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Spatial Variations in Sea-Ice Formation-Onset in the Laptev Sea as a Consequence of the Vertical Heat Fluxes Caused by Internal Waves Overturning

2007/01/01 by Sergey Kirillov, Kirillov, S.
Earth and Planetary Sciences · #Arctic and Antarctic ice dynamics #Oceanographic and Atmospheric Processes #Marine and environmental studies

paper · pdf · doi:10.2312/polarforschung.76.3.119

Abstract

The Laptev Sea shelf is an area that is strongly affected by the continental runoff in the summer. Huge amount of freshwater flows into the eastern Laptev Sea via the Lena River and forms a density interface that strongly affects the water column dynamics and the thermal processes. Delay in ice formation might be one of the consequences caused by both density stratification and the solar heat accumulated in the deeper layer. The internal waves seem to be one of the possible mechanisms that cause the mixing and explain the observed variations in ice-formation dates. Data of several ADCP records deployed in the Laptev Sea in 1998/1999 and 2000 were processed in an attempt to evaluate the heat exchange rate due to the internal wave acting. It was found that vertical heat flux could result in an additional delay of ice- formation up to 5-6 days depending on the local bottom topography. It was also revealed that the storm events in fall increase the average energy of internal wave spectrum by 2-3 times over its calm state. This can also enhance the efficiency of exchange through the pycnocline by the factor of 5-10. Zusammenfassung: Das Gebiet des Laptewsee-Schelfs wird im Sommer stark durch kontinentalen Eintrag gepragt. Gewaltige Suswassermengen werden durch die Lena in die ostliche Laptewsee eingetragen und bilden eine Dichtegrenze, die stark auf Dynamik und thermische Prozesse in der Wasser- saule einwirkt. Verzogerte Eisbildung kann ein Effekt sein, verursacht sowohl durch die Dichteschichtung wie durch Akkumulation eingestrahlter Warme in tieferen Schichten. Interne Wellen scheinen einen moglichen Mechanismus darzustellen, der die beobachteten Schwankungen der Eisbildung erklaren konnte. Verschiedene ADCP Datenserien aus Verankerungen der Jahre 1988/1989 und 2000 wurden bearbeitet, um den Warmeaustausch durch Interne Wellen abzuschatzen. Es zeigte sich, dass der vertikale Warmefluss eine zusatzliche Verzogerung der Eisbildung von 5-6 Tagen in Abhangigkeit von der lokalen Bodentopographie zur Folge haben kann. Es zeigte sich eben- falls, dass Sturm-Ereignisse im Herbst die durchschnittliche Energie des internen Wellenspektrums um das 2-3fache im Vergleich zum Ruhezustand steigern konnen. Dies kann ebenso die Austausch-Effizienz durch die Pykno- kline um einen Faktor 5-10 erhohen.

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