CC BY
114УДК 551.583:551.46
ЭО!: 10.24411/2658-4255-2019-10073
МЕЖГОДОВАЯ И СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПЛОЩАДИ ЛЬДОВ В СЕВЕРНОМ ЛЕДОВИТОМ ОКЕАНЕ ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ
А.В. Юлин1, Н.А. Вязигина1, Е.С. Егорова1
Арктический и антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург И icefor@aari.ru, naty_vyazik@mail.ru, egorova@aari.ru
Проанализированы межгодовые и сезонные изменения площади льда Северного Ледовитого океана по результатам спутникового мониторинга за ряд наблюдений 1978-2018 гг. Отмечено, что за исследуемый период площадь ледяного покрова устойчиво сокращалась, особенно в летний сезон, причём в последнее десятилетие (2009-2018 гг.) скорость её уменьшения заметно возросла. Сокращение площади льда происходило неравномерно по сезонам года. Показано, что в настоящее время процессы сокращения ледяного покрова летом и его нарастания зимой начали происходить раньше и интенсивнее, чем в 70-80-е годы прошлого столетия.
Ключевые слова: Северный Ледовитый океан, ледяной покров, межгодовая и сезонная изменчивость, интенсивность изменения площади льда.
INTERANNUAL AND SEASONAL VARIABILITY OF ARCTIC SEA ICE EXTENT ACCORDING TO SATELLITE OBSERVATIONS
A.V. Yulin1, N.A. Vyazigina1, E.S. Egorova1
1Arctic and Antarctic Research Institute, St. Petersburg
The interannual and seasonal changes of Arctic sea ice extent according to satellite observations from 1978-2018 are analyzed. Steady reduction in the sea ice cover over the research period is reported. In addition, we denoted the especially pronounced during the summer months acceleration of the reduction of the sea ice extent in 2009-2018. The uneven reduction of the sea ice extent over the seasons is shown. In 2009-2018 the processes of the reduction of the sea ice are earlier and faster than in 1979-1988.
Keywords: Arctic Ocean, sea ice extent, interannual and seasonal variability, rate of the sea ice extent change.
Введение
Площадь льда в Северном Ледовитом океане (СЛО) и его морях является наиболее доступным и информативным показателем состояния климатической системы «атмосфера-лёд-океан» и происходящих в этой системе изменений. Выхолаживание океана в осенне-зимний период приводит к увеличению площади льда и нарастанию его толщины, а нагревание в весенне-летний период — к таянию льда и уменьшению площади льда. 28
В работе анализируется межгодовая и сезонная изменчивость площади льда в СЛО за период спутниковых наблюдений с 1978 по 2018 гг. Мониторинг состояния площади ледяного покрова показывает, что в межгодовой изменчивости площади льда в СЛО наблюдаются существенные количественные изменения как в зимний, так и в летний период.
Следует отметить, что изменчивость ледяного покрова СЛО изучается уже достаточно давно.
Целым рядом исследователей установлено, что за период регулярных спутниковых наблюдений сохраняется устойчивая тенденция к уменьшению ледяного покрова в СЛО, которая особенно усилилась в последнее десятилетие [1, 2, 3, 4]. Подтверждение этого факта следует из сравнения значений площади льда СЛО за различные десятилетия: десятилетие начала регулярных спутниковых изменений в 70-80 гг. прошлого столетия, когда площадь ледяного покрова в конце зимнего периода в среднем достигала 1200012300 тыс. км2, а в летний период таяния уменьшалась до 7200-7700 тыс. км2, и за последнее десятилетие современного периода, в котором площадь льда сократилась до 11300-11700 тыс. км2 и 4600-5500 тыс. км2 соответственно.
Изменение площади льда в СЛО имеет хорошо выраженный сезонный ход, в котором за последнее десятилетие также отмечаются значительные изменения. В рассматриваемый период 2009-2018 гг. увеличилась повторяемость отрицательных аномалий площади льда и число её абсолютных минимумов. В конце зимнего периода 2016 г. наблюдался абсолютный минимум нарастания льда за весь ряд наблюдений с 1978 г., достигший 11365 тыс. км2, а в 2012 г. — абсолютный минимум летнего сокращения площади льда, составивший 3515 тыс. км2. В осенний период 2018 г. наблюдался абсолютный максиму нарастания льда за месяц, когда площадь ледяного покрова с октября по ноябрь увеличилась на 3477 тыс. км2.
