Ермак аква 350: Ермак-Термо 350-АКВА – длительного горения, водяной контур

Содержание

Ермак-Термо 350 АКВА | ТеплоДоступно.ру

«Универсальность и эффективность» — эти два качества характеризуют работу этой печи. Топливом может служить, как твердое топливо (дрова), так и электричество. Используя принцип газогенератора и возможность подключения водяного контура, изделие работает продолжительное время и с высоким КПД. Данная печь (с макс. объемом отапливаемого помещения до 350 м³), также, может служить и варочной плитой.

Особенности конструкции:

• Универсальность работы печи от разных источников топлива.
• Высокая энергоэффективность отопительного аппарата .
• Длительное поддержание температуры горения.
• Большая площадь теплопередачи.
• Современный и эргономичный дизайн.
• Безопасность и экологичность конструкции.

Печь длительного горения в водяным контуром (Stoker) предназначена для отопления зданий, сооружений, помещений с помощью конвективного нагрева и системой водяного отопления с естественной циркуляцией, а также, разогрева и приготовления пищи.

Приходя в холодное помещение и растопив печь в интенсивном режиме, Вы через некоторое время получите требуемую температуру.

Затем закладываете полную топку крупно наколотых дров и переводите печь в режим поддержания температуры.

Печь работает по принципу газогенератора.

Газы, выделяющиеся при сгорании твердого топлива в топливнике, поступают в камеру дожига.

В которой при помощи подогретого воздуха, поступающего через инжекторные трубки, догорают.

Благодаря этому достигается максимально полное сгорание топлива и резко увеличивается КПД.

Конструктивно печь имеет большую площадь теплопередачи, за счет встроенных конвективных труб, обеспечивающих быстрый нагрев и надежную циркуляцию воздуха, способствуя быстрому прогреву помещения.

Более холодный воздух всасывается с уровня пола, проходя через конвективные трубы, нагревается и поднимается вверх.

Ресурс стальных печей зависит не только от марки и толщины металла, но и от схемы распределения температурных нагрузок в камере сгорания.

Отсекатель пламени, служит основным элементом, позволяющим снизить негативное воздействие высоких температур на стенки топки.

Технические характеристики

Объем отапливаемого помещения 350 куб.м

Масса кг: 80

Глубина топки,мм: 675

Диаметр дымохода,мм: 115

Габариты (д*ш*в),мм: 830х440х770

Ермак-Термо 350 Аква – длительного горения

Производство: Россия

Основой печи является корпус, представляющий собой цельно-сварную конструкцию. На передней стенке печи расположены дверца, для загрузки топлива и совок-зольник, предназначенный для удаления золы. Выдвижением (задвижением) зольного ящика регулируется поток воздуха, подаваемый под колосник, таким образом, регулируется интенсивность горения. На верхней поверхности печи имеется отверстие со съёмной заглушкой для обеспечения возможности быстрого разогрева пищи и чистки системы дымоходов. Внутри корпуса установлен колосниковая решетка. Подключение системы отопления к печи осуществляется через патрубки водяного контура. Патрубок дымохода с шибером предназначен для отвода уходящих газов и перевода печи в режим длительного горения. Расположение патрубка печи — заднее.

Конструкция корпуса обеспечивает нагрев и циркуляцию теплого воздуха, а также нагрев теплоносителя системы отопления. За счет встроенных конвективных труб более холодный воздух забирается с уровня пола и поднимается вверх. Теплоноситель системы отопления нагревается в теплообменнике, который встроен в корпус печи. Температура выходящего воздуха и теплоносителя, зависит от интенсивности горения топлива, которой можно управлять подачей воздуха в топку, выдвигая (задвигая) совок-зольник и открывая (закрывая) шиберную заслонку.

Печь работает по принципу газогенератора. Газы, выделяющиеся при сгорании твердого топлива, попадают в камеру дожига, в которой при помощи подогретого воздуха, поступающего через инжекторные трубки, догорают. Благодаря этому достигается максимально полное сгорание топлива и резко увеличивается КПД.

Наименование показателей	Числовые значения	для моделей
	Ермак-Термо 250 АКВА	Ермак-Термо 350 АКВА
Максимальный объем отапливаемых помещений, м³	250	350
— конвективным нагревом мах, м³	100	150
— системой водяного отопления мах, м³	150	200
Максимальная теплопроизводительность водяного отопления, кВт	6	8
Максимальная теплопроизводительность конвективного отопления, кВт	6	8
Коэффициент полезного действия, max, %	80	80
Расчетная продолжительность работы в сутки, час	16	16
Максимальная мощность ТЭНа, кВт	1,5	1,5
Вид используемого топлива
— основной режим	дрова
— резервный режим	электричество
Длина топки, мм.	530	615
Гидравлическое давление в гидравлической системе печи, не более, МПа (атм.)	0,1 (1,0)	0,1 (1,0)
Температура воды в рубашке печи, не более, °С	95	95
Присоединительная резьба штуцеров печи, дюймов	G 1 1/4	G 1 1/4
Объем расширительного бачка 8-12% от объема системы отопления, но не менее л.	30	30
Диаметр дымохода	115	115
Высота дымохода, не менее, м	5	5
Требуемое разряжение в дымовом канале не менее, Па	5	5

Термо 350 Аква

Печь отопительная «Ермак» Термо 350 Аква

Отопительно-варочная печь с водяным контуром

Основой печи является корпус, представляющий собой сварную конструкцию. На передней стенке печи расположены дверца, для загрузки топлива и совок-зольник, предназначенный для удаления золы. Выдвижением (задвижением) совка-зольника регулируется количество воздуха, подаваемое под колосник, таким образом, регулируется интенсивность горения. На верхней поверхности печи имеется отверстие со съёмной заглушкой для обеспечения возможности быстрого разогрева пищи и чистки системы дымоходов. Внутри корпуса установлен колосник. Подключение системы отопления к печи осуществляется через патрубки водяного контура. Патрубок дымохода с шибером предназначен для отвода уходящих газов и перевода печи в режим длительного горения.

