Influence of the Atmospheric Precipitation Phase Composition on Seasonal Evolution of Snow-Ice Cover in the Taganrog Bay Apex
Vliyanie fazovogo sostava atmosfernyh osadkov na sezonnuyu evolyutsiyu snezhno-ledyanogo pokrova v vershine Taganrogskogo zaliva

D. D. Zavyalov, Marine Hydrophysical Institute, Russian Academy of Science, Sevastopol, Russia
2020 Morskoy gidrofizicheskiy zhurnal  
Поступила в редакцию 18.09.2019 г., после доработки -14.11.2019 г. Цель. Оценить влияние фазового состава атмосферных осадков на воспроизведение сезонной эволюции толщины льда в вершине Таганрогского залива -цель данной работы. Методы и результаты. Исследование характеристик ледового режима в северо-восточной части Таганрогского залива проведено с помощью термодинамической модели ледяного покрова, в качестве метеорологического форсинга использовались данные восьмисрочных наблюдений за основными
more » ... юдений за основными метеорологическими параметрами на метеостанции Таганрог. В ходе численных экспериментов применялись статический и динамический методы разделения общего количества прогностических осадков на жидкую и твердую фракции. Первый метод предполагал наличие пороговой температуры, ниже которой все осадки классифицировались как снег, выше -как дождь. Второй метод учитывал постепенный переход от дождя к снегу на заданном интервале температур. Для зим, отличающихся по количеству осадков в ледовый период, проведен сравнительный анализ результатов моделирования сезонной эволюции толщины морского льда и дана оценка чувствительности модели к выбору метода определения доли твердой и жидкой фазы. Достоверность расчетов определялась путем сопоставления моделируемых и фактических значений толщины морского льда, снятых с ледовых карт ЕСИМО для зимних сезонов с 2007/08 г. по 2010/11 г. Выводы. Показано, что наиболее оправданными, с точки зрения оптимальных значений среднеквадратического отклонения и коэффициента корреляции, оказались результаты, полученные при использовании S-образной зависимости доли снега в атмосферных осадках внутри переходного интервала температур. Минимальные ошибки воспроизведения сезонной эволюции толщины льда получены при пороговой температуре, близкой к 2°C, и ширине переходного интервала температур 5-9°С. Для малоснежных зим лучшие результаты были получены при использовании статического метода определения фазы осадков. Ключевые слова: морской лед, термодинамика, толщина льда, атмосферные осадки, дождь, снег, Азовское море. Благодарности: работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 0827-2019-0003 «Фундаментальные исследования океанологических процессов, определяющих состояние и эволюцию морской среды под влиянием естественных и антропогенных факторов, на основе методов наблюдения и моделирования». Для цитирования: Завьялов Д. Д. Влияние фазового состава атмосферных осадков на сезонную эволюцию снежно-ледяного покрова в вершине Таганрогского залива // Морской гидрофизический журнал. Purpose. The present study is aimed at assessing influence of the atmospheric precipitation phase composition upon simulation of seasonal evolution of ice thickness in the Taganrog Bay apex. Methods and Results. The ice regime characteristics in the northeastern part of the Taganrog Bay were studied by means of the ice cover thermodynamic model. The observational data on the basic meteorological parameters obtained every 3 hours per day at the meteorological station Taganrog were used as a meteorological forcing. The simulations included the static and dynamic methods for dividing total prognostic precipitation into the liquid and solid fractions. The first method implied presence of the temperature threshold, below which all the precipitations were classified as snow and above whichas rain. The second one took into account gradual transition from rain to snow within the preset temperature interval. For the winters differing in precipitation amount during the ice period, the comparative analysis of the results of simulating the sea ice thickness seasonal evolution was done, and the model sensitivity to choosing the method for determining the portions of the solid and liquid phases was assessed. Simulation veracity was defined through comparison of the sea ice thickness model values with the actual ones from the United State System of Information on the Global Ocean ice maps for the winter seasons from . Conclusions. It is shown that the results obtained by application of the S-shaped dependence of a snow portion in the atmospheric precipitation within the temperature transition interval, proved to be the most justified from the viewpoint of the root-mean-square deviation and correlation coefficient optimal values. The minimal errors in reproducing the ice thickness seasonal evolution are obtained at the temperature threshold close to 2°C and the width of the temperature transition interval 5-9°С. The best results for the low-snow winters are obtained due to applying the static method for determining a precipitation phase.
doi:10.22449/0233-7584-2020-2-139-155 fatcat:rgsotudhtzbelhtdpajtfkrlqi