Очевидно, что в изменениях площади льда в СЛО в последнее десятилетие начали проявляться значительные межгодовые и сезонные колебания от года к году, приводящие к аномальному развитию и проявлению ледовых явлений. Произошедшие изменения в состоянии площади ледяного покрова в СЛО в летний и зимний периоды требуют их дополнительного детального анализа.
Используемые данные
В работе используется массив данных Мирового центра данных по морскому льду (ЫБЮС), основой которого являются данные с дискретностью 1-2 суток пассивного микроволнового зондирования Северной полярной области ББМР-ББМ/ 1-ББМ1Б по алгоритму ЫАБАТБАМ, копируемые МЦД МЛ из архива Национального ледового центра данных США по снегу и льду (НЦДСЛ). Эти данные охватывают период с 26.10.1978 г. по настоящее время [5, 6]. Массив данных представляет собой матрицы оценки общей сплоченности морского льда в процентах по ячейкам сетки полярной стереографической проекции размерностью 25*25 км. Следует отметить, что эти данные имеют известные ограничения и погрешности, среди которых занижение сплоченности для разрушенного льда в период таяния, полос и пятен, ложные эффекты в береговой зоне и зонах движения полярных циклонов. Однако используемый массив данных при должном экспертном контроле предоставляет уникальные возможности для оценки вероятностных характеристик сплоченности льда, а также положения его кромки и ледовитости.
В работе используются среднемесячные значения площади льда в СЛО за ряд наблюдений с осеннего периода 1978 г. до конца 2018 г. Архив данных доступен на сайте ФГБУ «ААНИИ» по ссылке [http://wdc.aari.ru, 5].
Межгодовая изменчивость
площади льдов в Северном Ледовитом океане
На Рисунке 1 демонстрируется межгодовой ход среднемесячных значений площадей ледяного покрова для двух наиболее характерных месяцев года (апрель и сентябрь), а также среднегодовых значений за весь ряд наблюдений с 1978 по 2018 гг. Апрель является периодом максимального нарастания ледяного покрова и характеризует накопление льда за прошедший осенне-зимний период. Сентябрь относится к периоду максимального сокращения ледяного покрова, когда наблюдается уменьшение его площади в результате
Рисунок 1 — Межгодовые изменения значений площади льда в СЛО: 1 — на период максимального накопления в апреле, 2 — среднегодовой площади, 3 — на период максимального разрушения в сентябре, и их линейные тренды (пунктирные линии).
весенне-летнего таяния. Среднегодовые значения площади льдов характеризуют итоговый баланс площади льда в СЛО результате зимнего накопления и летнего разрушения.
Изменения площади льда в СЛО проявляет устойчивую тенденцию к уменьшению [2, 3, 4]. Амплитуда межгодовых колебаний площади ледяного покрова в апреле значительно меньше, чем амплитуда колебаний, наблюдающаяся в сентябре (см. рис. 1).
В Таблице 1 приводятся статистические характеристики среднемесячных значений площадей ледяных массивов и показатели их вариации.
В конце зимнего периода нарастания (в марте-апреле) в годы максимального развития ледяного покрова площадь льда может достигать 12539-12608 тыс. км2, а в годы минимального развития — 11329-11365 тыс. км2. Тогда амплитуда наблюдаемых изменений изменяется в пределах от 1175 до 1280 тыс. км2, а сред-неквадратическое отклонение составляет около 300 тыс. км2.
В конце летнего периода таяния (в августе-сентябре) в годы максимального
сокращения площадь ледяного покрова может уменьшаться до 3515-4754 тыс. км2, а в годы максимального сохранения — до 7682-8081 тыс. км2. Тогда амплитуда наблюдаемых изменений составляет 3327-4168 тыс. км2, а сред-неквадратическое отклонение — около 1000 тыс. км2.
Таким образом, амплитуда межгодовых колебаний площади ледяного массива может достигать нескольких миллионов квадратных километров, а среднеквадратическое отклонение — от 300 тыс. км2 в зимний до 1000 тыс. км2 в летний период.
