Структура и динамика антициклонического вихря в прикромочной ледовой зоне Карского моря по данным спутниковых наблюдений

В настоящей работе представлены результаты наблюдений антициклонического вихря в прикромочной ледовой зоне (ПЛЗ) на северо-востоке Карского моря, где комбинированное влияние ветра, течений и таяния льда приводят к активному вихреобразованию на периферии ПЛЗ. Анализ мультисенсорных спутниковых данных Sentinel-1/-2, Landsat-8/-9 в период с 25 июля по 6 августа 2024 года показал, что в районе желоба Воронина над глубинами более 150 м происходит образование антициклонического вихря диаметром 24-28 км. Горизонтальный градиент (перепад) температуры поверхности моря между ПЛЗ и участками открытой воды в этом районе достигает 1°С/км (4°С). Комплексный анализ спутниковых данных позволил проследить за эволюцией вихря, оценить его пространственную, термическую и динамическую структуру. Длина траектории перемещения вихря за период наблюдений составила около 33 км, а его средняя горизонтальная скорость была равной 4,3 км/cутки (0,5 см/c). Фоновые скорости дрейфа льда в ПЛЗ, рассчитанные на основе анализа последовательных спутниковых измерений, достигали 0,5 м/с, а сам дрейф был направлен преимущественно на север. В это же время орбитальная скорость вращения в центре вихря составила около 0,1-0,2 м/с и до 0,3-0,4 м/с на его периферии. Под влиянием вихрей дрейфующий лед выносится в западном и юго-западном направлениях в сторону более теплых вод на расстояние до 40 км, где он быстро тает. Полученные результаты показывают высокий потенциал мультисенсорных спутниковых данных высокого разрешения для оценки динамики ПЛЗ в Арктике на малых пространственно-временных масштабах, а также важную роль океанских вихрей в таянии льда в арктическом бассейне.
Комплексный анализ данных различных спутниковых приборов (Sentinel-1/2, Landsat-8/-9) за период с 25 июля по 6 августа 2024 г. позволил охарактеризовать горизонтальную структуру, эволюцию в пространстве и времени, а также динамические характеристики антициклонического вихря на северо-востоке Карского моря, где комбинированное влияние ветра, течений и таяния льда приводят к активному вихреобразованию на периферии ПЛЗ.
Анализ спутниковых данных показал, что в районе исследований над глубинами более 150 м происходит образование антициклонического вихря диаметром около 24 км с тенденцией к его увеличению по мере распространения на северо-восток. Скорость горизонтального перемещения вихря составила около 6,5 см/с (5,5 км/сутки) на первом этапе наблюдений с 27 июля по 1 августа при его перемещении на север, снизившись до 3,5 см/с (около 3 км/сутки) в период с 2 по 6 августа 2024 г. при его распространении на восток. В ряде случаев направление перемещения вихря и направление дрейфа льда в районе наблюдений не коррелирует с направлением приводного ветра, что может быть обусловлено влиянием морских течений на означенные процессы. Фоновые скорости дрейфа льда в ПЛЗ, рассчитанные на основе анализа последовательных спутниковых измерений, достигают 0,5 м/с, а сам дрейф направлен преимущественно на север. Полученные поля скорости отчетливо демонстрируют наличие выраженного антициклонического вращения в районе наблюдения вихря. Согласно полученным оценкам, орбитальная скорость вращения составила около 0,1-0,2 м/с в центре вихря и до 0,3-0,4 м/с на его периферии.
Сопоставление спутниковых данных высокого пространственного разрешения (Sentinel-1/2, Landsat-8/-9) cо спутниковыми продуктами о концентрации морского льда по данным микроволнового радиометра AMSR-2 показало, что последние оказываются малопригодными в задачах мониторинга и анализа динамики ПЛЗ на масштабах менее 5-10 км в условиях активного таяния льда. В свою очередь спутниковые данные высокого разрешения в инфракрасном (ИК) диапазоне позволяют детально исследовать пространственную и термическую структуру ПЛЗ и прилегающих районов. Мелкобитый лед служит поверхностным трассером активной мезо- и субмезомасштабной динамики на границе ПЛЗ, одновременно оказываясь вовлеченным в многочисленные вихри. Высокие горизонтальные градиенты температуры поверхности моря между ПЛЗ и участками открытой водой приводят к быстрому таянию льда на границе между ними, а также при его вовлечении в многочисленные вихревые структуры. Данные ИК-измерений позволяют детектировать наличие вихрей в ПЛЗ на более ранних этапах, когда их поверхностные проявления благодаря ледовым трассерам еще не сформировались. Кроме того, эти данные могут быть в перспективе использованы для количественной оценки площадных характеристик и скорости таяния льда в вихрях. Полученные результаты показывают высокий потенциал мультисенсорных спутниковых данных высокого разрешения для оценки динамики ПЛЗ на малых пространственно-временных масштабах, что может быть использовано для улучшения и верификации существующих прогностических моделей общей циркуляции и ледового режима в Арктике.
Благодарности
Настоящая работа выполнена в рамках гранта РНФ № 25-17-00309 (анализ структуры и динамики вихрей в прикромочной зоне), https://rscf.ru/project/25-17-00309/, а также в рамках государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ по теме № FNNN-2024-0017 (анализ фоновых гидрометеорологических условий).