Разрывы в арктическом ледяном покрове: от наблюдений к прогнозам

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В работе приводится обзор процесса накопления данных о разрывах в арктическом морском ледяном покрове и развития представлений о причинах их образования. Описаны современные способы получения информации о разрывах со спутниковых снимков и проблемы идентификации разрывов на них. Рассмотрены области применения данных о разрывах. Приводимые сведения основаны на результатах исследований отечественных и зарубежных авторов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Ершова

Арктический и Aнтарктический научно-исследовательский институт

Автор, ответственный за переписку.
Email: aaershova@aari.ru
Санкт-Петербург

Л. Н. Дымент

Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт

Email: aaershova@aari.ru
Россия, Санкт-Петербург

Т. А. Алексеева

Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт

Email: aaershova@aari.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Бородачев В. Е. О блоковом строении ледяного покрова // Тр. ААНИИ. 1974. Т. 316. С. 25–27.
  2. Бресткин С. В., Горбунов Ю. А., Лосев С. М. Анализ нарушений сплошности морского ледяного покрова в зимний период по материалам радиолокационных съемок с самолета // Тр. ААНИИ. 1988. Т. 401. С. 94–103.
  3. Волков Н. А., Гудкович З. М., Углев В. Д. Результаты изучения неравномерности дрейфа в Арктическом бассейне // Тр. ААНИИ. 1971. Т. 303. С. 76–88.
  4. Горбунов Ю. А., Беликов С. Е., Шильников В. И. Влияние ледовых условий на распределение и численность белого медведя в морях Советской Арктики // Бюллетень московского общества испытателей природы. Биологический Отдел. 1987. Т. 92. Вып. 5. С. 19–24.
  5. Горбунов Ю. А., Дымент Л. Н., Лосев С. М. Средние многолетние характеристики крупных нарушений сплошности льда в Карском море и в северо-восточной части Баренцева моря. Справочное пособие. СПб.: Изд. ААНИИ, 2014. 36 с.
  6. Горбунов Ю. А., Дымент Л. Н., Лосев С. М., Фролов С. В. Среднесрочные прогнозы крупных нарушений сплошности льда при гидрометеорологическом обеспечении // Метеорология и гидрология. 2008. № 9. С. 78–86.
  7. Горбунов Ю. А., Карелин И. Д., Лосев С. М. К вопросу о причинах нарушения сплошности морского ледяного покрова в зимнее время // Проблемы Арктики и Антарктики. 1986. Вып. 62. С. 110–116.
  8. Горбунов Ю. А., Лосев С. М., Дымент Л. Н. Метод диагностики и среднесрочного прогноза разрывов в ледяном покрове Карского моря // Тр. ААНИИ. 2001. Т. 443. С. 91–95.
  9. Доронин Ю. П. Взаимодействие атмосферы и океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 288 с.
  10. Дымент Л. Н., Ершова А. А., Порубаев В. С. Краткосрочный прогноз модальной ориентации разрывов в море Лаптевых // Тр. RAO/CIS OFFSHORE. 2023. М.: Перо, 2023. С. 181–184.
  11. Дымент Л. Н., Лосев С. М. Пространственные различия плотности разрывов в ледяном покрове приатлантической части Арктического бассейна // Лёд и Снег. 2020. Т. 60. № 4. С. 567–577. https://doi.org/10.31857/S2076673420040061
  12. Дымент Л. Н., Лосев С. М., Порубаев В. С. Характеристики крупных разрывов в ледяном покрове приатлантической части Арктического бассейна: Справочное пособие. СПб.: ААНИИ, 2020. 28 с.
  13. Карелин И. Д. Система крупных разрывов в дрейфующих льдах Карского моря в зимний период // Тр. ААНИИ. 1998. Т. 438. С. 51–62.
  14. Комов Н. И., Купецкий В. Н. О стационарных трещинах и разломах в морском льду // Тр. ААНИИ. 1975. Т. 126. С. 41–47.
