Trends in the intensity of dense water cascading from the Arctic shelves due to ice cover reduction in the Arctic seas
The article discusses the possible relationship between changes in the ice cover area of the shelf seas of the Arctic Ocean and the intensity of dense water cascading, based on calculation data obtained with the NEMO model for the period 1986–2010, with the findings issued at 5-day intervals and a s...
Published in: | Arctic and Antarctic Research |
---|---|
Main Authors: | , |
Other Authors: | , |
Format: | Article in Journal/Newspaper |
Language: | Russian |
Published: |
Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
2021
|
Subjects: | |
Online Access: | https://www.aaresearch.science/jour/article/view/400 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2021-67-4-318-327 |
id |
ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/400 |
---|---|
record_format |
openpolar |
institution |
Open Polar |
collection |
Arctic and Antarctic Research (E-Journal) |
op_collection_id |
ftjaaresearch |
language |
Russian |
topic |
Arctic seas shelf convection cascading mathematical modeling NEMO model арктические моря;каскадинг;ледяной покров;математическое моделирование;шельфовая конвекция |
spellingShingle |
Arctic seas shelf convection cascading mathematical modeling NEMO model арктические моря;каскадинг;ледяной покров;математическое моделирование;шельфовая конвекция F. Tuzov K. Ф. Тузов К. Trends in the intensity of dense water cascading from the Arctic shelves due to ice cover reduction in the Arctic seas |
topic_facet |
Arctic seas shelf convection cascading mathematical modeling NEMO model арктические моря;каскадинг;ледяной покров;математическое моделирование;шельфовая конвекция |
description |
The article discusses the possible relationship between changes in the ice cover area of the shelf seas of the Arctic Ocean and the intensity of dense water cascading, based on calculation data obtained with the NEMO model for the period 1986–2010, with the findings issued at 5-day intervals and a spatial resolution of 1/10°. The cascading cases were calculated using an innovative method developed by the author. The work is based on the assumption that as the ice cover in the seas retreats, the formation of cooled dense water masses is intensified, which submerge and flow down the slope from the shelf to great depths. Thus, in the Arctic shelf seas, the mechanism of water densification due to cooling is added to the mechanism of water densification during ice formation, or, replaces it for certain regions. It was found that in the Barents Sea, the Laptev Sea and the Beaufort Sea, a decrease in the ice cover area causes an increase in the number of cases of cascading. However, in most of the Arctic seas, as the area of ice cover decreases, the number of cases of cascading also decreases. As a consequence, for the whole Arctic shelf area, the number of cases of cascading also decreases with decreasing ice cover. It is shown that in the Beaufort Sea the maximum number of cascading cases was observed in the winter period of 2007–2008, which was preceded by the summer minimum of the ice cover area in the Arctic Ocean. In the Barents Sea after 2000, a situation has been observed where the ice area has been decreasing to zero values, whereas the number of cascading cases has for some time (1 month approximately) remained close to high winter values. This possibly means that the cooling and densification of the waters in ice-free areas occurs due to thermal convection. Based on the calculation of the number of cases of cascading, it can be argued that the intensification of cascading due to a reduction in the ice cover is a feature of individual seas of the Arctic Ocean, those in which there is no excessive freshening of the upper water layer due to ice melting. В статье рассмотрена возможная взаимосвязь изменения площади ледяного покрова шельфовых морей Северного Ледовитого океана с количеством случаев каскадинга — стекания сформировавшихся на шельфе уплотненных в результате охлаждения и/или осолонения вод вдоль уклонов рельефа дна. Выявлено, что в Баренцевом море, море Лаптевых и море Бофорта при уменьшении площади ледяного покрова наблюдается увеличение числа случаев каскадинга, но в остальных арктических морях при сокращении площади ледяного покрова число таких случаев сокращается. Исходя из расчетов количества случаев каскадинга можно сделать вывод о том, что интенсификация формирования уплотненных вод на шельфе и их стекание вдоль континентального склона при сокращении ледяного покрова характерна для отдельных морей СЛО, в которых не наблюдается избыточного распреснения верхнего слоя вод при летнем таянии льда. |
author2 |
The article was supported by the Russian Foundation for Basic Research (grant 19-35-90124 “Postgraduates”). Статья выполнена при поддержке гранта РФФИ 19-35-90124 «Аспиранты». |
format |
Article in Journal/Newspaper |
author |
F. Tuzov K. Ф. Тузов К. |
author_facet |
F. Tuzov K. Ф. Тузов К. |
author_sort |
F. Tuzov K. |
title |
Trends in the intensity of dense water cascading from the Arctic shelves due to ice cover reduction in the Arctic seas |
title_short |
Trends in the intensity of dense water cascading from the Arctic shelves due to ice cover reduction in the Arctic seas |
title_full |
Trends in the intensity of dense water cascading from the Arctic shelves due to ice cover reduction in the Arctic seas |
title_fullStr |
Trends in the intensity of dense water cascading from the Arctic shelves due to ice cover reduction in the Arctic seas |
title_full_unstemmed |
Trends in the intensity of dense water cascading from the Arctic shelves due to ice cover reduction in the Arctic seas |
title_sort |
trends in the intensity of dense water cascading from the arctic shelves due to ice cover reduction in the arctic seas |
publisher |
Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт |
publishDate |
2021 |
url |
https://www.aaresearch.science/jour/article/view/400 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2021-67-4-318-327 |
geographic |
Arctic Arctic Ocean Barents Sea Laptev Sea |
geographic_facet |
Arctic Arctic Ocean Barents Sea Laptev Sea |
genre |
Arctic Arctic Arctic Ocean Barents Sea Beaufort Sea laptev Laptev Sea |
genre_facet |
Arctic Arctic Arctic Ocean Barents Sea Beaufort Sea laptev Laptev Sea |
op_source |
Arctic and Antarctic Research; Том 67, № 4 (2021); 318-327 Проблемы Арктики и Антарктики; Том 67, № 4 (2021); 318-327 2618-6713 0555-2648 10.30758/0555-2648-2021-67-4 |
op_relation |
https://www.aaresearch.science/jour/article/view/400/210 Шалина Е.В. Сокращение ледяного покрова Арктики по данным спутникового пассивного микроволнового зондирования // Современные проблемы изучения Земли из космоса. 2013. Т. 10. Вып. 1. С. 328–336. Иванов В.В., Алексеев В.А., Алексеева Т.А., Колдунов Н.В., Репина И.А., Смирнов А.В. Арктический ледяной покров становится сезонным? // Исследование Земли из космоса. 2013. Т. 4. С. 50–65. Моря российской Арктики в современных климатических условиях. СПб.: ААНИИ, 2021. 360 c. Shapiro G.I., Huthnance J.M., Ivanov V.V. Dense water cascading off the continental shelf // J. Geophys. Res.: Oceans. 2003. V. 108. № 12. P. 1–19. doi:10.1029/2002jc001610. Иванов Б.В., Тимачев В.Ф., Священников П.Н., Макштас А.П., Бедненко В.М., Павлов А.К. Энергомассообмен между океаном и атмосферой в районе зимней полыньи к северу от архипелага Шпицберген // Проблемы Арктики и Антарктики. 