1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Океанология
  4. T. 63, № 4, 2023

Океанология, 2023, T. 63, № 4, стр. 511-525

Структура и временнáя изменчивость северной ветви Антарктического циркумполярного течения в проливе Дрейка

С. А. Остроумова 1, 2, *, И. Д. Дрозд 1, 3, 4, Д. И. Фрей 1, 5, 6

1 Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Москва, Россия

2 Российский государственный гидрометеорологический университет
Санкт-Петербург, Россия

3 Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН
Москва, Россия

4 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Москва, Россия

5 Морской гидрофизический институт РАН
Севастополь, Россия

6 Московский физико-технический институт
Долгопрудный, Россия

* E-mail: ost.sophisticated@gmail.com

Поступила в редакцию 06.11.2022
После доработки 14.02.2023
Принята к публикации 27.03.2023

Аннотация

Антарктическое циркумполярное течение играет ключевую роль в циркуляции Южного океана и влияет на перераспределение тепла океаном в глобальном масштабе. Изучение динамики и структуры этого течения становится особенно актуальным в условиях изменяющегося климата. Течение хорошо проявляется по данным спутниковой альтиметрии, что позволяет исследовать изменчивость его структуры во времени и пространстве на различных масштабах. В этих задачах на первый план выходит методика определения положения отдельных фронтов Антарктического циркумполярного течения на основе данных спутниковой альтиметрии. В данной работе мы сравниваем различные подходы к выделению фронтов. Для этого на основе данных спутниковой альтиметрии с 1993 по 2020 гг. и результатов гидрофизического разреза, выполненного на НИС “Академик Мстислав Келдыш” через северную часть пролива Дрейка в феврале 2020 г., рассмотрена структура самой северной ветви Антарктического циркумполярного течения – Субантарктического фронта и его пространственно-временнáя изменчивость. Для оценки динамики фронта выбран участок трека спутниковых альтиметров TOPEX/Poseidon, Jason-1,2,3 от острова Огненная Земля на юг длиной в 350 км. Представлены критерии для определения положения северной и главной ветвей Субантарктического фронта на базе данных спутниковой альтиметрии. Обнаружен многолетний тренд смещения положения фронтов относительно ранее принятых уровней абсолютной динамической топографии. Установлено, что точность определения положения фронтов по фиксированным значениям динамической топографии со временем может снижаться, в частности, из-за изменения среднего уровня моря. Обнаружен статистически значимый многолетний тренд повышения уровня моря в районе Субантарктического фронта со скоростью 4 мм/год для северной ветви и 2.5 мм/год для основной.

Ключевые слова: Субантарктический фронт, Антарктическое циркумполярное течение, спутниковая альтиметрия, струи, пролив Дрейка

Список литературы

  1. Бурков В.А. Антарктические струи // Океанология. 1994. Т. 34. № 2. С. 169–177.

  2. Кошляков М.Н., Савченко Д.С., Тараканов Р.Ю. Энергия струй Антарктического циркумполярного течения и синоптических вихрей в приповерхностном слое Южного океана // Океанология. 2019. Т. 59. № 3. С. 325–334. https://doi.org/10.31857/S0030-1574593325-334

  3. Кошляков М.Н., Репина И.А., Савченко Д.С. и др. Структура и изменчивость синоптических возмущений океанских течений в проливе Дрейка и море Скотия // Океанология. 2019. Т. 59. № 2. С. 191–200. https://doi.org/10.31857/S0030-1574592191-200

  4. Тараканов Р.Ю., Гриценко А.М. Структура фронтов в районе к югу от Африки по данным разреза SR02 в декабре 2009 г. и спутниковой альтиметрии // Исследовано в России: электрон. науч. журн. 2010. https://doi.org/10.7868/S0030157414030137

  5. Тараканов Р.Ю., Гриценко А.М. Тонкая струйная структура Антарктического циркумполярного течения к югу от Африки // Океанология. 2014. Т. 54. № 6. С. 725–736. https://doi.org/10.7868/S003015741405013X

  6. Тараканов Р.Ю., Гриценко А.М. Струи Антарктического циркумполярного течения в проливе Дрейка по данным гидрофизических разрезов 2010 и 2011 гг. // Современные проблемы термогидромеханики океана. 2017. С. 167–169. https://doi.org/10.29006/978-5-9901449-3-4-2017-1-167-169

  7. Тараканов Р.Ю., Гриценко А.М. Струи Антарктического циркумполярного течения в проливе Дрейка по данным гидрофизических разрезов // Океанология. 2018. Т. 58. № 4. С. 541–555. https://doi.org/10.1134/S003015741804010X

  8. Чурин Д.А. Структура струй Антарктического циркумполярного течения в море Скотия по данным спутниковой альтиметрии и судовым наблюдениям в 2000 и 2005 годах // Труды АтлантНИРО. 2018. Т. 2. № 1. С. 61–69.

  9. Artana C., Lellouche J.M., Park Y.H. et al. Fronts of the Malvinas Current System: surface and subsurface expressions revealed by satellite altimetry, Argo floats, and Mercator operational model outputs // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2018. V. 123. № 8. P. 5261–5285. https://doi.org/10.1029/2018JC013887

  10. Barré N., Provost C., Renault A. et al. Fronts, meanders and eddies in Drake Passage during the ANT-XXIII/3 cruise in January–February 2006: A satellite perspective // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2011. V. 58. № 25–26. P. 2533–2554. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2011.01.003

  11. Chapman C.C., Lea M.A., Meyer A. et al. Defining Southern Ocean fronts and their influence on biological and physical processes in a changing climate // Nat. Clim. Change. 2020. V. 10. P. 210–219. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0705-4

  12. Chelton D.B., Schlax M.G., Witter D.L. et al. Geosat altimeter observations of the surface circulation of the Southern Ocean // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1990. V. 95. № C10. P. 17 877–17 903. https://doi.org/10.1029/JC095iC10p17877

  13. Deacon G.E.R. The hydrology of the Southern Ocean // Discovery Rep. 1937. V. 15. P. 3–122.

  14. Ducet N., Le Traon P.Y., Reverdin G. Global high-resolution mapping of ocean circulation from TOPEX/Poseidon and ERS-1 and-2 // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2000. V. 105. № C8. P. 19 477–19 498. https://doi.org/10.1029/2000JC900063

  15. Egbert G.D., Erofeeva S. Efficient inverse modeling of barotropic ocean tides // J. Atmos. Ocean Tech. 2002. V. 19. P. 183–204. https://doi.org/10.1175/1520-0426(2002)019<0183:EIMOBO>2.0.CO;2

  16. Fang M., Zhang J. Basin-scale features of global sea level trends revealed by altimeter data from 1993 to 2013 // Journal of Oceanography. 2015. V. 71. № 3. P. 297–310. https://doi.org/10.1007/s10872-015-0289-1

  17. Ferrari R., Artana C., Saracen M. et al. Satellite altimetry and current-meter velocities in the Malvinas Current at 41 S: Comparisons and modes of variations // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2017. V. 122. № 12. P. 9572–9590. https://doi.org/10.1002/2017JC013340

  18. Ferrari R., Provost C., Renault A. et al. Circulation in Drake Passage revisited using new current time series and satellite altimetry: 1. The Yaghan Basin // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2012. V. 117. № C12. https://doi.org/10.1029/2012JC008264

  19. Firing Y.L., Chereskin T.K., Mazloff M.R. Vertical structure and transport of the Antarctic Circumpolar Current in Drake Passage from direct velocity observations // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2011. V. 116. № C8. https://doi.org/10.1029/2011JC006999

  20. Frey D.I., Krechik V.A., Gordey A.S. et al. Austral summer circulation in the Bransfield Strait based on SADCP measurements and satellite altimetry // Front. Mar. Sci. 2023. P. 10:1111541. https://doi.org/10.3389/fmars.2023.1111541

  21. Frey D.I., Piola A.R., Krechik V.A. et al. Direct measurements of the Malvinas Current velocity structure // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2021. V. 126. № 4. V. e2020JC016727. https://doi.org/10.1029/2020JC016727

  22. Frey D.I., Piola A.R., Morozov E.G. Convergence of the Malvinas Current branches near 44° S // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2023. P. 104023. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2023.104023

  23. Gaube P., Barceló C., McGillicuddy D.J. Jr. et al. The use of mesoscale eddies by juvenile loggerhead sea turtles (Caretta caretta) in the southwestern Atlantic // PloS one. 2017. V. 12. № 3. P. e0172839. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0172839

  24. GEBCO Compilation Group (2021) GEBCO 2021 Grid https://doi.org/10.5285/c6612cbe-50b3-0cff-e053-6c86abc09f8f

  25. Gille S.T. Meridional displacement of the Antarctic circumpolar current // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2014. V. 372. № 2019. P. 20130273.

  26. Kim Y.S., Orsi A.H. On the variability of Antarctic Circumpolar Current fronts inferred from 1992–2011 altimetry // Journal of Physical Oceanography. 2014. V. 44. № 12. P. 3054–3071. https://doi.org/10.1175/JPO-D-13-0217.1

  27. Lenn Y.D., Chereskin T.K., Sprintall J. Improving estimates of the Antarctic Circumpolar Current streamlines in Drake Passage // Journal of Physical Oceanography. 2008. V. 38. № 5. P. 1000–1010. https://doi.org/10.1175/2007JPO3834.1

  28. Matano R.P., Palma E.D. On the upwelling of downwelling currents // Journal of Physical Oceanography. 2008. V. 38. № 11. P. 2482–2500. https://doi.org/10.1175/2008JPO3783.1

  29. Morozov E.G., Frey D.I., Fofanov D.V. et al. The extreme northern jet of the Antarctic Circumpolar Current // Russian Journal of Earth Sciences. 2020. V. 20. № 5. P. 4. https://doi.org/10.2205/2020ES000717

  30. Morozov E.G., Frey D.I., Krechik V.A. et al. Multidisciplinary observations across an eddy dipole in the interaction zone between subtropical and subantarctic waters in the Southwest Atlantic // Water. 2022. V. 14. № 17. V. 2701. https://doi.org/10.3390/w14172701

  31. Morozov E.G., Spiridonov V.A., Molodtsova T.N. et al. Investigations of the ecosystem in the Atlantic sector of Antarctica (cruise 79 of the R/V Akademik Mstislav Keldysh) // Oceanology. 2020. V. 60. № 5. P. 721–723. https://doi.org/10.1134/S0001437020050161

  32. Morozov E.G., Tarakanov R.Yu., Ansorge I., Swart S. Jets and transport of the Antarctic Circumpolar Current in the Drake Passage // Fundamental and Applied Hydrophysics. 2014. V. 7. № 3. P. 23–28. – EDN TAQWLB.

  33. Morozov E.G., Tarakanov R.Y., Demidova T.A. et al. Velocity and transport of the Falkland Current at 46° S // Russian Journal of Earth Sciences. 2016. V. 16. № 6. P. 1–4. https://doi.org/10.2205/2016ES000588

  34. Nowlin W.D. Jr., Clifford M. The kinematic and thermohaline zonation of the Antarctic Circumpolar Current at Drake Passage // Journal of Marine Research. 1982. V. 40. P. 481–507.

  35. Orsi A.H., Whitworth III T., Nowlin W.D. Jr. On the meridional extent and fronts of the Antarctic Circumpolar Current // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 1995. V. 42. № 5. P. 641–673. https://doi.org/10.1016/0967-0637(95)00021-W

  36. Provost C., Renault A., Barré N. et al. Two repeat crossings of Drake Passage in austral summer 2006: Short-term variations and evidence for considerable ventilation of intermediate and deep waters // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2011. V. 58. № 25–26. P. 2555–2571. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2011.06.009

  37. Salyuk P.A., Mosharov S.A., Frey D.I. et al. Physical and biology features of the waters in the outer Patagonian shelf and the Malvinas Current // Water. 2022. 14 (23). https://doi.org/10.3390/w14233879

  38. Shi J.R., Talley L.D., Xie S.-P. et al. Effects of buoyancy and wind forcing on Southern Ocean climate change // Journal of Climate. 2020. V. 33. № 23. P. 10 003–10 020. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0877.1

  39. Sievers H.A., Emery W.J. Variability of the Antarctic Polar frontal zone in the Drake Passage—summer 1976–1977 // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1978. V. 83. № C6. P. 3010–3022.

  40. Sievers H.A., Nowlin W.D. Jr. The stratification and water masses at Drake Passage // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1984. V. 89. № C6. P. 10 489–10 514. https://doi.org/10.1029/JC089iC06p10489

  41. Sokolov S., Rintoul S.R. Structure of Southern Ocean fronts at 140° E // Journal of Marine Systems. 2002. V. 37. № 1–3. P. 151–184. https://doi.org/10.1016/S0924-7963(02)00200-2

  42. Sokolov S., Rintoul S.R. Circumpolar structure and distribution of the Antarctic Circumpolar Current fronts: 1. Mean circumpolar paths // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2009. V. 114. № C11. https://doi.org/10.1029/2008JC005108

  43. Sokolov S., Rintoul S.R. Circumpolar structure and distribution of the Antarctic Circumpolar Current fronts: 2. Variability and relationship to sea surface height // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2009. V. 114. № C11. https://doi.org/10.1029/2008JC005248

  44. Tarakanov R.Yu. Long-term linear meridional shift of the jet structure of the Antarctic Circumpolar Current south of Africa // Oceanology. 2021. V. 61. P. 815–829. https://doi.org/10.1134/S000143702106031X

  45. Venables H., Meredith M.P., Atkinson A. et al. Fronts and habitat zones in the Scotia Sea // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2012. V. 59. P. 14–24. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2011.08.012

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Океанология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал