Пространственно-временная изменчивость характеристик Арктической фронтальной зоны в Баренцевом и Карском морях в летний период в первые два десятилетия XXI века

А. А. Коник1,2,✉, А. В. Зимин1,2

1 Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Москва, Россия

2 Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия

✉ e-mail: konikrshu@gmail.com

Аннотация

Цель. Цель работы – по результатам дистанционных методов зондирования Земли изучить многолетнюю изменчивость характеристик поверхностных проявлений Арктической фронтальной зоны, сезонно формирующейся в прикромочной ледовой зоне арктических морей.

Методы и результаты. В качестве исходных данных для выделения фронтальной зоны в работе выступают спутниковые измерения поверхностной температуры MODIS/Aqua и VIIRS/Suomi NPP с августа по сентябрь 2002–2020 гг. Положение и характеристики Арктической фронтальной зоны определялись с помощью кластерного анализа. Установлено, что в теплый период года средний многолетний термический поверхностный градиент Арктической фронтальной зоны составляет 0,06 °C/км, а площадь – 348 тыс. км2. Изменчивость межгодовых оценок градиента в области Арктической фронтальной зоны составила от 0,04 до 0,09 °C/км, а площади – от 159 до 489 тыс. км2.

Выводы. Пространственное положение фронтальной зоны в последние два десятилетия характеризуется значительным смещением на север в область 81–82° с. ш. Поверхностная температура в области фронтального раздела в последнее десятилетие в среднем выше, чем в предыдущее. Такая динамика определяется отступлением кромки арктического ледяного покрова. Максимальные величины термического градиента в области Арктической фронтальной зоны зафиксированы в 2009, 2016 и 2018 гг. при значительных скоростях приводного ветра и пониженной сплоченности ледяного покрова. Показано, что поверхностная температура, термический градиент и площадь фронтальной зоны определяются площадью и сплоченностью льдов в прошлогодний осенний сезон. Установлено, что зимний индекс NAO частично обусловливает изменение поверхностной температуры в Арктической фронтальной зоне в теплый сезон.

Ключевые слова

Арктическая зона, фронтальная зона, прикромочная ледовая зона, ледяной покров, спутниковые измерения, NAO, Баренцево море, Карское море

Благодарности

Данная работа выполнена в рамках гранта РФФИ № 20-35-90053 и государственного задания ИО РАН FMWE-2021-0014.

Для цитирования

Коник А. А., Зимин А. В. Пространственно-временная изменчивость характеристик Арктической фронтальной зоны в Баренцевом и Карском морях в летний период в первые два десятилетия XXI века // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 6. С. 679–693. EDN BSJBNO. doi:10.22449/0233-7584-2022-6-679-693

Konik, A.A. and Zimin, A.V., 2022. Variability of the Arctic Frontal Zone Characteristics in the Barents and Kara Seas in the First Two Decades of the XXI Century. Physical Oceanography, 29(6), pp. 659-673. doi:10.22449/1573-160X-2022-6-659-673

