Earth Research from SpaceEarth Research from SpaceИсследование Земли из космоса0205-96143034-5405The Russian Academy of Sciences1426610.31857/S0205-96142019333-44ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О ЗЕМЛЕResearch ArticleOn the changes in the sea surface temperature in the Benguela upwelling region. Part 1: season cycleОб изменении температуры поверхности океана в зоне Бенгельского апвеллинга. Часть 1: сезонный циклPolonskyA. B.ПолонскийА. Б.
Russian Federation
apolonsky5@mail.ruSerebrennikovA. N.СеребренниковА. Н.
Russian Federation
apolonsky5@mail.ruInstitute of Natural and Technical SystemsИнститут природно-технических системBranch of Moscow State University in SevastopolФилиал МГУ в г. СевастополеSevastopol State UniversityСевастопольский государственный университет200620193334420062019Copyright ©; 2019, Russian academy of sciencesCopyright ©; 2019, Российская академия наук2019Russian academy of sciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0205-9614/article/view/14266

Based on daily ocean surface temperature values for 1982–2017, near-surface wind for 1988–2017. and sea level anomalies for 1993–2017, obtained from satellite data, the seasonal variability of the hydrodynamic characteristics of the upper water layer in the vicinity of the Benguela upwelling is investigated. It is shown that the thermal upwelling index averaged over the entire area with lower temperature values does not give a correct idea on the seasonal course of the water lifting rate in the upwelling zone due to the significant horizontal advection of waters of upwelling origin. The seasonal variations of the vertical velocity of wind origin in the Benguela upwelling zone are characterized by the presence of two extremes from October to March, which is manifested in the predominance of the semiannual harmonic. At the same time, the thermal upwelling index in the zone of distribution of upwelling waters is subject to seasonal variability with an annual period.

На основе ежедневной спутниковой информации о температуре поверхности океана за 1982–2017 гг., приповерхностном ветре за 1988–2017 гг. и аномалиях уровенной поверхности за 1993–2017 гг. исследована сезонная изменчивость гидротермодинамических характеристик верхнего слоя вод в окрестности Бенгельского апвеллинга. Показано, что из-за значительной горизонтальной адвекции вод апвеллингового происхождения термический индекс апвеллинга, осредненный по всей области с пониженными значениями температуры, не дает правильного представления о сезонном ходе скорости подъема вод в зоне апвеллинга. Сезонный ход вертикальной скорости ветрового происхождения в зоне Бенгельского апвеллинга характеризуется наличием двух экстремумов в период с октября по март, что проявляется в преобладании полугодовой гармоники над годовой. При этом термический индекс апвеллинга в зоне распространения апвеллинговых вод подвержен сезонной изменчивости с годовым периодом.

upwellingsea surface temperatureupwelling thermal indexEkman transferEkman pumpingthermal advectionапвеллингтемпература поверхности океанатермический индекс апвеллигаэкмановский переносэкмановская накачкатермическая адвекцияGovernment taskГосударственное заданиеBakun A., Nelson C.S. The Seasonal Cycle of Wind-Stress Curl in Subtropical Eastern Boundary Current Regions. // J. Phys. Oceanogr. 1991. V. 21: P. 1815–1834. doi:10.1175/1520–0485Гилл А. Динамика атмосферы и океана. Пер. с англ. В 2 т. М.: Мир. 1986. 815 с.Blanke B., Speich S., Bentamy A., Roy C., Sow B. Modelling the structure and variability of the southern Benguela upwelling using QuikSCAT wind forcing. // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. P. C07018. doi:10.1029/2004JC002529Малинин В.Н., Чернышков П.П., Гордеева С.М. Канарский апвеллинг: крупномасштабная изменчивость и прогноз температуры воды СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 156 с.Chaigneau A., Eldin G., Dewitte B. Eddy activity in the four major upwelling systems from satellite altimetry (1992–2007). // Prog. Oceanogr. 2009. V. 83. P. 117–123. doi:10.1016/ j.pocean. 2009.07.012Полонский А.Б., Серебренников А.Н. Межгодовые и внутримесячные флуктуации поля ветра и температуры поверхности океана в зоне Западно-Африканского апвеллинга по спутниковым данным // Исследование Земли из космоса. 2017. № 5. C. 14–19.Chen Z., Yan X.-H., Jo Y.-H., Jiang L., Jiang Y. A study of Benguela upwelling system using different upwelling indices derived from remotely sensed data. // Cont. Shelf Res. 2012. V. 45. P. 27–33. doi:10.1016/j.csr.2012.05.013Полонский А.