Изменчивость прикромочной ледовой зоны и вихреобразования в проливе Фрама и у архипелага Шпицберген по данным спутниковых радиолокационных наблюдений в летний период

Л. А. Петренко✉, И. Е. Козлов

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: larcpetr@gmail.com

Аннотация

Цель. Исследовать пространственно-временную изменчивость кромки поля дрейфующих льдов и особенности вихреобразования в прикромочной ледовой зоне (ПЛЗ) в проливе Фрама и у арх. Шпицберген в теплый период 2007 г. – цель настоящей работы.

Методы и результаты. Использовались спутниковые радиолокационные изображения Envisat ASAR за июнь – сентябрь 2007 г., в которых фиксировалось положение границы поля дрейфующих льдов и выявлялись поверхностные проявления вихревых образований в ПЛЗ. Установлено, что в течение указанного периода граница лед – вода испытывала неодинаковые смещения на всем протяжении с общим размахом движений кромки льдов в диапазоне 30–220 км. Движение кромки льдов при различных ветровых ситуациях сопровождалось образованием ледовых филаментов и вихрей, максимальное количество которых зафиксировано в июне. Анализ данных позволил выявить более 2000 отчетливых вихрей в ПЛЗ с явным преобладанием структур с циклоническим типом вращения (78%). Более крупные вихри (диаметр 10–20 км) встречались над глубоководными участками прол. Фрама и шельфом Гренландского моря, более мелкие (~ 5 км) – в прибрежных районах арх. Шпицберген. Зафиксированы случаи отрыва фрагментов от ледового поля с последующим вовлечением их в вихревое движение. Приведены оценки скоростей дрейфа льда и орбитального движения в вихрях.

Выводы. На смещения кромки льдов и процесс вихреобразования в ПЛЗ оказывают существенное влияние ветровые условия. При резкой смене направления ветра может происходить отрыв фрагментов ледового поля. Выявленные в ПЛЗ вихревые образования имеют преимущественно циклоническое направление вращения.

Ключевые слова

прикромочная ледовая зона, кромка льдов, вихри, архипелаг Шпицберген, пролив Фрама, спутниковые радиолокационные изображения, Северный Ледовитый океан

Благодарности

Настоящее исследование выполнено при поддержке гранта РНФ № 21-1700278 (анализ пространственно-временной изменчивости прикромочной ледовой зоны, поля вихрей и их связи с фоновыми ветровыми условиями). Сбор, обработка данных и идентификация вихрей в спутниковых данных выполнены в рамках темы государственного задания FNNN2021-0010.

Для цитирования

Петренко Л. А., Козлов И. Е. Изменчивость прикромочной ледовой зоны и вихреобразования в проливе Фрама и у архипелага Шпицберген по данным спутниковых радиолокационных наблюдений в летний период // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 5. С. 631–649. EDN BZLYEJ.

Petrenko, L.A. and Kozlov, I.E., 2023. Variability of the Marginal Ice Zone and Eddy Generation in Fram Strait and near Svalbard in Summer Based on Satellite Radar Observations. Physical Oceanography, 30(5), pp. 594-611.

