Heat reserve of the active layer in the Black sea coastal zone at the Gelendzhik study site and its evolution during warm period

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Based on the data of CTD-profiles, acquired in 2010–2023 in the northeastern part of the Black Sea, at the SIO RAS Gelendzhik study site, relative heat content of active layer was estimated, along with its changes during the warm period, from April to October. The heat content was also calculated individually for upper mixed layer and seasonal thermocline, which constitute the active layer. These real data estimations were compared with heat content calculations based on reanalysis datasets ERA5, NCEP CFSv2 and WHOI OAFlux. It was shown that NCEP CFSv2 provides the result closest to the real data.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. G. Zatsepin

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: huravela@yahoo.com
Russian Federation, Moscow

O. I. Podymov

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: huravela@yahoo.com
Russian Federation, Moscow

K. P. Silvestrova

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: huravela@yahoo.com
Russian Federation, Moscow

Yu. V. Murzakova

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: huravela@yahoo.com
Russian Federation, Moscow

References

  1. Арашкевич Е.Г., Луппова Н.Е., Никишина А.Б. и др. Судовой экологический мониторинг в шельфовой зоне Черного моря: оценка современного состояния пелагической экосистемы // Океанология. 2015. Т. 55. № 6. C. 964–970.
  2. Зацепин А.Г., Кременецкий В.В., Пиотух В.Б. и др. Формирование прибрежного плотностного течения из-за пространственно-неоднородного ветрового воздействия // Океанология. 2008. Т. 48. № 2. С. 176–192.
  3. Зацепин А.Г., Кременецкий В.В., Поярков С.Г. и др. Влияние поля ветра на динамику вод Черного моря // Комплексные исследования северо-восточной части Черного моря / под ред. А.Г. Зацепина и М.В. Флинта. М.: Наука, 2002. С. 91–105.
  4. Зацепин А.Г., Островский А.Г., Кременецкий В.В. и др. О природе короткопериодных колебаний основного черноморского пикноклина, субмезомасштабных вихрях и реакции морской среды на катастрофический ливень 2012 г. // Известия РАН. ФАО. 2013. № 6. С. 717–732.
  5. Зацепин А.Г., Островский А.Г., Кременецкий В.В. и др. Подспутниковый полигон для изучения гидрофизических процессов в шельфово-склоновой зоне Черного моря // Известия РАН. ФАО. 2014. № 1. С. 16–29.
  6. Иванов В.А., Белокопытов В.Н. Океанография Черного моря. Севастополь, 2011. 212 с.
  7. Калацкий В.И. Моделирование вертикальной термической структуры деятельного слоя океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 215 с.
  8. Китайгородский С.А. Физика взаимодействия атмосферы и океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 284 с.
  9. Кубряков А.А., Белокопытов В.Н., Зацепин А.Г. и др. Изменчивость толщины перемешанного слоя в Черном море и ее связь с динамикой вод и атмосферным воздействием // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35. № 5. С. 449–468.
  10. Куклев С.Б., Зацепин А.Г., Подымов О.И. Динамика холодного промежуточного слоя в шельфово-склоновой зоне северо-восточной части Черного моря // Океанологические исследования. 2019. № 3. С. 58–71.
  11. Овчинников И.М., Попов Ю.И. Формирование холодного промежуточного слоя в Черном море // Океанология. 1987. Т. 27. № 5. С. 739–746.
  12. Очередник В.В., Зацепин А.Г., Куклев С.Б. и др. Примеры подходов к исследованию температурной изменчивости вод шельфа Черного моря при помощи кластера термокос // Океанология. 2020. Т. 60. № 2. С. 173–185.
  13. Подымов О.И., Зацепин А.Г., Очередник В.В. Рост солености и температуры в деятельном слое северо-восточной части Черного моря с 2010 по 2020 г. // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37. № 3 (219). С. 279–287.
  14. Сильвестрова К.П., Мысленков С.А., Зацепин А.Г. и др. Возможности использования GPS-дрифтеров для исследования течений на шельфе Черного моря // Океанология. 2016. Т. 56. № 1. С. 159–166.
  15. Asia-Pacific Data Research Center [Электронный ресурс]. URL: https://apdrc.soest.hawaii.edu/ (Дата обращения: 19.07.2024)
  16. D’Asaro E. Turbulence in the upper mixed layer // Annu. Rev. Mar. Sci. 2014. № 6. P. 101–115.
  17. Cocar T. Spatial and temporal variability of the surface temperature in the Black Sea between 2000–2022 // COMU J. Mar. Sci. and Fish. 2023. V. 6. № 2. P. 158–165.
  18. Ginzburg A.I., Kostianoy A.G., Sheremet N.A. Sea Surface Temperature Variability // The Handbook of Env. Chem. 2008. V. 5, Part Q. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. P. 255–275. https://doi.org/10.1007/698_5_067