2013. Т. 2. С. 111–118. Ivanov V.V., Shapiro G.I. Formation of a dense water cascade in the marginal ice zone in the Barents Sea // Deep Sea Research. Part I: Oceanographic Research Papers. 2005. V. 52. № 9. P. 1699–1717. Иванов В.В. Усиление водообмена между шельфом и Арктическим бассейном в условиях снижения ледовитости // Доклады Академии наук. 2011. Т. 441. Вып. 1. С. 103–107. Ivanov V. V., Tuzov F. K. Formation of dense water dome over the Central Bank under conditions of reduced ice cover in the Barents Sea // Deep Sea Research. Part I: Oceanographic Research Papers. 2021. V. 175. P. 103590. Quadfasel D., Rudels B., Selshov S. The Central Bank vortex in the Barents Sea: water mass transformation and circulation // ICES Marine Science Symposium. 1992. V. 195. P. 40–51. Madec G., Bourdallé-Badie R., Chanut J., Clementi E., Coward A., Ethé Ch. NEMO ocean engine (Version v4.0). Notes Du Pôle De Modélisation De L’institut Pierre-Simon Laplace (IPSL). Paris: Zenodo, 2019. 247 p. doi:10.5281/zenodo.1464816. Luneva M.V., Ivanov V.V., Tuzov F.K., Aksenov Y., Harle J.D., Kelly S., Holt J.T. Hotspots of dense water cascading in the Arctic Ocean: Implications for the Pacific water pathways // J. Geophys. Res.: Oceans. 2020. V. 125. № 10. P. 1–35. doi:10.1029/2020JC016044. Marson J.M., Myers P.G., Hu X., Petrie B., Azetsu-Scott K., Lee C.M. Cascading of the West Greenland Shelf: A numerical perspective // J. Geophys. Res.: Oceans. 2017. V. 122. № 7. P. 5316–5328. Fichefet T., Maqueda M. Sensitivity of a global sea ice model to the treatment of ice thermodynamics and dynamics // J. Geophys. Res.: Oceans. 1997. V. 102. № C6. P. 12609–12646. Bouillon S., Maqueda M., Legat V., Fichefet T. An elastic–viscous–plastic sea ice model formulated on Arakawa B and C grids // Ocean Modelling. 2009. V. 27. № 3–4. P. 174–184. Тузов Ф.К. Разработка и применение алгоритма определения каскадинга у побережья архипелага Северная Земля // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. 2021. Т. 4. С. 52–61. Залогин Б.С., Косарев А.Н. Моря. М.: Мысль, 1999. 400 с. Perovich D.K., Richter-Menge J.A., Jones F.K., Light B. Sunlight, water, and ice: Extreme Arctic Sea ice melt during the summer of 2007 // Geophysical Research Letters. 2008. V. 35. № 11. L11501. doi:10.1029/2008GL034007. Деев М.Г. Ледяной покров Арктики и его устойчивость // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. 2011. № 3. С. 52–57. https://www.aaresearch.science/jour/article/view/400 doi:10.30758/0555-2648-2021-67-4-318-327 |
op_rights |
Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access). Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access). |
op_rightsnorm |
CC-BY |
op_doi |
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2021-67-4-318-327 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2021-67-4 https://doi.org/10.1029/2002jc001610 https://doi.org/10.5281/zenodo.1464816 https://doi.org/10.1029/2020JC016044 https://doi.org/10.1029/2008GL0340 |
container_title |
Arctic and Antarctic Research |
container_volume |
67 |
container_issue |
4 |
container_start_page |
318 |
op_container_end_page |
327 |
_version_ |
1766302351285551104 |
spelling |
ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/400 2023-05-15T14:28:11+02:00 Trends in the intensity of dense water cascading from the Arctic shelves due to ice cover reduction in the Arctic seas Тенденции изменения интенсивности каcкадинга плотных вод с арктических шельфов при сокращении ледяного покрова в морях Северного Ледовитого океана F. Tuzov K. Ф. Тузов К. The article was supported by the Russian Foundation for Basic Research (grant 19-35-90124 “Postgraduates”). Статья выполнена при поддержке гранта РФФИ 19-35-90124 «Аспиранты». 