Список литературы

  1. Niebauer H. J., Smith Jr. W. O. A numerical model of mesoscale physical‐biological interactions in the Fram Strait marginal ice zone // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1989. Vol. 94, iss. C11. P. 16151–16175. https://doi.org/10.1029/JC094iC11p16151
  2. Kozlov I. E., Plotnikov E. V., Manucharyan G. E. Brief Communication: Mesoscale and submesoscale dynamics in the marginal ice zone from sequential synthetic aperture radar observations // The Cryosphere. 2020. Vol. 14. P. 2941–2947. https://doi.org/10.5194/tc-14-2941-2020
  3. Microstructure Observations of Turbulent Heat Fluxes in a Warm-Core Canada Basin Eddy / E. C. Fine [et al.] // Journal of Physical Oceanography. 2018. Vol. 48, iss. 10. P. 2397–2418. https://doi.org/10.1175/JPO-D-18-0028.1
  4. Surface Drifter Observations from the Arctic Ocean's Beaufort Sea: Evidence for Submesoscale Dynamics / J. A. Mense [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2018. Vol. 122, iss. 4. P. 2635–2645. https://doi.org/10.1002/2017JC013728
  5. Oceanographis conditions in the marginal ice zone north of Svalbard in early Fall 1979 with an emphasis on mesoscale processes / O. M. Johannessen [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1983. Vol. 88, iss. C5. P. 2755–2769. https://doi.org/10.1029/JC088iC05p02755
  6. Лебедев К. В., Филюшкин Б. Н., Кожелупова Н. Г. Водообмен полярных морей с Атлантическим и Северным Ледовитым океанами на основе наблюдений АРГО // Океанологические исследования. 2019. Т. 47, № 2. С. 183–197. doi:10.29006/1564-2291.JOR-2019.47(2).11
  7. Нorvat C., Tziperman E., Campin J.-M. Interaction of sea ice floe size, ocean eddies, and sea ice melting // Geophysical Research Letters. 2016. Vol. 43, iss. 15. P. 8083–8090. https://doi.org/10.1002/2016GL069742
  8. Наблюдение малых вихрей в Белом, Баренцевом и Карском морях по данным спутниковых радиолокационных измерений / О. А. Атаджанова [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 2. С. 80–90. doi:10.22449/0233-7584-2017-2-80-90
  9. Eddies in the Western Arctic Ocean from Spaceborne SAR Observations Over Open Ocean and Marginal Ice Zones / I. E. Kozlov [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2019. Vol. 124, iss. 9. P. 6601–6616. https://doi.org/10.1029/2019JC015113
  10. Kozlov I. E., Petrenko L. A., Plotnikov E. V. Statistical and dynamical properties of ocean eddies in Fram Strait from spaceborne SAR observations // Proceedings of SPIE. SPIE, 2019. Vol. 1150 : Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, Coastal Waters, and Large Water Regions 2019. 11150S. https://doi.org/10.1117/12.2533317
  11. Kozlov I. E., Atadzhanova O. A. Eddies in the Marginal Ice Zone of Fram Strait and Svalbard from Spaceborne SAR Observations in Winter // Remote Sensing. 2022. Vol. 14, iss. 1. 134. https://doi.org/10.3390/rs14010134
  12. Артамонова А. В., Козлов И. Е. Вихри в Норвежском и Гренландском морях по данным спутниковых РСА в летний период 2007 года // Морской гидрофизический журнал. 2023. Т. 39, № 1. С. 120–133. doi:10.29039/0233-7584-2023-1-120-133
  13. Khachatrian E., Sandalyuk N. V. On the Exploitation of Multimodal Remote Sensing Data Combination for Mesoscale/Submesoscale Eddy Detection in the Marginal Ice Zone // IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. 2022. Vol. 19. 3513805. doi:10.1109/LGRS.2022.3215202
  14. Khachatrian E., Sandalyuk N., Lozou P. Eddy Detection in the Marginal Ice Zone with Sentinel-1 Data Using YOLOv5 // Remote Sensing. 2023. Vol. 15, iss. 9. 2244. https://doi.org/10.3390/rs15092244
  15. Кулаков М. Ю., Макштас А. П. Роль дрейфа льда в формировании ледяного покрова Северного Ледовитого океана в начале XXI века // Проблемы Арктики и Антарктики. 2013. № 2 (96). C. 67–75.
  16. Захаров В. Г., Кононова Н. К. Взаимосвязь динамики полей дрейфа льда в Арктическом бассейне и циркуляции атмосферы Северного полушария (летние сезоны) // Сложные системы. 2013. № 4 (9). С. 55–67.
  17. Ogi M., Wallace J. M. The role of summer surface wind anomalies in the summer Arctic sea ice extent in 2010 and 2011 // Geophysical Research Letters. 2012. Vol. 39, iss. 9. L09704. doi:10.1029/2012GL051330
  18. Summer retreat of Arctic sea ice: Role of summer winds / M. Ogi [et al.] // Geophysical Research Letters. 2008. Vol. 35. iss. 24. L24701. https://doi.org/10.1029/2008GL035672
  19. The Arctic’s rapidly shrinking sea ice cover: a research synthesis / J. C. Stroeve [et al.] // Climatic Change. 2012. Vol. 110. P. 1005–1027. https://doi.org/10.1007/s10584-011-0101-1
  20. Kwok R., Cunningham G. F. ICESat over Arctic sea ice: Estimation of snow depth and ice thickness // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2008. Vol. 113, iss. C8. C08010. doi:10.1029/2008JC004753
  21. Mesoscale eddies in the Fram Strait marginal ice zone during the 1983 and 1984 Marginal Ice Zone Experiments / J. A. Johannessen [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1987. Vol. 92, iss. C7. P. 6754–6772. https://doi.org/10.1029/JC092iC07p06754
  22. Hopkins T. S. The GIN Sea–A synthesis of its physical oceanography and literature review 1972–1985 // Earth-Science Reviews. 1991. Vol. 30, iss. 3–4. P. 175–318. https://doi.org/10.1016/0012-8252(91)90001-V
  23. The Atlantic Water boundary current north of Svalbard in late summer / M. D. Pérez-Hernández [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2017. Vol. 122, iss. 3. P. 2269–2290. doi:10.1002/2016JC012486
  24. Eddy Near the Molloy Deep revisited / R. H. Bourke [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1987. Vol. 92, iss. C7. P. 6773–6776. https://doi.org/10.1029/JC092iC07p06773
  25. Eddy-driven recirculation of Atlantic Water in Fram Strait / T. Hattermann [et al.] // Geophysical Research Letters. 2016. Vol. 43, iss. 7. P. 3406–3414. https://doi.org/10.1002/2016GL068323
  26. Liu A. K., Häkkinen S., Peng C. Y. Wave effects on ocean-ice interaction in the marginal ice zone // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1993. Vol. 98, iss. С6. P. 10025–10036. https://doi.org/10.1029/93JC00653
  27. Evidence of Abrupt Transitions Between Sea Ice Dynamical Regimes in the East Greenland Marginal Ice Zone / D. M. Watkins [et al.] // Geophysical Research Letters. 2023. Vol. 50, iss. 15. e2023GL103558. https://doi.org/10.1029/2023GL103558
  28. Субмезомасштабные вихревые структуры и фронтальная динамика в Баренцевом море / О. А. Атаджанова [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 3. С. 237–246. doi:10.22449/0233-7584-2018-3-237-246
  29. Eddy‐Resolving Simulation of the Atlantic Water Circulation in the Fram Strait With Focus on the Seasonal Cycle / C. Wekerle [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2017. Vol. 122, iss. 11. P. 8385–8405. https://doi.org/10.1002/2017JC012974
  30. Eddies in the North Greenland Sea and Fram Strait from Satellite Altimetry, SAR and HighResolution Model Data / I. L. Bashmachnikov [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2020. Vol. 125, iss. 7. e2019JC015832. doi:10.1029/2019JC015832
  31. Wadhams P., Squire V. A. An ice-water vortex at the edge of the East Greenland Current // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1983. Vol. 88, iss. C5. P. 2770–2780. https://doi.org/10.1029/JC088iC05p02770
  32. Nurser A. J. G., Bacon S. The Rossby radius in the Arctic Ocean // Ocean Science. 2014. Vol. 10, iss. 6. P. 967–975. https://doi.org/10.5194/os-10-967-2014
  33. Петренко Л. А., Козлов И. Е. Характеристики вихрей у архипелага Шпицберген и в проливе Фрама по данным спутниковых РСА-наблюдений в летний период // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17, № 7. С. 167–177. doi:10.21046/2070-7401-2020-17-7-167-177

Файлы

Полный текст

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.