aariПроблемы Арктики и АнтарктикиArctic and Antarctic Research0555-26482618-6713Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт10.30758/05552648-2024-70-3-323-337aari-638Research ArticleОКЕАНОЛОГИЯOCEANOLOGYВлияние интенсивного судоходства на изменение строения и динамики ледяного покрова в юго-западной части Карского моряThe influence of heavy shipping traffic on the structure and dynamics of sea ice in the southwestern Kara Seahttps://orcid.org/0000-0002-1575-8784АлексееваТ. А.AlekseevaT. A.

Санкт-Петербург, Москва

Tatiana A. Alekseeva

St. Petersburg, Moscow

taa@aari.ruСероветниковС. С.SerovetnikovS. S.

Санкт-Петербург

Sergey S. Serovetnikov

St. Petersburg

МакаровЕ. И.MakarovE. I.

Санкт-Петербург

Evgenii I. Makarov

St. Petersburg

БородкинВ. А.BorodkinV. А.

Санкт-Петербург

Vladimir A. Borodkin

St. Petersburg

https://orcid.org/0000-0003-4414-5212ЕрмаковД. М.ErmakovD. M.

Москва, Фрязино

Dmitry M. Ermakov

Moscow, Fryazino, Moscow Region

https://orcid.org/0000-0003-3656-1734ТихоновВ. В.TikhonovV. V.

Москва, Санкт-Петербург, Барнаул

Vasiliy V. Tikhonov

Moscow, St. Petersburg, Barnaul

https://orcid.org/0000-0001-6101-1094КузьминА. В.KuzminA. V.

Москва

Alexey V. Kuzmin

Moscow

https://orcid.org/0000-0002-3005-4961АфанасьеваЕ. В.AfanasyevaE. V.

Санкт-Петербург, Москва

Ekaterina V. Afanasyeva

St. Petersburg, Moscow

https://orcid.org/0009-0006-3204-5707КотельниковВ. Д.KotelnikovV. D.

Санкт-Петербург

Vladimir D. Kotelnikov

St. Petersburg

https://orcid.org/0009-0007-1810-3947ЮскаевД. Ю.YuskaevD. Y.

Санкт-Петербург

Daniel Y. Yuskaev

St. Petersburg

КозловскийЕ. В.KozlovskyE. V.

Санкт-Петербург

Evgenii V. Kozlovsky

St. Petersburg

ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт; Институт космических исследований РАНРоссияState Scientific Center of the Russian Federation Arctic and Antarctic Research Institute; Space Research Institute RASRussian FederationГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институтРоссияState Scientific Center of the Russian Federation Arctic and Antarctic Research InstituteRussian FederationИнститут космических исследований РАН; Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАНРоссияSpace Research Institute RAS; Kotelnikov Institute of Radioengineering and Electronics RAS, Fryazino BranchRussian FederationИнститут космических исследований РАН; ГНЦ РФ Арктический и антарктический научно-исследовательский институт; Институт водных и экологических проблем СО РАНРоссияSpace Research Institute RAS; State Scientific Center of the Russian Federation Arctic and Antarctic Research Institute; Institute for Water and Environmental Problems SB RASRussian FederationИнститут космических исследований РАНРоссияSpace Research Institute RASRussian Federation202427092024703323337Copyright © Алексеева Т.А., Сероветников С.С., Макаров Е.И., Бородкин В.А., Ермаков Д.М., Тихонов В.В., Кузьмин А.В., Афанасьева Е.В., Котельников В.Д., Юскаев Д.Ю., Козловский Е.В., 20242024Алексеева Т.А., Сероветников С.С., Макаров Е.И., Бородкин В.А., Ермаков Д.М., Тихонов В.В., Кузьмин А.В., Афанасьева Е.В., Котельников В.Д., Юскаев Д.Ю., Козловский Е.В.Alekseeva T.A., Serovetnikov S.S., Makarov E.I., Borodkin V.А., Ermakov D.M., Tikhonov V.V., Kuzmin A.V., Afanasyeva E.V., Kotelnikov V.D., Yuskaev D.Y., Kozlovsky E.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/638

Развитие судоходства на Северном морском пути и переход к круглогодичной транзитной навигации требуют не только строительства новых мощных ледоколов и транспортных судов усиленного ледового класса, но и развития специализированного гидрометеорологического обеспечения ледового плавания. Для анализа спутниковой информации, разработки и валидации ледовых прогнозов необходимы фактические специализированные данные о ледяном покрове как среде судоходства. Такие данные можно получить только с борта судна, однако специальные научные экспедиции в зимний период организуются крайне редко. Для получения новых данных о ледяном покрове в районе интенсивного судоходства — в юго-западной части Карского моря — дважды в 2023 и 2024 гг. были организованы специальные судовые ледовые наблюдения на борту атомных ледоколов (экспедиции «ЛЕД-СМП»). В результате работ в рамках специализированного гидрометеорологического обеспечения навигации в юго-западной части Карского моря и одновременно осуществляемых в этом же районе научных экспедиций «ЛЕД-СМП» было выявлено существенное влияние техногенного фактора на изменения в строении и динамике ледяного покрова. В зимне-весенний период в юго-западной части Карского моря используются два основных маршрута плавания: через пролив Карские Ворота или к северу от мыса Желания. В 2024 г. сложилась уникальная навигационная обстановка — весь поток судов с начала апреля был направлен через мыс Желания из-за сложных условий ледового плавания к востоку от пролива Карские Ворота. При составлении специализированных долгосрочных ледовых прогнозов было обнаружено, что после перенаправления всего потока судов по одному маршруту изменился естественный ход процессов в ледяном покрове. Если в начале зимне-весеннего периода 2024 г. ситуация развивалась аналогично той, которая наблюдалась в подобранных годах-гомологах, то в конце сезона она изменилась и стала отличаться от естественных процессов, характерных для данной акватории. Во время специальных судовых ледовых наблюдений были отмечены существенные изменения в строении морского льда на всем протяжении от Обской губы к мысу Желания, что должно сказываться и на скорости движения судов в таких льдах. В данной работе приведены первичные результаты анализа полученных в экспедиции «ЛЕД-СМП-1/2024» данных и описание подспутникового эксперимента, результаты которого в дальнейшем позволят определить степень влияния техногенного фактора на характеристики микроволнового излучения поверхности ледяного покрова.

The development of the Northern Sea Route and the beginning of year-round transit shipping require not only the production of new icebreakers and ice-class vessels, but also the development of a specialized hydrometeorological support system for ice shipping. For the analysis of satellite data and the development and validation of ice forecasts, actual field data on the ice cover is required. This data can only be obtained from shipboard observations; however, scientific expeditions are rarely organized during the winter. In order to obtain new data over the area of intensive shipping, two expeditions were organized on board of nuclear icebreakers in the southwestern Kara Sea (“LED-SMP” expeditions) in 2023 and 2024. Specialized hydrometeorological maintenance of ice shipping in the southwestern Kara Sea together with the research expeditions “LED-SMP” carried out in the same place and time on board the nuclear icebreakers revealed the influence of the technogenic factor on the sea ice structure and dynamics was revealed. In winter and spring, two main routes are used for navigation in the southwestern Kara Sea: through the Kara Gate Strait and north of Cape Zhelaniya. In April 2024, a unique situation occurred when, due to the difficult ice conditions east of the Kara Gate Strait, the entire ship traffic was directed north of Cape Zhelaniya. In preparing a long-term ice forecast, it was noted that after the redirection the natural development of ice processes changed. At the beginning of the winter period 2024,