Особенности и преимущества

Технические характеристики

Материал:
— печь изготовлена из высококачественной конструкционной стали
Внешний вид:
— поверхности отопительной печи покрыты жаростойкой краской, основной цвет антрацит (черный)
Дверца топки:
— стальная, сплошная без стекла, самоохлаждаемая

Конвективные трубы:
8 шт, прямой формы (увеличивают площадь поверхностей нагрева)
Колосниковая решетка:
— стальная (позволяет получить мощное пламя)
Зольный ящик:
— выдвижной (позволяет удалять золу, не прекращая горения)
Подключение к дымоходу:
— расположение дымохода тыльное (встроенная шиберная заслонка)
Подключение к водяному контуру
— имеются патрубки для подключения водяного контура

Максимальный объем отапливаемого помещения, м3	350
Масса, кг	90
КПД, %	80
Мощность, кВт	16
Длина, мм	850
Ширина, мм	450
Высота, мм	770
Длина топки, мм	615
Диаметр дымохода, мм	115
Минимал. длина димохода, м	5

Печи для дома и дачи Ермак

Загородный дом, где тепло не только летом, но и осенью, зимой и весной, это не роскошь, а доступный и необходимый элемент. Всё что Вам нужно это купить отопительную печь для дома и дачи. Конечно, у некоторых дачи и загородные дома подключены к центральному отоплению, но большинство такой роскошью не располагают, а значит наш выбор это печь для дома и дачи. Занимаясь вопросами отопления самостоятельно, Вам необходимо будет выбирать между множеством марок и производителей. Мы же Вашему вниманию представляем печи для дома и дачи Ермак.
Отопительные печи Ермак
Отопительные печи Ермак заслуживают Вашего внимания! Компания “Ермак”, является российским, нашим родным производителем. По своей сути компания являет собой большой промышленный холдинг, в котором объединились научно–исследовательские, экспертные организации, дизайнерские бюро и, конечно же, производственные предприятия.

Выбирая эту марку, Вы можете быть уверены в том, что приобретаете качественный отопительный прибор. Печи для дома и дачи этого производителя выполняются с использованием последних достижений в области создания отопительных приборов. Эти отопительные печи способны удовлетворять потребности любого, даже самого изысканного потребителя. Данные печи для дома и дачи просты в установке, им не нужен сложный уход, они экономичны и главное имеют доступную цену. Печь отопительная Ермак в нашем интернет магазине, представлена моделями, способными обогревать помещения различной площади.

При заказе печи для дома и дачи Ермак, не бойтесь проконсультироваться с нашим специалистом. Мы доброжелательны и предупредительны вне зависимости от Ваших убеждений, достатка, социального положения и других аспектов, предающих значимость или что-либо еще, по мнению их обладателей, для нас Вы все клиенты. Наши специалисты подробно расскажут о достоинствах и недостатках любой выбранной Вами отопительной печи.

Соседние категории товара: Категория – Печи для дома и дачи Везувий, Категория – Печи для дома и дачи GreiVari

границ | Свойства зон водосбора отложений в проливе Фрама: результаты лагранжевого моделирования и дистанционного зондирования

1. Введение

Океаны играют решающую роль в глобальном углеродном цикле, регулируя обмен углекислого газа между атмосферными и океаническими резервуарами. В этом обмене задействованы многочисленные взаимосвязанные механизмы: биологический углеродный насос (Volk and Hoffert, 1985), насос растворимости, микробный углеродный насос (Jiao et al., 2010) и липидный насос (Jónasdóttir et al., 2015). Биологический углеродный насос, пожалуй, наиболее широко изучается и традиционно относится к гравитационному осаждению частиц, образующихся на поверхности, во внутреннюю часть океана (Sarmiento and Gruber, 2006). Он состоит из двух компонентов: насоса мягких тканей (Volk and Hoffert, 1985) и счетчика карбоната (Heinze and Maier-Reimer, 1991). Насос для мягких тканей — это вертикальный перенос фотосинтетически фиксированного углекислого газа во внутреннюю часть океана в виде органических частиц (Sarmiento et al., 1988), что может быть связано с минералами неорганического балласта (Klaas, Archer, 2002; Salter et al., 2010). Насос счетчика карбоната связан с осаждением минералов карбоната кальция, которые действуют как источник CO

2 в атмосферу в климатически значимых временных масштабах (Zeebe, 2012). Таким образом, баланс этих двух процессов определяет чистое связывание атмосферного CO ₂ в глубь океана (Antia et al., 2001; Salter et al., 2014) и, таким образом, оказывает важное влияние на глобальный климат (Sarmiento and Toggweiler, 1984; Сабин и др., 2004; Kwon et al., 2009). Кроме того, благодаря пелагическому и бентическому взаимодействию (Graf, 1998) биологический углеродный насос действует как основной источник энергии и питательных веществ для абиссальных экосистем (Billett et al., 1983; Rembauville et al., 2018). Очень важно хорошее понимание механизмов переноса биогенных частиц с поверхности в глубины океана и отложения.

Ранние исследования, пытающиеся связать свойства поверхности, такие как первичная продуктивность, с потоком частиц, предоставили доказательства быстрой одномерной связи (Deuser and Ross, 1980; Alldredge and Chris, 1988; Asper et al., 1992). Однако впоследствии было показано, что горизонтальная адвекция воды может значительно смещать частицы с места их образования во время погружения (Siegel and Deuser, 1997; Waniek et al., 2000, 2005). Таким образом, боковая адвекция и переменные скорости оседания могут значительно изменить пространственную схему передачи сигнала с поверхности во внутренние части океана. Значительные поступления частиц могут переноситься латерально с окраин океана и шельфовых систем и могут иметь важное значение для балансирования региональных биогеохимических бюджетов (Андерсон и Рябченко, 2009; Бурд и др., 2010). Также было показано, что мезомасштабные водовороты формируют распределение планктонных частиц и влияют на их экспорт в глубоководные районы океана (Waite et al., 2016). Следовательно, интерпретация данных о потоках, измеренных пришвартованными ловушками для наносов, зависит от решения этих физических процессов (Waniek et al., 2005).

В дополнение к горизонтальным скоростям жидкости, рассмотрение скорости осаждения частиц имеет решающее значение для определения траекторий экспорта частиц с поверхности океана (например, Siegel et al., 1990; Waniek et al., 2000). Балластировка частиц биогенными и литогенными минералами может влиять на перенос органического материала в глубоководные районы океана (Armstrong et al., 2001; Klaas and Archer, 2002). Лабораторные эксперименты и полевые исследования показали, что минеральный балласт может увеличивать плотность и скорость оседания частиц (Fischer and Karakaş, 2009; Iversen and Ploug, 2010; Lombard et al., 2013). В частности, литогенные минералы могут изменять перенос органического материала в батипелагические (Ittekkot, 1993; Salter et al., 2010) и могут быть особенно важны в Арктике, если алюмосиликатные глины увлекаются льдом из-за замерзания взвеси на мелководье. Для определения скорости осаждения частиц использовалось множество методов, включая лабораторные отстойные колонны, отстойные колонны

in-situ, и системы визуализации (Asper and Smith, 2003), временное согласование пиков профилей потока частиц (Armstrong et al., 2009). ) и гелевые ловушки для частиц (McDonnell and Buesseler, 2010). Эти методы позволили создать широкий диапазон скоростей осаждения, который варьируется от 5 до 2700 м / сут (McDonnell and Buesseler, 2010).Обычно считается, что морские частицы оседают в диапазоне от одного до нескольких метров в день для клеток фитопланктона, сотен метров в день для агрегатов и от сотен до нескольких тысяч метров в день для фекального материала (Waniek et al., 2000; Turner , 2002; Armstrong et al., 2009; McDonnell, Buesseler, 2010; Turner et al., 2014). Количественное разделение по различным тонущим фракциям показывает, что как крупные, быстро опускающиеся частицы, так и мелкие, медленно опускающиеся частицы могут вносить важный вклад в общий поток органического вещества (Peterson et al., 2005; Трулл и др., 2008; Райли и др., 2012; Durkin et al., 2015), и неудивительно, что это связано со структурой планктонной экосистемы. Изменчивость в классах скорости опускания и спектрах размеров потока частиц имеет важное значение для расчета траекторий частиц.