Наибольшие межгодовые изменения площади ледяного покрова в СЛО отмечаются в сентябре, т.е. конце летнего периода таяния. В годы с большим развитием ледяного покрова его площадь может доходить до значения в 7600 тыс. км2. В этом случае на акватории всех российских арктических морей возможно наличие дрейфующих льдов, блокирующих судоходные трассы и участки побережья. В годы минимального развития ледяной покров СЛО составляет не более 3515 тыс. км2. При этом ото льдов
Таблица 1
Среднемесячные значения площади льда в Северном Ледовитом океане и основные статистики их изменений за ряд наблюдений 1978-2018 гг., тыс. км2
Месяцы Показатели, тыс. км2
Среднее значение Минимум Максимум Амплитуда Стандартное отклонение
I 11810 11095 12579 1484 377
II 11918 11207 12682 1475 361
III 11971 11329 12608 1280 294
IV 11962 11365 12539 1175 294
V 11684 10819 12407 1588 344
VI 10901 9834 11765 1930 524
VII 8961 7553 10116 2564 820
VIII 6859 4754 8081 3327 963
IX 6113 3515 7682 4168 1118
X 7927 5718 9312 3595 1048
XI 10093 8348 11150 2802 627
XII 11401 10303 12202 1899 454
Среднее за год 10132 8986 10906 1920 565
освобождаются акватории всех российских арктических морей и часть центрального арктического бассейна. Амплитуда колебаний площади ледяного покрова между годами с максимальным и минимальным развитием может достигать 4168 тыс. км2, что практически сопоставимо с площадью европейской части России (5183 тыс. км2).
Наглядное представление о большой межгодовой изменчивости ледяного покрова в СЛО дает распределение ледяного покрова за годы, когда после летнего
таяния наблюдалась большая и малая остаточная ледовитость в сентябре (рис. 2). В годы большой ледовитости акватория российских арктических морей не очищается ото льдов вплоть до осеннего периода нового ледообразования. В годы малой ледовитости акватория всех арктических морей полностью очищается ото льдов, на трассе СМП наблюдается чистая вода, а граница дрейфующих льдов наблюдается в районе 80-85°с.ш.
Рисунок 2 — Карты фактического распределения ледяного покрова в годы с большим (левый рисунок) и малым (правый рисунок) развитием ледяного покрова в сентябре [5].
Анализ плотности распределения среднегодовых значений площади льда в СЛО за ряд наблюдений 1978-2018 гг. (рис. 3) показывает, что исследуемый ряд имеет двухмодальное распределение, которое характеризуется двумя характерными группами величин. Первая из них объединяет повторяемости повышенной ледовитости (в интервале изменений 10000-11000 тыс. км2) и характеризует период 1978-1998 гг. Вторая связывает повторяемости пониженной ледовитости (в интервале изменений 8800-9900 тыс. км2) и отмечается для двух последних десятилетий.
Главной особенностью межгодовой изменчивости площади льда, проявившейся за 42-летний период, стало наличие устойчивых отрицательных трендов, которые хорошо аппроксимируются линейными функциями [2, 3, 4]. Тренды статистически значимы (для 95% уровня значимости) и дают высокие коэффициенты детерминации, порядка 0,7-0,8, что показывает высокий вклад тренда в общей дисперсии изменчивости площади льда в СЛО.
Линейное (по тренду) уменьшение
площади ледяного покрова за весь 42-летний ряд составляет - 18 тыс. км2 за год для апреля, - 80 тыс. км2 за год для сентября и -40 тыс. км2 в целом за год (см. рис. 1).
Однако, как отмечается рядом авторов [1, 2, 3, 4], уменьшение площади ледяного покрова в СЛО за наблюдаемый период происходит неравномерно. Для последних двух десятилетий характерно ускоряющееся сокращение площади морского льда, особенно хорошо выраженное в летний период. Проверка вида линейных трендов отдельно за десятилетия 1978-1998 и 1999-2018 гг. показывает, что за последние два десятилетия действительно наблюдается ускорение сокращения площади морского льда в СЛО, которое проявляется как в зимний, так и в летний периоды (рис. 4). Особенно заметное уменьшение площади ледяного покрова отмечается для летнего периода (см. рис. 4 б).
В Таблице 2 приводятся среднемесячные значения площади льда в СЛО за десятилетия повышенной (1979-1988 гг.) и пониженной (2009-2018 гг.) ледовитости, а также разность между ними.
Рисунок 3 — Плотность распределения среднегодового количества льда в СЛО
за весь ряд наблюдений 1978-2018 гг.
Рисунок 4 — Аппроксимация межгодовых изменений площади льда в СЛО в период максимального накопления в апреле (а) и максимального таяния в сентябре (б) за два двадцатилетних периода: 1 — период 1978-1998 гг., 2 — период 1999-2018 гг. и их линейные
тренды (пунктирная линия).
