Возможности исследования возрастных характеристик льда Карского моря на основе спутниковых данных СryoSat-2 и SMOS

Получение информации о пространственно-временной изменчивости распределения толщины льда — ключевой вопрос для прогноза состояния арктического морского льда. Несмотря на очевидные успехи применения данных CryoSat-2 и SMOS, соответствующие оценки толщин морского льда нуждаются в валидации. В качестве эталонов для сравнения на основе метода максимального правдоподобия были выбраны детализированные ледовые карты ААНИИ (октябрь–апрель 2010–2018 гг.). В статье приводятся результаты распознавания различных возрастных стадий льда Карского моря, наилучшие результаты по- казали многолетний, однолетний толстый, средний лед и нилас. Использование данных Cryosat-2, SMOS и их комбинации Cryosat-2 & SMOS может помочь в комплексном анализе всей доступной информации для гидрометеорологического и навигационного обеспечения.

1. Гудкович З.М., Карклин В.П., Ковалев Е.Г., Смоляницкий В.М., Фролов И.Е. Изменения морского ледяного покрова и других составляющих климатической системы в Арктике и Антарктике в связи с эволюцией полярных вихрей // Проблемы Арктики и Антарктики. 2008. № 1 (78). С. 48–58.

2. Walsh J.E., Fetterer F., Stewart J.S., Chapman W.L. A database for depicting Arctic sea ice variations back to 1850 // Geographical Review. 2017. V. 107 (1). P. 89–107. doi: 10.1111/j.1931-0846.2016.12195.x.

3. IPCC, 2021: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press, 2021. 2391 p. doi: 10.1017/9781009157896.

4. Kwok R. Arctic sea ice thickness, volume, and multiyear ice coverage: Losses and coupled variability (1958–2018) // Environ. Res. Lett. V. 13. 105005. doi: 10.1088/1748-9326/aae3ec.

5. Lindsay R., Schweiger A. Arctic sea ice thickness loss determined using subsurface, aircraft, and satellite observations // The Cryosphere. 2015. V. 9 (1). P. 269–283. doi:10.5194/tc-9-269-2015.

6. Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Смоляницкий В.П., Клячкин С.В., Фролов С.В. Морской лед // Методы оценки последствий изменений климата для физических и биологи­ческих систем. М.: Росгидромет, 2012. С. 400–429.

7. Афанасьева Е.В., Алексеева Т.А., Соколова Ю.В., Демчев Д.М., Чуфарова М.С., Быченков Ю.Д., Девятаев О.С. Методика составления ледовых карт ААНИИ // Российская Арктика. 2019. № 7. С. 5–20.

8. Moon T.A., Druckenmiller M.L., Thoman R.L. Eds. Arctic Report Card 2021. National Oceanic and Atmospheric Assotiation 2021. URL: https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/34308 (дата обращения: 16.08.2022).

9. Tschudi M.A., Stroeve J.C., Stewart J.S. Relating the Age of Arctic Sea Ice to its Thickness, as Measured during NASA’s ICESat and IceBridge Campaigns // Remote Sensing. 2016. V. 8 (6). P. 457. doi: 10.3390/rs8060457.

10. Zygmuntovska M. Arctic sea ice altimetry — Advances and current uncertainties. PhD thesis. Bergen: University of Bergen. 2014: 90 p.

11. Thoman R. L.; J. Richter-Menge and M.L. Druckenmiller, Eds. Arctic Report Card 2020. National Oceanic and Atmospheric Assotiation 2020. URL: https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/27827 (дата обращения: 16.08.2022).

12. Ricker R., Hendricks S., Helm V., Skourup H., Davidson M. Sensitivity of CryoSat-2 Arctic sea-ice freeboard and thickness on radar-waveform interpretation // The Cryosphere. 2014. V. 8. P. 1607–1622. doi: 10.5194/tc-8-1607-2014.

13. Tian-Kunze X., Kaleschke L., Maaß N., Mäkynen M., Serra N., Drusch M., Krumpen T. SMOS-derived thin sea ice thickness: algorithm baseline, product specifications and initial verification // The Cryosphere. 2014. V. 8 (3). P. 997–1018. doi: 10.5194/tc-8-997-2014.

14. Ricker R., Hendricks S., Kaleschke L., Tian-Kunze X., King J., Haas C. A weekly Arctic sea-ice thickness data record from merged CryoSat-2 and SMOS satellite data // The Cryosphere. 2017. V. 11. P. 1607–1623. doi: 10.5194/tc-11-1607-2017.

15. Экологическая ценность и уязвимость зоны кромки льда / Ред. Сесилие Х. фон-Квильфельт // Краткий отчет Норвежского полярного института № 47. 2018. 286 c. URL: https://www. barentsportal.com/documents/MIZ_RU.pdf (дата обращения: 16.08.2022).

16. Ronkainen I., Lehtiranta J., Lensu M., Rinne E., Haapala J., Haas C. Interannual sea ice thickness variability in the Bay of Bothnia // The Cryosphere. 2018. V. 12. P. 3459–3476. doi: 10.5194/tc-12-3459-2018.

17. Смоляницкий В.М., Тюряков А.Б., Фильчук К.В., Фролов И.Е. Сравнительный анализ прямых измерений толщин льда и высот снега, наблюдений Cryosat-2 и численных оценок системы PIOMAS // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. Т. 66. № 3. С. 337–348. doi: org/10.30758/0555-2648-2020-66-3-337-348.

18. Belter H.J., Krumpen T., Hendricks S., Hoelemann J., Janout M.A., Ricker R., Haas C. Satellite-based sea ice thickness changes in the Laptev Sea from 2002 to 2017: comparison to mooring observations // The Cryosphere. 2020. V. 14. P. 2189–2203. doi: 10.5194/tc-14-2189-2020.

19. Sea ice nomenclature. Terminology and codes // WMO. № 259. V. 1. Geneva, 2017. doi: 10.25607/OBP-1515.

20. Карклин В.П., Хотченков С.В., Юлин А.В., Смоляницкий В.М. Сезонные изменения воз­растного состава льдов в северо-восточной части Карского моря в осенне-зимний период // Проблемы Арктики и Антарктики. 2016. № 4 (110). С. 41–50.

21. Карклин В.П., Хотченков С.В., Юлин А.В., Смоляницкий В.М. Формирование возрастного состава льда в юго-западной части Карского моря в осенне-зимний период // Проблемы Арктики и Антарктики. 2017. № 3 (113). С. 16–26. doi: 10.30758/0555-2648-2017-0-3-16-26.

22. Richter-Menge J., Druckenmiller M.L., Jeffries M. Eds. 2019: Arctic Report Card 2019. URL: https://arctic.noaa.gov/Report-Card/Report-Card-2019/ArtMID/7916/ArticleID/837/About-Arctic-Report-Card-2019 (дата обращения: 16.08.2022).

23. Атлас ледяных образований / Под общей редакцией В.М. Смоляницкого. СПб.: ААНИИ, 2019. 232 с.

24. Gray L., Burgess D., Copland L., Langley K., Gogineni P., Paden J., Leuschen C., van As D., Fausto R., Joughin I., Smith B. Measuring Height Change Around the Periphery of the Greenland Ice Sheet With Radar Altimetry // Frontiers in Earth Science. 2019. V. 7. P. 1–14. doi: 10.3389/feart.2019.00146.

25. Schröder D., Feltham D.L., Tsamados M., Ridout A., Tilling R. New insight from CryoSat-2 sea ice thickness for sea ice modelling // The Cryosphere. 2019. V. 13. P. 125–139. doi: 10.5194/tc-13-125-2019.

26. Ricker R., Kauker F., Schweiger A., Hendricks S., Zhang J., Paul S. Evidence for an Increasing Role of Ocean Heat in Arctic Winter Sea Ice Growth // Journal of Climate. 2021. V. 34 (13). P. 5215–5227. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0848.1.

27. Wang X., Key J., Kwok R., Zhang J. Comparison of Arctic Sea Ice Thickness from Satellites, Aircraft, and PIOMAS Data // Remote Sensing. 2016. V. 8 (9). P. 713. doi: 10.3390/rs8090713.

28. Hendricks S., Ricker R., Paul S. Product User Guide & Algorithm Specification: AWI CryoSat-2 Sea Ice Thickness (version 2.4), 2021. URL: https://epic.awi.de/id/eprint/54733/ (дата обращения: 16.08.2022).

29. Duda R., Hart P. Pattern Classification and Scene Analysis. NY.: John Willey & Sons, 1973. 284 p.

30. Полякова В.В., Шаброва Н.В. Основы теории статистики. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2015. 148 с.

31. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA. М.: МедиаСфера, 2002. 312 с.

32. Иванов Р.В., Полубелов Д.А., Соболева А.А. Характеристика ледовых условий работы гидрографических судов в Карском море // Вестник Государственного университета мор­ского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. 2018. Т. 10. № 6. С. 1211–1224. doi: 10.21821/2309-5180-2018-10-6-1211-1224.