Оценка площади водосбора (согласно Deuser et al., 1988, определяемой как область поверхности, которая содержит все вероятные места, откуда частицы могут попасть в ловушку) — нетривиальная задача, и был применен ряд различных методов и упрощений. ранее.Из-за отсутствия полностью зависящего от времени трехмерного поля скорости, в нескольких исследованиях использовался зависящий от времени профиль скорости, измеренный приборами, прикрепленными к причалу, для расчета траекторий частиц (v. Gyldenfeldt et al., 2000; Waniek et al., 2000, 2005; Bauerfeind et al., 2009). Это приводит к так называемым прогрессивным векторным диаграммам, которые основаны на предположении о пространственной однородности поля горизонтальных скоростей вокруг ловушки. В этих исследованиях результирующая площадь водосбора описывается с точки зрения расстояния до ловушки (например,g., Waniek et al., 2005, их рисунок 5), но не указывает географическое положение. Другой подход был использован Siegel et al. (2008), используя комбинацию геострофических скоростей, полученных из спутниковой альтиметрии, судовых данных ADCP и наземных дрифтеров, отслеживаемых спутниками. Abell et al. (2013) использовали поверхностные геострофические течения, полученные из спутниковой альтиметрии, и реконструировали зависящее от времени трехмерное поле скоростей, предположив, что течения линейно уменьшаются от поверхности до 15% на глубине 1500 м, чтобы вовремя отталкивать частицы, начиная с ловушки.Qiu et al. (2014) выполнили обратное отслеживание частиц для осадочных ловушек, расположенных в Лигурийском море, используя зависящее от времени трехмерное скоростное поле модели океана.

Обсерватория FRontiers in Arctic Monitoring (FRAM; Soltwedel et al., 2013) нацелена на создание инфраструктуры долгосрочных наблюдений, способной обнаруживать изменения в физических, химических и биологических свойствах быстро меняющегося Северного Ледовитого океана. Он состоит из многочисленных компонентов наблюдений, включая системы швартовки с фиксированной точкой и наблюдения морского дна, а также численное моделирование океана.Приборы и автономные устройства для отбора проб, размещенные на компонентах наблюдений, призваны обеспечить непрерывный поток данных о скорости потока органических веществ на морское дно и, как следствие, воздействии на глубоководные сообщества. Чтобы связать изменчивость этих явлений с изменениями, происходящими на поверхности океана, необходимо использовать модели океана, которые реалистично представляют циркуляцию и гидрографию региона, а также продукты данных дистанционного зондирования, которые могут предоставить информацию о хлорофилле: а и динамика ледяного покрова.Цели настоящего исследования: (i) разработать модель отслеживания частиц для определения водосборных зон иловых ловушек и (ii) ограничить временную изменчивость площади морского льда и распределения хлорофилла-a в пределах определенных водосборных бассейнов.

2. Область исследования, методы и материалы

2.1. Область исследования

Пролив Фрама, расположенный между Гренландией и Шпицбергеном (рис. 1A), характеризуется контрастными водными массами. Теплые и соленые воды атлантического происхождения разносятся на север Западным Шпицбергенским течением (WSC, e.г., фон Аппен и др., 2016). Часть атлантической воды (AW), переносимая WSC, рециркулирует в проливе Фрама около 79 ° с.ш. и продолжает течь на юг, образуя возвратную атлантическую воду (RAW), тогда как оставшаяся часть попадает в Северный Ледовитый океан через Шпицберген и Ермак. ветви. Вдоль разрыва континентального шельфа Гренландии Восточно-Гренландское течение (EGC, например, de Steur et al., 2009) несет холодную и пресную полярную воду (PW), а также RAW на юг. Морской лед экспортируется с Трансполярным дрейфом из Арктики через пролив Фрама.Вывоз морского льда происходит с западной стороны пролива, которая, таким образом, покрыта льдом круглый год. Восточная часть пролива Фрама свободна ото льда круглый год из-за наличия теплого AW.

Рис. 1. (A) Батиметрия в районе пролива Фрама. Показано расположение двух причалов: HG-N (красная звезда) и HG-IV (желтая звезда). Указаны также основные течения в проливе Фрама: Западно-Шпицбергенское течение (WSC), Восточно-Гренландское течение (EGC), Ермакская ветвь (YB) и Шпицберген (SB). (B) Снимок моделируемой скорости на 100-метровой глубине 1 июля 2009 г. (C) 115-дневные обратные траектории частиц, рассчитанные со скоростью осаждения 20 м / день, выпущенной в HG-N на глубине 2300 метров. в период с 1 по 14 июля 2009 г. Каждый цвет обозначает разную дату выпуска. Серые контуры показывают батиметрию с интервалом 1000 м.

В этом исследовании мы фокусируемся на причалах HG-IV и HG-N, которые являются частью обсерватории FRAM (рис. 1A). HG-IV и HG-N расположены в центральной части пролива Фрама, на юго-востоке и северо-востоке, соответственно, впадины Моллой, самой глубокой впадины пролива Фрама.Они расположены в регионе, где теплая АВ рециркулирует на запад.

2.2. Модель морского льда океана-моря

Выходные данные модели конечных элементов модели морского льда и океана (FESOM) версии 1.4 используются для расчета обратных траекторий. FESOM — это модель океана и морского льда, которая решает примитивные гидростатические уравнения в приближении Буссинеска и дискретизируется с помощью метода конечных элементов (Wang et al., 2014; Danilov et al., 2015). Подробности о взаимосвязи модели океана и морского льда можно найти в Timmermann et al.(2009). В этом исследовании мы используем конфигурацию FESOM, оптимизированную для пролива Фрама, с разрешением сетки 1 км в этой области (Wekerle et al., 2017). Сравнивая с местным радиусом деформации Россби (около 4–6 км в проливе Фрама, например, von Appen et al., 2016), который является показателем размера вихря, эту конфигурацию можно рассматривать как «разрешающую вихрь». Снимок смоделированной скорости на глубине 100 м показан на рисунке 1B, демонстрируя сильную вихревую активность. Моделирование охватывает период с 2000 по 2009 год.Это вызвано данными атмосферного реанализа из COREv.2 (Large and Yeager, 2008), которые включают ветер и температуру поверхности моря, осадки и снег, а также длинноволновую и коротковолновую радиацию. Речной сток взят из набора межгодовых ежемесячных данных, предоставленных Dai et al. (2009). Сравнение с данными наблюдений (гидрография и скорость, измеренная на швартовке в проливе Фрама) показало, что модель хорошо воспроизводит структуру циркуляции, кинетическую энергию вихрей и гидрографию (Wekerle et al., 2017).

2.3. Расчет обратных траекторий океана

Для определения площади водосбора ловушек наносов, установленных в проливе Фрама, мы использовали лагранжев алгоритм отслеживания частиц (подробности см. В Приложении) и рассчитали обратные траектории частиц. Это было сделано путем изменения направления поля потока, т.е. частицы обрабатывались так, как если бы они поднимались от места швартовки к поверхности с отрицательной скоростью оседания, смещаясь по горизонтали с обратной горизонтальной скоростью (вертикальные скорости океана не учитывались).Частицы адвектировались с ежедневными усредненными горизонтальными модельными скоростями из моделирования FESOM, описанного выше, и постоянной скоростью осаждения 120, 60 или 20 м / день. Они были выпущены на глубину 200 или 2300 м (что относительно близко ко дну) и отслеживались, пока не достигли поверхности. Таким образом, продолжительность высвобожденных траекторий, например, на глубине 2300 м составила 19, 38 и 115 дней для скоростей осаждения 120, 60 и 20 м / сут соответственно. Расчет траекторий движения частиц в обратном направлении был выполнен для двух мест причала, оборудованных ловушками для наносов, в центральном проливе Фрама, HG-N и HG-IV (обозначены звездами на рисунке 1A).Обратите внимание, что другие начальные положения или установочные велосити могут быть легко реализованы. Частицы выбрасывались один раз в день в период 2002–2009 годов, в результате чего было построено 2920 траекторий. С учетом 12 экспериментов (две позиции швартовки, две глубины сброса, три скорости оседания, см. Таблицу 1), всего было рассчитано 35 040 траекторий. Для расчета траектории использовался временной шаг в 1 час, и, таким образом, были сохранены почасовые координаты и соответствующие значения температуры и солености.Тест на чувствительность с меньшими временными шагами показал, что временного шага в 1 час вполне достаточно.

Таблица 1 . Настройки 12 экспериментов, проведенных в этом исследовании.

В этой процедуре делаются некоторые предположения и упрощения. Используя поле усредненной за день скорости, можно пренебречь флуктуациями на временных масштабах меньше суток. Также обратите внимание, что приливы не моделируются явно в конфигурации FESOM, используемой в этом исследовании. Некоторые коды Лагранжа включают турбулентность в подсеточном масштабе, либо добавляя случайную скорость, либо добавляя случайное смещение положения частицы (например,г., Döös et al., 2011, 2017). В нашем исследовании этого не делалось, что увеличивает неопределенность в наших экспериментах. Тем не менее, мезомасштабная изменчивость хорошо воспроизводится в модели океан-морской лед, как показано Wekerle et al. (2017). Использование постоянных скоростей оседания также увеличивает неопределенность в наших расчетах, что будет более подробно описано в разделе 4.4.

Для количественной оценки пространственной структуры смоделированной площади водосбора положения частиц на поверхности моря были объединены в пространственную сетку, а затем разделены на общее количество частиц для определения доли собранных частиц, происходящих из каждой ячейки сетки.

2.4. Измерения скорости оседания

Во время экспедиции PS99.2 с НИС Polarstern к проливу Фрама летом 2016 г. пробы неповрежденных агрегатов были отобраны с помощью морского снегоуловителя (MSC). На борту измеряли скорость их осаждения, а также размер и состав. Агрегаты по отдельности переносили в камеру с вертикальным потоком (Ploug et al., 2010), которая была заполнена морской водой, отфильтрованной GF / F, собранной из того же MSC и поддерживаемой на уровне in situ при температуре .Оси x, y и z каждого агрегата измеряли в системе с вертикальным потоком с использованием микроскопа для горизонтального рассечения и окуляра. После этого объем был рассчитан в предположении эллипсоидной формы, которая использовалась для расчета эквивалентного сферического диаметра. Для измерения скорости опускания агрегаты помещали в середину проточной камеры, и восходящий поток увеличивали до тех пор, пока агрегат не парил над сеткой на один диаметр. После этого рассчитывалась скорость опускания путем трехкратного определения скорости потока и деления среднего значения этих измерений на площадь проточной камеры.

2,5. Расчет обратных траекторий морского льда

Для определения площади источника морского льда и возраста морского льда, прибывающего в пролив Фрама, использовался лагранжевый подход (ICETrack), который отслеживает морской лед в обратном направлении во времени с использованием комбинации продуктов дрейфа низкого разрешения, полученных со спутников. ICETrack использовался в ряде публикаций для изучения источников морского льда, путей, изменений толщины и атмосферных процессов, действующих на ледяной покров (Krumpen et al., 2016; Damm et al., 2018; Peeken et al., 2018). Подход слежения работает следующим образом: участок льда отслеживается в обратном времени ежедневно, начиная с пролива Фрама. Слежение прекращается, если (а) лед ударяется о береговую линию или кромку припая, или (б) сплоченность льда в конкретном месте падает ниже 20% и мы предполагаем, что лед образовался.

2,6. Данные о концентрации морского льда

В данном исследовании используется продукт о концентрации морского льда, предоставленный CERSAT. Он основан на яркостных температурах SSM / I на частоте 85 ГГц с применением алгоритма ARTIST Sea Ice (ASI).Продукт доступен в сетке 12,5 × 12,5 км (Ezraty et al., 2007).

Мы используем метод взвешенного среднего для оценки площади морского льда на моделируемом водосборном бассейне. Во-первых, положения частиц на поверхности моря во всех расчетах траекторий, проводимых ежедневно в период 2002–2009 гг., Объединяются в сетку 12,5 × 12,5 км. Как описано в разделе 2.3, это составляет в общей сложности 2920 траекторий на эксперимент, что приводит к климатологическому двумерному распределению вероятностей происхождения частиц.Во-вторых, ледяной покров водосборного бассейна для каждого месяца периода 1998–2016 гг. Вычисляется путем взвешивания сплоченности льда в ячейке сетки с количеством частиц, достигающих поверхности в этой ячейке. Использование этих распределений вероятностей для расчета средневзвешенных значений площади морского ледяного покрова обеспечивает более реалистичную оценку, чем простое интегрирование свойств поверхности равномерно по площади водосбора.

