Оценка и прогнозирование гидрологических изменений на трассе Северного морского пути (участок Карского моря) по данным спутника SMOS

Северный морской путь (СМП) – важнейшая водная артерия, соединяющая западную и восточную части Евроазиатского материка. Грузопассажирский поток по СМП с каждым годом увеличивается. В 2023 году грузопоток достиг 36,254 млн. тонн в год, а к 2035 году прогнозируется увеличение грузопотока до 130 млн. тонн. Экономическая эффективность использования грузопассажирских перевозок зависит от состояния ледяного покрова по трассе СМП. Согласно существующим моделям климата, Арктика за последние 40 лет нагревается в 3-4 раза быстрее, чем в среднем по миру. Такой высокий темп потепления является необычайным проявлением естественной изменчивости климата и антропогенного воздействия (Rantanen, 2024).
Наблюдаемое в последние десятилетия потепление Арктики влечет за собой заметные гидрологические изменения, проявляющиеся в сокращении суммарной площади многолетних морских льдов (Bring, Destouni, 2013). При прогнозировании климатических изменений в Арктике важным фактором является соотношение продолжительности периодов открытой воды и ледяного покрова, так как изменение площади и толщины льда на поверхности воды оказывает сильное влияние на тепловые потоки между океаном и атмосферой. Для оперативного мониторинга состояния акваторий окраинных морей Северного ледовитого океана, через которые пролегает СМП, наиболее целесообразно использовать всепогодные методы дистанционного микроволнового зондирования, которые для исследования используют микроволновый диапазон (Афанасьева и др., 2024; Tikhonov et al., 2015; Alekseeva et al., 219).
В данной работе изучена многолетняя сезонная (с 2012 по 2024 годы) динамика радиояркостной температуры акватории Карского моря (между о. Новая Земля и полуостровом Ямал) и восточной части Баренцева моря. Использовались ежедневные измерения радиояркостной температуры и на горизонтальной (Тяh) и вертикальной (Тяv) поляризациии под углом 42.5 градуса (продукт L1С SMOS (Gutierrez et al. 2010). Продукт L1C привязан к дискретной геодезической сетке DGG ISEA 4H9 (Discrete Global Grid Icosahedral Snyder Equal Area) (Sahr et al., 2003). Линейный размер ячейки составляет 16 км, площадь 195 кв. км. Продольная и поперечная разрешающая способность для угла зондирования 42.5 градуса составляет 64 и 35 км соответственно.
В качестве дистанционных радиофизических критериев, характеризующих происходящие гидрологические изменения были выбраны многолетние тренды Тяh и Тяv, а также продолжительность периодов открытой воды, определенная по ежедневным спутниковым данным. За период с 2012 по 2024 годы амплитуда продолжительности периода открытой воды на разных участках Баренцева и Карского моря изменялась от 20 до 100 суток. Из анализа многолетних трендов сезонной динамики радиояркостной температуры следует, что продолжительность периодов открытой воды испытывают периодические колебания, связанные, как с природными факторами, так и антропогенным воздействием.
В Карском море тестовые ячейки DGG ISEA 4H9 располагались на разной широте (с 69 до 77 градуса северной широты). Из анализа спутниковых данных следует, что тренды изменений Тяh и Тяv для тестовых участков, расположенных в южной и северной частях Карского моря, различаются. В южной части наблюдается уменьшение Тяh и Тяv. Это может быть связано с увеличением продолжительности периода открытой воды, зависящего как от естественных причин (потепление арктического климата), так и от техногенного воздействия, связанного с интенсификацией судоходства в этом районе и значительным увеличением в последние годы количества ледокольных проводок судов, разламыванием ледяного покрова на протяженных участках, подтоплением ледяного покрова в местах проводок, выходом морской воды на поверхность льда (Алексеева и др., 2024).
В северной части Карского моря, на удалении от трассы СМП наблюдается противоположный эффект – возрастание Тяh и Тяv, что может указывать на уменьшение периода открытой воды.
Получение и обработка данных радиометра MIRAS спутника SMOS было поддержано темой «Природные и природно-хозяйственные системы Сибири в условиях современных вызовов: диагностика состояний, адаптивные возможности, потенциал экосистемных услуг» (госзадание № FUFZ-2021-0007) (Хвостов И.В., Романов А.Н., Рябинин И.В.). Анализ спутниковых данных был выполнен при поддержке темы «Мониторинг» (гос. регистрация № 122042500031-8) (Тихонов В.В.).