Взаимодействие атмосферы и океана в Северном Ледовитом океане по данным измерений в летнее-осенний период

Взаимодействие атмосферы и океана в Северном Ледовитом океане по данным измерений в летнее-осенний период

Автор: Репина И.А., Артамонов А.Ю., Варенцов М.И., Хавина Е.М.

Журнал: Российская Арктика @russian-arctic

Статья в выпуске: 7, 2019 года.

Бесплатный доступ

Одним из основных вопросов проблемы взаимодействия океана и атмосферы является описание процессов энергомассобмена. В наиболее сложном виде эти процессы представлены в Арктическом бассейне, так как ледяной покров определяет изменение альбедо, потоки тепла и влаги, а также динамическое взаимодействие между океаном и атмосферой. В работе представлены результаты экспериментальных исследований турбулентного взаимодействия атмосферы и морской поверхности в летний и осенний период в центральных и шельфовых зонах Северного Ледовитого океана. Сравнение судовых наблюдений с данными реанализа и мезомасштабного моделирования показывает, что реанализы плохо воспроизводят турбулентные потоки в северной полярной области, особенно в осенний период. Это связано как с недостаточной разработанностью параметризаций для определения коэффициентов обмена в алгоритмах расчета турбулентных потоков, так и со сложностью определения температуры поверхности, покрытой льдом различной сплоченности.

Еще

Взаимодействие атмосферы и океана, турбулентные потоки тепла, морской лед, реанализы

Короткий адрес: https://sciup.org/170174487

IDR: 170174487   |   DOI: 10.24411/2658-4255-2019-10075

Список литературы Взаимодействие атмосферы и океана в Северном Ледовитом океане по данным измерений в летнее-осенний период

