Изменение гидрологических условий в Баренцевом море как индикатор климатических трендов в евразийской Арктике в XXI веке

В настоящее время надежно установлено, что изменение климата в Арктике происходит значительно быстрее, чем в среднем по планете, вследствие так называемого эффекта «арктического усиления». Комплексный анализ современного состояния гидрометеорологических условий в Баренцевом море, результаты которого кратко обобщены в данной статье, позволил оценить генеральные направления происходящих изменений, которые в дальнейшем могут распространиться на лежащие восточнее окраинные моря Северного Ледовитого океана. На основе данных наблюдений, атмосферного и океанского реанализов и спутниковой информации исследованы гидрометеорологические условия в Баренцевом море при значительно сократившемся морском ледяном покрове. Фундаментальным выводом, полученным в результате выполненного анализа, является заключение о возможности активизации обратных связей в системе «океан – лед – атмосфера» вследствие генерального отступления ледовой кромки в Баренцевом море в северо-восточном направлении. Сокращение ледяного покрова в первую очередь влияет на характер энергообмена между океаном и атмосферой. Вследствие этого меняется режим формирования водных масс в направлении уменьшения роли ледяного покрова, возрастания роли горизонтальной адвекции и аккумуляции тепла в верхнем слое вод. Однако изменчивость потоков тепла модулируется комбинацией таких факторов, как атмосферная циркуляция и адвекция тепла в океане. Так как долгопериодные изменения в океане и атмосфере происходят не синхронно, прямой связи между изменением потоков тепла и площадью морского льда не наблюдается. Вследствие уменьшения площади морского льда с 2007 г. установлено значительное увеличение потоков скрытого тепла и, благодаря этому, суммарных потоков, тогда как потоки явного тепла, наоборот, уменьшились. Показано, что частота холодных вторжений над Баренцевым морем, также влияющих на потоки тепла, в основном определяется межгодовой изменчивостью повторяемости различных крупномасштабных мод циркуляции атмосферы и с площадью льда непосредственно не связана.

1. Архипкин В.С., Добролюбов С.А. Океанология. Физические свойства морской воды: учеб. пособие. М.: МАКС Пресс, 2005. 216 с.

2. Иванов В.В., Фролов И.Е., Фильчук К.В. Трансформация атлантической воды в северо-восточной части Баренцева моря в зимний сезон // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. Т. 66. № 3. С. 246–266. DOI: 10.30758/0555-2648-2020-66-3-246-266.

3. Китайгородский С.А., Волков Ю.А. О параметре шероховатости морской поверхности и расчете турбулентных потоков количества движения в приводном слое атмосферы // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1965. № 1(9). С. 15–23.

4. Мысленков С.А., Маркина М.Ю., Архипкин В.С., Тилинина Н.Д. Повторяемость штормового волнения в Баренцевом море в условиях современного климата // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Геогр. 2019. № 2. С. 45–54.

5. Фролов И.Е., Иванов В.В., Фильчук К.В., Макштас А.П., Кустов В.Ю., Махотина И.А., Иванов Б.В., Уразгильдеева А.В., Семин В.Л., Зимина О.Л., Крылов А.А., Богин В.А., Захаров В.Ю., Малышев С.А., Гусев Е.А., Барышев П.Е., Пильгаев С.В., Ковалев С.М., Тюряков А.Б. Трансарктика-2019: зимняя экспедиция в Северный Ледовитый океан на НЭС «Академик Трёшников» // Проблемы Арктики и Антарктики. 2019. Т. 65. № 3. С. 255–274. DOI: 10.30758/0555-2648-2019-65-3-255-274.

6. Applications of self-organizing maps, M. Johnsson (еd.), 2012, 289 p., DOI: 10.5772/3464.

7. Dee D.P., Uppala S.M., Simmons A.J., Berrisford P., Kobayashi P., Andrae S.U., Balmaseda M.A., Balsamo G., Bauer P., Bechtold P., Beljaars A.C.M., Berg de van L., Bidlot J., Bormann N., Delsol C., Dragani R., Fuentes M., Geer A.J., Haimberger L., Healy S.B., Hersbach H., Hólm E.V., Isaksen L., Kållberg P., Köhler M., Matricardi M., McNally A.P., Monge-Sanz B.M., Morcrette J.J., Park B.K., Peubey C., Rosnay de P., Tavolato C., Thépaut J.N., Vitart F. The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data assimilation system, Q. J. R. Meteorol. Soc., 2011, vol. 137, p. 553–597.

8. Drennan W.M., Graber H.C., Hauser D., Quentin C. On the wave age dependence of wind stress over pure wind seas, Journal of Geophysical Research: Oceans, 2003, vol. 108, no. C3, p. 8062, DOI: 10.1029/2000JC000715.

