Влияние теплосодержания и адвекции тепла в Гренландском море на деградацию старых льдов

В исследовании анализируется влияние теплосодержания верхнего 300-метрового слоя воды и адвекции тепла в этом слое на сокращение площади старых припайных льдов в Гренландском море – важном регионе взаимодействия арктических и атлантических водных масс. На основе комплексного анализа данных наблюдений и реанализов ERA5, ORAS5 и CMEMS Global Ocean Ensemble Physics Reanalysis за период 1996–2023 гг. установлена тесная связь между термическим состоянием Северо-Европейского бассейна и сокращением площади старых припайных льдов Гренландского моря. Результаты демонстрируют, что основной фактор деградации льда – прогрев атлантических вод. Ключевую роль играет адвекция тепла через пролив Фрама. Выявлены два доминирующих механизма воздействия: прямое термическое влияние атлантических вод с короткими временными лагами (1–6 месяцев), реализуемое через поток тепла от морской воды к нижней границе морского льда снизу, и опосредованный процесс, связанный с трансформацией водных масс в Норвежском море, эффект от которого проявляется в более длительные сроки (12–48 месяцев). Применение метода PLSR-регрессии позволило выявить выраженную сезонную изменчивость этих процессов. Такой сдвиг режима характеризуется ослаблением океанической стратификации, увеличением глубины перемешанного слоя и интенсификацией вертикального теплообмена, что в совокупности усиливает деградацию старых льдов. Исследование даёт количественную оценку относительного вклада теплосодержания и интегральных потоков тепла в деградацию старых припайных льдов Гренландского моря, что имеет важное значение для совершенствования моделей прогнозирования площади ледяного покрова в условиях меняющегося климата Арктики.

1. Миронов Е.У., Егорова Е.С. Сезонные и межгодовые изменения возрастной структуры ледяного покро- ва Гренландского моря в зимний период // Метеорология и гидрология. 2024. Т. 49. № 3. С. 221–229. https://doi.org/10.3103/S1068373924030051

2. Abdi H. Partial least squares regression and projection on latent structure regression (PLS Regression) // Wiley interdisciplinary reviews: computational statistics. 2010. V. 2. № 1. P. 97–106. https://doi.org/10.1002/wics.51

3. Bashmachnikov I.L., Raj R.P., Golubkin P., Kozlov I.E. Heat transport by mesoscale eddies in the Norwegian and Greenland seas // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2023. V. 128. № 2. https://doi.org/10.1029/2022JC018987

4. Beszczynska-Möller A., Fahrbach E., Schauer U., Hansen E. Variability in Atlantic water temperature and transport at the entrance to the Arctic Ocean, 1997–2010 // ICES Journal of Marine Science. 2012. V. 69. № 5. P. 852–863. https://doi.org/10.1093/icesjms/fss077

5. Bianco E., Aulicino G., Fusco G., Zambianchi E., Budillon G. The role of upper-ocean heat content in the regional variability of Arctic sea ice at sub-seasonal timescales // The Cryosphere. 2024. V. 18. № 5. P. 2357–2379. https://doi.org/10.5194/tc-18-2357-2024

6. CMEMS Global Ocean Ensemble Physics Reanalysis // Электронный ресурс. https://doi.org/10.48670/moi-00024 (Дата обраще- ния: 11.02.2025).

7. de Steur L., Hansen E., Mauritzen C., Beszczynska-Möller A., Fahrbach E. Impact of recirculation on the East Greenland Current in Fram Strait: Results from moored current meter measurements between 1997 and 2009 // Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers. 2014. V. 92. P. 26–40. https://doi.org/10.1016/j.dsr.2014.05.018

8. de Steur L., Sumata H., Divine D.V., Granskog M.A., Pavlova O. Upper Ocean warming and sea ice reduction in the East Greenland Current from 2003 to 2019 // Communications Earth & Environment. 2023. V. 4. № 1. P. 261. https://doi.org/10.1038/s43247-023-00913-3

9. Gutjahr O., Mehlmann C. Polar lows and their effects on sea ice and the upper ocean in the Iceland, Greenland, and Labrador Seas // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2024. V. 129. № 7. Pe2023JC020258. https://doi.org/10.1029/2023JC020258

10. Hansen M. W., Johannessen J.A., Dagestad K.F., Collard F., Chapron B. Monitoring the surface inflow of Atlantic Water to the Norwegian Sea using Envisat ASAR // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2011. V. 116. № C12. https://doi.org/10.1029/2011JC007375

11. Hattermann T., Isachsen P.E., von Appen W.J., Albretsen J., Sundfjord A. Eddy-driven recirculation of Atlantic water in Fram Strait // Geophysical Research Letters. 2016. V. 43. № 7. P. 3406–3414. https://doi.org/10.1002/2016GL068323

12. Hersbach H., Bell B., Berrisford P., Hirahara S., Horányi A., Muñoz-Sabater J., Nicolas J., Peubey C., Radu R., Schepers D., Simmons A., Soci C., Abdalla S., Abellan X., Balsamo G., Bechtold P., Biavati G., Bidlot J., Bonavita M., De Chiara G., Dahlgren P., Dee D., Diamantakis M., Dragani R., Flemming J., Forbes R., Fuentes M., Geer A., Haimberger L., Healy S., Hogan R.J., Hólm E., Janisková M., Keeley S., Laloyaux P., Lopez P., Lupu C., Radnoti G., de Rosnay P., Rozum I., Vamborg F., Villaume S., Thépaut J.-N. The ERA5 global reanalysis from 1940 to 2022 // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2024. V. 150. № 764. P. 4014–4048. https://doi.org/10.1002/qj.3803

