Изменчивость ледовитости и форм льда в Карском море в условиях современного климата

Изучение динамики ледовитости морей необходимо для построения навигационных карт и обеспечения мореплавания. Карское море представляет собой важный участок северного морского пути, поэтому навигация в нем – актуальный вопрос [1]. Кроме того, Карское море также является перспективным объектом в области разработки полезных ископаемых, а производить прибрежное строительство, организовывать добычу полезных ископаемых на шельфе без анализа влияния льда на данные сооружения практически невозможно [2]. Важным объектом исследования любого замерзающего моря являются полыньи. Правильное понимание процессов, формирующих полыньи, и учет их динамики дает возможность упростить судовождение в ледовых условиях, и как следствие получить экономическую выгоду [3]. В нашу эпоху актуальным можно назвать потепление климата, которое более всего проявляется в арктическом регионе [4]. Актуален вопрос связано ли потепление климата с ледовой обстановкой арктических морей? Однако остается непонятным, с какими формами льда это может быть связано: уменьшается количество нарастающего льда или сокращаются многолетние льды, захватывающие значительную акваторию моря.
Цель работы - изучить динамику общей ледовитости и форм льда Карского моря в зимнее время на основе оперативных спутниковых данных и данных реанализа в разные климатические периоды, а также изучить динамику трех основных полыней: Новоземельской, Обь-Енисейской и Североземельской, понять, какие атмосферные процессы играют наибольшую роль в увеличении площади полыней.
Для исследования общей ледовитости Карского моря в качестве исходной информации были выбраны ежемесячные значения сплоченности льда в одноградусной сетке из архива данных спутниковой информации Reyn_SmithOIv2 (http://iridl.ldeo.columbia.edu/SOURCES/.NOAA/.NCEP/.EMC/.CMB/.GLOBAL/.Reyn_SmithOIv2/.monthly/.sea_ice/) в границах бассейна. Для определения местонахождения полыней по ежемесячным данным о сплоченности льда в одноградусной сетке из архива Reyn_SmithOIv2 выбирались значения ледовитости в районах климатического расположения полыней. Критерием наличия полыньи принималась сплоченность льда меньше 30%. Средняя площадь полыней определялась за зимний период для Обь-Енисейской и Североземельской полыней и за годовой период для Североземельской полыньи.
Для оценки связи характеристик полыней с другими гидрометеорологическими характеристиками использовались среднемесячные данные о приземной температуре воздуха, меридиональной и зональной составляющих ветра, которые были взяты из архива реанализа CDAS-1 (http://iridl.ldeo.columbia.edu/SOURCES/.NOAA/.NCEP-NCAR/.CDAS 1/. MONTHLY /.Diagnostic/) в климатических границах существования полыней. Данные усреднялись за зимний период (с октября по апрель) для Новоземельской и Обь-Енисейской полыней и за весь год для Североземельской полыньи.
Для исследования динамики форм льда в качестве исходных данных были взяты еженедельные оперативные карты ААНИИ по ледовитости Карского моря (http://www.aari.nw.ru/odata/_d0004.php?m=Kar). В летний период (1.06-30.09) карты отражают распределение льда по обобщенным градациям сплоченности, в зимний период (1.11-31.05) – распределение льда по градациям возраста (толщины льда) – ниласовые, молодые, однолетние (тонкие, средние, толстые) и старые. Сбор (усреднение) информации выполняется за 2-5-суточный период. Карты составляются по данным ИСЗ (видимый, ИК-диапазоны, радарные снимки), судов и полярных станций. Эта информация также представлена в виде shp-файлов ГИС, атрибуты которых закодированы по коду SIGRID-3. Доступ к архиву: http://www.aari.nw.ru/resources/d0004/.
В качестве методов для исследования применялись методы статистического анализа и визуализации результатов.
Было выявлено, что общая ледовитость в Карском море за период с 1982 по 2015 гг. снизилась. Характер изменения ледовитости циклический с периодом в два-три года. Наиболее интенсивная динамика снижения ледовитости наблюдается с 2003 года. Тенденция к снижению наблюдается и в настоящий момент. Общая по морю тенденция – увеличение времени существования состояния ледового покрова со сплоченностью менее 30%. Зоны со значительными изменениями – севернее линии, соединяющей оконечности архипелагов Новая Земля–Северная Земля. Наоборот, около побережья Ямала, в Байдарацкой губе, в проливе Карские ворота, а также в Енисейском заливе и прилегающей к ней акватории тенденция обратная – количество месяцев со сплоченностью льда менее 30% за период с 1982 по 2015 гг. уменьшилось.
По итогам исследования вявлено, что за период с 1997 до 2015 гг. отмечено практически полное исчезновение многолетнего старого льда. Площадь моря, освобождаемая старым льдом замещается однолетними формами льда, что сопровождается увеличением времени их роста на 5-6 недель.
Все три основных полыньи в Карском море: Новоземельская, Североземельская и Обь-Енисейская имеют тенденцию к расширению своей площади. Наименее выражена данная тенденция в Обь-Енисейской полынье, так как она находится наиболее близко к берегу из всех полыней. На нее воздействуют более холодные и чаще антициклонические воздушные массы с материка: южный ветер «отжимает» лёд от берега, увеличивая таким образом свободную от льда в прибрежной зоне акватории. На увеличение площади Новоземельской и Североземельской полыней наибольшее значение оказывает рост температуры воздуха. Но на Североземельскую полынью он оказывает преимущественное влияние, в то время как Новоземельская полынья реагирует и на восточный ветер, который отжимает лёд от архипелага и в последние годы стал преобладать.
Работа выполена в рамках гранта Правительства Санкт-Петербурга за 2016 год для студентов вузов, расположенных на территории Санкт-Петребурга.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Матишов Г.Г. Влияние изменчивости климатического и ледового режимов на судоходство // Вестник РАН. 2008. Т.78. №10. С. 896-902.
2. Грамберг И.С., Супруненко О.И. Арктический шельф – будущее нефтегазовой промышленности России // Арктика на пороге третьего тысячелетия (ресурсный потенциал и проблемы экологии). СПб.: Наука, 2000. С. 133-144.
3. С. И. Демин, Е. И. Жуков, Н. А. Кубачев и др. Управление судном: Учеб. для вузов / Под ред. В. И. Снопкова. М.: Транспорт, 1991. 359 с.
4. Ананичева М.Д., Анохин Ю.А. Методы оценки изменений климата для физических и биологических систем. Москва, 2012. 510 с.