aariПроблемы Арктики и АнтарктикиArctic and Antarctic Research0555-26482618-6713Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт10.30758/0555-2648-2022-68-1-64-75aari-421Research ArticleМЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯMETEOROLOGY AND CLIMATOLOGYОценка влияния метеорологических параметров на изменчивость площади и толщины морского льда в Карском мореAssessing the influence of meteorological parameters on sea ice area and thickness variability in the Kara SeaПрохороваУ. В.ProkhorovaU. V.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

yliwa@rambler.ruГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институтРоссияState Scientific Center of the Russian Federation Arctic and Antarctic Research InstituteRussian Federation2022160420226816475Copyright © Прохорова У.В., 20222022Прохорова У.В.Prokhorova U.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.aaresearch.science/jour/article/view/421

В работе приведена количественная оценка влияния метеорологических параметров, таких как температура воздуха, влагосодержание атмосферы, нисходящее длинноволновое излучение, на толщину и площадь льда в Карском море. На основе установленных связей предложена регрессионная модель прогноза площади льда Карского моря с заблаговременностью 3 месяца. Рассмотрено удаленное влияние на площадь льда в Карском море аномалий от средней температуры поверхности океана в тропиках Северной Атлантики. Установленная значимая корреляция может послужить основанием для прогноза площади льда Карского моря с заблаговременностью до трех лет.

The reduction of the sea ice area in the Arctic is one of the most notable consequences of climate change, with the Kara Sea contributing about 5 % to the overall reduction. The aim of this study is to assess the impact of changes in climatic conditions on the reduction of the area and thickness of the sea ice in the Kara Sea and the possibility of using the established dependencies for climate forecasting. The article provides quantitative estimates of the relationship between interannual changes in the sea ice thickness and sea ice extent in the Kara Sea and climate changes in the region and the remote influence of the sea surface temperature in the tropical North Atlantic for 1979–2019. The paper uses observation data obtained at meteorological stations, ERA5 reanalysis and data on the sea ice extent from the Arctic and Antarctic Research Institute website. In summer, the melting of sea ice is largely due to changes in the surface air temperature (correlation coefficient from –0.57 to –0.91). In winter, the ice thickness depends on the sum of frost degree-days (r = –0.80). The temperature regime, in turn, is determined by the radiation balance, namely, by the variability in the long-wave flow due to the increase in the water vapor content. On the basis of the relationships established, a linear regression model is proposed for forecasting the sea ice area with a lead time of about three months. The model is effective and statistically significant. The paper considers the remote influence of the sea surface temperature anomalies in the North Atlantic tropics on the ice coverage of the Kara Sea. The response of the sea ice extent to the sea surface temperature in the low latitudes is 30–34 months late. The significant correlation between the anomalies can serve as a basis for predicting the sea ice area in the Kara Sea with a lead time of up to three years.

изменение климатаКарское мореморской ледпрогнозclimate changeforecastKara Seasea iceИсследование выполнено при поддержке РФФИ по проектам 18-05-00334, 18-05-60107. Автор признательна А.В. Юлину и Е.А. Павловой (отдел ледовых прогнозов ФГБУ «ААНИИ») за предоставленные данные по толщине припая.ReferencesСпециальный отчет IPCC об океане и атмосфере в изменяющемся климате. URL: https://www.ipcc.ch/srocc/chapter/chapter-3-2/ (дата обращения 05.03.2022).Special report IPCC on the ocean and cryosphere in the changing climate. Available at: https://www.ipcc.ch/srocc/chapter/chapter-3-2/ (accessed 05.03.2022).Алексеев Г.В., Кузмина С.И., Глок Н.И., Вязилова А.Е., Иванов Н.Е., Смирнов А.В. Влияние Атлантики на потепление и сокращение морского ледяного покрова в Арктике // Лед и снег. 2017. Т. 57. № 3. С. 381–390.Alekseev G.V., Kuzmina S.I., Glok N.I., Vyazilova A.E., Ivanov N.E., Smirnov A.V. Influence of Atlantic on the warming and reduction of sea ice in the Arctic. Lyod i sneg. Ice and Snow. 2017, 57 (3): 381–390. [In Russian].Stroeve J., Notz D. Changing state of Arctic sea ice across all seasons // Environmental Research Letters. 2018. V. 13. № 10. P. 103001.Stroeve J., Notz D. Changing state of Arctic sea ice across all seasons. Environmental Research Letters. 2018, 13 (10): 103001.Lindsay R., Schweiger A. Arctic sea ice thickness loss determined using subsurface, aircraft, and satellite observations // Cryosphere. 2015. V. 9. № 1. P. 269–283.Lindsay R., Schweiger A. Arctic sea ice thickness loss determined using subsurface, aircraft, and satellite observations. Cryosphere. 2015, 9 (1): 269–283.Onarheim I.H., Eldevik T., Smedsrud L.H., Stroeve J.C. Seasonal and regional manifestation of Arctic sea ice loss // Journal of Climate. 2018. V. 31. № 12. P. 4917–4932.Onarheim I.H., Eldevik T., Smedsrud L.H., Stroeve J.C. Seasonal and regional manifestation of Arctic sea ice loss. Journal of Climate. 2018, 31 (12): 4917–4932.Polyakov I.V., Alekseev G.V., Bekryaev R.V., Bhatt U.S., Colony R., Johnson M.A., Yulin A.V. Longterm ice variability in Arctic marginal seas // Journal of Climate. 2003. V. 16. № 12. P. 2078–2085.Polyakov I.V., Alekseev G.V., Bekryaev R.V., Bhatt U.S., Colony R., Johnson M.A., Yulin A.V. Longterm ice variability in Arctic marginal seas. Journal of Climate. 2003, 16 (12): 2078–2085.Захаров В.Ф., Малинин В.Н. Морские льды и климат. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. 92 c.Zakharov V.F., Malinin V.N. Morskie l’dy i klimat. Sea ice and climate. St. Petersburg: Gigrometeoizdat, 2000: 92 p. [In Russian].Визе В.Ю. Моря Советской Арктики: Очерки по истории исследования. 2 изд., доп. Л.: Главсевморпуть, 1939. 568 с.Vize V.Yu. Morya Sovetskoj Arktiki: Ocherki po istorii issledovaniya. 2 izd., dop. Seas of the Soviet Arctic: Essays on the History of Research. 2nd ed., Add. Leningrad: Glavsevmorput’, 1939: 568 p. [In Russian].Алексеев Г.В., Кузьмина С.И., Уразгильдеева А.В., Бобылев Л.П. Влияние атмосферных переносов тепла и влаги на потепление в Арктике в зимний период // Фундаментальная и прикладная климатология. 2016. Т. 1. С. 43–63.Alekseev G.V., Kuzmina S.I., Urazgildeeva А.V., Bobylev L.P. The influence of atmospheric transport of heat and moisture to enhance the warming in the Arctic in winter. Fundamental’naya i prikladnaya klimatologiya. Fundamental and Applied Climatology. 2016, 1: 43–63. [In Russian].Глок Н.И., Алексеев Г.В., Вязилова А.Е. Сезонный прогноз ледовитости Баренцева моря // Проблемы Арктики и Антарктики. 2019. Т. 65. № 1. С. 5–14.Glock N.I., Alekseev G.V., Vyazilova A.E. Seasonal forecast of sea ice extent in the Barents Sea. Problemy Arktiki i Antarktiki. Arctic and Antarctic Research. 2019, 65 (1): 5–14. [In Russian].Данные реанализа ERA5. URL: https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysis-datasets/era5 (дата обращения 05.03.2022).Reanalysis dataset ERA5. Available at: https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysisdatasets/era5 (accessed 05.03.2022).Данные по морскому льду. URL: http://wdc.aari.ru/datasets/d0005/txt/kara_all.txt (дата обращения 05.03.2022).Sea ice dataset. Available at: http://wdc.aari.ru/datasets/d0005/txt/kara_all.txt (accessed 05.03.2022).Доронин Ю.П., Хейсин Д.Е. Морской лед. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 320 c.Doronin Yu.P., Kheisin D.E. Morskoj led. Sea ice. Leningrad: Gigrometeoizdat, 1975: 320 p. [In Russian].Доронин Ю.П., Кубышкин Н.В. Рост и таяние морского льда. СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. 44 c.Doronin Yu.P., Kubyshkin N.V. Rost i tayanie morskogo l’da. Growth and melting of sea ice. St. Petersburg: Gigrometeoizdat, 2001: 44 p. [In Russian].Зубов Н.Н. Льды Арктики. М.: Изд. Главсевморпути, 1944. 396 с.Zubov N.N. L’dy Arktiki. Arctic ice. Moscow: Ed. Glavsevmorput, 1944: 396 p. [In Russian].Proshutinsky A., Dukhovskoy D., Timmermans M. L., Krishfield R., Bamber J.L. Arctic circulation regimes // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2015. Т. 373. № 2052. С. 20140160.Proshutinsky A., Dukhovskoy D., Timmermans M.L., Krishfield R., Bamber J.L. Arctic circulation regimes. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2015, 373 (2052): 20140160.Алексеев Г.В., Глок Н.И., Смирнов А.В., Вязилова А.Е. Влияние Северной Атлантики на колебания климата в районе Баренцева моря и их предсказуемость // Метеорология и гидрология. 2016. № 8. С. 38–56.Alekseev G.V., Glock N.I., Smirnov A.V., Vyazilova A.E. The influence of the North Atlantic on climate variations in the Barents Sea and their predictability. Meteorologiia i gidrologiia. Meteorology and hydrology. 2016, 8: 38–56. [In Russian].Alekseev G.V., Glok N.I., Vyazilova A.E., Kharlanenkova N.E. Climate change in the Arctic: causes and mechanisms // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing. 2020. V. 606. № 1. P. 012002.Alekseev G.V., Glok N.I., Vyazilova A.E., Kharlanenkova N.E. Climate change in the Arctic: causes and mechanisms. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing, 2020, 606 (1): 012002.Alekseev G.V., Glok N.I., Vyazilova A.E., Kharlanenkova N.E., Kulakov M.Y. Influence of SST in low latitudes on the arctic warming and sea ice // Journal of Marine Science and Engineering. 2021. V. 9. № 10. P. 1145.Alekseev G.V., Glok N.I., Vyazilova A.E., Kharlanenkova N.E., Kulakov M.Y. Influence of SST in low latitudes on the arctic warming and sea ice. Journal of Marine Science and Engineering. 2021, 9 (10): 1145.РД 52.27. 759–2011. Наставление по службе прогнозов, раздел 3, часть III. Служба морских гидрологических прогнозов. М.: ТРИАДА ЛТД, 2011. 188 c.GD 52.27. 759–2011 Nastavlenie po sluzhbe prognozov, razdel 3, chast’ III, Sluzhba morskih gidrologicheskih prognozov. Forecast Service Manual, Section 3, Part III, Marine Hydrological Forecast Service. Moscow: TRIADA LTD, 2011: 188 p. [In Russian].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.