13. Ingvaldsen R.B., Assmann K.M., Primicerio R., Fossheim M., Polyakov I.V., Dolgov A.V. Physical manifestations and ecological implications of Arctic Atlantification // Nature Reviews Earth & Environment. 2021. V. 2. № 12. P. 874–889. https://doi.org/10.1038/s43017-021-00228‑x

14. JCOMM Expert Team on Sea Ice. Sea-Ice Nomenclature: Snapshot of the WMO Sea Ice Nomenclature No. 259. Geneva, Switzerland, WMO-JCOMM, 2014. 121 p.

15. Karam S., de Steur L., Hansen E., Koszalka I.M., Lavergne T., Sandven S. Continued warming of deep waters in the Fram Strait // Ocean Science. 2024. V. 20. № 4. P. 917–930. https://doi.org/10.5194/os-20-917-2024

16. Karpouzoglou T., de Steur L., Hansen E., Lundesgaard Ø., Lind S., Moholdt V.H. Three forcing mechanisms of freshwater transport in Fram Strait // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2024. V. 129. № 8. e2024JC020930 p. https://doi.org/10.1029/2024JC020930

17. Koszalka I., LaCasce J.H., Mauritzen C. In pursuit of anomalies – Analyzing the poleward transport of Atlantic Water with surface drifters // Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography. 2013. V. 85. P. 96–108. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2012.07.035

18. Luo M., Zhou C., Li M. Sea ice volume variability and its influencing factors in the Greenland Sea during 1979– 2022 // Acta Oceanologica Sinica. 2025. V. 44. P. 65–79. https://doi.org/10.1007/s13131-024-2389-5

19. Mauritzen C., Rudels B., Toole J. The Arctic and Subarctic oceans/seas // International Geophysics. Academic Press, 2013. V. 103. P. 443–470. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-391851-2.00018-6

20. Morozov E.G., Frey D.I. Currents and Tides in the Fram Strait and Greenland Sea // Oceanology. 2024. V. 64. № 5. P. 658–669. https://doi.org/10.1134/S0001437024700160

21. Oldenburg D., Armour K.C., Thompson L., Bitz C.M. The respective roles of ocean heat transport and surface heat fluxes in driving Arctic Ocean warming and sea ice decline // Journal of Climate. 2024. V. 37. № 4. P. 1431– 1448. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0399.1

22. Orvik K.A., Niiler P. Major pathways of Atlantic water in the northern North Atlantic and Nordic Seas toward Arctic // Geophysical Research Letters. 2002. V. 29. № 19. P. 2-1–2-4. https://doi.org/10.1029/2002GL015002

23. Polyakov I.V., Rippeth T.P., Fer I., Baumann T.M., Carmack E.C., Ivanov V.V., Janout M., Padman L., Pnyushkov A.V., Rember R. Intensification of near-surface currents and shear in the Eastern Arctic Ocean // Geophysical Research Letters. 2020. V. 47. № 16. e2020GL089469 p. https://doi.org/10.1029/2020GL089469

24. Rudels B., Korhonen M., Budéus G., Beszczynska-Möller A., Schauer U., Nummelin A., Quadfasel D., Valdimarsson H. The East Greenland Current and its impacts on the Nordic Seas: observed trends in the past decade // ICES Journal of Marine Science. 2012. V. 69. № 5. P. 841–851. https://doi.org/10.1093/icesjms/fss077

25. Schauer U., Beszczynska-Möller A., Walczowski W., Fahrbach E., Piechura J., Hansen E. Variation of measured heat flow through the Fram Strait between 1997 and 2006 // Arctic–subarctic ocean fluxes: Defining the role of the northern seas in climate. Dordrecht: Springer Netherlands, 2008. P. 65–85. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6774-7_4

26. Smedsrud L.H., Halvorsen M.H., Stroeve J.C., Zhang R., Kloster K. Fram. Strait sea ice export variability and September Arctic sea ice extent over the last 80 years // The Cryosphere. 2017. V. 11. № 1. P. 65–79. https://doi.org/10.5194/tc-11-65-2017

27. Strehl A.M., Latarius K., Kanzow T. A 70-year perspective on water-mass transformation in the Greenland Sea: From thermobaric to thermal convection // Progress in Oceanography. 2024. V. 227. 103304 p. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2024.103304

28. Walczowski W. Atlantic water in the Nordic Seas. Properties, Variability, Climatic Importance, GeoPlanet: Earth and Planetary Sciences. Berlin: Springer International Publishing, 2014. V. 174. https://doi.org/10.1007/978-3-319-01279-7

29. Zuo H., Balmaseda M.A., Tietsche S., Mogensen K., Mayer M. The ECMWF operational ensemble reanalysis– analysis system for ocean and sea ice: a description of the system and assessment // Ocean Science. 2019. V. 15. № 3. P. 779–808. https://doi.org/10.5194/os-15-779-2019