Сравнительное влияние гидрометеорологических процессов на межгодовую изменчивость сезонных колебаний уровня Балтийского моря

Захарчук Евгений Александрович; Виноградов Михаил Владимирович; Сухачев Владимир Николаевич; Тихонова Наталья Александровна

doi:doi:10.2205/2024ES000922

ВАК 1.6 УДК 551.461 УДК 551.463 УДК 551.46.0 УДК 551.468 УДК 55 УДК 550.34 УДК 550.383 ГРНТИ 37.01 ГРНТИ 37.15 ГРНТИ 37.25 ГРНТИ 37.31 ГРНТИ 38.01 ГРНТИ 36.00 ГРНТИ 37.00 ГРНТИ 38.00 ГРНТИ 39.00 ГРНТИ 52.00 ОКСО 05.00.00 ББК 26 ТБК 63 BISAC SCI

Сравнительное влияние гидрометеорологических процессов на межгодовую изменчивость сезонных колебаний уровня Балтийского моря

Опубликовано в Russian Journal of Earth Sciences · Том 24, Номер 4, 2024 · Страницы 1–22 · Рубрики: ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

DOI 10.2205/2024ES000922 EDN rnzfkl

Получено: 17.01.2024 Одобрено: 12.07.2024 Опубликовано: 26.12.2024

Авторы

Захарчук Евгений Александрович ¹ iD · Виноградов Михаил Владимирович ² · Сухачев Владимир Николаевич ³ iD · Тихонова Наталья Александровна ⁴ iD

1 Санкт-Петербургский государственный университет
с 01.01.2018 по настоящее время , Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук
Россия

2 Санкт-Петербургский государственный университет (Кафедра Океанологии)
с 01.01.2018 по 01.01.2022 , Государственный океанографический институт имени Н.Н.Зубова, Росгидромет
Санкт-Петербург, г. Санкт-Петербург и Ленинградская область, Россия

3 Государственный океанографический институт имени Н.Н.Зубова, Росгидромет (Санкт-Петербургское отделение, научный сотрудник)
с 01.01.2011 по настоящее время , Санкт-Петербургский государственный университет
с 01.01.2014 по настоящее время Россия

4 Государственный океанографический институт имени Н.Н.Зубова, Росгидромет (Санкт-Петербургское отделение, зав. лабораторией)
, Санкт-Петербургский государственный университет

АННОТАЦИЯ

С помощью продолжительных среднесуточных мареографных наблюдений за уровнем моря, спутниковых альтиметрических измерений и данных реанализов метеорологических и гидрофизических полей исследуются особенности и физические механизмы межгодовой изменчивости сезонных колебаний уровня Балтийского моря. Показано, что за период 1889–2022 гг. в Стокгольме в межгодовых изменениях амплитуд гармоник Sa, Ssa, Sta, Sqa не отмечаются статистически значимые линейные тренды, но наблюдаются долгопериодные циклы с временными масштабами от 20–35 до 55 лет и очень значительными изменениями амплитуд от 0,5–1,0 до 25–27 сантиметров. В последние десятилетия у гармоник Sa, Ssa, Sta наблюдается заметное уменьшение амплитуд и дисперсии колебаний. Результаты взаимного корреляционного и множественного регрессионного анализов аномалий сезонных колебаний уровня моря и различных гидрометеорологических процессов свидетельствуют, что самый большой вклад в межгодовую изменчивость сезонных колебаний уровня моря оказывают изменения касательного трения ветра. Вторыми по значимости процессами являются изменения атмосферного давления над морем и водообмена между Балтийским и Северным морями. Самое незначительное воздействие на межгодовую изменчивость характеристик сезонных колебаний уровня моря оказывают изменения составляющих пресного баланса и плотности воды

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

уровень моря спутниковые альтиметрические измерения данные реанализа сезонные колебания скользящий гармонический анализ межгодовая изменчивость тренды касательное напряжение трения ветра атмосферное давление стерические колебания пресноводный баланс водообмен множественный регрессионный анализ