2021-12-09 application/pdf https://www.aaresearch.science/jour/article/view/400 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2021-67-4-318-327 rus rus Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт https://www.aaresearch.science/jour/article/view/400/210 Шалина Е.В. Сокращение ледяного покрова Арктики по данным спутникового пассивного микроволнового зондирования // Современные проблемы изучения Земли из космоса. 2013. Т. 10. Вып. 1. С. 328–336. Иванов В.В., Алексеев В.А., Алексеева Т.А., Колдунов Н.В., Репина И.А., Смирнов А.В. Арктический ледяной покров становится сезонным? // Исследование Земли из космоса. 2013. Т. 4. С. 50–65. Моря российской Арктики в современных климатических условиях. СПб.: ААНИИ, 2021. 360 c. Shapiro G.I., Huthnance J.M., Ivanov V.V. Dense water cascading off the continental shelf // J. Geophys. Res.: Oceans. 2003. V. 108. № 12. P. 1–19. doi:10.1029/2002jc001610. Иванов Б.В., Тимачев В.Ф., Священников П.Н., Макштас А.П., Бедненко В.М., Павлов А.К. Энергомассообмен между океаном и атмосферой в районе зимней полыньи к северу от архипелага Шпицберген // Проблемы Арктики и Антарктики. 2013. Т. 2. С. 111–118. Ivanov V.V., Shapiro G.I. Formation of a dense water cascade in the marginal ice zone in the Barents Sea // Deep Sea Research. Part I: Oceanographic Research Papers. 2005. V. 52. № 9. P. 1699–1717. Иванов В.В. Усиление водообмена между шельфом и Арктическим бассейном в условиях снижения ледовитости // Доклады Академии наук. 2011. Т. 441. Вып. 1. С. 103–107. Ivanov V. V., Tuzov F. K. Formation of dense water dome over the Central Bank under conditions of reduced ice cover in the Barents Sea // Deep Sea Research. Part I: Oceanographic Research Papers. 2021. V. 175. P. 103590. Quadfasel D., Rudels B., Selshov S. The Central Bank vortex in the Barents Sea: water mass transformation and circulation // ICES Marine Science Symposium. 1992. V. 195. P. 40–51. Madec G., Bourdallé-Badie R., Chanut J., Clementi E., Coward A., Ethé Ch. NEMO ocean engine (Version v4.0). Notes Du Pôle De Modélisation De L’institut Pierre-Simon Laplace (IPSL). Paris: Zenodo, 2019. 247 p. doi:10.5281/zenodo.1464816. Luneva M.V., Ivanov V.V., Tuzov F.K., Aksenov Y., Harle J.D., Kelly S., Holt J.T. Hotspots of dense water cascading in the Arctic Ocean: Implications for the Pacific water pathways // J. Geophys. Res.: Oceans. 2020. V. 125. № 10. P. 1–35. doi:10.1029/2020JC016044. Marson J.M., Myers P.G., Hu X., Petrie B., Azetsu-Scott K., Lee C.M. Cascading of the West Greenland Shelf: A numerical perspective // J. Geophys. Res.: Oceans. 2017. V. 122. № 7. P. 5316–5328. Fichefet T., Maqueda M. Sensitivity of a global sea ice model to the treatment of ice thermodynamics and dynamics // J. Geophys. Res.: Oceans. 1997. V. 102. № C6. P. 12609–12646. Bouillon S., Maqueda M., Legat V., Fichefet T. An elastic–viscous–plastic sea ice model formulated on Arakawa B and C grids // Ocean Modelling. 2009. V. 27. № 3–4. P. 174–184. Тузов Ф.К. Разработка и применение алгоритма определения каскадинга у побережья архипелага Северная Земля // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. 2021. Т. 4. С. 52–61. Залогин Б.С., Косарев А.Н. Моря. М.: Мысль, 1999. 400 с. Perovich D.K., Richter-Menge J.A., Jones F.K., Light B. Sunlight, water, and ice: Extreme Arctic Sea ice melt during the summer of 2007 // Geophysical Research Letters. 2008. V. 35. № 11. L11501. doi:10.1029/2008GL034007. Деев М.Г. Ледяной покров Арктики и его устойчивость // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. 2011. № 3. С. 52–57. https://www.aaresearch.science/jour/article/view/400 doi:10.30758/0555-2648-2021-67-4-318-327 Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access). Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access). CC-BY Arctic and Antarctic Research; Том 67, № 4 (2021); 318-327 Проблемы Арктики и Антарктики; Том 67, № 4 (2021); 318-327 2618-6713 0555-2648 10.30758/0555-2648-2021-67-4 Arctic seas shelf convection cascading mathematical modeling NEMO model арктические моря;каскадинг;ледяной покров;математическое моделирование;шельфовая конвекция info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion 2021 ftjaaresearch https://doi.org/10.30758/0555-2648-2021-67-4-318-327 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2021-67-4 https://doi.org/10.1029/2002jc001610 https://doi.org/10.5281/zenodo.1464816 https://doi.org/10.1029/2020JC016044 https://doi.org/10.1029/2008GL0340 2021-12-24T11:42:37Z The article discusses the possible relationship between changes in the ice cover area of the shelf seas of the Arctic Ocean and the intensity of dense water cascading, based on calculation data obtained with the NEMO model for the period 1986–2010, with the findings issued at 5-day intervals and a spatial resolution of 1/10°. The cascading cases were calculated using an innovative method developed by the author. The work is based on the assumption that as the ice cover in the seas retreats, the formation of cooled dense water masses is intensified, which submerge and flow down the slope from the shelf to great depths. Thus, in the Arctic shelf seas, the mechanism of water densification due to cooling is added to the mechanism of water densification during ice formation, or, replaces it for certain regions. It was found that in the Barents Sea, the Laptev Sea and the Beaufort Sea, a decrease in the ice cover area causes an increase in the number of cases of cascading. However, in most of the Arctic seas, as the area of ice cover decreases, the number of cases of cascading also decreases. As a consequence, for the whole Arctic shelf area, the number of cases of cascading also decreases with decreasing ice cover. It is shown that in the Beaufort Sea the maximum number of cascading cases was observed in the winter period of 2007–2008, which was preceded by the summer minimum of the ice cover area in the Arctic Ocean. In the Barents Sea after 2000, a situation has been observed where the ice area has been decreasing to zero values, whereas the number of cascading cases has for some time (1 month approximately) remained close to high winter values. This possibly means that the cooling and densification of the waters in ice-free areas occurs due to thermal convection. Based on the calculation of the number of cases of cascading, it can be argued that the intensification of cascading due to a reduction in the ice cover is a feature of individual seas of the Arctic Ocean, those in which there is no excessive freshening of the upper water layer due to ice melting. В статье рассмотрена возможная взаимосвязь изменения площади ледяного покрова шельфовых морей Северного Ледовитого океана с количеством случаев каскадинга — стекания сформировавшихся на шельфе уплотненных в результате охлаждения и/или осолонения вод вдоль уклонов рельефа дна. Выявлено, что в Баренцевом море, море Лаптевых и море Бофорта при уменьшении площади ледяного покрова наблюдается увеличение числа случаев каскадинга, но в остальных арктических морях при сокращении площади ледяного покрова число таких случаев сокращается. Исходя из расчетов количества случаев каскадинга можно сделать вывод о том, что интенсификация формирования уплотненных вод на шельфе и их стекание вдоль континентального склона при сокращении ледяного покрова характерна для отдельных морей СЛО, в которых не наблюдается избыточного распреснения верхнего слоя вод при летнем таянии льда. Article in Journal/Newspaper Arctic Arctic Arctic Ocean Barents Sea Beaufort Sea laptev Laptev Sea Arctic and Antarctic Research (E-Journal) Arctic Arctic Ocean Barents Sea Laptev Sea Arctic and Antarctic Research 67 4 318 327 |