"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF9278
ETF9278 "Läänemere tsirkulatsiooni aastakümnete skaalaga muutused ja nende deskriptorid (1.01.2012−31.12.2015)", Jüri Elken, Tallinna Tehnikaülikool, TTÜ Meresüsteemide Instituut.
ETF9278
Läänemere tsirkulatsiooni aastakümnete skaalaga muutused ja nende deskriptorid
Decadal changes and descriptors of Baltic Sea circulation
1.01.2012
31.12.2015
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.2. MaateadusedP500 Geofüüsika, füüsikaline okeanograafia, meteoroloogia 1.4. Maateadused ja sellega seotud keskkonnateadused (geoloogia, geofüüsika, mineroloogia, füüsiline geograafia ning teised geoteadused, meteoroloogia ja ning teised atmosfääriteadused, klimatoloogia, okeanograafia, vulkanoloogia, paleoökoloogia100,0
PerioodSumma
01.01.2012−31.12.20129 912,00 EUR
01.01.2013−31.12.20139 912,00 EUR
01.01.2014−31.12.20149 912,00 EUR
01.01.2015−31.12.20159 912,00 EUR
39 648,00 EUR

Projekti eesmärk on uurida Läänemere tsirkulatsiooni muutlikkust viimastel aastakümnetel, sidudes erinevate tsirkulatsioonisündmuste esinemise välismõjutustega Läänemerele. Projekti tulemus peaks aitama mõista viimaste aastakümnete jooksul toimunud muutusi Läänemere ökosüsteemis, aga ühtlasi ka kujundada tulevikustsenaariume. Tööhüpoteesina oletame, et pikaajalised muutused stratifikatsioonis ja ökosüsteemi parameetrites on seotud tsirkulatsiooni mustritega ja muutustega teatud tsirkulatsioonisündmuste esinemises. Eeldatavasti peaks selliste seaduspärasuste väljaselgitamine aitama paljudel juhtudel mõista Läänemere füüsikalis-ökoloogilise süsteemi muutuste põhjuseid ja mehhanisme. Projekti eesmärgid on järgmised: (1) Analüüsida tagasiulatuvalt (1961-2010) SMHI Rossby Centre Ocean Model (RCO) abil suure lahutusega (2 meremiili) modelleeritud olukordi. Tuvastada aasta, sesooni ja kuu keskmistes tsirkulatsiooninäitajates ilmnenud muutused olenevalt 1988/1989 asetleidnud murdepunktidest/režiiminihetest, MBIst (Major Baltic Inflow Index) ja muutustest jõgede sissevoolus. (2)Analüüsida muutusi meres oleva mageda ja soolase vee hulkades ja nende võimalikku mõju tsirkulatsioonimustrile ja bioloogilisele mitmekesisusele. (3) Analüüsida muutusi talvede karmuses ja jääkatte ulatuses eesmärgiga tuvastada muutusi tsirkulatsioonimustrite ja jääkatte vahelises vastastikmõjus (sh kasutades HELMI mudeli tulemusi). (4)Analüüsida Soome lahe ja Liivi lahe praegust tsirkulatsiooni operatiivselt toimiva mudeli HIROMB abil. (5) Analüüsida temperatuuri ja soolsuse pikaajaliste mõõtmiste andmeid Läänemeres, et valideerida mudelite arvutustulemusi, kasutades T ja S sesoonsete jaotuste rekonstrueerimiseks optimaalse interpolatsiooni tehnikat. (6) Analüüsida lühiajaliste vaatluste (sesoonipikkused välimõõtmised, Ferryboxi süsteem, satelliitkujutised jne) tulemusi Soome lahe ja Liivi lahe mudelarvutuste (GETM, HIROMB, POM) valideerimiseks.