Информация Текст

Авторы:

1. Санкт-Петербургский государственный университет
с 01.01.2018 по настоящее время
Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук

Россия

2. Санкт-Петербургский государственный университет (Кафедра Океанологии)
с 01.01.2018 по 01.01.2022
Государственный океанографический институт имени Н.Н.Зубова, Росгидромет

Санкт-Петербург, г. Санкт-Петербург и Ленинградская область, Россия

3. Государственный океанографический институт имени Н.Н.Зубова, Росгидромет (Санкт-Петербургское отделение, научный сотрудник)
с 01.01.2011 по настоящее время
Санкт-Петербургский государственный университет
с 01.01.2014 по настоящее время
Россия

4. Государственный океанографический институт имени Н.Н.Зубова, Росгидромет (Санкт-Петербургское отделение, зав. лабораторией)

Санкт-Петербургский государственный университет

Тип:

Статья

Страницы:

с 1 по 22

Статус:

Опубликован

Классификаторы:

ВАК 1.6 Науки о Земле и окружающей среде
УДК 551.461 Общие вопросы. Зоны морей, их горизонтальное подразделение.Уровень моря
УДК 551.463 Морская вода. Физические свойства морской воды. Физика моря
УДК 551.46.0 Общие аспекты океанологии: теория, наблюдения, приборы. Прикладная океанология
УДК 551.468 Региональная океанология (региональная океанография) окраинных морей и их подразделений, прилегающих к суше
УДК 55 Геология. Геологические и геофизические науки
УДК 550.34 Сейсмология
УДК 550.383 Главное магнитное поле Земли
ГРНТИ 37.01 Общие вопросы геофизики
ГРНТИ 37.15 Геомагнетизм и высокие слои атмосферы
ГРНТИ 37.25 Океанология
ГРНТИ 37.31 Физика Земли
ГРНТИ 38.01 Общие вопросы геологии
ГРНТИ 36.00 ГЕОДЕЗИЯ. КАРТОГРАФИЯ
ГРНТИ 37.00 ГЕОФИЗИКА
ГРНТИ 38.00 ГЕОЛОГИЯ
ГРНТИ 39.00 ГЕОГРАФИЯ
ГРНТИ 52.00 ГОРНОЕ ДЕЛО
ОКСО 05.00.00 Науки о Земле
ББК 26 Науки о Земле
ТБК 63 Науки о Земле. Экология
BISAC SCI SCIENCE

Язык материала:

русский

Ключевые слова:

уровень моря, спутниковые альтиметрические измерения, данные реанализа, сезонные колебания, скользящий гармонический анализ, межгодовая изменчивость, тренды, касательное напряжение трения ветра, атмосферное давление, стерические колебания, пресноводный баланс, водообмен, множественный регрессионный анализ

Финансирование

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-27-00209, https://rscf.ru/project/22-27-00209/.

Текст

Текст (PDF): Читать Скачать

Список литературы

1. Белоненко Т. В. и Колдунов А. В. Стерические колебания уровня в северо-западной части Тихого океана // Вестник СПбГУ. — 2006. — Т. 7, № 3. — С. 81—88. — EDN: https://elibrary.ru/RTTKQN.

2. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР: Проект «Моря СССР». Том III Балтийское море. Выпуск I Гидрометеорологические условия / под ред. Ф. С. Терзиева, В. А. Рожкова и А. И. Смирнова. — Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 1992. — 451 с. — EDN: https://elibrary.ru/QKFOVS.

3. Гордеева C. М. и Малинин В. Н. Изменчивость морского уровня Финского залива. — Санкт-Петербург : РГГМУ, 2014. — 180 с. — EDN: https://elibrary.ru/VWABFU.

4. Захарчук Е. А. Синоптическая изменчивость уровня и течений в морях, омывающих северо-западное и арктическое побережья России. — Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 2008. — 359 с. — EDN: https://elibrary.ru/QKIBRH.