9. Guarino M., Sime L.C., Schröeder D., Malmierca-Vallet I., Rosenblum E., Ringer M., Jeff Ridley J., Feltham D., Bitz C., Stei E.J., Wolff E., Stroeve J., Sellar A. Sea-icefree Arctic during the Last Interglacial supports fast future loss, Nat. Clim. Change, 2020, vol. 10, p. 928–932, DOI: 10.1038/s41558-020-0865-2.

10. Ivanov V., Alexeev V., Koldunov N.V., Repina I.A., Sandoe A.B., Smedsrud L.H., Smirnov A. Arctic Ocean Heat Impact on Regional Ice Decay: A Suggested Positive Feedback, J. of Phys. Oceanogr., 2016, vol. 46, p. 1437–1456, DOI: 10.1175/JPO-D-15-0144.1.

11. Ivanov V.V., Shapiro G.I., Huthnance J.M., Aleynik D.M., Golovin P.N. Cascades of dense water around the World Ocean, Progress in Oceanography, 2004, vol. 60, p. 47–98.

12. Intergovernmental Panel on Climate Change, Climate Change (IPCC AR-5) 2013: The Physical Science Basis / Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, edited by T. F. Stocker et al., 2013, Cambridge Univ. Press, Cambridge, U. K., and New York, 1535 p., DOI: 10.1017/CBO9781107415324.

13. Kolstad E.W., Bracegirdle T.J., Seierstad I.A. Marine coldair outbreaks in the North Atlantic: temporal distribution and associations with large-scale atmospheric circulation, Clim. Dyn., 2009, vol. 33, p. 187–197, DOI: 10.1007/s00382-008-0431-5.

14. Lind S., Ingvaldsen R.B., Furevik T. Arctic warming hotspot in the northern Barents Sea linked to declining sea-ice import, Nat. Clim. Change, 2018, vol. 8, no 7, p. 634–639.

15. Myslenkov S., Shestakova A., Chechin D. The impact of sea waves on turbulent heat fluxes in the Barents Sea according to numerical modelling, Atmos. Chem. Phys., 2021, vol. 21, p. 5575–5595, DOI: 10.5194/acp-21-5575-2021.

16. Oost W.A., Komen G.J., Jacobs C.M.J., Oort van C. New evidence for a relation between wind stress and wave age from measurements during ASGAMAGE, Boundary-Layer Meteorology, 2002, no. 103(3), p. 409–438.

17. Polyakov I.V., Pnyushkov A.V., Alkire M.B., Ashik I.M., Baumann T.M., Carmack E.C., Goszczko I., Guthrie J., Ivanov V.V., Kanzow T., Kwok K. R., Sundfjord A., Morison J., Rember R., Yulin A. Greater role for Atlantic inflows on sea-ice loss in the Eurasian Basin of the Arctic Ocean, Science, 2017, vol. 356, p. 285–291, DOI: 10.1126/science.aai8204.

18. Quadfasel D., Rudels B., Selchow S. The Central Bank vortex in the Barents Sea: water mass transformation and circulation, ICES Marine Science Symposium, 1992, vol. 195, p. 40–51.

19. Schlichtholz P. Subsurface Оcean flywheel of coupled climate variability in the Barents Sea hotspot of global warming, Scientific Reports, 2019, vol. 9, no. 1, p. 13692.

20. Shestakova A.A., Myslenkov S.A., Kuznetsova A.M. Influence of Novaya Zemlya Bora on Sea Waves: Satellite Measurements and Numerical Modeling, Atmosphere, 2020, no. 11(7), p. 726.

21. Taylor P.K., Yelland M.J. The dependence of sea surface roughness on the height and steepness of the waves, J. of Phys. Oceanogr., 2001, vol. 31, no. 2, p. 572–590.

22. Climate Change 2013. The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)], Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2013, 203 p., URL: https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/WG1AR5_SummaryVolume_FINAL.pdf.

23. Climate Data. Climate Forecast System Reanalysis (CFSR), URL: https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data/climate-forecast-system-reanalysis-cfsr (дата обращения 22.11.2019).

24. Climate Prediction Center. National Weather Service. NOAA, URL: https://www.cpc.ncep.noaa.gov/data/teledoc/teleindcalc.shtml (дата обращения 22.11.2019).

25. COARE-Met Flux Algorithm, URL: https://www.coaps.fsu.edu/COARE/flux_algor/ (дата обращения 22.11.2019).

26. ECMWF (Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды), реанализ ERA-Interim, URL: https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysis-datasets/erainterim (дата обращения 22.11.2019).

27. Mercator Ocean International, URL: https://www.mercatorocean.fr/en/solutions-expertise/product-catalog/ (дата обращения 22.11.2019).

28. World Ocean Database. NOAA, URL: https://www.ncei.noaa.gov/products/world-ocean-database (дата обращения 22.11.2019).