ледовое плаваниеледовые прогнозымикроволновая радиометрияподспутниковый экспериментспециальные судовые ледовые наблюдениястроение морского льдатехногенный факторice forecastman-made factormicrowave radiometrysea ice navigationsea ice structureshipboard ice observationssub-satellite experimentВизуальные ледовые наблюдения, получение данных о толщине льда с помощью СТК ААНИИ в экспедиции «ЛЕД-СМП-1/2024», а также анализ влияния техногенного фактора на долгосрочные ледовые прогнозы, модернизация СТК, анализ структуры ледяного покрова были поддержаны Российским научным фондом, грант № 23-17-00161The visual ice observations, the collection of data on ice thickness using the AARI STK in the LEDSMP-1/2024 expedition and the analysis of the impact of technogenic factors on long-term ice forecasts, modernization of the STK, the analysis of the ice cover structure were supported by the Russian Science Foundation [grant number 23-17-00161]ReferencesNguyen L.H., Park S-H., Yeo Gi-Tae. Keyword network analysis: Uncovering research trends on the Northern Sea Route. The Asian Journal of Shipping and Logistics. 2021;37(3):231–238. https://doi.org/10.1016/j.ajsl.2021.06.001Nguyen L.H., Park S-H., Yeo Gi-Tae. Keyword network analysis: Uncovering research trends on the Northern Sea Route. The Asian Journal of Shipping and Logistics. 2021;37(3):231–238. https://doi.org/10.1016/j.ajsl.2021.06.001Gunnarsson B., Moe A. Ten years of international shipping on the Northern Sea Route: trends and challenges. Arctic Review on Law and Politics. 2021;12:4–30. https://doi.org/10.23865/arctic.v12.2614Gunnarsson B., Moe A. Ten years of international shipping on the Northern Sea Route: trends and challenges. Arctic Review on Law and Politics. 2021;12:4–30. https://doi.org/10.23865/arctic.v12.2614Григорьев М.Н. Развитие транзитного потенциала Северного морского пути. Контуры глобальных трансформаций: политика, экономика, право. 2019;12(5):109–129. https://doi.org/10.23932/2542-0240-2019-12-5-109-129Grigoryev M.N. Development of transit potential of the Northern Sea Route. Outlines of global transformations: politics, economics, law. 2021;14(4):81–97. (In Russ.). https://doi.org/10.23932/2542-0240-2019-12-5-109-129Chen S.-Y., Kern S., Li X.-Q., Hui F.-M., Ye Y.-F., Cheng X. Navigability of the Northern Sea Route for Arc7 ice-class vessels during winter and spring sea-ice conditions. Advances in Climate Change Research. 2022;13(5):676–687. https://doi.org/10.1016/j.accre.2022.09.005Chen S.-Y., Kern S., Li X.-Q., Hui F.-M., Ye Y.-F., Cheng X. Navigability of the Northern Sea Route for Arc7 ice-class vessels during winter and spring sea-ice conditions. Advances in Climate Change Research. 2022;13(5):676–687. https://doi.org/10.1016/j.accre.2022.09.005Li X., Otsuka N., Brigham L.W. Spatial and temporal variations of recent shipping along the Northern Sea Route. Polar Science. 2021;27:100569. https://doi.org/10.1016/j.polar.2020.100569Li X., Otsuka N., Brigham L.W. Spatial and temporal variations of recent shipping along the Northern Sea Route. Polar Science. 2021;27:100569. https://doi.org/10.1016/j.polar.2020.100569Алексеева Т.А., Макаров Е.И., Бородкин В.А., Сероветников С.С., Саперштейн Е.Б., Соколова Ю.В., Котельников В.Д. Развитие методики проведения специальных судовых ледовых наблюдений. Проблемы Арктики и Антарктики. 2023;69(4):394–406. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2023-69-4-394-406Alekseeva T.A., Makarov Y.I., Borodkin V.А., Serovetnikov S.S., Saperstein E.B., Sokolova Yu.V., Kotelnikov V.D. Development of the method of special ship ice observations. Arctic and Antarctic Research. 2023;69(4):394–406. (In Russ.). https://doi.org/10.30758/0555-2648-2023-69-4-394-406Наблюдения за ледовой обстановкой. СПб.: ГУ «ААНИИ»; 2009. 360 с.Наблюдения за ледовой обстановкой. СПб.: ГУ «ААНИИ»; 2009. 360 с.Сероветников С.С., Фролов С.В., Клейн А.Э. Судовой телевизионный комплекс — реализация автоматизированной системы натурных измерений толщины морского льда. Российская Арктика. 2018;2:41–55. https://doi.org/10.24411/2658-4255-2018-00017Serovetnikov S.S., Frolov S.V., Klein A.E. Ship-based television complex — the program for automatic sea ice thickness monitoring. Russian Arctic. 2018;2:41–55. (In Russ.). https://doi.org/10.24411/2658-4255-2018-00017Афанасьева Е.В., Сероветников С.С., Алексеева Т.А., Гришин Е.А., Солодовник А.А., Филиппов Н.А. Применение данных судового телевизионного комплекса в оперативном гидрометеорологическом обеспечении морской деятельности на примере картирования толщины ледяного покрова в Арктике. Проблемы Арктики и Антарктики. 2022;68(2):96–117. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-2-96-117Afanasyeva E.V., Serovetnikov S.S., Alekseeva T.A., Grishin E.A., Solodovnik A.A., Filippov N.A. Mapping the thickness of sea ice in the Arctic as an example of using data from a ship-based television complex for operational hydrometeorological support of maritime activities. Arctic and Antarctic Research. 2022;68(2):96–117. (In Russ.). https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-2-96-117Карклин В.П., Юлин А.В., Шаратунова М.В., Мочнова Л.П. Климатическая изменчивость ледяных массивов Карского моря. Проблемы Арктики и Антарктики. 2017;4:37–46. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2017-0-4-37-46Karklin V.O., Yulin A.V., Sharatunova M.V., Mоchnova L.Р. Climate variability of the Kara sea ice massifs. Arctic and Antarctic Research. 2017;(4):37–46. (In Russ.). https://doi.org/10.30758/0555-2648-2017-0-4-37-46Бузуев А.Я., Дубовцев В.Ф., Захаров В.Ф., Смирнов В.Н. Условия плавания судов во льдах морей северного полушария. М.: ГУНиО; 1988. 280 с.Бузуев А.Я., Дубовцев В.Ф., Захаров В.Ф., Смирнов В.Н. Условия плавания судов во льдах морей северного полушария. М.: ГУНиО; 1988. 280 с.Саперштейн Е.Б., Макаров Е.И., Алексеева Т.А., Павлова Е.А. Новый подход в исследовании динамики ледового покрова Арктики и его практическое приложение в интересах судоходства. Труды Крыловского государственного научного центра. 2024; Специальный выпуск 1:168–176. EDN: QALYWXSapershtein E.B., Makarov E.I., Alekseeva T.A., Pavlova Е.А. New approach to Arctic ice dynamics research and its applications in Arctic shipping. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2024; Special Issue 1:168–176. (In Russ.). EDN: QALYWXТихонов В.В., Раев М.Д., Шаркав Е.А., Боярский Д.А., Репина И.А., Комарова Н.Ю. Спутниковая микроволновая радиометрия морского льда полярных регионов. Обзор. Исследование Земли из космоса. 2016;4:65–84. https://doi.org/10.7868/S0205961416040072Tikhonov V.V., Raev M.D., Sharkov E.A., Boyarskii D.A., Repina I.A., Komarova N.Yu. Satellite microwave radiometry of sea ice of polar regions: a review. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2016;52(9):1012–1030. https://doi.org/10.1134/S0001433816090267Ivanova N., Pedersen L., Tonboe R., Kern S., Heygster G., Lavergne T., Sorensen A., Saldo R., Dybkjaer G., Brucker L., Shokr M. Inter-comparison and evaluation of sea ice algorithms: towards further identification of challenges and optimal approach using passive microwave observations. Cryosphere. 2015;9:1797–1817. https://doi.org/10.5194/tc-9-1797-2015Ivanova N., Pedersen L., Tonboe R., Kern S., Heygster G., Lavergne T., Sorensen A., Saldo R., Dybkjaer G., Brucker L., Shokr M. Inter-comparison and evaluation of sea ice algorithms: towards further identification of challenges and optimal approach using passive microwave observations. Cryosphere. 2015;9:1797–1817. https://doi.org/10.5194/tc-9-1797-2015Алексеева Т.А., Соколова Ю.В., Афанасьева Е.В., Тихонов В.В., Раев М.Д., Шарков Е.А., Ковалев С.М., Смоляницкий В.М. Влияние загрязненности морского льда на ошибки в определении сплоченности в период таяния по данным спутниковой микроволновой радиометрии. Исследование Земли из космоса. 2022;5:30–46. https://doi.org/10.31857/S0205961422050037Alekseeva T.A., Sokolova J.V., Afanasyeva E.V., Tikhonov V.V., Raev M.D., Sharkov E.A., Kovalev S.M., Smolyanitsky V.M. The contribution of sea-ice contamination to inaccuracies in sea-ice concentration retrieval from satellite microwave radiometry data during the ice melt period. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2022;58(12):1470–1484. https://doi.org/10.1134/S0001433822120039Болдырев В.В., Ильгасов П.А., Панцов В.Ю., Прохоров Ю.Н., Стрельников Н.И., Черный И.В., Чернявский Г.М., Яковлев В.В. Микроволновый сканер/зондировщик МТВЗА-ГЯ КА «Метеор-М» №1. Вопросы электромеханики. Труды НПП ВНИИЭМ. 2008;107:22–25.Boldyrev V.V., Ilgasov P.A., Pantsov V.Yu., Prokhorov Yu.N., Strelnikov N.I., Cherny I.V., Chernyavsky G.M., Yakovlev V.V. Microwave scanner/probe MTVZA-GYA spacecraft “Meteor-M” No. 1. Questions of electromechanics. Proceedings of NPP VNIIEM. 2008;107:22–25. (In Russ.)Чернявский Г.М., Митник Л.М., Кулешов В.П., Митник М.Л., Стрельцов А.М., Евсеев Г.Е., Черный И.В. Моделирование яркостной температуры и первые результаты, полученные микроволновым радиометром MTВЗA-ГЯ со спутника «Метеор-М» № 2-2. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020;17(3):51–65. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-3-51-65Chernyavsky G.M., Mitnik L.M., Kuleshov V.P., Mitnik M.L., Streltsov A.M., Evseev G.E., Cherny I.V. Brightness temperature modeling and first results derived from the MTVZA-GY radiometer of the Meteor-M No. 2-2 satellite. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa. 2020;17(3):51–65. (In Russ.). https://doi.org/10.21046/2070-7401-2020-17-3-51-65

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