemy Belogo morya v reise nauchno-issledovatelskogo sudna “Ekolog” letom 2013 g. [Comprehensive study of the White Sea system during the expedition of the research vessel “Ecolog” in summer 2013]. Okeanologiya [Ocenology]. 2014. Vol. 54, no. 6. 855 p.
Resursy poverkhnostnykh vod SSSR. T. 3. Severnyi krai [Resources of the surface waters of the USSR. Vol. 3. Northern region]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1972. 664 p.
Seryakov E. I. Dolgosrochnye prognozy teplovykh protsessov v Severnoi Atlantike [Long-term forecasts of thermal processes in the North Atlantic]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1979. 168 p.
Smirnov N. P., Vorob’ev V. N., Kachanov S. Yu. Severo-
Atlanticheskoe kolebanie i klimat [The North Atlantic Oscillation and climate]. St. Petersburg: RGGMU, 1998. 122 p.
Smirnova A. I., Terziev F. S., Yakovleva N. P., Arsenchuk M. O. Zakonomernosti raznomasshtabnoi izmenchivosti elementov gidrometeorologicheskogo rezhima Belogo morya, fonovye otsenki ikh kolebanii na sovremennom etape [Patterns of the various-scale variability of hydrometeorological regime elements of the White Sea, background estimates of their fluctuations at the present stage]. Probl. izuch., rats. ispolzovaniya i okhrany prirod. resursov Belogo morya: Mat. VIII region. nauch.‑prakt. konf. [Probl. of studying, rational
use and protection of nat. resources of the White Sea: Proceed. 8th reg. sci. pract. conf.] Belomorsk, 2001. P. 22–29.
Tolstikov A. V. Izmenchivost’ temperatury poverkhnostnogo
sloya Belogo morya [Variability of the surface layer temperature in the White Sea]. Moscow: GEOS, 2016. 212 p.
Tolstikov A. V., Chernov I. A., Murzina S. A., Martynova D. M., Yakovlev N. G. Razrabotka kompleksa Green JASMINE dlya izucheniya i prognozirovaniya sostoyaniya ekosistem [Design and application of the Green JASMINE complex for the study and prediction of the ecosystems state and variability of the White Sea]. Trudy KarNTs RAN [Trans. KarRC RAS]. 2017. No. 5. P. 23–32. doi: 10.17076/eb501
Tolstikov A. V., Filatov N. N., Zdorovennov R. E. Beloe more i ego vodosbor. Svid. o gos. reg. bazy dannykh № 2010620435. 16 avgusta 2010 g. [The official registration
certificate No. 2010620435 dated 16.08.2010 of the database The White Sea and its catchment].
Yakovlev N. G. Vosproizvedenie krupnomasshtabnogo
sostoyaniya vod i morskogo l’da Severnogo Ledovitogo okeana v 1948–2002 gg. Chast’ 1: Chislennaya model’ i srednee sostoyanie [Reproduction of the largescale state of water and sea ice in the Arctic Ocean from 1948 to 2002. Pt. 1. Numerical model and the average state]. Izvestiya RAN, FAO [Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics]. 2009. Vol. 45, no. 3. P. 1–16.
Zimin A. V. Zakonomernosti submezomasshtabnykh protsessov i yavlenii v Belom more [Regularities of submesoscale processes and phenomena in the White Sea]. Uchenye zapiski RGGMU [Proceed. RSHU]. 2016. No. 44. P. 104–120.
Biogeochemical Flux Model (BFM). URL: http://bfm-community.eu (accessed: 10.12.2018).
Chernov I., Lazzari P., Tolstikov A., Kravchishina M., Iakovlev N. Hydrodynamical and biogeochemical spatiotemporal variability in the White Sea: A modeling study. J. Mar. Syst. 2018. No. 187. P. 23–35.
Lazzari P., Solidoro C., Salon S., Bolzon G. Spatial variability of phosphate and nitrate in the Mediterranean Sea: A modeling approach. Deep Sea Res. Part I: Oceanogr. Res. Pap. 2016. Vol. 108. P. 39–52.
Usov N., Kutcheva I., Primakov I., Martynova D. Every species is good in its season: Do the shifts in the annual temperature dynamics affect the phenology of the zooplankton species in the White Sea? Hydrobiologia. 2013. Vol. 706. P. 11–33.
Vichi M., Lovato T., Lazzari P., Cossarini G., Gutierrez Mlot E., Mattia G., Masina S., McKiver W. J., Pinardi N., Solidoro C., Tedesco L., Zavatarelli M. The Biogeochemical Flux Model (BFM): equation description and user manual. BFM version 5.1. 2015. BFM Report series. N. 1. Release 1.1. July 2015. Bologna, Italy, 2015a. P. 104. URL: http://bfm-community.eu (accessed: 10.12.2018).
Vichi M., Lovato T., Gutierrez Mlot E., McKiver W. Coupling BFM with Ocean models: the NEMO model (Nucleus for the European Modelling of the Ocean). BFM Report series N. 2, Release 1.0, August 2015. Bologna, Italy, 2015b. P. 31. URL: http://bfm-community.eu (accessed: 10.12.2018).
DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb950
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019