Описание

Введение

Сайт создан для специалистов, изучающих Белое море и желающих использовать в своей работе результаты моделирования термогидродинамических и биогеохимических параметров Белого моря.
Сайт содержит графические материалы, полученные с помощью вычислительного комплекса JASMINE. Для просмотра и скачивания информации необходимо авторизоваться.
Ресурс содержит результаты модельного расчета с 1970 по 2017 гг. Данные представляют собой карты осредненных за сутки либо за месяц термогидродинамических и биогеохимических полей на всех модельных горизонтах. Краткое описание модели и входных данных приведено ниже.

На сайте JASMINE (https://sites.google.com/site/russianjasmine) будет обсуждаться согласие и несогласие с данными наблюдений.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 16-45-100162 р_а “Разработка сценариев отклика гидрологических характеристик и экосистемных параметров Белого моря на условия меняющегося климата с помощью математического и компьютерного моделирования”.

При использовании материалов сайта просим ссылаться на статью: Chernov I. et al. Hydrodynamical and biogeochemical spatiotemporal variability in the White Sea: A modeling study // Journal of Marine Systems, v. 187, 2018, pp. 23-35. DOI: 10.1016/j.jmarsys.2018.06.006

Адрес для связи: jasmin.seamodel@yandex.ru

О модели

“Физическая” часть модели, описывающая температуру и соленость вод, течения, а также объем морского льда и снега на нем и сплоченность льда, основана на модели FEMAO Н.Г. Яковлева (ИВМ РАН) и адаптирована нами для Белого моря. Это конечно-элементная модель на базе “примитивных” уравнений физической гидродинамики в предположениях Буссинеска и гидростатики.
Лед описан как ансамбль льдин с эволюционирующим распределением по толщине, характеризуемый распределениями сплоченности и объема льда, а также объема снега. Подробнее см. в указанных ниже источниках.
Экосистема моря описана при помощи модели BFM (bfm-community.eu), которая сопряжена с физической моделью в единый комплекс (Green JASMINE).
Входными данными для модели являются:
  • рельеф дна;
  • расходы рек: Северной Двины, Мезени, Онеги, Кеми, Ковды;
  • температура и соленость речной воды в устьях;
  • концентрации биогеохимических компонент в речной воде устьев;
  • уровень моря на границе Белого и Баренцева морей;
  • температура, соленость и биогеохимические концентрации на границе Белого и Баренцева морей;
  • атмосферный форсинг: температура, влажность и давление воздуха, скорость ветра, облачность, осадки;
  • Начальные распределения всех переменных модели.
Два первых расчетных года (1968-1969) отброшены как “разгонные”.
Входные данные
  • Батиметрические данные - ETOPO (https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/global/)
  • Расходы рек предоставлены ИВПС КарНЦ РАН [Толстиков и др., 2010].
  • Соленость речной воды принята нулевой.
  • Температура зависит только от месяца: 1 градус (с декабря по март), 4 (апрель), 8 (май), 12 (июнь), 15 (июль), 12 (август), 10 (сентябрь), 5 (октябрь), 4 (ноябрь).
  • Концентрации биогеохимических компонент в устьях рек также зависят только от месяца и подобраны из различных источников.
  • Уровень моря на границе Белого и Баренцева морей, за которую в настоящей версии модели принята линия 67.48 град. с.ш., испытывает полусуточные гармонические колебания с периодом 12.42 часа, амплитудой 160 см и запаздыванием на востоке на 30 градусов по фазе.
  • Температура на границе морей зависит только от месяца: -1.5 (январь), -1.7 (февраль), -1.8 (март), 1.7 (апрель), 1.7 (май), 5.6 (июнь), 5.7 (июль), 7.0 (август), 7.0 (сентябрь), 6.8 (октябрь), 3.0 (ноябрь), 1.9 (декабрь);
  • Соленость на границе морей постоянна и равна 35 промилле. Биогеохимические компоненты там сделаны аналогично рекам.
  • Атмосферный форсинг - из данных NCEP ( http://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.ncep.reanalysis.surface.html).
  • Начальные распределения: соленость линейна от 27 промилле на поверхности до 37 промилле на глубине (горизонтально-постоянная), поля температуры воды и скорости течений, равно как и характеристики морского льда (сплоченность, объем) и снега на льду - нулевые.
  • Начальные биогеохимические поля постоянные.

Источники

  • Толстиков А. В., Филатов Н. Н., Здоровеннов Р. Э. Белое море и его водосбор // Свид. о гос. рег. базы данных № 2010620435. 16 августа 2010 г.
  • Chernov I. et al. Hydrodynamical and biogeochemical spatiotemporal variability in the White Sea: A modeling study // Journal of Marine Systems, v. 187, 2018, pp. 23-35. DOI: 10.1016/j.jmarsys.2018.06.006
  • Chernov, I., 2013. Numerical modelling of large-scale dynamics of the White Sea. Univ. J. Geosci. 1 (3), 150–153.
  • Iakovlev, N.G., 1996. On the calculation of large-scale ocean currents in the “velocity- pressure” variables by the finite element method. Russ. J. Numer. Anal. Math. Model. 11 (5), 383–392.
  • Iakovlev, N.G., 2009. Reproduction of the large-scale state of water and sea ice in the Arctic Ocean in 1948–2002: Part I. Numerical model. Izv. Atmos. Oceanic Phys. 45 (3), 357–371.
  • Iakovlev, N.G., 2012. On the simulation of temperature and salinity fields in the Arctic Ocean. Izv. Atmos. Oceanic Phys. 48 (1), 86–101.