5. Захарчук Е. А., Литина Е. Н., Клеванцов Ю. П. и др. Нестационарность гидрометеорологических процессов Балтийского моря в условиях меняющегося климата // Труды ГОИН. — 2017. — Т. 218. — С. 6—62. — EDN: https://elibrary.ru/YLMAZW.

6. Захарчук Е. А., Сухачев В. Н., Тихонова Н. А. и др. Стационарное и нестационарное описание сезонной изменчивости уровня Балтийского моря по данным мареографических измерений // Морской гидрофизический журнал. — 2022. — Т. 38, № 6. — С. 655—678. — DOI:https://doi.org/10.22449/0233-7584-2022-6-655-678. EDN: https://elibrary.ru/XXKFYV

7. Захарчук Е. А., Сухачев В. Н., Тихонова Н. А. и др. Стерические колебания уровня Балтийского моря // Russian Journal of Earth Sciences. — 2023. — Т. 23. — ES4014. — DOI:https://doi.org/10.2205/2023ES000846. EDN: https://elibrary.ru/TLODEE

8. Захарчук Е. А. и Тихонова Н. А. О пространственно-временной структуре и механизмах формирования невских наводнений // Метеорология и гидрология. — 2011. — Т. 8. — С. 54—64. — EDN: https://elibrary.ru/NXUMIN.

9. Малинин В. Н. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. — Санкт-Петербург : РГГМУ, 2008. — 408 с. — EDN: https://elibrary.ru/QKIFPF.

10. Медведев И. П. Сезонные колебания уровня Балтийского моря // Метеорология и гидрология. — 2014. — Т. 12. — С. 42—54. — EDN: https://elibrary.ru/TACMRT.

11. Рожков В. А. Теория и методы статистического оценивания вероятностных характеристикам случайных величин и функций с гидрометеорологическими примерами. Книга II. — Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 2002. — 780 с.

12. Фукс В. Р. Гидродинамические основы интерпретации альтиметрических съемок морской поверхности // Колебания уровня в морях. — СПб : РГГМУ, 2003. — С. 79—91.

13. Barbosa Susana M. and Donner Reik V. Long-term changes in the seasonality of Baltic sea level // Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. — 2016. — Vol. 68, no. 1. — P. 30540. — DOI:https://doi.org/10.3402/tellusa.v68.30540. EDN: https://elibrary.ru/YWXWKN

14. Bretherton F. P., Davis R. E. and Fandry C. B. A technique for objective analysis and design of oceanographic experiments applied to MODE-73 // Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts. — 1976. — Vol. 23, no. 7. — P. 559–582. — DOI:https://doi.org/10.1016/0011-7471(76)90001-2. EDN: https://elibrary.ru/XPLVDS

15. Cartwright D. E. On the smoothing of climatological time series, with application to sea-level at Newlyn // Geophysical Journal International. — 1983. — Vol. 75, no. 3. — P. 639–658. — DOI:https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1983.tb05003.x.

16. Cheng Y., Xu Q. and Li X. Spatio-Temporal Variability of Annual Sea Level Cycle in the Baltic Sea // Remote Sensing. — 2018. — Vol. 10, no. 4. — P. 528–552. — DOI:https://doi.org/10.3390/rs10040528. EDN: https://elibrary.ru/VGWKVE

17. de Boor C. A Practical Guide to Splines. — Springer-Verlag, 1978. — 325 p.

18. Ekman M. A common pattern for interannual and periodical sea level variations in the Baltic Sea and adjacent waters // Geophysica. — 1996. — Vol. 32, no. 3. — P. 261–272.

19. Ekman M. The Changing Level of the Baltic Sea during 300 Years: A Clue to Understanding the Earth. — Summer Institute for Historical Geophysics, 2009.

20. Ekman M. and Stigebrandt A. Secular change of the seasonal variation in sea level and of the pole tide in the Baltic Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. — 1990. — Vol. 95, no. C4. — P. 5379–5383. — DOI:https://doi.org/10.1029/JC095iC04p05379.