  19. Hersbach H., Bell B., Berrisford P. et al. The ERA5 global reanalysis // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2020. V. 146. № 730. P. 1999–2049.
  20. Kara A.B., Barron C.N. Comment on ‘‘Seasonal heat budgets of the Red and Black seas’’ by Matsoukas et al. // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. P. C12008. https://doi.org/10.1029/2008JC004760, 2008
  21. Kara A.B., Hurlburt H.E., Wallcraft A.J. et al. Black Sea mixed layer sensitivity to various wind and thermal forcing products on climatological time scales // Journal of Climate. 2005. V. 18. № 24. P. 5266–5293.
  22. Kubryakov A.A.; Stanichny S.V.; Zatsepin A.G. et al. Long-term variations of the Black Sea dynamics and their impact on the marine ecosystem // J. Mar. Syst. 2016. V. 163. P. 80–94.
  23. Matsoukas C., Banks A.C., Pavlakis K.G. et al. Seasonal heat budgets of the Red and Black seas // J. Geophys. Res.: Oceans. 2007. V. 112. № C10. C10017.
  24. Ostrovskii A.G., Kochetov O.Y., Kremenetskiy V.V. et al. Automated tethered profiler for hydrophysical and bio-optical measurements in the Black Sea carbon observational site // J. Mar. Sci. Eng. 2022. V. 10. P. 322–339.
  25. Podymov O.I., Ocherednik V.V., Silvestrova K.P. et al. Upwellings and downwellings caused by mesoscale water dynamics in the coastal zone of northeastern Black Sea // J. Mar. Sci. Eng. 2023. V. 11(8). P. 1628. https://doi.org/10.3390/jmse11081628
  26. Rai A., Saha S.K. Evaluation of energy fluxes in the NCEP climate forecast system version 2.0 (CFSv2) // Clim. Dyn. 2018. V. 50. № 1–2. P. 101–114.
  27. Saha S., Moorthi S., Pan H.-L. et al. The NCEP climate forecast system reanalysis // Bulletin of the American Meteorological Society. 2010. V. 91. № 8. P. 1015–1058.
  28. Schrum C., Staneva J., Stanev E. et al. Air–sea exchange in the Black Sea estimated from atmospheric analysis for the period 1979–1993 // J. Mar. Sys. 2001. V. 31. P. 3–19.
  29. Thomson R., Fine I. Estimating mixed layer depth from oceanic profile data // J. Atm. and Ocean Tech. 2003. V. 20. № 2. P. 319–339. https://doi.org/10.1175/1520–0426(2003)020<0319: EMLDFO>2.0.CO;2
  30. Thorpe S.A. An Introduction to Ocean Turbulence. Oxford: Cambridge University Press. 2007. 240 p.
  31. WHOI OAFlux Project [Электронный ресурс]. URL: https://oaflux.whoi.edu/ (дата обращения: 19.07.2024).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diagram of the monitoring ship section on the traverse of the Blue Bay (Gelendzhik) with 8 CTD-sensing stations. The central point of the incision with a depth of 500 m is marked with the number 1. The nodes of the reanalysis databases are marked with the numbers 2-4 on the map and have the following coordinates: 2-44.5° north, 38° east (ERA5); 3-44.2° south, 37.8° east (NCEP CFSv2); 4-44.5° north, 37.5° East (WHOI OAFlux).

Download (172KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The total flow of “temperature" through the water–air boundary, calculated according to NCEP CFSv2 data using formula (3).

Download (170KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Heat flows across the water–air boundary according to various reanalysis data: a) obvious heat; b) latent heat.

Download (249KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Comparison of the heat reserve of the active layer according to the measurement data with the integral total heat flux calculated according to the data of the NCEP/CFSv2, ERA5 and WHOI OAFlux reanalysis.

Download (170KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Temporal variability of the flow velocity (A) and the position of the 15.4 kg/m3 isopycn (B) according to the data of the Aqualog profilograph probe in 2016 (taken from [25]).

Download (282KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Decadal variability of specific heat reserves according to measurement data: VCS (left) and thermocline (right). The values are smoothed over five points using the moving average method.

Download (154KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. The ratio of the heat reserve of the VCS to the heat reserve of the thermocline (left) and their absolute difference (right). The value of both heat reserves is pre-smoothed over five points using the moving average method.

Download (201KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Decade-long values of temperature T0 (left) and thickness HQC (right) according to hydrological measurements. The values are smoothed over five points using the moving average method.

Download (211KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences