Изменение сплочённости льда в проливе Вилькицкого по данным спутниковой микроволновой радиометрии с 1979 по 2024 годы

Е. В. Шалина; А. В. Фролова

doi:10.7868/S2412376526010092

Изменение сплочённости льда в проливе Вилькицкого по данным спутниковой микроволновой радиометрии с 1979 по 2024 годы

Е. В. Шалина, А. В. Фролова

https://doi.org/10.7868/S2412376526010092

Полный текст:

Аннотация

В работе анализируется изменение сплочённости льда в проливе Вилькицкого, с применением данных спутниковых измерений в микроволновом диапазоне за последние 46 лет. Проведено сравнение эффективности четырёх методов оценки сплочённости льда в течение ограниченного временнóго промежутка, включающего в себя процессы таяния льда и образования ледяного покрова. При оценке достоверности спутниковых данных в качестве базовых характеристик сплочённости льда использовались карты ААНИИ. Показано, что алгоритм Bootstrap — оптимальный выбор для расчётов. Наиболее близкие параметры эффективности восстановления сплочённости льда показал алгоритм NASA Team2, и результаты его использования также приведены в статье. Средние значения сплочённостей, их разброс и тенденции изменения рассчитаны и проанализированы на интервале времени 1979–2024 гг. Показано, что cплочённость льда в проливе Вилькицкого мало изменилась в холодные месяцы года (с декабря по апрель), и претерпела небольшое сокращение в ноябре и мае (тренд составляет около 1.1%/10 лет). А вот в тёплые месяцы года (июнь–октябрь) произошло существенное уменьшение сплочённости льда. Максимальная величина отрицательного тренда, составившая 22% за десятилетие, зафиксирована в сентябре, 18% в августе. Эти тренды наблюдаются на фоне значительной пространственно-временной изменчивости этого параметра.

Ключ. слова

потепление Арктики, пролив Вилькицкого, сплочённость льда, спутниковые измерения, алгоритм Bootstrap, алгоритм NASA Team2,

Об авторах

Е. В. Шалина

Научный фонд “Международный центр по окружающей среде и дистанционному зондированию имени Нансена”
Россия
Санкт-Петербург

А. В. Фролова

Список литературы

1. Алексеева Т.А., Соколова Ю.В., Тихонов В.В., Смоляницкий В.М., Афанасьева Е.В., Раев М.Д., Шарков Е.А. Анализ областей морского льда в Северном Ледовитом океане, не определяемых алгоритмом ASI по данным спутниковой микроволновой радиометрии // Исследование Земли из космоса. 2021. Т. 6. С. 22. https://doi.org/10.31857/S0205961421060026

2. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2024 год. Москва: Росгидромет, 2025. 135 с.

3. Егоров А.Г. Изменение возрастного состава и толщины зимнего ледяного покрова Арктических морей России в начале XXI в. // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. T. 66. № 2. C. 124–143. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2020-66-2-124-143

4. Кучейко А.А., Иванов А.Ю., Давыдов А.А., Антонюк А.Ю. Дрейф и распределение айсбергов в проливе Бориса Вилькицкого по данным детальных радиолокационных и оптических спутниковых изображений // Исследования Земли из космоса. 2015. № 5. С. 73–83. https://doi.org/10.7868/S0205961415040065

5. Латонин М.М., Башмачников И.Л., Бобылёв Л.П. Явление арктического усиления и его движущие механизмы // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021. Т. 13. № 3. С. 3–19. https://doi.org/10.7868/S2073667320030016

6. Лоция Карского моря. Часть 1. Ленинград, 1938. 546 с.

7. План развития Северного морского пути на период до 2035 года. Москва, 2022. 57 с.

8. Третьяков В.Ю., Фролов С.В., Сарафанов М.И. Изменчивость ледовых условий плавания по трассам Северного морского пути за период 1997–2018 гг. // Проблемы Арктики и Антарктики. 2019. Т. 65. № 3. С. 328–340 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-3-328-340

9. Тихонов В.В., Репина И.А., Раев М.Д., Шарков Е.А., Боярский Д.А., Комарова Н.Ю. Комплексный алгоритм определения ледовых условий в полярных регионах по данным спутниковой микроволновой радиометрии (VASIA2) // Исслед. Земли из космоса. 2015. № 2. С. 78–93. https://doi.org/10.7868/S0205961415020104

10. Шалина Е.В. Региональные особенности изменения ледовой обстановки в морях российской Арктики и на трассе Северного морского пути по данным спутниковых наблюдений. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 5. С. 201–213. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2021-18-5-201-213

11. Шукуров К.А. Статистические характеристики вариаций концентрации морского льда в проливах Северного морского пути в последние десятилетия // Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы: XXVIII Международный симпозиум. Томск, 2022. С. 141–144

12. seaice.uni-bremen// Электронный ресурс. URL: https://seaice.uni-bremen.de/data-browser (Дата обращения: 10.05.2025).