  15. Купецкий В. Н. О криотектонических линеаментах // Тр. ААНИИ. 1973. Т. 318. С. 160–166.
  16. Купецкий В. Н. Макроособенности напряжённого состояния ледяного покрова. Тр. ААНИИ. 1974. Т. 316. С. 18–24.
  17. Лосев С. М., Горбунов Ю. А. Диагностика и среднесрочный прогноз нарушений сплошности морского ледяного покрова // Тр. ААНИИ. 1998. Т. 438. С. 13–25.
  18. Лосев С. М., Горбунов Ю. А., Дымент Л. Н. Разрывы в ледяном покрове арктического бассейна по спутниковым данным // Проблемы Арктики и Антарктики. 2002. Вып. 73. С. 36–52.
  19. Лосев С. М., Дымент Л. Н., Миронов Е. У. Протяжённость крупных разрывов в дрейфующем льду приатлантической части Арктического бассейна по данным снимков ИСЗ NOAA // Лёд и Снег. 2017. Т. 57. № 4. С. 543–552. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2017-4-543-552
  20. Макаров Е. И., Саперштейн Е. Б., Фролов С. В., Федяков В. Е. Разработка сценариев для тактического планирования транзитных рейсов газовозов в ледовых условиях в акватории СМП // Труды RAO/CIS OFFSHORE. 2021. М.: Перо, 2021. С. 181–187.
  21. Мельников И. А. Экосистема арктического морского льда. М.: Наука, 1989. 191 с.
  22. Назиров М. Льды и взвеси как гидротермодинамические трассеры по данным космических многозональных съемок. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 161 c.
  23. Смирнов В. Г., Бычкова И. А., Захваткина Н. Ю. Разработка методов оперативной оценки нарушений сплошности ледяного покрова с использованием спутниковой информации // Российские полярные исследования. 2022. № 1 (47). С. 5–7.
  24. Спутниковые методы определения характеристик ледяного покрова морей / Ред. В. Г. Смирнов. СПб.: ААНИИ, 2011. 239 с.
  25. Фролов С. В. Основные закономерности распределения характеристик ледяного покрова и их влияние на движение ледокола в Арктическом бассейне в летний период (по данным высокоширотных плаваний) // Тр. ААНИИ. 1997. Т. 437. С. 83–98.
  26. Фролов С. В. Влияние ориентации нарушений сплошности льда на эффективность движения судов в арктическом бассейне в летний период // Проблемы Арктики и Антарктики. 2013. Вып. 3 (97). С. 35–45.
  27. Фролов С. В., Юлин А. В. Специализированное гидрометеорологическое обеспечение высокоширотных рейсов НЭС “Академик Федоров” в 2000, 2004–2005 гг. // Проблемы Арктики и Антарктики. 2007. Вып. 1 (75). С. 128–139.
  28. Хиблер У. Д., Уикс У. Ф., Экли С., Ковакс А., Кемпбелл У. Дж. Измерение среднемасштабной деформации морских льдов в море Бофорта (АЙДЖЕКС-1971) // Проблемы Арктики и Антарктики. 1974. Вып. 43–44. С. 119–138.
  29. Шильников В. И. О методике наблюдения за раздробленностью ледяного покрова // Тр. ААНИИ. 1973. Т. 307. С. 187–193.
  30. von Albedyll L., Hendricks S., Hutter N., Murashkin D., Kaleschk, L., Willmes S., Thielke L., Tian-Kunze X., Spreen G., Haas C. Lead fractions from SAR-derived sea ice divergence during MOSAiC // The Cryosphere. 2023. P. 1–39. https://doi.org/10.5194/tc-2023-123
  31. Alekseeva T. A., May R. I., Fedyakov V. Y., Makarov Y. I., Klyachkin S. V., Dyment L. N., Grishin Ye.A., Ershova A. A., Krupina N. A. Ice Automatic Routing: Analysis of Simulation Testing Based on Voyages of Arc7 Class Vessels in the Arctic // International Journ. of Offshore and Polar Engineering. 2023. V. 33. № 3. P. 234–241. https://doi.org/10.17736/ijope.2023.ik12
  32. Bröhan D., Kaleschke L. A Nine-Year Climatology of Arctic Sea Ice Lead Orientation and Frequency from AMSR-E // Remote Sensing. 2014. V. 6. № 2. P. 1451–1475. https://doi.org/10.3390/rs6021451
  33. Chechin D. G., Makhotina I. A., Lüpkes C., Makshtas A. P. Effect of Wind Speed and Leads on Clear-Sky Cooling over Arctic Sea Ice during Polar Night // Journ. of the Atmospheric Sciences. 2019. V. 76. № 8. P. 2481–2503. https://doi.org/10.1175/JAS-D-18-0277.1
  34. Coon M. D., Evans R. J. On Wind-Induced Cracking Of Sea-Ice Sheets // Journ. of Glaciology. 1977. V. 18. № 78. P. 152–154. https://doi.org/10.3189/S0022143000021638
  35. Coon M. D., Maykut G. A., Pritchard R. S., Rothrock D. A., Thorndike A. S. Modeling the pack ice as an elastic-plastic material // AIDJEX BULLETIN. 1974. № 24. P. 1–106.
  36. Gultepe I., Isaac G. A., Williams A., Marcotte D., Strawbridge K. B. Turbulent heat fluxes over leads and polynyas, and their effects on arctic clouds during FIRE.ACE: Aircraft observations for April 1998 // Atmosphere–Ocean. 2003. V. 41. № 1. P. 15–34. https://doi.org/10.3137/ao.410102
  37. Hoffman J. P., Ackerman S. A., Liu Y., Key J. R. The Detection and Characterization of Arctic Sea Ice Leads with Satellite Imagers // Remote Sensing. 2019. V. 11. № 5. P. 521. https://doi.org/10.3390/rs11050521
  38. Hoffman J. P., Ackerman S. A., Liu Y. Key J. R. A 20-Year Climatology of Sea Ice Leads Detected in Infrared Satellite Imagery Using a Convolutional Neural Network // Remote Sensing. 2022. V. 14. № 22. P. 5763. https://doi.org/10.3390/rs14225763
  39. Hoffman J. P., Ackerman S. A., Liu Y., Key J. R., McConnell I. L. Application of a Convolutional Neural Network for the Detection of Sea Ice Leads // Remote Sensing. 2021. V. 13. № 22. P. 4571. https://doi.org/10.3390/rs13224571
  40. Hutter N., Losch M. Feature-based comparison of sea ice deformation in lead-permitting sea ice simulations // The Cryosphere. 2020. V. 14. № 1. P. 93–113. https://doi.org/10.5194/tc-14-93-2020
  41. Hutter N., Zampieri L., Losch M. Leads and ridges in Arctic sea ice from RGPS data and a new tracking algorithm // The Cryosphere. 2019. V. 13. № 2. P. 627–645. https://doi.org/10.5194/tc-13-627-2019
  42. Key J., Stone R., Maslanik J., Ellefsen E. The detectability of sea-ice leads in satellite data as a function of atmospheric conditions and measurement scale // Annals of Glaciology. 1993. V. 17. P. 227–232. https://doi.org/10.3189/s026030550001288x
  43. Li M., Liu J., Qu M., Zhang Z., Liang X. An Analysis of Arctic Sea Ice Leads Retrieved from AMSR-E/AMSR2 // Remote Sensing. 2022. V. 14. № 4. P. 969. https://doi.org/10.3390/rs14040969
  44. Lindsay R. W., Rothrock D. A. Arctic sea ice leads from advanced very high resolution radiometer images // Journ. of Geophys. Research: Oceans. 1995. V. 100. № C3. P. 4533–4544. https://doi.org/10.1029/94JC02393
  45. Lüpkes C., Vihma T., Birnbaum G., Wacker U. Influence of leads in sea ice on the temperature of the atmospheric boundary layer during polar night // Geophys. Research Letters. 2008. V. 35. № 3. L03805. https://doi.org/10.1029/2007GL032461
  46. Lyden J. D., Shuchman R. A. A Digital Technique to Estimate Polynya Characteristics from Synthetic Aperture Radar Sea-Ice Data // Journ. of Glaciology. 1987. V. 33. № 114. P. 243–245. https://doi.org/10.3189/S0022143000008765
  47. Marcq S., Weiss J. Influence of sea ice lead-width distribution on turbulent heat transfer between the ocean and the atmosphere // The Cryosphere. 2012. V. 6. № 1. P. 143–156. https://doi.org/10.5194/tc-6-143-2012
  48. Marko J. R., Thomson R. E. Spatially periodic lead patterns in the Canada Basin Sea Ice: A possible relationship to planetary waves // Geophys. Research Letters. 1975. V. 2. № 10. P. 431–434. https://doi.org/10.1029/GL002i010p00431
  49. Maslanik J. A., Barry R. G. Short-Term Interactions Between Atmospheric Synoptic Conditions and Sea-Ice Behaviour in the Arctic // Annals of Glaciology. 1989. V. 12. P. 113–117. https://doi.org/10.3189/S0260305500007059
  50. May R., Tarovik O., Topaj A., Fedyakov V., Frolov S. Method for finding the optimal ship route in ice based on vector geo-algorithms // Intern. Journ. of Offshore and Polar Engineering. 2020. V. 30. № 1. P. 78–85. https://doi.org/10.17736/ijope.2020.jc785
  51. Rampal P., Weiss J., Marsan D. Positive trend in the mean speed and deformation rate of Arctic sea ice, 1979–2007 // Journ. of Geophys. Research. 2009. V. 114. № C5. https://doi.org/10.1029/2008JC005066
  52. Reiser F., Willmes S., Heinemann G. A New Algorithm for Daily Sea Ice Lead Identification in the Arctic and Antarctic Winter from Thermal-Infrared Satellite Imagery // Remote Sensing. 2020. V. 12. № 12. P. 1957. https://doi.org/10.3390/rs12121957
  53. Richter-Menge J., McNutt L., Overland J., Kwok R. Relating Arctic pack ice stress and deformation under winter conditions // Journ. of Geophys. Research. 2002. V. 107. № C10. P. 8040. https://doi.org/10.1029/2000JC000477
  54. Röhrs J., Kaleschke L. An algorithm to detect sea ice leads by using AMSR-E passive microwave imagery // The Cryosphere. 2012. V. 6. № 2. P. 343–352. https://doi.org/10.5194/tc-6-343-2012
  55. Stirling I. The importance of polynyas, ice edges, and leads to marine mammals and birds // Journ. of Marine Systems. 1997. V. 10. № 1. P. 9–21. https://doi.org/10.1016/S0924-7963(96)00054-1
  56. Stone R. S., Key J. R. The Detectability of Arctic Leads Using Thermal Imagery Under Varying Atmospheric Conditions // Journ. of Geophys. Research. 1993. V. 9. № C7. P. 12469–12482.
  57. Tschudi M., Curry J., Maslanik J. Characterization of springtime leads in the Beaufort/Chukchi Seas from airborne and satellite observations during FIRE/SHEBA // Journ. of Geophys. Research: Oceans. 2002. V. 107 (C10). P. 8034. https://doi.org/10.1029/2000JC000541
  58. Willmes S., Heinemann G. Sea-Ice Wintertime Lead Frequencies and Regional Characteristics in the Arctic, 2003–2015 // Remote Sensing. 2016. V. 8. № 1. P. 4. https://doi.org/10.3390/rs8010004
  59. Zakharova E. A., Fleury S., Guerreiro K., Willmes S., Rémy F., Kouraev A. V., Heinemann G. Sea Ice Leads Detection Using SARAL/AltiKa Altimeter // Marine Geodesy. 2015. V. 38 (supl.1). P. 522–533. https://doi.org/10.1080/01490419.2015.1019655

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Разрыв в ледяном покрове Гренландского моря, 2007 г. Фото Т. А. Алексеевой.

Скачать (225KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Системы разрывов в ледяном покрове на спутниковых снимках VIIRS ИСЗ SuomiNPP ИК-диапазона (11 мкм): а — море Лаптевых, 14.04.2023; б — море Бофорта, 04.04.2023; в — море Лаптевых, 05.01.2022; 1 — квазипараллельная система разрывов; 2 — полигональная система разрывов; 3 — радиально-изогнутая система разрывов.

Скачать (939KB)
Метаданные
4. 3 — радиально-изогнутая система разрывов.

Скачать (470KB)
Метаданные


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.