2,7. Данные по концентрации хлорофилла

Техника цвета океана использует электромагнитное излучение, исходящее от поверхности моря, на разных длинах волн видимого диапазона длин волн.Спектральная изменчивость этого сигнала определяет так называемый цвет океана, на который влияет присутствие фитопланктона. Путем сравнения коэффициентов отражения на разных длинах волн и калибровки результата по результатам измерений на месте можно получить оценку содержания хлорофилла. Инициатива по изменению климата (CCI) Европейского космического агентства (ESA) представляет собой программу из двух частей, направленную на создание объединенных записей данных о «качестве климата» с нескольких датчиков. В рамках проекта «Цвет океана» в рамках этой программы основное внимание уделяется хлорофиллу в открытых океанах с использованием самого высокого качества измерений радиации и процесса слияния на сегодняшний день.При этом используется комбинация смещения полосы эталонного датчика и коррекции смещения, взвешенной по времени, чтобы выровнять независимые датчики в когерентный и минимально смещенный набор коэффициентов отражения. Они получены из стандартных продуктов уровня 2, рассчитанных с помощью лучших в своем классе алгоритмов атмосферной коррекции.

Для Северного Ледовитого океана данные дистанционного зондирования ESA Ocean Color CCI (объединенные, скорректированные на смещение) используются для расчета поверхностной концентрации хлорофилла-а с пространственным разрешением 1 км. ² с использованием региональных алгоритмов хлорофилла OC5ci.Данные дистанционного зондирования отражения генерируются путем объединения измерений с датчиков SeaWiFS, MODIS-Aqua и MERIS и перенастройки спектров на спектры датчика SeaWiFS. Концентрация хлорофилла-а оценивается с помощью алгоритма OC5ci, комбинации алгоритмов Case 1 OCI (Hu et al., 2012) и Case 2 OC5 (Gohin et al., 2008), разработанного в PML (Plymouth Marine Laboratory) в рамках Службы мониторинга морской среды Copernicus (CMEMS). Единицы выражены в мг · м ^-3.

Как и в случае с морским льдом, описанным выше, мы вычисляем содержание хлорофилла-а в моделированном водосборном бассейне как средневзвешенное значение. Опять же, используется площадь водосбора, рассчитанная по всем траекториям, рассчитываемым ежедневно за период 2002–2009 гг. Сначала данные по хлорофиллу-а интерполируются на сетку морского льда (разрешение 12,5 × 12,5 км). Во-вторых, концентрация хлорофилла-а в сетке взвешивается по количеству частиц, которые достигают поверхности в этой ячейке. Поскольку среднемесячные значения концентрации хлорофилла-а доступны за период 1998–2016 гг., Мы получаем 19-летний временной ряд.

3. Результаты

3.1. Зона улавливания частиц, переносимых океанскими течениями

Пути 14 частиц, выпущенных в HG-N (4 ° 30,36 ‘в.д. / 79 ° 44,39’ с.ш.) на глубине 2300 м с 1 по 14 июля 2009 г., погружаясь со скоростью 20 м / сут, показаны на рисунке 1C. Частицы перемещаются на расстояние от 540 до 950 км, и некоторые из них достигают поверхности до ~ 74,4 ° северной широты. Большинство частиц происходит с юга от места стоянки, что указывает на то, что они уносятся WSC, текущим на север.Траектории частиц демонстрируют сильные вихревые движения, вызванные вихревым полем скорости, как это видно на снимке смоделированной скорости от 1 июля 2009 г. (рис. 1B).

Все положения частиц на поверхности моря объединены в сетку с шагом 24 × 24 км. Процент частиц, исходящих из каждого квадрата сетки для каждого из 12 экспериментов, перечисленных в таблице 1, показан на рисунке 2. Для обоих причалов, HG-IV и HG-N, смоделированная площадь водосбора (здесь определяется как площадь, где не менее одна частица достигает поверхности) тем больше, чем глубже ловушка и тем меньше скорость оседания.Это ожидается, поскольку частицы остаются в толще воды в течение более длительного периода времени и, таким образом, в большей степени подвергаются воздействию течений. Во всех экспериментах большинство частиц происходит с юго-востока от мест стоянки, что показывает, что они были унесены WSC, текущим на север. В частности, в эксперименте с глубокой ловушкой и низкой скоростью опускания (глубина 2300 м и 20 м / сут) картина распределения частиц выявляет две ветви WSC, прибрежный WSC, расположенный в основном между изобатами 1000 и 2000 м, и морской ответвление, которое в основном следует за хребтом Книповича.Это еще более заметно для частиц, выбрасываемых при швартовке HG-IV, чем в HG-N. Некоторые частицы происходят с севера от места стоянки, что указывает на влияние EGC и динамического вихревого поля, которое приводит к случайному движению частиц.

Рисунок 2 . Относительное количество частиц (в%), достигающих поверхности в бункерах размером 24 × 24 км, происходящих от причалов HG-N и HG-IV на глубине 200 и 2300 м и предполагающих различные скорости оседания (120, 60 и 20 м / г).Положения частиц на поверхности моря объединяются в пространственную сетку и затем делятся на общее количество частиц. Красный крест указывает место швартовки. Серые контуры показывают батиметрию с интервалом 1000 м.

Длина траектории, как и ожидалось, самая высокая в экспериментах 2300 м на глубину / 20 м / день и достигает 1000 км (рис. 3A). Средняя / медианная длина пути в этих экспериментах составляет 560/550 км и 540/530 км в случае HG-IV и HG-N, соответственно. Частицы достигают поверхности до ~ 74 ° с.ш. и ~ 82 ° с.ш., а расстояние до мест стоянки составляет более 400 км (рис. 3В).Среднее / медианное расстояние до мест стоянки HG-IV и HG-N составляет 160/140 и 190/150 км соответственно. При более высокой скорости оседания 60 м / сут достигаются длины траектории до 400 км, а средние / медианные значения составляют 200/190 км (HG-IV) и 190/180 км (HG-N). В экспериментах с мелкой ловушкой (глубина 200 м) и быстрой скоростью погружения 120 м / сут длина траектории не превышала 100 км, а средняя / медианная длина траектории составляла 18/15 км (HG-IV) и Достигнуты 22/19 км (HG-N).

Рисунок 3 . Гистограммы (A), длины пути в км, (B) расстояния в км между положением частиц на поверхности и ловушками отложений, (C) глубины воды в точке происхождения частицы и температуры (D) при положение поверхности частиц для отстойников (слева) HG-N и (справа) HG-IV, разные глубины выхода частиц (200 и 2300 м) и скорости осаждения (120, 60 и 20 м / сут). Аббревиатуры PW, IW и AW обозначают водные массы Полярная вода (T <0 ° C), Промежуточная вода (0 ° C 2 ° C) соответственно.

