Относительные вклады теплообмена на границе моря и атмосферы и адвективного переноса тепла в повышение температуры вод Баренцева моря в начале XXI в.

С начала 2000-х гг. существенно увеличилась среднегодовая температура воды в Баренцевом море (БМ). Основной вклад в формирование термического режима БМ вносят адвективный перенос тепла из соседних акваторий и теплообмен через поверхность. В работе по данным атмосферного и океанского реанализов оценены относительные вклады этих процессов в изменение средней температуры воды БМ на временном интервале 1993–2018 гг. Рассчитан средний годовой баланс тепла БМ (с учетом затрат тепла на таяние льда), показавший преобладание среднегодового поступления тепла за счет адвекции над теплоотдачей с поверхности моря. В рамках упрощенной боксовой модели БМ получено, что, согласно данным реанализов, избыточное поступление адвективного тепла обеспечило повышение температуры воды БМ с 1993 по 2018 г. со средней скоростью 0,28 °С/год.

1. Lind S., Ingvaldsen R.B., Furevik T. Arctic warming hotspot in the northern Barents Sea linked to declining sea–ice import. Nature Climate Change. 2018;8(7):634–639. https://doi.org/10.1038/s41558-018-0205-y

2. Arthun M., Onarheim I.H., Dörr J., Eldevik T. The seasonal and regional transition to an ice‐free Arctic. Geophysical Research Letters. 2021;48(1):e2020GL090825. https://doi.org/10.1029/2020GL090825

3. Иванов В.В., Архипкин В.С., Лемешко Е.М., Мысленков С.А., Смирнов А.В., Суркова Г.В., Тузов Ф.К., Чечин Д.Г., Шестакова А.А. Изменение гидрологических условий в Баренцевом море как индикатор климатических трендов в евразийской Арктике в 21-м веке. Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2022;1:13–25.

4. Moore F.C., Lacasse K., MachK. J., Shin Y.A., Gross L.J., Beckage B. Determinants of emissions pathways in the coupled climate–social system. Nature. 2022;603(7899):103–111. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04423-8

5. Skagseth Ø., Eldevik T., Årthun M., Asbjørnsen H., Lien V.S., Smedsrud L.H. Reduced efficiency of the Barents Sea cooling machine. Nature Climate Change. 2020;10(7):661–666. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0772-6

6. Ivanov V.V., Tuzov F.K. Formation of dense water dome over the Central Bank under conditions of reduced ice cover in the Barents Sea. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2021;175:103590. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2021.103590

7. Трофимов А.Г. Современные тенденции изменения океанографических условий Баренцева моря. Труды ВНИРО. 2021;186:101–118. https://doi.org/10.36038/2307-3497-2021-186-101-118

8. Серых И.В., Костяной А.Г. О климатических изменениях температуры Баренцева моря и их возможных причинах. В кн.: А.П. Лисицын (ред.) Система Баренцева моря. М.: ГЕОС; 2021. С. 166–179.

9. Будыко М.И. Тепловой баланс земной поверхности. Л.: Гидрометеоиздат;1956. 256 с.

10. Ашик И.М. (ред.). Моря Российской Арктики в современных климатических условиях. СПб.: ААНИИ; 2021. 360 с.

11. Ожигин В.К., Ившин В.А., Трофимов А.Г., Карсаков А.Л., Анциферов М.Т. (ред). Воды Баренцева моря: структура, циркуляция, изменчивость. Мурманск: Изд-во ПИНРО; 2016. 260 с.

12. Никифоров Е.Г., Шпайхер А.О. Закономерности формирования крупномасштабных колебаний гидрологического режима Северного Ледовитого океана. Л.: Гидрометеоиздат; 1980. 270 с.

13. Ingvaldsen R., Loeng H., Asplin L. Variability in the Atlantic inflow to the Barents Sea based on a one-year time series from moored current meters. Continental Shelf Research. 2002;22(3):505–519. https://doi.org/10.1016/S0278-4343(01)00070-X

14. Dörr J.S., Årthun M., EldevikT., Madonna E. Mechanisms of regional winter sea‐ice variability in a warming Arctic. Journal of Climate. 2021;34(21):8635–8653. https://doi.org/10.1175/JCLI‐D‐21‐0149.1

15. Årthun M., Eldevik T., Smedsrud L.H., Skagseth Ø., Ingvaldsen R.B. Quantifying the influence of Atlantic heat on Barents Sea ice variability and retreat. Journal of Climate. 2012;25(13):4736– 4743. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00466.1