21. Gill A. E. and Niller P. P. The theory of the seasonal variability in the ocean // Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts. — 1973. — Vol. 20, no. 2. — P. 141–177. — DOI:https://doi.org/10.1016/0011-7471(73)90049-1.

22. Greatbatch R. J. A note on the representation of steric sea level in models that conserve volume rather than mass // Journal of Geophysical Research: Oceans. — 1994. — Vol. 99, no. C6. — P. 12767–12771. — DOI:https://doi.org/10.1029/94jc00847.

23. Gustafsson B. G. and Andersson H. C. Modeling the exchange of the Baltic Sea from the meridional atmospheric pressure difference across the North Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. — 2001. — Vol. 106, no. C9. — P. 19731–19744. — DOI:https://doi.org/10.1029/2000JC000593.

24. Hordoir R., Axell L., Löptien U., et al. Influence of sea level rise on the dynamics of salt inflows in the Baltic Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. — 2015. — Vol. 120, no. 10. — P. 6653–6668. — DOI:https://doi.org/10.1002/2014jc010642.

25. Hünicke B. and Zorita E. Trends in the amplitude of Baltic Sea level annual cycle // Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. — 2008. — Vol. 60, no. 1. — P. 154–164. — DOI:https://doi.org/10.1111/j.1600-0870.2007.00277.x.

26. Jackett D. R. and Mcdougall T. J. Minimal Adjustment of Hydrographic Profiles to Achieve Static Stability // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. — 1995. — Vol. 12, no. 2. — P. 381–389. — DOI:https://doi.org/10.1175/1520-0426(1995)012<0381:MAOHPT>2.0.CO;2.

27. Jakobsen F., Hansen I. S., Ottesen Hansen N.-E., et al. Flow resistance in the Great Belt, the biggest strait between the North Sea and the Baltic Sea // Estuarine, Coastal and Shelf Science. — 2010. — Vol. 87, no. 2. — P. 325–332. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.ecss.2010.01.014.

28. Johansson M. M. and Kahma K. K. On the statistical relationship between the geostrophic wind and sea level variations in the Baltic Sea // Boreal Environment Research. — 2016. — Vol. 21. — P. 25–43.

29. Kowalczyk K., Pajak K., Wieczorek B., et al. An Analysis of Vertical Crustal Movements along the European Coast from Satellite Altimetry, Tide Gauge, GNSS and Radar Interferometry // Remote Sensing. — 2021. — Vol. 13, no. 11. — P. 2173. — DOI:https://doi.org/10.3390/rs13112173. EDN: https://elibrary.ru/OCVSBQ

30. Labuz T. A. and Kowalewska-Kalkowska H. Coastal erosion caused by the heavy storm surge of November 2004 in the southern Baltic Sea // Climate Research. — 2011. — Vol. 48, no. 1. — P. 93–101. — DOI:https://doi.org/10.3354/cr00927. EDN: https://elibrary.ru/OMNOUV

31. Le Traon P. Y., Nadal F. and Ducet N. An Improved Mapping Method of Multisatellite Altimeter Data // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. — 1998. — Vol. 15, no. 2. — P. 522–534. — DOI:https://doi.org/10.1175/1520-0426(1998)015<0522:AIMMOM>2.0.CO;2.

32. Leppäranta M. and Myrberg K. Physical Oceanography of the Baltic Sea. — Springer Berlin Heidelberg, 2009. — DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-540-79703-6.

33. Lisitzin E. Sea-Level Changes. — Elsevier Science & Technology Books, 1974.

34. Männikus R., Soomere T. and Viška M. Variations in the mean, seasonal and extreme water level on the Latvian coast, the eastern Baltic Sea, during 1961-2018 // Estuarine, Coastal and Shelf Science. — 2020. — Vol. 245. — P. 106827. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.ecss.2020.106827. EDN: https://elibrary.ru/NUXVGS

35. Mohrholz V. Major Baltic Inflow Statistics - Revised // Frontiers in Marine Science. — 2018. — Vol. 5. — DOI:https://doi.org/10.3389/fmars.2018.00384. EDN: https://elibrary.ru/IQMGTT

36. Nerger L., Hiller W. and Schröter J. A comparison of error subspace Kalman filters // Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. — 2005. — Vol. 57, no. 5. — P. 715–735. — DOI:https://doi.org/10.3402/tellusa.v57i5.14732.

