Использование спутниковой информации для составления краткосрочных прогнозов преобладающей ориентации разрывов в ледяном покрове Восточно-Сибирского моря

Подвижки и деформации сплоченного морского ледяного покрова приводят к появлению в нем разрывов. Для эффективного использования разрывов при планировании морских операций на трассе Северного морского пути необходима прогностическая информация об их ориентации. Для решения этой задачи в ААНИИ разрабатываются методы краткосрочных прогнозов преобладающей ориентации разрывов в арктических морях.
Прогнозирование преобладающей ориентации разрывов базируется на знании о том, что изменение поля атмосферного давления вызывает изменение поля скорости дрейфа льда, которое в свою очередь приводит к образованию разрывов определенного направления. Идея метода прогноза преобладающей ориентации разрывов, основанного на подборе аналогов к прогностическому полю атмосферного давления из архива ретроспективных полей, возникла еще в 90-е годы 20 века, однако его создание в то время было ограничено низким разрешением данных ИСЗ. Появление в последнее десятилетие регулярных спутниковых снимков ледяного покрова с пространственным разрешением 375 м и продуктов обработки спутниковых данных позволило создать в 2024 году автоматизированный метод краткосрочного прогноза преобладающей ориентации разрывов в море Лаптевых (Дымент и др., 2024). В 2025 году была завершена разработка и проведены испытания автоматизированного метода краткосрочного прогноза преобладающей ориентации разрывов в Восточно-Сибирском море (ВСМ).
Для разработки метода прогноза был создан архив комплексных аналогов для ВСМ, каждый из которых включает в себя срочное поле атмосферного давления по данным GDAS (Global Data Assimilation System), поле скорости дрейфа льда по данным OSI SAF (Ocean and Sea Ice Satellite Application Facility) и, при отсутствии плотной облачности над морем за дату аналога, поле модальной ориентации разрывов. Модальная ориентация разрывов рассчитывается по данным электронного архива результатов дешифрирования нарушений сплошности льда на спутниковых снимках инфракрасного диапазона (каналы I5 и I4 инструмента VIIRS ИСЗ SuomiNPP). При составлении прогноза из архива выбирается аналог, в котором поле атмосферного давления имеет максимальное сходство с прогностическим на протяжении трех дней. Значения модальной ориентации разрывов в аналоге принимаются в качестве прогностических.
По сравнению с методом прогноза для моря Лаптевых, в методе прогноза для ВСМ был изменен принцип выбора поля дрейфа льда для определения расчетных значений модальной ориентации разрывов в случае отсутствия фактических данных в аналоге. При расчете преобладающей ориентации учитывалась не только интенсивность воздушных потоков над морем, но и изменчивость направления и скорости дрейфа в соответствующем районе акватории в предшествующие дни.
При проведении производственных испытаний разработанного метода прогнозирования с декабря 2024 г. по конец февраля 2025 г. было составлено 120 прогнозов с заблаговременностью 24, 48 и 72 часа, а при проведении авторских испытаний – 40 диагностических прогнозов. Согласно результатам испытаний, средняя оправдываемость прогнозов преобладающей ориентации разрывов в ледяном покрове ВСМ составила 68%. Наибольшая эффективность метода по сравнению с инерционным прогнозом наблюдалась при прогнозах с заблаговременностью 72 ч и составляла 19%.
На момент создания и проведения производственных испытаний метода электронный архив разрывов в ледяном покрове ВСМ содержал данные 500 дешифрированных вручную спутниковых снимков за зимние и весенние месяцы 2016-2024 гг. В настоящее время электронный архив содержит результаты автоматического дешифрирования разрывов на более чем 1300 снимков VIIRS/SuomiNPP за 2018-2025 гг. Новая версия электронного архива разрывов была использована для составления 40 диагностических прогнозов на те же даты, что и при проведении авторских испытаний. Средняя оправдываемость прогнозов при этом возросла с 68 до 72%.
Работа выполнена в рамках НИТР 5.1 «Развитие моделей и методов мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы, океана, морского ледяного покрова, ледников и вечной мерзлоты, исследования процессов взаимодействия льда с природными объектами и инженерными сооружениями для Арктики».