Для швартовки HG-IV большинство частиц (диапазон 69–90% во всех 6 экспериментах) происходит из районов с глубиной воды более 2000 м, тогда как для швартовки HG-N процент частиц, происходящих из более мелких районов, выше. . Однако примечательно, что для обоих причалов почти не поступают частицы с мелководья с глубиной от 0 до 500 м (рис. 3C).

Большая часть частиц, захваченных в швартовке HG-N, происходит из областей, характеризуемых PW (определяемых как воды с T <0 ° C) на поверхности (39–63% во всех 6 экспериментах), а меньшая часть частиц возникает из из областей с AW (определяемых как воды с T> 2 ° C) на поверхности (24–49%) (Рисунок 3D).Это противоположно для швартовки HG-IV с меньшим количеством частиц, происходящих из областей с PW (34–41%), и большим количеством частиц, происходящих из областей с AW (42–49%). Обратите внимание на то, что причал HG-N расположен всего в ~ 80 км к северо-западу от HG-IV, но это различие уже приводит к различиям в свойствах поверхностных водных масс частиц.

Сезонные колебания в распределении частиц на поверхности довольно низкие для всех 12 экспериментов (рис. 4). Более того, пространственная протяженность моделируемого водосборного бассейна не сильно меняется в течение года, а также в межгодовых временных масштабах (Рисунки S1, S2).Фактически, с точки зрения пространственной протяженности, амплитуда сезонного цикла ниже, чем разница между 12 экспериментами.

Рисунок 4 . Сезонное распределение площади водосбора для отстойников HG-N и HG-IV, разная глубина выброса частиц (200 и 2300 м) и скорости оседания (120, 60 и 20 м / сут): для каждой ячейки сетки размером 24 × 24 км показано количество месяцев, в течение которых хотя бы одна частица достигает поверхности. Зеленым крестиком обозначено место швартовки.Серые контуры показывают батиметрию с интервалом 1000 м.

3.2. Покрытие морским льдом и распределение хлорофилла-А в водосборном бассейне

Ледяной покров моделируемого водосбора демонстрирует значительную межгодовую изменчивость (Рисунок 5). В большинстве лет он достигает значений до ~ 20% для швартовки HG-N и несколько ниже значений для швартовки HG-IV. Этот довольно низкий ледяной покров указывает на то, что большие части моделируемой водосборной площади обоих причалов расположены в краевой зоне ледового покрова, характеризующейся низкой сплоченностью льда, или в районах, характеризующихся атлантической водой.Однако в некоторые годы наблюдается особенно высокий ледяной покров (1998, 2003, 2008, 2009, 2012, 2013 и 2014 годы). Сезонный цикл показывает максимум в июне, который будет более подробно обсужден в разделе 4.3.

Рисунок 5 . Среднемесячная (жирные линии) и среднегодовая (тонкие линии) ледовитость водосбора (в%) отстойников (A) HG-N и (B) HG-IV за период 1998–2016 гг. (слева) и его сезонный цикл (справа). Планки погрешностей на правой панели показывают стандартное отклонение среднемесячных значений.

В дополнение к покрытию морским льдом, мы также исследуем содержание хлорофилла-а в моделированном водосборном бассейне (рис. 6). Поскольку измерения цвета океана зависят от света, они предоставляют значения только для открытой воды и для летнего периода (с мая по август). Площадь водосбора, полученная в эксперименте с глубиной воды 2300 м и скоростью оседания 20 м / сут, простирается дальше на юг, чем во всех других экспериментах, и, таким образом, доступны значения до сентября. Максимальная концентрация хлорофилла-а на водосборе приходится на июнь во всех экспериментах.Средние летние временные ряды показывают, что существует значительная межгодовая изменчивость. Для водосборных бассейнов HG-IV и HG-N концентрация хлорофилла а увеличилась в последние годы. Тенденция летних концентраций хлорофилла-а колеблется от 0,014 до 0,02 мг / м ³ / год в шести экспериментах с HG-IV и от 0,017 до 0,022 мг / м ³ / год в шести экспериментах с HG-N. Это согласуется с исследованиями Nöthig et al. (2015) и Черкашева и др. (2014). В частности, Черкашева и соавт.(2014) обнаружили положительную тенденцию в концентрации хлорофилла а в проливе Фрама на уровне 0,015 мг / м ³ / год в период с 1998 по 2009 г. и объяснили это повышением температуры поверхности моря и уменьшением прибрежных льдов Свальбарда.

Рисунок 6 . Среднемесячное (жирные линии) и летнее среднее (тонкие линии) распределение хлорофилла-а по водосборной площади (мг · м ^-3) осадочных ловушек (A) HG-N и (B) HG-IV для временной период 1998–2016 гг. (слева) и его сезонный цикл (справа).Планки погрешностей на правой панели показывают стандартное отклонение среднемесячных значений. Обратите внимание, что охват данных ограничен летними месяцами.

Годовые временные ряды показывают, что годы с высоким содержанием хлорофилла-а в моделируемом водосборном бассейне не совпадают с годами с большим покрытием морского льда. Это ожидается, поскольку измерения хлорофилла-а доступны только для незамерзающих вод. Однако, что касается сезонного цикла, максимум площади морского льда и концентрации хлорофилла а приходится на июнь.

3.3. Площадь улавливания частиц, переносимых морским льдом

Обледенение смоделированных водосборов причалов HG-N и HG-IV составляет ~ 20%, что указывает на то, что оба причала расположены в краевой зоне льда. Следовательно, морской лед играет важную роль для вертикальных потоков частиц. Скорость таяния морского льда в проливе Фрама высока из-за взаимодействия морского льда с теплой атлантической водой, и, таким образом, частицы, захваченные морским льдом, или организмы, растущие под морским льдом, вносят свой вклад в вертикальные потоки частиц.То, насколько морской лед способствует седиментации в проливе Фрама, зависит от возраста, площади источника и толщины морского льда, покидающего Северный Ледовитый океан (Eicken et al., 2000; Wegner et al., 2017). В частности, лед, образующийся на мелководье Сибирского шельфа, может содержать большие фракции биогеохимического материала, поглощенного замораживанием взвеси (Dethleff, Kempema, 2007). На рисунке 7 показана межгодовая и сезонная изменчивость возраста (a) и площади источника (b) морского льда, выходящего из пролива Фрама между 10 ° з.д. и 15 ° в.д. с 2006 по 2017 г., рассчитанная путем отслеживания морского льда в обратном направлении (разрез 2.5). В отдельные годы вынос морского льда характеризуется льдом только из моря Лаптевых (100 ° E – 140 ° E). В другие годы сток пролива Фрама подпитывается круговоротом Бофорта (> 160 ° в. Д.) Или Карским морем (60 ° в. Д. –100 ° в. Д.). Также возраст морского льда значительно различается по годам. Кроме того, существует сильный градиент через пролив Фрама: лед, покидающий пролив Фрама возле Шпицбергена, скорее всего, происходит из Карского или Баренцева моря и моложе. Напротив, лед, который выходит через западную часть пролива Фрама, скорее всего, идет из морей Лаптевых и моря Бофорта и содержит более высокую долю многолетнего льда.

Рисунок 7 . Результат лагранжевого подхода, который отслеживает морской лед назад во времени, покидая пролив Фрама между 81,5 ° северной широты, 10 ° западной долготы и 15 ° восточной долготы (2006–2017 годы, январь – декабрь). (A) время прохождения (возраст) морского льда от места его образования до пролива Фрама и (B) исходная зона морского льда на выходе из пролива Фрама (° долготы).

4. Обсуждение

4.1. Происхождение частиц

Эксперименты по траектории частиц показали, что частицы происходят в основном из районов к югу и юго-востоку от причалов.Они происходят в основном из глубоких областей, при этом почти нет частиц, происходящих из неглубоких областей с глубиной от 0 до 500 м (рис. 3C). Что касается смоделированных водосборов, этот мелководный район соответствует шельфовой зоне Шпицбергена и Баренцева моря. Таким образом, сильный WSC, по-видимому, представляет собой барьер, не позволяющий частицам с шельфа достичь центральной части пролива Фрама.

Однако частицы переносятся не только океанскими течениями, но и морским льдом. Ледяной покров моделируемого водосборного бассейна не является незначительным (рис. 5), поэтому оба причала расположены в краевой ледовой зоне.Хеббелн и Вефер (1991), основываясь на измерениях в швартовке, наблюдали максимальные потоки частиц в краевой ледовой зоне пролива Фрама. Анализ отслеживания льда показал, что морской лед, переносимый, в частности, через восточную часть пролива Фрама, происходит в основном из морей Сибирского шельфа. Поскольку образование морского льда может происходить вблизи морского дна в этих регионах, он может увлекать отложения, которые вносят большой вклад в потоки частиц в проливе Фрама. Это подтверждается высокими скоростями таяния морского льда в краевой ледовой зоне пролива Фрама, что является результатом взаимодействия с теплым AW.Другим косвенным способом выявления происхождения частиц является анализ их состава, например, сезонной и региональной изменчивости глинистых минералов, как это было сделано Бернером и Вефер (1994). В краевой ледовой зоне пролива Фрама / районе WSC авторы обнаружили как высокое / среднее литогенное содержание, указывающее на высвобождение материала, разносимого льдом в результате таяния, так и соотношение коалинита / иллита, связанное с высокой продуктивностью планктона, соответственно.

4.2. Сезонность зон улавливания частиц

Расчет траектории частиц показал, что сезонные изменения в распределении частиц на поверхности довольно низкие для всех 12 экспериментов (Рисунок 4 и Рисунки S1, S2).Как показывают наблюдения и модельные исследования, WSC сильнее зимой, чем летом, с более высокой вихревой активностью в зимний сезон (Beszczynska-Möller et al., 2012; von Appen et al., 2016; Wekerle et al., 2017) . Это может привести к компенсирующему эффекту, когда больше частиц будет захвачено вихрями, несмотря на более сильные течения в зимнее время, что в целом приведет к слабым сезонным колебаниям площади водосбора.

Однако, начав одно вычисление траектории в день, мы по сути не можем учесть различия в скорости образования частиц, которая значительно меняется в течение года.Во-первых, ледяной покров моделируемого водосбора наиболее высок летом (причина этого будет обсуждаться в следующем разделе), а также наибольшее таяние морского льда в течение этого сезона. Как описано выше, морской лед может происходить из мелководных морей сибирского шельфа, неся осадочный материал, который способствует вертикальным потокам частиц. Во-вторых, концентрация хлорофилла-а в моделируемом водосборном бассейне также достигает максимума летом. Мы полагаем, что время максимального цветения коррелирует с максимальной эффективностью экспорта.Зная, что вторичные эффекты (например, попадание в организм зоопланктона) играют доминирующую роль в потоках частиц, мы можем ожидать высоких потоков частиц, измеряемых уловителями наносов летом и ранней осенью (в зависимости от скорости осаждения, это занимает дни или даже до месяцев, пока частицы не достигнут ловушки). Фактически, исследование седиментации, проведенное в центральной части пролива Фрама в период 2000–2005 годов, выявило повышенные вертикальные потоки частиц в августе / сентябре и мае / июне (Bauerfeind et al., 2009).

4.3. Летние максимумы морского льда в моделированном водосборном бассейне

Ледяной покров моделируемых водосборных бассейнов демонстрирует сильную сезонную изменчивость (Рисунок 5). Удивительно, но наибольший ледяной покров на водосборе HG-N и HG-IV наблюдается в летние месяцы, особенно в июне. В чем причина этого летнего максимума? Цукерник и др. (2010) показали, что аномалии в экспорте льда через пролив Фрама можно объяснить дипольным профилем аномалии давления на уровне моря с востока на запад с центрами, расположенными над Баренцевым морем и Гренландией, связанных с аномальными меридиональными ветрами через пролив Фрама.Более того, Smedsrud et al. (2017) использовали аномалии среднего давления на уровне моря через пролив Фрама для расчета геострофических ветров, а сравнение со скоростью дрейфа морского льда, полученной из спутниковых измерений, показало высокую корреляцию. Почти линейная зависимость выноса морского льда через пролив Фрама от скорости ветра была также показана Хардером и др. (1998) в модельных экспериментах. Эта взаимосвязь между давлением на уровне моря и вывозом льда значительна в зимние месяцы, но не в летние месяцы (Цукерник и др., 2010). Таким образом, летом морской лед может более свободно перемещаться в центральную часть пролива Фрама (где расположены HG-N и HG-IV) и не так сильно ограничен западной частью пролива Фрама, как в зимние месяцы. Потенциально также может сыграть роль сезонная разница в интенсивности рециркуляции AW. Более сильный западный поток AW зимой может препятствовать движению морского льда на восток.

4.4. Что такое реалистичная оценка установочных скоростей?

В нашем исследовании мы применяем диапазон постоянных скоростей оседания для расчета траектории от 20 до 120 м / сут.Скорости оседания, обычно используемые в исследованиях траекторий частиц, составляют от 50 до 200 м / сут (Siegel and Deuser, 1997; Waniek et al., 2000; Siegel et al., 2008; Abell et al., 2013). Выбор значений, используемых в этом исследовании, основан на полевых измерениях, проведенных в проливе Фрама летом 2016 года, описанных в разделе 2.4. На Рисунке 8 показаны скорости осаждения и соответствующий эквивалентный сферический диаметр, измеренные для , собранного на месте, морского снега в точках HG-IX (недалеко от впадины Моллой) на глубине 80 м и HG-N на глубине 20 м.На глубине Моллой было проанализировано 22 образца, выявившие минимальную и максимальную скорость осаждения 5 и 64 м / сут при среднем значении 30 м / сут. В точке HG-N разброс измеренных значений больше. Было проанализировано 7 проб, скорость осаждения находилась в диапазоне от 2 до 175 м / сут, со средним значением 77 м / сут. Таким образом, эксперименты по траектории частиц, проведенные в этом исследовании со скоростью оседания 20 и 60 м / сут, более реалистичны, чем случай со скоростью 120 м / сут.

Рисунок 8 .Скорость опускания, ее стандартное отклонение и соответствующий эквивалентный сферический диаметр агрегатов, измеренные во время экспедиции НИС Polarstern PS99.2 летом 2016 года на станциях HG-IX (недалеко от впадины Моллой) на глубине 80 м и HG-N4 на глубине 20 м. . Серые линии показывают скорости осаждения 20, 60 и 120 м / сут, использованные в этом исследовании.

Более реалистичным подходом, чем использование постоянных скоростей оседания, является применение закона Стокса. Он связывает скорость опускания частицы с разницей плотности частиц и морской воды, а также с размером частиц, например, e.g., проведенное в исследовании Qiu et al. (2014). Однако плотность и размер частиц являются параметрами, которые трудно измерить на практике, и, кроме того, в толще воды встречается широкий спектр частиц с различными размерами и классами плотности. Такие процессы, как фрагментация, агрегация, потребление и микробная активность, также могут изменять скорость опускания, когда частицы спускаются через толщу воды (Siegel et al., 1990). В частности, полевые наблюдения Берельсона (2001) и Фишера и Каракаша (2009) показали, что скорость оседания увеличивается с глубиной.Это объяснялось потерей углерода во время разложения в эпи- и мезопелагических слоях, что увеличивает плотность частиц, а также увеличением балластных минералов с глубиной. Кроме того, вертикальная скорость океана может повлиять на путь тонущей частицы. Как правило, вертикальные скорости намного меньше, чем скорости осаждения частиц, используемые в этом исследовании, и поэтому ими пренебрегают. Однако вертикальные скорости, связанные с субмезомасштабными вихрями или волокнами, могут быть значительно больше (> 50 м / день, von Appen et al., 2018). Кроме того, в проливе Фрама в зимние месяцы характерен глубокий перемешанный слой, связанный с явлениями сильной конвекции. Это также приводит к высоким вертикальным скоростям. В заключение, скорости оседания меняются с глубиной, регионально, сезонно и ежегодно. Для анализа этих процессов необходимы специальные исследования.

5. Выводы

В этом исследовании мы разработали модель Лагранжа для определения площади водосбора отстойников, прикрепленных к двум причалам, работающим в центральной части пролива Фрама.Зависящее от времени поле скорости модели морской лед-океан с высоким разрешением и разрешением вихрей использовалось для расчета обратных траекторий, начинающихся в местах расположения ловушек, один раз в день для периода времени 2002–2009 гг. Продукты дистанционного зондирования (концентрация морского льда и распределение хлорофилла а) использовались для характеристики моделируемого водосборного бассейна.

Наше исследование показывает, что площадь водосбора тем больше, чем глубже ловушка и меньше скорость оседания. Частицы, переносимые океанскими течениями, происходят в основном с юга от мест швартовки и имеют широкий разброс (45–88% происходят с расстояний более 50 км), что указывает на влияние направленного на север WSC, а также сильного вихревого поля, ведущего случайному движению частиц.Частицы, захваченные в швартовке HG-N, происходят с участков поверхности, в которых преобладает полярная вода. Напротив, смоделированная водосборная зона швартовки HG-IV, расположенная примерно в 80 км к югу от HG-N, в основном характеризуется атлантическими водами. Для обоих причалов частицы в основном происходят из районов глубже 500 м, и поэтому шельф Шпицбергена не играет большой роли в качестве источника. Концентрация морского льда над водосборным бассейном достигает 20% и является самой высокой в летние месяцы, когда разница в давлении приземного воздуха между Гренландией и Шпицбергеном низкая, что позволяет морскому льду более свободно перемещаться в центральную часть пролива Фрама.Таким образом, частицы, переносимые морским льдом, потенциально могут вносить вклад в вертикальные потоки частиц, измеряемые причалами HG-IV и HG-N. Метод обратного прослеживания морского льда позволил нам определить площадь источника и возраст морского льда, прошедшего через пролив Фрама. Распределение хлорофилла а по моделируемой водосборной площади достигает максимума в июне, что указывает на то, что самые высокие вертикальные потоки частиц ожидаются в летние месяцы. Районы водосбора и комплексные продукты дистанционного зондирования, определенные в этом исследовании, предоставят ценные временные ряды для интерпретации текущих изменений процессов пелагического и бентического взаимодействия в проливе Фрама.

Доступность данных

Обратные траектории частиц доступны в Пангеи (https://doi.pangaea.de/10.1594/PANGAEA.895078). Все наборы данных, используемые для отслеживания морского льда, собраны здесь: http://epic.awi.de/45411/1/AWI_ICETrack_ver2017Sep.pdf. Данные о сплоченности морского льда доступны на ftp://ftp.ifremer.fr/ifremer/cersat/products/gridded/psi-concentration/data/arctic/daily/netcdf/. Данные по хлорофиллу-а доступны по адресу http://marine.copernicus.eu/services-portfolio/access-to-products?option=com_csw&view=details&product_id=OCEANCOLOUR_ARC_CHL_L3_REP_OBSERVATIONS_009_069.

Авторские взносы

CW внесла свой вклад в анализ траектории частиц и написала большую часть рукописи, TK внесла свой вклад в отслеживание морского льда и анализ ледового покрова, TD внесла вклад в анализ хлорофилла-а, MI внесла вклад в анализ измеренных скоростей осаждения. Это исследование разработали CW, WJvA и IS. Все авторы обсудили содержание рукописи и внесли свой вклад в интерпретацию данных и написание рукописи.

Финансирование

Все авторы финансируются программой FRontiers in Arctic marine Monitoring (FRAM).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Моделирование модели было выполнено в Северо-Германском суперкомпьютерном альянсе (HLRN). Мы хотели бы поблагодарить Ральфа Тиммермана (AWI) за предоставленный код траектории частицы. Также благодарим трех рецензентов за полезные комментарии к статье.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2018.00407/full#supplementary-material

Сноски

Список литературы

Абелл, Р. Э., Бранд, Т., Дейл, А. К., Тилстон, Г. Х., Беверидж, К. (2013). Изменчивость потока частиц над Срединно-Атлантическим хребтом. Deep Sea Res. II 98, 257–268. DOI: 10.1016 / j.dsr2.2013.10.005