  • Vihma T., Pirazzini R., Fer I., Renfrew I.A., Sedlar J., Tjernstrom M., LQpkes C., Nygard T., Notz D., Weiss J., Marsan D., Cheng B., Birnbaum G., Gerland S., Chechin D., Gascard J.C. Advances in understanding and parameterization of small-scale physical processes in the marine Arctic climate system: a review // Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14. P. 9403-9450.
  • Flanner M.G., Shell K.M., Barlage M., Perovich D.K., Tschudi M.A.: Radiative forcing and albedo feedback from the Northern Hemisphere cryosphere between 1979 and 2008 // Nature Geosci. 2011. V. 4. P. 151-155.
  • Graversen R.G., Wang M. Polar amplification in a coupled climate model with locked albedo // Clim. Dynam. 2009. V. 33. P. 629-643.
  • Graversen R.G., Mauritsen T., Tjernstrom M., Kallen E., Svensson, G. Vertical structure of recent Arctic warming // Nature. 2008. V. 451. P. 53-56.
  • Hudson S.R. Estimating the global radiative impact of the sea ice-albedo feedback in the Arctic // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. D16102.
  • Andreas E.L., Jordan R.E., Makshtas A.P. Parameterizing turbulent exchange over sea ice: the ice station Weddell results // Boundary Layer Meteorology. 2005.V. 114.P. 439-460.
  • Jordan R.E., Andreas E.L., Makshtas A.P. The heat budget of snow-covered sea ice at North Pole 4 // Journal of Geophysical Research. 1999.V. 104. P.7785-7806.
  • Persson P.O.G., Fairall C.W., Andreas E.L., Guest P.S., Perovich D.K. Measurement near the Atmospheric Surface Flux Group tower at SHEBA: near surface conditions and surface energy budget // J. Geophys. Res. 2002.V.107 (C10).
  • Beesley J.A., Bretherton C.S., Jakob C, Andreas E.L., Intrieri J.L., Uttal T.A. A comparison of the cloud and boundary layer variables in the ECMWF forecast model with observations at SHEBA ice camp.// Journal of Geophysical Research. 2000. Vol.105. N12. P.337-12349.
  • Chaudhuri A.H., Ponte R.M., Nguyen A.T. A comparison of atmospheric reanalysis products for the Arctic Ocean and implications for uncertainties in air-sea fluxes // Journal of Climate. 2014. V. 27(14). P.5411-5421.
  • Zilitinkevich S.S., Esau I.N. Resistance and heat-transfer laws for stable and neutral planetary boundary layers: old theory advanced and reevaluated // Q. J. Roy. Meteorol. Soc. 2005. V. 131. P. 1863-1892.
  • LQpkes C., Gryanik V.M., Rosel A., Birnbaum G., Kaleschke L. Effect of sea ice morphology during Arctic summer on atmospheric drag coefficients used in climate models // Geophysical Research Letters. 2013. Vol. 40(2). P. 446-451.
  • Волков Ю.А., Репина И.А. Влияние структуры подстилающей поверхности в полярных районах на энергообмен атмосферы и океана // Поверхностные и внутренние волны в арктических морях. Спб.: Гидрометеоиздат, 2002. Гл. 11. С. 189-206.
  • Bromvich D.H., Hines K.M., Bai L.S. Development and testing of Polar Weather Research and Forecasting Model: 2. Arctic Ocean // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. D08122.
  • Kay J.E., Raeder K., Gettelman A., Anderson J. The boundary layer response to recent Arctic sea ice loss and implications for high-latitude climate feedbacks // J. Climate, 2011. V.24, P. 428-447.
  • LQpkes C., Vihma T., Birnbaum G., Wacker U. Influence of leads in sea ice on the temperature of the atmospheric boundary layer during polar night // Geophys. Res. Lett. 2008. V. 35. L03805.
  • Esau I.N. Amplification of turbulent exchange over wide Arctic leads: large-eddy simulation study // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. D08109.
  • Marcq S., Weiss, J. Influence of sea ice lead-width distribution on turbulent heat transfer between the ocean and the atmosphere // The Cryopshere. 2012. V. 6. P. 143-156.
  • Атлас ледяных образований. Под общей редакцией В.М. Смоляницкого СПб.: ААНИИ, 2019. 232 с.
  • Tamura T., Ohshima K.I. Mapping of sea ice production in the Arctic coastal polynyas // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. No. C07030.
  • Ivanov V.V., Golovin P.N. Observations and modelling of dense water cascading from the Laptev Sea shelf // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. C09003. P. 1-15.
  • Репина И.А., Аниферов А.А. Исследование динамики атмосферного пограничного слоя над заприпайной полыньей моря Лаптевых по данным WRF-моделирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 1. С. 275288.
  • Репина И.А., Чечин Д.Г Влияние полыней и разводий в Арктике на структуру атмосферного пограничного слоя и региональный климат // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. № 4. C. 162-172.
  • Chechin D.G., LQpkes C., Repina I.A., Gryanik V.M. Idealized dry quasi 2-D mesoscale simulations of cold-air outbreaks over the marginal sea ice zone with fine and coarse resolution // J. Geophys. Res. Atmos. 2013. V. 118. P. 8787-8813.
  • Репина И.А., Артамонов А.Ю., Смирнов А.С., Чечин Д.Г. Исследование взаимодействия океана и атмосферы в полярных районах в рамках международного полярного года // Метеорологические и геофизические исследования. Под ред. ГВ. Алексеева. М. - СПб., 2011. С. 236-250.
  • Макштас А.П. Тепловой баланс Арктических льдов в зимний период. / Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 87 с.
  • Maykut C.A. Energy exchange over young sea ice in the central Arctic // J. Geophys. Res. 1978. V. 83. P. 3646-3658.
  • Репина И.А., Смирнов А.С. Обмен теплом и импульсом между атмосферой и льдом по данным наблюдений в районе Земли Франца-Иосифа // Известия РАН, Физика атмосферы и океана. 2000. Т.36. №5. С. 672-680.
  • Polyakov I.V., Alexeev V.A., Ashik I.M., Bacon S., Beszczynska-Moller A., Carmack E.C., Dmitrenko I.A., Fortier L., Gascard J.-C., Hansen E., Holemann J., Ivanov V.V., Kikuchi T., Kirillov S., Lenn Y.-D., McLaughlin F.A., Piechura J., Repina I., Timokhov L.A., Walczowski W., Woodgate R. Fate of early 2000s arctic warm water pulse // Bulletin of the American Meteorological Society. 2011. Vol. 92. № 5. P. 561-566.
  • Burba G. Eddy Covariance Method for Scientific, Industrial, Agricultural and Regulatory Applications: a Field Book on Measuring Ecosystem Gas Exchange and Areal Emission Rates. LI-COR Biosciences, Lincoln, USA. 2013. 331 p.
  • Edson J.B., Hinton A.A., Prada K.E., Hare J.E., Fairall C.W. Direct Covariance Flux Estimates from Mobile Platforms at sea // J. Atmos. Oceanic Technol. 1998. V.15. P. 547-562.
  • Репина И.А. Методы определения турбулентных потоков над морской поверхностью. / Москва: ИКИ РАН, 2007. 36 с.
  • Тимачев В.Ф., Иванов Б.В., Репина И.А, Теплообмен между атмосферой и ледовым покровом // Труды ААНИИ. 2008. В.447. С.140-155.
  • Варенцов М.И., Репина И.А., Артамонов А.Ю., Хавина Е.М., Матвеева Т.А. Экспериментальные исследования энергообмена и динамики атмосферного пограничного слоя в Арктике в летний период // Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации. 2016. № 361. С. 95-127.
  • Ivanov V., Varentsov M., Matveeva T., Repina I., Artamonov A., Khavina E. Arctic Sea Ice Decline in the 2010s. The Increasing Role of the Ocean - Air Heat Exchange in the Late Summer // Atmosphere. 2019. Vol. 10, no. 4. P. 184(1) -184(23).
  • Wilson A.B., Bromwich D.H., Hines K.M. Evaluation of Polar WRF forecasts on the Arctic System Reanalysis Domain: 2. Atmospheric hydrologic cycle // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. D04107.
  • Böhm U., Kücken M., Ahrens W., Block A., Hauffe D., Keuler K., Rockel B., Will A. CLM - the climate version of LM: Brief description and long-term applications // COSMO Newsletter. 2006. V. 6. P. 225-235.
  • Fairall C., Bradley E., Hare J., Grachev A., Edson J. Bulk parameterizations of air-sea fluxes: Updates and verification for the COARE algorithm // J. Climate. 2003. V. 16. P. 571-591.
  • Jakobson E., Vihma T., Palo T., Jakobson L., Keernik H., Jaagus J.: Validation of atmospheric reanalyzes over the central Arctic Ocean // Geophys. Res. Lett. 2012. V. 39. L10802.
  • Lüpkes C., Vihma T., Jakobson E., König-Langlo G., Tetzlaff A. Meteorological observations from ship cruises during summer 2 to the central Arctic: A comparison with reanalysis data // Geophysical Research Letters. 2010. V. 37. L09810.
  • Тихонов В.В., Раев М.Д., Шарков Е.А., Боярский Д.А., Репина И.А., Комарова Н.Ю. Спутниковая микроволновая радиометрия морского льда полярных регионов. Обзор. // Исследование Земли из космоса. V. 2016. № 4. C. 65-84.
  • Ivanova N.O., Johannessen M., Pedersen L.T., Tonboe R.T. Retrieval of Arctic sea ice parameters by satellite passive microwave sensors: A comparison of eleven sea ice concentration algorithms // IEEE Trans. Geosci. Rem. Sens. 2014. V. 52. №11. P. 7233-7246.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp