Волновые процессы в дрейфующем льду Cеверного Ледовитого океана в экспедиции MOSAiC. Зимний период

Одной из основных научных и прикладных проблем в Арктике являются исследования физико-механических процессов в системе атмосфера — лед — океан. С этой целью решаются теоретические и экспериментальные задачи. В настоящей работе использовался метод мониторинга состояния дрейфующего льда с помощью автономных сейсмических станций в международной экспедиции MOSAiC в 2019–2020 гг. Метод дистанционной регистрации ледовой информации с дискретностью100 Гц позволил получить данные о процессах сжатия и торошения льдов различного временного и пространственного масштаба. В работе представлены первые результаты о развитии физико-механических процессов в ледяном покрове при воздействии ветра, океанических гравитационных волн, явлениях сжатия и торошения при крупномасштабных деформациях в дрейфующем льду. Полученные в работе амплитудно-частотные спектры поверхностных гравитационных волн являются основанием относить описанные явления к волнам зыби и инфрагравитационным волнам, возникающим в штормовых районах океанов. Получены новые данные о низкочастотных горизонтально-поляризованных волнах, обусловленных сжатием льдов и подвижками по разрывам в сплоченном ледяном покрове. Рассмотрены возможности использования инструментального мониторинга возникновения и развития приливного сжатия и торошения в дрейфующих льдах Северного Ледовитого океана. Полученные результаты могут быть использованы для разработки методов прогнозирования состояния льдов в режиме реального времени как в инженерных задачах, так и для совершенствования моделей прогноза погоды и климата.

1. Легеньков А.П. Подвижки и приливные деформации дрейфующего льда. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 104 с.

2. Tucker III W.B., Perovich D.K. Stress measurements in drifting Pack Ice // Cold regions science and technology. 1992. V. 20. № 2. P. 119–139. doi:10.1016/0165-232X(92)90012-J.

3. Смирнов В.Н. Динамические процессы в морских льдах. СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. 162 с.

4. Aksenov Ye. Local scale deformations and stresses, and their relationship to the mesoscale ice internal stress field // Ice State final report. Helsinki Univ. of Technology. HUT, 1999. Р. 100–148.

5. Hutchings J.K., Roberts A., Geiger C.A., Richter-Menge J. Spatial and temporal characterization of sea-ice deformation // Ann. Glaciol. 2011. V. 52. P. 360–368. doi:10.3189/172756411795931769.

6. Смирнов В.Н., Чмель А.Е. Самоподобие и самоорганизация в дрейфующем ледяном покрове Арктического бассейна // Доклады Академии наук. 2006. Т. 5. С. 684–687. doi:10.1134/S1028334X06080204.

7. Marchenko A., Morozov E., Muzylev S. Measurements of sea-ice flexural stiffness by pressure characteristics of flexural-gravity waves // Ann. Glaciol. 2013. V. 54 (64). P. 51–60. doi:10.3189/2013AoG64A075.

8. Wadhams P., Doble M.J. Sea ice thickness measurement using episodic infragravity waves from distant storms // Cold Reg. Sci. Technol. 2009. V. 56. P. 98–101. doi:10.1016/j.coldregions.2008.12.002.

9. Marsan D., Weiss J., Moreau L., Gimbert F., Doble M., Larose E., Grangeon J. Characterizing horizontallypolarized shear and infragravity vibrational modes in the Arctic sea ice cover using correlation methods // J. Acoust. Soc. Am. 2019. V. 145 (3). Р. 1600–1608. doi:10.1121/1.5094343. doi:10.1121/1.5094343.

10. Смирнов В.Н., Ковалев С.М., Нюбом А.А. Автоколебания в дрейфующем ледяном покрове Северного Ледовитого океана // Океанологические исследования. 2019. Т. 47. № 3. С. 122–138. doi:10.29006/1564–2291.JOR–2019.47(3).11.

11. Смирнов В.Н., Ковалев С.М., Нюбом А.А., Знаменский М.С. Механика колебаний и волн во льдах Северного Ледовитого океана при явлениях сжатия и торошения // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. Т. 66. № 3. С. 321–336. doi:10.30758/0555-2648-2020-66-3-321-336.

12. Schmithüsen H. Continuous meteorological surface measurement during POLARSTERN cruise PS122/4. 2021. URL: https://doi.org/10.1594/PANGAEA.935224 (дата обращения 04.04.2022).