37. Pajak K. and Kowalczyk K. A comparison of seasonal variations of sea level in the southern Baltic Sea from altimetry and tide gauge data // Advances in Space Research. — 2019. — Vol. 63, no. 5. — P. 1768–1780. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.11.022.

38. Pemberton P., Löptien U., Hordoir R., et al. Sea-ice evaluation of NEMO-Nordic 1.0: a NEMO-LIM3.6-based ocean-sea-ice model setup for the North Sea and Baltic Sea // Geoscientific Model Development. — 2017. — Vol. 10, no. 8. — P. 3105–3123. — DOI:https://doi.org/10.5194/gmd-10-3105-2017. EDN: https://elibrary.ru/YIYVJS

39. Plag H.-P. and Tsimplis M. N. Temporal variability of the seasonal sea-level cycle in the North Sea and Baltic Sea in relation to climate variability // Global and Planetary Change. — 1999. — Vol. 20, no. 2/3. — P. 173–203. — DOI:https://doi.org/10.1016/S0921-8181(98)00069-1. EDN: https://elibrary.ru/ACSNSD

40. Pujol M.-I., Faugère Y., Taburet G., et al. DUACS DT2014: the new multi-mission altimeter data set reprocessed over 20 years // Ocean Science. — 2016. — Vol. 12, no. 5. — P. 1067–1090. — DOI:https://doi.org/10.5194/os-12-1067-2016.

41. Samuelsson M. and Stigebrandt A. Main characteristics of the long-term sea level variability in the Baltic sea // Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography. — 1996. — Vol. 48, no. 5. — DOI:https://doi.org/10.3402/TELLUSA.V48I5.12165.

42. Stramska M. and Chudziak N. Recent multiyear trends in the Baltic Sea level // Oceanologia. — 2013. — Vol. 55, no. 2. — P. 319–337. — DOI:https://doi.org/10.5697/oc.55-2.319. EDN: https://elibrary.ru/YDFZEX

43. Stramska M., Kowalewska-Kalkowska H. and Świrgoń M. Seasonal variability in the Baltic Sea level // Oceanologia. — 2013. — Vol. 55, no. 4. — P. 787–807. — DOI:https://doi.org/10.5697/oc.55-4.787. EDN: https://elibrary.ru/YCZCGD

44. Voinov G. N. Tides and Tidal streams // Polar Seas Oceanography. An integrated case study of the Kara Sea. — Springer, 2002. — P. 61–77.

45. Weisse R., Dailidien˙e I., Hünicke B., et al. Sea level dynamics and coastal erosion in the Baltic Sea region // Earth System Dynamics. — 2021. — Vol. 12, no. 3. — P. 871–898. — DOI:https://doi.org/10.5194/esd-12-871-2021. EDN: https://elibrary.ru/KDXMAJ

46. Zakharchuk E. A., Sukhachev V. N., Tikhonova N. A., et al. Seasonal fluctuations in Baltic sea level determined from satellite altimetry // Continental Shelf Research. — 2022. — Vol. 249. — P. 104863. — DOI:https://doi.org/10.1016/j.csr.2022.104863. EDN: https://elibrary.ru/KBNKXI

47. Zakharchuk E. A., Tikhonova N., Zakharova E., et al. Spatiotemporal structure of Baltic free sea level oscillations in barotropic and baroclinic conditions from hydrodynamic modelling // Ocean Science. — 2021. — Vol. 17, no. 2. — P. 543–559. — DOI:https://doi.org/10.5194/os-17-543-2021. EDN: https://elibrary.ru/LTYQEA

Сравнительное влияние гидрометеорологических процессов на межгодовую изменчивость сезонных колебаний уровня Балтийского моря

Подтверждение

Регистрация