Доступная информация

Все приведенные ниже трехмерные расчетные поля осреднены за сутки и доступны на всех модельных горизонтах.
Доступны следующие поля:
  • Температура (C) [TEMPR]
  • Соленость (промилле) [SALIN]
  • Скорость течений (cм/с) [UCURR]
  • Хлорофилл-а (мг/куб.м) [CHL_A]
  • Нитраты и нитриты (ммоль N/куб.м) [DIN__]
  • Фосфаты (ммоль P/куб.м) [DIP__]
  • Силикаты (ммоль Si/куб.м) [DISI_]
  • Биомасса фитопланктона, зоопланктона, бактерий (мг C/куб.м), [PHYTO, ZOO__, BACT_]
  • Органический углерод (мг C/куб.м) [DOC__]
  • Неорганический углерод (мг C/куб.м) [DIC__]
  • Первичная продукция (мг C/куб.м в сутки) [PPROD]
  • Кислород (ммоль O/куб.м) [OXYGN]
Поверхностные поля также осреднены за сутки. Горизонт можно указать, но он игнорируется.
  • Уровень моря (см) [LEVEL]
  • Сплоченность льда (-) [IAREA]
  • Средняя толщина льда (см) [THICK]
  • Средняя толщина льда по расчетной ячейке (см) [ICE_V]
(Различие между этими двумя полями в том, что средняя толщина льда вычисляется как отношение объема льда к его площади, а толщина по ячейке - как отношение объема льда к площади ячейки; при низкой сплоченности могут возникать завышенные значения толщины)
  • Средняя толщина снега на льду (см) [SNOW_]

Все вышеуказанные поля также доступны в среднемесячном осреднении (тогда число месяца - формально - равно нулю).
Шаблон имени файла: AAAAA_DDDm_DD_DDAAA_DDDD.png, где A означает букву, а D - цифру. Вначале идет код поля (указан выше), затем - горизонт, далее дата в формате число, номер месяца, трехбуквенный код месяца, год. Для среднемесячных данных число равно нулю.

Белое море

Белое море относится к так называемым внутренним морям и находится в шельфовой зоне Северного Ледовитого океана. Из всех морей бассейна Северного Ледовитого океана только Белое море большей частью лежит южнее Северного Полярного круга. Белое море - важный водный объект Северо-Западного Федерального Округа. Акватория моря полностью входит в пределы России, а водосбор охватывает значительную часть территории пяти субъектов Российской Федерации: Мурманскую область, Архангельскую область, Республику Карелия, Вологодскую область и Республику Коми, а также относительно небольшие участки еще нескольких субъектов РФ и Финляндии. По размерам Белое море является одним из самых маленьких в нашей стране, уступая лишь Азовскому морю. Географическую границу Белого моря проводят по линии: м. Святой Нос (на п-ве Кольский) – м. Канин Нос (на п-ве Канин).
Белое море имеет довольно сложную конфигурацию с многочисленными заливами и островами. Его площадь 91 тыс. км2, острова занимают 0,8 тыс. км2. Средняя глубина 67 м, максимальная – 340 м. Объем воды Белого моря 5400 км3, длина береговой линии 5,1 тыс. км. Выделяют четыре крупных залива: Двинский, Онежский, Кандалакшский, Мезенский и множество мелких заливов, называемых губами. Берега Белого моря также имеют свои названия: Карельский, Поморский, Кандалакшский, Терский и другие.
Белое море начали изучать с целью использования его ресурсов более тысячи лет назад, первые научные исследования относятся к XVIII в., систематические, целенаправленные – начались в ХХ в., а методы системного анализа с комплексом математических моделей, спутниковых измерений, моделей с ассимиляцией данных наблюдений – только в ХХI в.
Подробнее:
  1. The White Sea. Reference Book “Seas of the USSR”, 1991. Hydrometeorology and Hydrochemistry of Seas of the USSR. Vol.II, N.1: Hydrometeorological Conditions. Hydrometeoizdat, Leningrad (In Russian).
  2. The White Sea. Reference Book “Seas of the USSR”, 1991. Hydrometeorology and Hydrochemistry of Seas of the USSR. Vol.II, N.2: Hydrochemical Conditions and Oceanological Base for Bioproductivity. Hydrometeoizdat, Leningrad (In Russian).
  3. Tolstikov, A.V., 2016. Variability of the Surface Layer Temperature of the White Sea. GEOS, Moscow. 212 p. (In Russian).
  4. Tolstikov, A.V., Filatov, N.N., Zdorovennov, P.E., 2010. The White Sea and its Watershed. Northern Water Problems Institute, database; № 2010620435. Petrozavodsk.
  5. Filatov, N., Pozdnyakov, D., Johannessen, O.M., Pettersson, L.H., Bobylev, L.P., 2005. White Sea, its Marine Environment and Ecosystem Dynamics Influenced by Global Change. Springer-Praxis, London, 472 p.
  6. Filatov, N.N., Terzhevik, A.Y.u. (Eds.), 2007. The White Sea and its watershed under influences of climate and anthropogenic impact. Karelian Research Centre, Petrozavodsk. 335 p. (In Russian).