Б., Серебренников А.Н. Многолетние тенденции в изменении температуры поверхности океана в зоне Канарского апвеллинга и их причины // Исследование Земли из космоса. 2018. № 3. C. 1–8.Chernyshkov P.P. Okeanologicheskie usloviya v raionakh Kanarskogo i Bengel'skogo apvellingov i prognozirovanie sostoyaniya populyatsii pelagicheskikh ryb [Oceanological conditions in the areas of the Canary and Benguela upwelling and forecasting the status of populations of pelagic fish]. Diss. … PhD geol. sciences. M.: 2006. 299 p. (in Russian).Полонский А.Б., Сухонос П.А. Межгодовые изменения компонентов бюджета тепла верхнего слоя Северной Атлантики в разные сезоны // Изв. РАН. Физика атм. и океана, 2017. Т. 54. № 4. С. 523–531.Gill A. Dinamika atmosfery i okeana. V. 2 T. [Dynamics of the atmosphere and the ocean. In 2 volumes]. M.: Mir. 1986. 815 p. (in Russian).Серебренников А.Н. Улучшенная методика определения индексов прибрежных апвеллингов по спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 5. С. 44–51.Cropper T.E., Hanna E., Bigg G.R. Spatial and temporal seasonal trends in coastal upwelling off Northwest Africa, 1981–2012. // J. Deep-Sea Research. 2014. Part I. V. 86. P. 94–111.Чернышков П.П. Океанологические условия в районах Канарского и Бенгельского апвеллингов и прогнозирование состояния популяций пелагических рыб. Дисс. … д. г. н. М.: 2006. 299 с.Croquette M., Eldin G., Echevin V. On the contributions of Ekman transport and pumping to the dynamics of coastal upwelling in the South-East Pacific // Gayana. 2004. V. 68. № 2. Supl. t. I. Proc. P. 136–141.Bakun A., Nelson C.S. The Seasonal Cycle of Wind-Stress Curl in Subtropical Eastern Boundary Current Regions. // J. Phys. Oceanogr. 1991. V. 21. P. 1815–1834. doi:10.1175/1520–0485Gordon S.L., Weiss R.F., Smethie W.M., Jr., Warner M.J. Thermocline and intermediate water communication between the South Atlantic and Indian Ocean // J. Geophys. Res. 1992. V. 97. № C5. P. 7223–7240. doi:10.1029/ 92JC00485Blanke B., Speich S., Bentamy A., Roy C., Sow B. Modelling the structure and variability of the southern Benguela upwelling using QuikSCAT wind forcing. // J. Geophys. Res. 2005. V. 110. P. C07018. doi:10.1029/2004JC002529Goubanova K., Illig S., Machu E., Garcon V., Dewitte B. SST subseasonal variability in the central Benguela upwelling system as inferred from satellite observations (1999–2009) // J. Geophys. Res. Oceans. 2013. V. 118. P. 4092–4110. doi:10.1002/jgrc.20287Chaigneau A., Eldin G., Dewitte B. Eddy activity in the four major upwelling systems from satellite altimetry (1992–2007). // Prog. Oceanogr. 2009. V. 83. P. 117–123. doi:10.1016/ j.pocean. 2009.07.012Hutchings L., van der Lingen C.D., Shannon L.J., Crawford R.J.M., Verheye H.M.S., Bartholomae C.H., van der Plas A.K., Louw D., Kreiner A., Ostrowski M., Fidel Q., Barlow R.G., Lamont T., Coetzee J., Shillington F., Veitch J., Currie J.C., Monteiro P.M.S. The Benguela Current: An ecosystem of four components // Prog. Oceanogr. 2009. V. 83. P. 15–32. doi:10.1016/j.pocean.2009.07.046Chen Z., Yan X.-H., Jo Y.-H., Jiang L., Jiang Y. A study of Benguela upwelling system using different upwelling indices derived from remotely sensed data. // Cont. Shelf Res. 2012. V. 45. P. 27–33. doi:10.1016/j.csr.2012.05.013Lass H.U., Schmidt M., Mohrholz V., Nausch G. Hydrographic and current measurements in the area of the Angola-Benguela front // Journal of Physical Oceanography. 2000. V. 30. P. 2589–2609.Cropper T.E., Hanna E., Bigg G.R. Spatial and temporal seasonal trends in coastal upwelling off Northwest Africa, 1981–2012. // J. Deep-Sea Research. 2014. Part I. V. 86. P. 94–111.Malinin V.N., Chernyshkov P.P., Gordeeva S.M. Kanarskii apvelling: krupnomasshtabnaya izmenchivost' i prognoz temperatury vody [Canarian upwelling: large-scale variability and water temperature forecast] SPb.: Gidrometeoizdat, 2002. 156 p. (in Russian).Croquette M., Eldin G., Echevin V. On the contributions of Ekman transport and pumping to the dynamics of coastal upwelling in the South-East Pacific // Gayana. 2004. V. 68. № 2. Supl. t. I. Proc. P. 136–141.Meeuwis J.M., Lutjeharms J.R.E. Surface thermal characteristics of the Angola-Benguela front // South African Journal of Marine Science. 1990. V. 9. P. 261–279.Gordon S.L., Weiss R.F., Smethie W.M., Jr., Warner M.J. Thermocline and intermediate water communication between the South Atlantic and Indian Ocean // J. Geophys. Res. 1992. V. 97. № C5. P. 7223–7240. doi:10.1029/92JC00485.Polonskii A.B., Serebrennikov A.N. Mezhgodovye i vnutri- mesyachnye fluktuatsii polya vetra i temperatury poverkhnosti okeana v zone Zapadno-Afrikanskogo apvellinga po sputnikovym dannym [Interannual and intramonth fluctuations of the wind field and ocean surface temperature in the West African upwelling zone using satellite data] // Issledovanie Zemli iz kosmosa. 2017. № 5. P. 14–19. (in Russian).Goubanova K., Illig S., Machu E., Garcon V., Dewitte B. SST subseasonal variability in the central Benguela upwelling system as inferred from satellite observations (1999–2009) // J. Geophys. Res. Oceans. 2013. V. 118. P. 4092–4110. doi:10.1002/jgrc.20287.Polonskii A.B., Serebrennikov A.N. Mnogoletnie tendentsii v izmenenii temperatury poverkhnosti okeana v zone Kanarskogo apvellinga i ikh prichiny [Long-term trends in the temperature of the ocean surface in the Canary upwelling zone and their causes] // Issledovanie Zemli iz kosmosa. 2018. № 3. P. 1–8. (in Russian).Hutchings L., van der Lingen C.D., Shannon L.J., Crawford R.J.M., Verheye H.M.S., Bartholomae C.H., van der Plas A.K., Louw D., Kreiner A., Ostrowski M., Fidel Q., Barlow R.G., Lamont T., Coetzee J., Shillington F., Veitch J., Currie J.C., Monteiro P.M.S. The Benguela Current: An ecosystem of four components // Prog. Oceanogr. 2009. V. 83. P. 15–32. doi:10.1016/j.pocean.2009.07.046.Polonskii A.B., Sukhonos P.A. Mezhgodovye izmeneniya komponentov byudzheta tepla verkhnego sloya Severnoi Atlantiki v raznye sezony [Interannual variations in the heat budget components of the upper layer of the North Atlantic in different seasons] // Izv. RAN. Fizika atm. i okeana, 2017. V. 54. № 4. P. 523–531. (in Russian).Lass H.U., Schmidt M., Mohrholz V., Nausch G. Hydrographic and current measurements in the area of the Angola-Benguela front // Journal of Physical Oceanography. 2000. V. 30. P. 2589–2609.Renault L., Hall H., McWilliams J.C. Orographic shaping of US West Coast wind profiles during the upwelling season // Clim. Dynam. 2015. V. 46. P. 273–289. doi:10.1007/s00382–015–2583–4Meeuwis J.M., Lutjeharms J.R.E. Surface thermal characteristics of the Angola-Benguela front // South African Journal of Marine Science. 1990. V. 9. P. 261–279.Santos A.M.R, Kazmin A.S., Peliz A. Decadal changes in the Canary upwelling system as revealed by satellite observations: Their impact on productivity // J. Marine Research. 2005. V. 63. P. 359–379.Renault L., Hall H., McWilliams J.C. Orographic shaping of US West Coast wind profiles during the upwelling season // Clim. Dynam. 2015. V. 46. P. 273–289. doi:10.1007/s00382–015–2583–4.Serebrennikov A.N. Uluchshennaya metodika opredeleniya indeksov pribrezhnykh apvellingov po sputnikovym dannym [Improved method for determining coastal upwelling indices using satellite data] // Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2018. V. 15. № 5. P. 44–51. (in Russian).Santos A.M.R, Kazmin A.S., Peliz A. Decadal changes in the Canary upwelling system as revealed by satellite observations: Their impact on productivity // J. Marine Research. 2005. V. 63. P. 359–379.Shannon L.V., Nelson G. The South Atlantic: Present and Past Circulation, Chapter The Benguela: Large Scale Features and Processes and System Variability. Springer-Verlag. 1996. P. 163–210.Stommel H.M. The Gulf Stream. A Physical and Dynamical Description // Univ. Calif. Press, Berkeley. 1958. 202 p.Taufikurahman Q., Hidayat R. Coastal upwelling in Southern Coast of Sumbawa Island, Indonesia // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2017. V. 54. P. 012075.Tim N., Zorita E., Hünicke B. Decadal variability and trends of the Benguela Upwelling System as simulated in a high ocean-only simulation // Ocean Sci. 2015. V. 11. P. 483–502. doi:10.5194/os 11–483–2015Tim N., Zorita E., Hünicke B. Decadal variability and trends of the Benguela Upwelling System as simulated in a high ocean-only simulation // Ocean Sci. 2015. V. 11. P. 483–502. doi:10.5194/os 11–483–2015.Upwelling: Mechanisms, ecological effects and threats to biodiversity (Eds. Fischer W.E., Green A.B.). // Nova Sci. Publ. Inc. USA. N.Y. 2013. 98 р.Veitch J., Penven P. and Shillington F. Modeling Equilibrium Dynamics of Benguela Current System. // J. Phys. Oceanogr. 2010. V. 40. P. 1942–1964. doi:10.1175/2010JPO4382.1Veitch J., Penven P. and Shillington F. Modeling Equilibrium Dynamics of Benguela Current System. // J. Phys. Oceanogr. 2010. V. 40. P. 1942–1964. doi:10.1175/2010JPO4382.1.WOCE Atlas Volume 3: Atlantic Ocean (Digital Atlas). 2011. doi.org/10.21976/C6RP4Z