The project is aimed at investigation of past decadal changes of Baltic Sea circulation, including changes of the descriptors of circulation events, in relation to changes of forcing over the Baltic Sea area. The project should contribute in interpretation of the past changes in the Baltic marine ecosystem as well as of its future projections. The working hypothesis is that decadal changes of stratification and ecosystem variables are manifested in changes of detailed decadal circulation patterns and changes in occurrence of specific circulation events. Assumingly in quite many cases, such manifestations may help to establish better knowledge on the causes and mechanisms of the changes of Baltic Sea physical system and its ecosystem. The objectives of this project are as follows: (1) Perform an analysis of multiyear (1961-2010) hindcast simulations with high resolution of 2 nautical miles by SMHI Rossby Centre Ocean model (RCO). Find changes in yearly, seasonally and/or monthly mean circulation features due to the “breakpoints/shifts” in 1988/1989 as well as to the MBI’s (Major Baltic Inflow Index) and changes in runoff features. (2) Perform an analysis to the changes of brackish water and saline water volumes and possible impact to the circulation pattern as well as biological diversity. (3) Perform an analysis of changes of severity of winters and of ice cover with emphasis on the possible effect of changes in circulation pattern to the ice field and vice versa, impact of ice cover on the circulation (e.g. using the results from HELMI model). (4) Perform an analysis of present circulation pattern in the Gulf of Finland and Gulf of Riga with the current state-of-art operational modeling efforts (HIROMB). (5) Perform an analysis of multiyear temperature and salinity observations in the Baltic Sea to validate the model results using optimum interpolation technique for reconstruction of T and S seasonal distributions. (6) Perform an analysis of short-term field measurements (season-long field experiments, Ferrybox system, satellite imagery etc.) to validate the model results for the Gulf of Finland and Gulf of Riga (GETM, HIROMB, POM).
Läänemere pinnavee soojenemine tuleb viimase 2-3 dekaadi jooksul ilmsiks kõigi uuringumeetodite põhjal. Nendele dekaadidele on ühtlasi iseloomulik pisut kahanenud ülakihi soolsus, tingituna kasvanud kumulatiivsest jõgede voolust, ning kahanenud halokliini tugevus ja süvakihtide soolsus, tingituna tugevnenud läänetuultest. Uuringuteks kasutati SMHI Rossby keskuse ookeanimudeli andmeid perioodil 1961-2007. Madala halokliiniga periood ilmnes 1970 1975 ning sügava halokliiniga periood 1990-1995, kusjuures Ava-Läänemeres erines halokliini keskmine sügavus nendel perioodidel rohkem kui 15 m. Pinnakihi keskmine soolsus sõltub tugevalt akumuleerunud magevee sissevoolust, samas Ava-Läänemere keskmine halokliinialune soolsus sõltub rohkem tsonaalsest ja absoluutsest tuule kiirusest. Keskmise tsonaalse tuule mõju halokliini sügavusele on mõõdukas. Olulised on ka veevahetuse ja segunemise sündmuste muutused, mis sõltuvad tugevate tsüklonite sagedusest ja nende trajektooridest. Näiteks, Soome lahes võib toimuda stratifikatsiooni kollaps (vertikaalsed gradiendid ajutiselt kaovad), kui läänetuuled panevad veekihid liikuma vastupidi tavapärasele suunale. Talvine kumulatiivse tuulepinge tsonaalne komponent on kasvanud alates 1990-ndatest; see selgitab kihistuse kollapsi sündmuste kasvanud sageduse. Liivi lahes ilmneb tiheduse poolt käivitatud antitsüklonaalne tsirkulatsioon, mida toetab jõgede sissevool ja veevahetus avamerega. See võimendub kirdetuultega ning edelatuulte korral kas nõrgeneb või hoopis pöördub tsüklonaalseks. Pikaajalised hoovusmõõtmised näitasid Soome lahe põhjareljeefi sügavas orus ja rannanõlvadel erinevat voolamise režiimi ja muutlikkust. Sügavas orus on keskmised skalaarsed kiirused 6-13 cm/s. Talvel toimub vertikaalis peaaegu ühtlane sissevool, kuid suvel on voolamine kihiline, sissevool on sügavustel ca 50 m ja anti-estuaarne väljavool ilmneb sügavamates kihtides. Rannanõlvadel on voolamise kiirused väiksemad kui sügavas orus ja nad kahanevad sügavusega.