Из приведенных данных (см. табл. 2) следует, что за 42-летний период наблюдений произошло общее уменьшение площади льда в СЛО, неравномерно проявившееся по сезонам. В зимний период площадь льда сократилась на 600-700 тыс. км2 и соответственно на такую же величину увеличилась площадь чистой воды в западных морях Арктики (в Гренландском и Баренцевом). В летний период сокращение площади
оказалось более значительным и составило 2200-2500 тыс. км2. Следовательно, на такую величину увеличилось площадь чистой воды по всем окраинным морям СЛО. Таким образом, если в десятилетие 1979-1988 гг. в летний период очищалась ото льдов около половины площади океана, то в последнее десятилетие 2009-2018 гг. в среднем очищается почти 2/3 его акватории (68%).
Таблица 2
Среднемесячные значения площади льда в Северном Ледовитом океане за выделенные десятилетия повышенной и пониженной ледовитости, тыс. км2
Месяцы Периоды наблюдений
1979-1988 гг. 2009-2018 гг. Разность между периодами
I 12151 11395 756
II 12253 11520 733
III 12268 11650 617
IV 12288 11691 597
V 12043 11312 730
VI 11457 10210 1247
VII 9806 7852 1954
VIII 7792 5583 2208
IX 7208 4676 2532
X 8889 6538 2351
XI 10664 9292 1372
XII 11827 10854 973
Среднее за год 10720 9380 13400
Сезонная изменчивость площади льдов в Северном Ледовитом океане
Изменение площади льда в СЛО в годовом цикле имеет хорошо выраженный сезонный ход [3, 4, 7], в котором можно выделить три основных периода:
• период весенне-летнего сокращения площади с мая по сентябрь (5 месяцев),
• период интенсивного осенне-зимнего нарастания площади с октября по декабрь (3 месяца),
• период незначительного зимнего нарастания площади, с января по апрель (4 месяца).
Особенности сезонного хода определяются процессами, происходящими в Арктике.
Ледообразование в СЛО начинается в конце августа в массиве остаточных льдов к северу от широты 80°с.ш. и продолжается в течение всего сентября в самом массиве и в узкой прикромочной зоне, не приводя к значительному увеличению площади молодых льдов. С конца сентября граница ледообразования выходит за пределы массива остаточных льдов и ледообразование активно распространяется на пространства чистой
воды. Площадь льда в СЛО начинает интенсивно увеличивается.
Процессы увеличения площади льда продолжаются с октября по апрель. С октября по декабрь увеличение площади ледяного покрова происходит очень интенсивно: в этот период она увеличивается на 1500-2000 тыс. км2 ежемесячно вплоть до января. Интенсивность нарастания площади уменьшается в январе и далее до апреля не превышает 20-100 тыс. км2 в месяц (менее 1% от площади льда в СЛО в этот период), несмотря на всю суровость этих месяцев.
В апреле площадь ледяного покрова в СЛО достигает максимума и составляет в среднем около 12000 тыс. км2 (см. табл. 1). В мае начинается уменьшение площади льда за счет процессов теплового разрушения и таяния, а также в результате его выноса, главным образом через пролив Фрама. В сентябре таяние и сокращение ледяного покрова прекращается. В среднем площадь остаточных льдов в сентябре составляет около 6000 тыс. км2 (см. табл. 1). Массив льдов, сохранившийся после летнего разрушения и таяния, состоит преимущественно из старых и однолетних остаточных льдов.
Однако, как следует из характера межгодовой изменчивости площади ледяного покрова и плотности распределения его среднегодового количества (см. рис. 1 и 3), рассмотрение только сред-немноголетнего сезонного хода площади льда недостаточно для понимания происходящих в СЛО изменений. Период повышенной ледовитости, наблюдавшийся в 70-80-х гг. прошлого столетия, и ускоряющееся сокращение площади морского льда, хорошо проявившееся в последнее десятилетие, вызывает необходимость рассматривать эти периоды по отдельности.
На Рисунке 5 приводится среднемно-голетний сезонный ход изменения площади ледяного массива в СЛО за весь ряд наблюдений, а также за характерные 10-летние периоды. Для первого периода с 1979 по 1988 гг. характерна повышенная площадь льда (поэтому мы будем называть его десятилетием повышенной ледовитости), а для второго с 2009 по 2018 гг. — напротив, пониженная площадь ледяного покрова (обозначим его десятилетием пониженной ледовитости).
