Возможности заблаговременного прогноза сроков освобождения ото льда моря Лаптевых на основе аномалий атмосферной циркуляции в северной части Тихого океана

Рост приповерхностной температуры в Арктике в последние десятилетия происходит в три и более раза быстрее, чем в среднем по планете, и сопровождается стремительным сокращением площади морских льдов [Семенов и др., 2023]. Обнаружено, что переход к открытой воде в конце прошлого столетия в море Лаптевых происходил как в июле, так и августе, а в начале текущего столетия стал происходить практически только в июле. При этом скорость смещения дат полного сезонного очищения ото льда на более ранние сроки в море Лаптевых за последнее тридцатилетие составила 7 дней/10 лет. Наблюдаемые изменения морского льда вызывают закономерные вопросы о влияющих факторах и о предсказуемости с различной заблаговременностью характеристик ледового покрова, в том числе, в период перехода к открытой воде.
В данном исследовании анализировались связи между временными рядами дат полного сезонного очищения ото льда (Date of Retreat, DOR) в среднем по акватории моря Лаптевых и индексами атмосферной циркуляции (CPC NOAA, https://www.cpc.ncep.noaa.gov/), описывающими ведущие режимы изменчивости аномалий атмосферного давления в Северном полушарии. DOR были рассчитаны по суточным данным о сплоченности морского льда на сетке 25х25 км, полученным на основе измерений радиояркостной температуры микроволновыми радиометрами SMMR и SSM/I-SSMIS на спутниках Nimbus-7 и DMSP из архива Национального центра данных по снегу и льду (NSIDC) Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) [Meier, Stroeve, 2022].
Результаты анализа показали, что наибольшее влияние на межгодовую изменчивость DOR оказывают вариации центров действия барической системы West Pacific (Западно-Тихоокеанское колебание) в феврале прошлого года (коэффициент корреляции -0.46 между DOR и индексом WP). Для выявления областей более тесно связанных межгодовых колебаний аномалий высоты геопотенциала на уровне 500 гПа (Z500) в феврале в период 1994-2023 гг. и DOR в море Лаптевых в 1995-2024 гг. был использован метод линейных сингулярных разложений ковариационных матриц (SVD, Singular Value Decomposition) [Черенкова, Семенов, 2017], позволивший проанализировать совместную изменчивость временных рядов обеих характеристик. Установлено, что первая ведущая мода SVD-анализа объясняет 83% их общей изменчивости. Пространственная структура 1SVD Z500 в феврале характеризуется меридионально ориентированным диполем с сильными центрами противоположных аномалий Z500 в регионах, расположенных над полуостровом Камчатка и в районе Южной Японии, Восточного Китая и над западной частью Тихого океана, присущими атмосферному колебанию West Pacific (WP), которое описывает ведущий режим телесвязи в Северном Тихом океане. Связь главной временной компоненты 1SVD Z500 с индексом WP в феврале подтверждается коэффициентом корреляции между временными рядами этих характеристик, равным 0.5.
Результаты анализа тесноты связи DOR в море Лаптевых и Z500 в феврале предыдущего года в каждом регионе их наиболее синхронных/асинхронных колебаний, выявленных с помощью SVD-анализа, показали, что наиболее сильным предиктором дат полного освобождения ото льда в море Лаптевых с заблаговременностью 17 месяцев являются аномалии высотного давления в южном центре WP в субтропических широтах северного Тихого океана в феврале прошлого года. Отрицательная корреляция (-0.69) между этими характеристиками означает, что после наблюдения аномально высокого (антициклон)/низкого (циклон)) давления в феврале над субтропиками северного Тихого океана, в следующем году в море Лаптевых, как правило, отмечались более ранние/поздние даты полного сезонного освобождения ото льда. Аномалии Z500 в южном центре атмосферного колебания WP в феврале объясняют половину общей изменчивости DOR в море Лаптевых, включая долгопериодный тренд. При этом возможны прогностические (с заблаговременностью до полутора лет) оценки почти 40% межгодовых колебаний DOR в акватории моря Лаптевых на основе аномалий высотного давления в субтропиках северного Тихого океана, связанных с фазами атмосферного колебания West Pacific. Таким образом, использование аномалий Z500 в центрах действия атмосферного паттерна West Pacific может служить надёжным инструментом для долгосрочного прогноза межгодовой изменчивости ледового покрова в море Лаптевых.
Сроки полного сезонного очищения ото льда в море Лаптевых рассчитывались в рамках выполнения темы государственного задания Института географии РАН FMWS-2024-0001 (АААА-А19-1021051403088-5). Анализ связи между сроками полного сезонного очищения ото льда и аномалиями атмосферной циркуляции проведен при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 23-47-00104).