13. nsidc.org1// Электронный ресурс. URL: https://nsidc.org/data/au_si12/versions/1 (Дата обращения: 10.05.2025).

14. nsidc.org2// Электронный ресурс. URL: https://n5eil01u.ecs.nsidc.org/PM/NSIDC-0051.002/ (Дата обращения: 10.05.2025).

15. nsidc.org3// Электронный ресурс. URL: https://nsidc.org/data/NSIDC-0079/versions/4 (Дата обращения: 10.05.2025).

16. AARI // Электронный ресурс. URL: https://data.aari.ru//odata/_d0015.php (Дата обращения: 10.05.2025).

17. rscf.ru // Электронный ресурс. URL: https://rscf.ru/project/25-27-00308 (Дата обращения: 10.05.2025).

18. Alekseeva T., Tikhonov V., Frolov S., Repina I., Raev M., Sokolova J., Sharkov E., Afanasieva E., Serovetnikov S. Comparison of Arctic Sea Ice Concentrations from the NASA Team, ASI, and VASIA2 Algorithms with Summer and Winter Ship Data // Remote Sensing. 2019. V. 11. № 21. P. 2481. https://doi.org/10.3390/rs11212481

19. Cavalieri D.J., Parkinson C.L., Gloersen P., Comiso J.C., Zwally H.J. Deriving Long-Term Time Series of Sea Ice Cover from Satellite Passive-Microwave Multisensor Data Sets // Journal of Geophysical Research. 1999. V. 104. P. 15803–15814. https://doi.org/10.1029/1999JC900081

20. Chen X., Zhao J., Zhao Y., Liu X., Ma L., Liu M., Shao Z., Xiao J., Chen Z, Zhang S., Zhao D., Mu F. Risk Assessment of Ice-Class-Based Navigation in Arctic: A Case Study in the Vilkitsky Strait // Journal of Physics: Conference Series. 2024. V. 2718. 012040. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2718/1/012040.

21. Comiso J.C., Meier W.N., Gersten R. Variability and Trends in the Arctic Sea Ice Cover: Results from Different Techniques // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2017. V. 122. № 8. P. 6883–6900. https://doi.org/10.1002/2017JC012768

22. Comiso J.C. Characteristics of Arctic Winter Sea Ice from Satellite Multispectral Microwave Observations // Journal of Geophysical Research. 1986. V. 91. P. 975–994.

23. Kern S., Lavergne T., Pedersen L.T., Tonboe R.T., Bell L., Meyer M., Zeigermann L. Satellite Passive Microwave Sea-Ice Concentration Data Set Intercomparison Using Landsat Data // The Cryosphere. 2022. V. 16. № 1. P. 349–378. https://doi.org/10.5194/tc-16-349-2022

24. Kern S., Lavergne T., Notz D., Pedersen L.T., Tonboe R. Satellite Passive Microwave Sea-Ice Concentration Data Set Inter-Comparison for Arctic Summer Conditions // The Cryosphere. 2020. V. 14. P. 2469–2493. https://doi.org/10.5194/tc-14-2469-2020

25. Kern S., Lavergne T., Notz D., Pedersen L., Tonboe R., Saldo R., Sørensen A. Satellite Passive Microwave SeaIce Concentration Data Set Intercomparison: Closed Ice and Ship-Based Observations // The Cryosphere. 2019. V. 13. P. 3261–3307. https://doi.org/10.5194/tc-13-3261-2019

26. Kwok R. Arctic Sea Ice Thickness, Volume, and Multiyear Ice Coverage: Losses and Coupled Variability (1958– 2018) // Environmental Research Letters. 2018. V. 13. 105005. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aae3ec

27. Lavergne T., Sørensen A.M., Kern S., Tonboe R., Notz D., Aaboe S., Bell L., Dybkjær G., Eastwood S., Gabarro C., Heygster G., Killie M.A., Kreiner M.B., Lavelle J., Saldo R., Sandven S., Pedersen L.T. Version 2 of the EUMETSAT OSI SAF and ESA CCI Sea-Ice Concentration Climate Data Records // The Cryosphere. 2019. V. 13. P. 49–78. https://doi.org/10.5194/tc-13-49-2019

28. Liu M., Zhao J., Zhao J., Gnatiuk N, Shalina E., Chen X., Shao Z., Xiao J., Chen Z., Zhang S, Zhao D., Mu F. The Influence of Landfast Ice on the Navigation in the Arctic Northeast Passage // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2024. V. 2718. №. 1. P. 12011. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2718/1/012011

29. Markus T., Cavalieri D.J. The AMSR-E NT2 Sea Ice Concentration Algorithm: Its Basis and Implementation // Journal of the Remote Sensing Society of Japan. 2009. V. 29. P. 216–225.

30. Morice C.P., Kennedy J.J., Rayner N.A., Winn J.P., Hogan E., Killick R.E., Dunn R.J.H., Osborn T.J., Jones P.D., Simpson I.R. An Updated Assessment of Near-Surface Temperature Change from 1850: the HadCRUT5 Data Set // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. 2021. V. 126. e2019JD032361. https://doi.org/10.1029/2019JD032361

31. Serreze M., Barry R. Processes and Impacts of Arctic Amplification: A Research Synthesis // Global and Planetary Change. 2011. V. 77. № 1–2. P. 85–96. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2011.03.004

32. Serreze M., Meier W. The Arctic’s Sea Ice Cover: Trends, Variability, Predictability, and Comparisons to the Antarctic // Annals of the New York Academy of Sciences. 2019. V. 1436, № 1. P. 36–53. https://doi.org/10.1111/nyas.13856

33. Shukurov K.A., Semenov V.A. Large-Scale Atmospheric Circulation Patterns Favoring Sea Ice Concentration Extremes in the Northern Sea Route Straits in June-November of 1979–2017 // 27th International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics, Atmospheric Physics. 2021. V. 11916. P. 1030–1035. https://doi.org/10.1117/12.2601742

34. Simmonds I., Li M. Trends and Variability in Polar Sea Ice, Global Atmospheric Circulations, and Baroclinicity // Annals of the New York Academy of Sciences. 2021. V. 1504. № 1. P. 167–186. https://doi.org/10.1111/nyas.14592

35. Spreen G., Kaleschke L., Heygster G. Sea Ice Remote Sensing Using AMSR-E 89-GHz Channels // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2008. V. 113. C02S07. https://doi.org/10.1029/2005JC003384

36. Tschudi M.A., Meier W.N., Stewart J.S. An Enhancement to Sea Ice Motion and Age Products at the National Snow and Ice Data Center (NSIDC) // The Cryosphere. 2020. V. 14. P. 1519–1536. https://doi.org/110.5194/tc-14-1519-2020

37. Wang X., Guo Z., Zhao Y., Yang Z. Sea Ice Concentration Inversion Based on ASI Algorithm Combined with Bootstrap Algorithm // Ecological Indicators. 2024. V. 158. P.111484. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.111484

38. Wang Q., Lu P., Zu Y., Li Z., Leppäranta M., Zhang G. Comparison of Passive Microwave Data with Shipborne Photographic Observations of Summer Sea Ice Concentration along an Arctic Cruise Path // Remote Sensing. 2019. V. 11. № 17. P. 2009. https://doi.org/10.3390/rs11172009

39. Yu M., Lu P., Li Z. Sea Ice Conditions and Navigability Through the Northeast Passage in the Past 40 Years Based on Remote-Sensing Data // Int. J. Digit. Earth. 2021. V. 14. № 5. P. 555–574. https://doi.org/10.1080/17538947.2021.1886355

40. Zhou W., Leung L.R., Lu J. Steady Threefold Arctic Amplification of Externally Forced Warming Masked by Natural Variability // Nat. Geosci. 2024. V. 17. P. 508–515. https://doi.org/10.1038/s41561-024-01432-2

Дополнительные файлы

Для цитирования: Шалина Е.В., Фролова А.В. Изменение сплочённости льда в проливе Вилькицкого по данным спутниковой микроволновой радиометрии с 1979 по 2024 годы. Лёд и Снег. 2026;66(1):121-137. https://doi.org/10.7868/S2412376526010092

For citation: Shalina V., Frolova A.V. Changes in Sea Ice Concentration in the Vilkitsky Strait, as Observed from Satellite Microwave Radiometry Data Between 1979 and 2024. Ice and Snow. 2026;66(1):121-137. (In Russ.) https://doi.org/10.7868/S2412376526010092

Обратные ссылки

Обратные ссылки не определены.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 2076-6734 (Print)
ISSN 2412-3765 (Online)

Логин
Пароль