16. Sorokina S.A., Li C., Wettstein J.J., Kvamstø N.G. Observed atmospheric coupling between Barents Sea ice and the warm Arctic cold-Siberian anomaly pattern. Journal of Climate. 2016;29(2):495– 511. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-15-0046.1

17. Cai Z., Yoy Q., Chen H.W., Zhang R., Chen D., Chen J., Kang S., Cohen J. Amplified wintertime Barents Sea warming linked to intensified Barents oscillation. Environmental Research Letters. 2022;17(4):044068. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac5bb3

18. ERA5 reanalysis (European analysis, version 5). https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#!/dataset/reanalysis-era5-pressure-levels (accessed 10.02.2022).

19. Терзиев Ф.С., Гирдюка Г.В. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Том 1. Баренцево море Вып. 1. Л.: Гидрометеоиздат; 1990. 280 с.

20. Эзау И.Н., Чернокульский А.В. Поля конвективной облачности в Атлантическом секторе Арктики: спутниковые и наземные наблюдения. Исследование Земли из космоса. 2015;2:49–63.

21. Narizhnaya A., Chernokulsky A. Cloud characteristics during intense cold air outbreaks over the Barents sea based on satellite data. Atmosphere. 2024:15(3):317. https://doi.org/10.3390/atmos15030317

22. Сумкина А.А., Иванов В.В., Кивва К.К. Тепловой баланс поверхности Баренцева моря в холодный период года. Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2024;(3):123–134. https://doi.org/10.55959/MSU0579-9414.5.79.3.10

23. Сумкина А.А., Кивва К.К., Иванов В.В., Смирнов А.В. Сезонное очищение ото льда Баренцева моря и его зависимость от адвекции тепла Атлантическими водами. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2022;15(1):82–97. https://doi.org/10.59887/fpg/1krp-xbuk-6gpz

24. Sumkina A.A., Kivva K.K., Ivanov V.V. Seasonality of heat exchange on the Barents sea surface. Oceanology. 2023;63(Suppl 1):S65–S71. https://doi.org/10.1134/S0001437023070196

25. Суркова Г.В., Романенко В.А. Изменение климата и теплообмен между атмосферой и океаном в Арктике на примере Баренцева и Карского морей. Проблемы Арктики и Антарктики. 2021;67(3):280–292. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2021-67-3-280-292

26. Polyakov I.V., Ingvaldsen R.B., Pnyushkov A.V., Bhatt U.S., Francis J.A., Janout M., Kwok R., Skagseth Ø. Fluctuating Atlantic inflows modulate Arctic atlantification. Science. 2023;381:972– 979. https://doi.org/10.1126/science.adh5158

27. Daily Global Physical Bulletin at 1/12. http://bulletin.mercator-ocean.fr/en/PSY4#3/75.50/-51.33 (accessed 10.05.2024).

28. Loeng H. Features of the physical oceanographic conditions of the Barents Sea. Polar research. 1991;10(1):5–18. https://doi.org/10.3402/polar.v10i1.672

29. Bengtsson L., Semenov V.A., Johannessen O.M. The early-twentieth-century warming in the Arctic — a possible mechanism. Journal of Climate. 2004;17(20):4045–4057. https://doi.org/10.1175/1520-0442(2004)0172.0.CO;2

30. Arthun M., Schrum C. Ocean surface heat flux variability in the Barents Sea. Journal of Marine Systems. 2010;83(1–2):88–98. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2010.07.003

31. Добровольский А.Д., Залогин Б. С. Моря СССР. М.: Изд-во Московского ун-та; 1982. 192 с.

32. Gill A. E. Atmosphere-ocean dynamics. Cambridge: Academic press; 1982. 660 p.

33. Доронин Ю.П., Хейсин Д.Е. Морской лед. Л.: Гидрометеоиздат; 1975. 320 c.

34. Maykut G.A. The surface heat and salt balance. In: N. Untersteiner (ed.). The geophysics of sea ice. New York: Plenum; 1986. P. 395–463.

35. Smedsrud L.H., Esau I., Ingvaldsen R.B., Eldevik T., Haugan P.M., Li C., Lien V.S., Olsen A., Omar A.M., Otterå O.H., Risebrobakken B., Sandø A.B., Semenov V.A., Sorokina S.A. The role of the Barents Sea in the Arctic climate system. Reviews of Geophysics. 2013;51(3):415–449. https://doi.org/10.1002/rog.20017