Вид сезонного хода за весь ряд наблюдений не изменился (см. рис. 5). Для последнего десятилетия также
характерны три основных периода: весенне-летний, осенне-зимний и зимний. Но по сравнению с периодом повышенной ледовитости, в 2009-2018 гг. отмечается существенное уменьшение общей площади льда, участвующих в сезонном ледовом балансе как в зимний, так и в летний период, причем наблюдаемое уменьшение обшей площади льдов в различные сезоны года происходит неравномерно.
В десятилетие повышенной ледовитости площадь льда на период максимального нарастания (в апреле) в среднем увеличивается до 12288 тыс. км2, а в десятилетие пониженной ледовитости — до 11691 тыс. км2. Уменьшение общей площади льда в зимний период составляет около 600 тыс. км2 или 5% общего количества льда.
Максимальное сокращение ледяного покрова в сентябре в десятилетие повышенной ледовитости (в сентябре) в среднем достигает 7208 тыс. км2, а в десятилетие пониженной ледовитости — 4676 тыс. км2. Площадь остаточных льдов в конце летнего периода таяния уменьшается на 2500 тыс. км2, что равняется 35% общего количества льда.
Рисунок 5 — Сезонный ход изменения площади льда в СЛО: 1 — за весь период спутниковых наблюдений 1978-2018 гг., 2 — за десятилетие повышенной ледовитости 1979-1988 гг., 3 — за
десятилетие пониженной ледовитости 2009-2018 гг.
Существенные изменения произошли в количестве льда, исчезающих и появляющихся в течение сезонного хода.
За период 1979-1988 гг. площадь льда с 12288 тыс. км2 в апреле уменьшилась до 7208 тыс. км2 в сентябре, или на 5080 тыс. км2. Приблизительно на такое же количество площадь льда увеличилась осенью и зимой.
В 2009-2018 гг. площадь льдов с 11691 тыс. км2 в апреле сократилась до 4676 тыс. км2 в сентябре, или на 7015 тыс. км2. Примерно настолько же км2 возросла площадь льда в осенне-зимний период.
Площадь акватории океана, на которой в сезонном цикле ледяной покров начал исчезать в летний и появляться в осенне-зимний период, за последнее десятилетие возросла на 2000 тыс. км2 (на 38%).
Таким образом, выделим два важных изменения в сезонном ходе изменения площади льдов в СЛО за последнее десятилетие пониженной ледовитости:
• общая площадь льдов в течение всего года изменилась в сторону уменьшения, но неравномерно по сезонам года: на 5% в осенне-зимний и на 35% в весенне-летний период;
• площадь льдов, участвующих в ледовом балансе, и соответственно площадь акватории океана, ежегодно очищающейся в летний и покрывающейся льдом в осенне-зимний период, возросла с 5000 до 7000 тыс. км2 или почти на 2000 тыс. км2 (на 38%).
Для более детального понимания произошедших перемен необходимо рассмотреть интенсивность изменения площади льда в сезонном цикле, т.е. разность между её значениями за предыдущий и последующий месяц. Интенсивность изменения является информативным показателем динамики нарастания или уменьшения площади льда.
На Рисунке 6 приводится среднемесячный сезонный ход интенсивности изменения площади ледяного покрова за десятилетия повышенной и пониженной ледовитости, а также разности между ними.
В период с января по апрель ход интенсивности изменения площади льда за рассматриваемые десятилетия практически не изменяется. В 2009-2018 гг. в этот период года также наблюдается незначительно увеличение площади льда в СЛО, не превышающее 100 тыс. км2 (менее 1% от площади в этот период).
3000
1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-1
Месяцы
Рисунок 6 — Средний сезонный ход интенсивности изменения площади льдов в СЛО: 1 — за десятилетние повышенной ледовитости 1979-1988 гг., 2 — за последнее десятилетие пониженной ледовитости 2009-2018 гг. 3 — разности между ними.
В период весенне-летнего таяния и сокращения площади, начиная с апреля-мая, в изменении площади льда начинают проявляться существенные различия. В последнее десятилетие уменьшение площади льдов происходит раньше и интенсивнее, чем в десятилетие повышенной ледовитости.
