Earth Research from SpaceEarth Research from SpaceИсследование Земли из космоса0205-96143034-5405The Russian Academy of Sciences1571210.31857/S0205-96142019429-39ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О ЗЕМЛЕResearch ArticleOn the changes in the sea surface temperature in the benguela upwelling region. Part 2: the long-term tendenciesОб изменении температуры поверхности океана в зоне бенгельского апвеллинга. Часть 2: многолетние тенденцииPolonskyA. 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 университет170820194293915082019Copyright ©; 2019, Russian academy of sciencesCopyright ©; 2019, Российская академия наук2019Russian academy of sciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0205-9614/article/view/15712

The paper examines the issue on the long-term trends in the sea surface temperature (SST) in the Benguela upwelling zone and their causes using the daily SST satellite data for 1985–2017’s and the daily near-surface wind for 1988–2017”s. It is shown that in the Benguela upwelling region, there is a significant intensification of driving winds in the last 20 yrs. This is accompanied by a decrease of the thermal upwelling index (taking into account the sign of the index or an increase of its absolute values) in the southern part of the Benguela upwelling, but practically does not influence this indicator in its northern part. The likely reason for this difference is the change in the wind field structure, as a result of which there are opposite trends in the magnitude of the vorticity of the tangential wind stress in different parts of the Benguela upwelling. In the southern part of the Benguela upwelling, both the Ekman’s upwelling and the vertical velocities due to the vorticity of the driving wind intensify, while in the northern part the corresponding trends have the opposite signs. This leads to a partial compensation of these two effects in the northern part of the Benguela upwelling. The reason for the change in the wind field structure is the displacement of the center of the Subtropical High to the south-east and the concomitant reversal of the near-surface wind vector in the coastal zone.

В работе исследуется вопрос о многолетних тенденциях в изменении температуры поверхности океана в зоне Бенгельского апвеллинга и их причинах на основе ежедневной спутниковой информации о температуре поверхности океана за 1985–2017 гг. и приповерхностном ветре за 1988–2017 гг. Показано, что в области Бенгельского апвеллинга в последние 20 лет наблюдается значимое усиление сгонных ветров. Это сопровождается уменьшением термического индекса апвеллинга (с учетом знака индекса или увеличением его абсолютных значений) в южной части Бенгельского апвеллинга, но практически не влияет на этот показатель в северной его части. Вероятная причина отмеченного различия заключается в изменении структуры поля ветра, вследствие которого отмечаются противоположные по знаку тренды в величине завихренности касательного напряжения трения ветра в различных частях Бенгельского апвеллинга. В южной части Бенгельского апвеллинга и сгонный апвеллинг, и вертикальные скорости, обусловленные завихренностью приводного ветра, интенсифицируются, а в северной его части соответствующие тренды имеют противоположные знаки. Это приводит к частичной компенсации этих двух эффектов в северной части Бенгельского апвеллинга. Причиной изменения структуры поля ветра является смещение центра Субтропического максимума давления на юго-восток и сопутствующий разворот векторов приповерхностного ветра в прибрежной зоне.

upwellingsea surface temperaturenear-surface windupwelling thermal indexEkman transferEkman pumpingclimate temperature trendsапвеллингтемпература поверхности океанаприповерхностный ветертермический индекс апвеллингаэкмановский переносэкмановская накачкаклиматические тренды температурыBackeberg B.C., Penven P., Rouault M. Impact of intensified Indian Ocean winds on mesoscale variability in the Agulhas system // Nat. Clim. Change. 2012. V. 2. № 8. P. 608–612. doi:10.1038/nclimate1587Полонский 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.Bakun A. Global climate change and intensification of coastal ocean upwelling // Science. 1990. V. 247. P. 198–201. doi:10.1126/science.247.4939.198Полонский 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.Bakun A., Field D.B., Redondo-Rodriguez A., Weeks S.J. Greenhouse gas, upwelling-favorable winds, and the future of coastal ocean upwelling ecosystems // Global Change Biology. 2010. V. 16. № 4. P. 1213–1228. doi.org/10.1111/j.1365–2486.2009.02094.xПолонский А.Б., Серебренников А.Н. Об изменении температуры поверхности океана в зоне Бенгельского апвеллинга. Часть 1: сезонный цикл // Исследование Земли из космоса. 2019. № 3. С. 33–44.Belmadani A., Echevin V., Codron F., Takahashi K., Junquas C. What dynamics drive future wind scenarios for coastal upwelling off Peru and Chile? // Climate Dynamics. 2014. V. 43. № 7–8. P. 1893–1914.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.Carr M.E. Estimation of potential productivity in Eastern Boundary Currents using remote sensing. // Deep-Sea Research II. 2002. V. 49. № 1–3. P. 59–80.Backeberg B.C., Penven P., Rouault M. Impact of intensified Indian Ocean winds on mesoscale variability in the Agulhas system // Nat. Clim. Change. 2012. V. 2. № 8. P. 608–612. doi:10.1038/nclimate1587Carr M.E, Kearns E.J. Production regimes in four Eastern Boundary Current systems // Deep-Sea Research Part II. 2003. V. 50. № 22–26. P. 3199–3221.Bakun A. Global climate change and intensification of coastal ocean upwelling // Science. 1990. V. 247. P. 198–201. doi:10.1126/science.247.4939.198Chavez F.P., Messie M. A comparison of eastern boundary upwelling ecosystems // Prog. Oceanogr. 2009. V. 83. № 1–4. P. 80–96. doi:10.1016/j.pocean.2009.07.032Bakun A., Field D.B., Redondo-Rodriguez A., Weeks S.J. Greenhouse gas, upwelling-favorable winds, and the future of coastal ocean upwelling ecosystems // Global Change Biology. 2010. V. 16. № 4. P. 1213–1228. doi.org/10.1111/j.1365–2486.2009.02094.xDemarq H. Trends in primary production, sea surface temperature and wind in upwelling systems (1998–2007) // Prog. Oceanogr. 2009. V. 83. P. 376–385. doi:10.1016/j.pocean.2009.07.022Belmadani A., Echevin V., Codron F., Takahashi K., Junquas C.What dynamics drive future wind scenarios for coastal upwelling off Peru and Chile? // Climate Dynamics. 2014. V. 43. № 7–8. P. 1893–1914.Desbiollesa F., Bentamya A., Blanke B., Roy C., Mestas-Nuñez A. M., Grodsky S.A., Herbette S., Cambon G., Maes C. Two decades [1992–2012] of surface wind analyses based on satellites scatterometer observations // J. Marine System. 2017. № 168. P. 38–56.Carr M.E. Estimation of potential productivity in Eastern Boundary Currents using remote sensing. // Deep-Sea Research II. 2002. V. 49. № 1–3. P. 59–80.Dufois F., Rouault M. Sea surface temperature in False Bay (South Africa): Towards a better understanding of its seasonal and inter-annual variability // Continental Shelf Research. 2012. V. 43. P. 24–35.Carr M.E, Kearns E.J. Production regimes in four Eastern Boundary Current systems // Deep-Sea Research Part II. 2003. V. 50. № 22–26. P. 3199–3221.Hartmann D.L., Klein Tank A.M.G., Rusticucci M., Alexander L.V., Brönnimann S., Charabi Y.A.R., Zhai P. Observations: Atmosphere and surface. In Climate Change 2013 the Physical Science Basis: Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change // Cambridge University Press. 2013. V. 9781107057999. P. 159–254. doi.org/10.1017/CBO9781107415324.008Chavez F.P., Messie M. A comparison of eastern boundary upwelling ecosystems // Prog. Oceanogr. 2009. V. 83. № 1–4. P. 80–96. doi:10.1016/j.pocean.2009.07.032IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC. Geneva, Switzerland. 151 p.Demarq H. Trends in primary production, sea surface temperature and wind in upwelling systems (1998–2007) // Prog. Oceanogr. 2009. V. 83. P. 376–385. doi:10.1016/j.pocean.2009.07.022Junker T., Schmidt M., Mohrholz V. The relation of wind stress curl and meridional transport in the Benguela upwelling system // Journal of Marine Systems. 2015. V. 143. P. 1–6.Desbiollesa F., Bentamya A., Blanke B., Roy C., Mestas-Nuñez A. M.,Grodsky S.A., Herbette S., Cambon G., Maes C. Two decades [1992–2012] of surface wind analyses based on satellites scatterometer observations // J. Marine System. 2017. № 168. P. 38–56.Lamont T., García-Reyes M., Bograd S.J., van der Lingen C.D., Sydeman W.J. Upwelling indices for comparative ecosystem studies: Variability in the Benguela Upwelling System // Journal of Marine Systems. 2018. V. 188 P. 3–16.Dufois F., Rouault M. Sea surface temperature in False Bay (South Africa): Towards a better understanding of its seasonal and inter-annual variability // Continental Shelf Research. 2012. V. 43. P. 24–35.Narayan N., Paul A., Mulitza S., Schulz M. Trends in coastal upwelling intensity during the late 20th century // Ocean Sci. 2010. V. 6. P. 815–823. doi:10.5194/os 6–815–2010Hartmann D.L., Klein Tank A.M.G., Rusticucci M., Alexander L.V., Brönnimann S., Charabi Y.A.R., … Zhai P. Observations: Atmosphere and surface. In Climate Change 2013 the Physical Science Basis: Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change // Cambridge University Press. 2013. Vol. 9781107057999. P. 159–254. doi.org/10.1017/CBO9781107415324.008Polonskii A.B., Serebrennikov A.N. Mezhgodovye i vnutri-mesyachnye fluktuatsii polya vetra i temperatury poverkhnosti okeana v zone Zapadno-Afrikanskogo apvel-linga 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).IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC. Geneva, Switzerland. 151 p.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).Junker T., Schmidt M., Mohrholz V. The relation of wind stress curl and meridional transport in the Benguela upwelling system // Journal of Marine Systems. 2015. V. 143. P. 1–6.Polonskii A.B., Serebrennikov A.N. Ob izmenenii temperatury poverkhnosti okeana v zone Bengel'skogo apvellinga. Chast' 1: sezonnyi tsikl [On the change in the temperature of the ocean surface in the Benguela upwelling zone. Part 1: seasonal cycle] // Issledovanie Zemli iz kosmosa. 2019. № 3. P. 33–44. (in Russian).Lamont T., García-Reyes M., Bograd S.J., van der Lingen C.D., Sydeman W.J. Upwelling indices for comparative ecosystem studies: Variability in the Benguela Upwelling System // Journal of Marine Systems. 2018. V. 188 P. 3–16.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).Narayan N., Paul A., Mulitza S., Schulz M. Trends in coastal upwelling intensity during the late 20th century // Ocean Sci. 2010. V. 6. P. 815–823. doi:10.5194/os 6–815–2010Strub P.T., Mesias J.M., Montecino V., Rutllant J., Salinas S. Coastal ocean circulation off western South America // The Sea. Eds. A.R. Robinson, and K.H. Brink. N.Y., John Wiley and Sons, 1988, 11, P. 273–313.Strub P.T., Mesias J.M., Montecino V., Rutllant J., Salinas S. Coastal ocean circulation off western South America // The Sea. Eds. A.R. Robinson, and K.H. Brink. N.Y., John Wiley and Sons. 1988. 11. P. 273–313.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 11–483–2015