DOI

10.22449/0233-7584-2022-6-679-693

Список литературы

  1. Kumar A., Yadav J., Mohan R. Spatio-temporal change and variability of Barents-Kara sea ice, in the Arctic: Ocean and atmospheric implications // Science of The Total Environment. 2021. Vol. 753. 142046. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.142046
  2. Parkinson C. L., Cavalieri D. J. Arctic sea ice variability and trends, 1979–2006 // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2008. Vol. 113, iss. C7. C07003. doi:10.1029/2007jc004558
  3. Distribution and trends in Arctic sea ice age through spring 2011 / J. Maslanik [et al.] // Geophysical Research Letters. 2011. Vol. 38, iss. 13. L13502. doi:10.1029/2011gl047735
  4. Serreze M. C., Stroeve J. Arctic sea ice trends, variability and implications for seasonal ice forecasting // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2015. Vol. 373, iss. 2045. 20140159. doi:10.1098/rsta.2014.0159
  5. In situ measurements of an energetic wave event in the Arctic marginal ice zone / C. O. Collins [et al.] // Geophysical Research Letters. 2015. Vol. 42, iss. 6. P. 1863–1870. doi:10.1002/2015gl063063
  6. McPhee M. G., Maykut G. A., Morison J. H. Dynamics and thermodynamics of the ice/upper ocean system in the marginal ice zone of the Greenland Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1987. Vol. 92, iss. C7. P. 7017–7031. doi:10.1029/jc092ic07p07017
  7. Ginsburg A. I., Fedorov K. N. On the multitude of forms of coherent motions in Marginal ICE Zones (MIZ) // Mesoscale/Synoptic Coherent Structures in Geophysical Turbulence / Edited by J. C. J. Nihoul, B. M. Jamart. Amsterdam : Elsevier B.V., 1989. P. 25–39. (Elsevier Oceanography Series ; vol. 50). doi:10.1016/s0422-9894(08)70175-2
  8. Иванов В. В., Алексеев В. А., Репина И. А. Возрастание воздействия атлантических вод на ледяной покров Северного Ледовитого океана // Международная конференция, посвященная памяти академика А.М. Обухова, Москва, 13–16 мая 2013 года «Турбулентность, динамика атмосферы и климата» : сборник трудов. М. : ГЕОС, 2014. С. 336–344.
  9. Многолетние изменения характеристик и циркуляции глубинных вод на севере Атлантического океана: роль региональных и внешних факторов / Ю. В. Селиванова [и др.] // Океанология. 2016. Т. 56, № 1. С. 18–22. doi:10.7868/S0030157416010184
  10. Status and trends in the structure of Arctic benthic food webs / M. Kędra [et al.] // Polar Research. 2015. Vol. 34, iss. 1. 23775. doi:10.3402/polar.v34.23775
  11. Макаревич П. Р., Олейник А. А. Фитопланктон Баренцева моря в весенний период: состав и структура в районе ледовой кромки // Труды Кольского научного центра РАН. 2017. Т. 8, № 2–4. С. 50–58. URL: http://www.mmbi.info/fs/files/1290/Okeanologiia_vyp_4_trudy_2_17.pdf (дата обращения: 04.04.2022).
  12. Van Aken H. M., Budéus G., Hähnel M. The anatomy of the Arctic Frontal Zone in the Greenland Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1995. Vol. 100, iss. C8. P. 15999–16014. doi:10.1029/95jc01176
  13. Родионов В. Б., Костяной А. Г. Океанические фронты морей Северо-Европейского бассейна. М. : ГЕОС, 1998. 290 с.
  14. Коник А. А., Зимин А. В., Атаджанова О. А. Количественные оценки изменчивости характеристик температуры поверхности моря в районе фронтальных зон Карского моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2019. Т. 12, № 1. С. 54–61. doi:10.7868/S2073667319010076
  15. The Evolution of a shallow front in the Arctic marginal ice zone / S. Brenner [et al.] // Elementa: Science of the Anthropocene. 2020. 8. Art. 17. doi:10.1525/elementa.413
  16. Моисеев Д. В., Жичкин А. П. Термохалинные условия в прикромочной зоне на севере Баренцева моря в апреле 2016 года // Труды Кольского научного центра РАН. 2017. Т. 8, № 2–4. С. 10–25. EDN ZWMYVF. URL: http://www.mmbi.info/fs/files/1290/Okeanologiia_vyp_4_trudy_2_17.pdf (дата обращения: 04.11.2022).
  17. Атаджанова О. А., Зимин А. В. Анализ характеристик проявлений субмезомасштабных вихрей Баренцева, Карского и Белого морей по данным спутниковых наблюдений // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2019. Т. 12, № 3. С. 36–45. doi:10.7868/S2073667319030055
  18. Liu Y., Minnett P. J. Sampling errors in satellite-derived infrared sea-surface temperatures. Part I: Global and regional MODIS fields // Remote Sensing of Environment. 2016. Vol. 177. P. 48–64. doi:10.1016/j.rse.2016.02.026
  19. Ivshin V. A., Trofimov A. G., Titov O. V. Barents Sea thermal frontal zones in 1960–2017: variability, weakening, shifting // ICES Journal of Marine Science. 2019. Vol. 76, Suppl. 1. P. i3–i9. doi:10.1093/icesjms/fsz159
  20. Spreen G., Kaleschke L., Heygster G. Sea ice remote sensing using AMSR‐E 89-GHz channels // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2008. Vol. 113, iss. C2. C02S03. doi:10.1029/2005JC003384
  21. Нестеров Е. С. Североатлантическое колебание: атмосфера и океан. М. : Триада Лтд., 2013. 144 с.
  22. Осадчиев А. А. Речные плюмы. М. : Научный мир, 2021. 284 с.
  23. Johannessen O. M., Foster L. A. A note on the topographically controlled Oceanic Polar Front in the Barents Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1978. Vol. 83, iss. C9. P. 4567–4571. doi:10.1029/jc083ic09p04567
  24. Pavlov V. K., Pfirman S. L. Hydrographic structure and variability of the Kara Sea: Implications for pollutant distribution // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 1995. Vol. 42, iss. 6. P. 1369–1390. doi:10.1016/0967-0645(95)00046-1
  25. Harris C. L., Plueddemann A. J., Gawarkiewicz G. G. Water mass distribution and polar front structure in the western Barents Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1998. Vol. 103, iss. C2. P. 2905–2917. doi:10.1029/97jc02790
  26. Bauch D., Cherniavskaia E. Water mass classification on a highly variable Arctic shelf region: origin of Laptev Sea water masses and implications for the nutrient budget // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2018. Vol. 123, iss. 3. P. 1896–1906. doi:10.1002/2017jc013524

Скачать статью в PDF-формате