Также в 2009-2018 гг. существенно возросла (по модулю) величина интенсивности изменения площади льдов между июнем и июлем. На этот период сместился пик уменьшения площади льда до -2355 тыс. км2, который в 19791988 гг. приходился на июль-август и составлял -2015 тыс. км2 (см. кривую 2 на рис. 6). Величина интенсивности изменения площади льда увеличилась (по модулю) между всеми месяцами весенне-летнего периода, от -88 тыс. км2 между апрелем и маем до -300...-700 тыс. км2 между остальными месяцами (см. кривую 3 на рис. 6). В итоге за весенне-летний период в последнее десятилетие наблюдалось более значительное уменьшение площади льда в летний период. Если в период десятилетия повышенной ледовитости общее сокращение площади льда составило в среднем около -5000 тыс. км2, то в последнее десятилетие пониженной ледовитости сокращение стало глубже и достигло почти -7000 тыс. км2. Увеличение площади таяния ледяного покрова и увеличение площади очищающейся акватории океана в летний период превысило 2 млн км2. Необходимо особо отметить, что те льды, которые стали дополнительно таять в СЛО, представляют собой однолетние средние и толстые льды в диапазоне толщины 100-150 см и старые льды (толщиной более 150 см) [8].
Свидетельством значительного изменения интенсивности таяния площади льда в летний период в последнее десятилетие является наблюдавшиеся в 2007 и 2012 гг. абсолютные минимумы площади, когда только за один месяц (между июнем и июлем в 2007 г. и июлем и августом в 2012 г.) она уменьшилась на -2780 и -2799 тыс. км2 соответственно.
Следует принять во внимание, что это ожидаемый результат действия
происходящего потепления, который подтверждается величиной сокращения площади льда в СЛО в межгодовом и сезонном ходе.
В осенне-зимний период, с сентября по декабрь, начинается увеличение площади льда в результате процесса ледообразования. В последнее десятилетие увеличение площади льдов начало происходить интенсивнее и больше, чем в десятилетие повышенной ледовитости.
В 2009-2018 гг. наблюдалось значительное увеличение интенсивности нарастания площади льда между всеми месяцами осенне-зимнего периода (см. кривую 2 на рис. 6). На период между октябрем и ноябрем приходился пик увеличения интенсивности, который достигал 2721 тыс. км2. В 1979-1988 гг. пик увеличения площади льда также приходился на этот период, но по величине составлял только 1775 тыс. км2. Таким образом, увеличение интенсивности нарастания площади льда только между октябрем-ноябрем в последнее десятилетие возросло почти на один млн. км2 (947 тыс. км2).
Интенсивность увеличения площади льдов увеличилась в последнее десятилетие между всеми месяцами осенне-зимнего периода, от 148 тыс. км2 до 947 тыс. км2, что в итоге привело к более значительному увеличению площади льда в СЛО почти на 2 млн. км2 (см. кривую 3 на рис. 6). Появившийся новый ледяной покров представляет собой преимущественно начальные и молодые льды.
Тем не менее, это увеличение интенсивности нарастания площади льда в осенне-зимний период за последнее десятилетие свидетельствует о быстром расходе теплозапаса верхнего деятельного слоя океана осенью. Свидетельством такого увеличения интенсивности нарастания площади льда является наблюдавшийся в 2018 г. абсолютный максимум увеличения площади льда, когда только за один месяц между октябрем и ноябрем площадь льда увеличилась на 3477 тыс. км2.
Полученные оценки таяния и нарастания ледяного покрова за десятилетие
повышенной и пониженной ледовитости позволяют в первом приближении оценить изменения возрастного состава льдов СЛО. Весь лед, сохранившийся после летнего таяния, состоит из старых и однолетних остаточных льдов, которые после начала нового ледообразования с 1 января нового года переходят в разряд двухлетних льдов. Весь молодой лед, появившийся в течение осенне-зимнего периода с декабря по январь, к концу периода нарастания будет представлять собой однолетний, преимущественно однолетний средний и толстый. Небольшое количество молодых льдов, появившиеся в весенние месяцы и не превышающие 1% от общей площади льда, представляют однолетние тонкие и молодые.
В возрастном составе льдов СЛО на период максимального нарастания (апрель) в десятилетие повышенной ле-довитости наблюдалось в среднем около 7208 тыс. км2 старых и двухлетних и около 5080 тыс. км2 однолетних льдов (см. табл. 2), что составляет 59% и 41% соответственно.
В последнее десятилетие пониженной ледовитости на период максимального нарастания наблюдалось в среднем около 4676 тыс. км2 старых и двухлетних и около 7015 тыс. км2 однолетних льдов (см. табл. 2), что составляет 40% и 60% соответственно. Переход к преобладанию однолетних льдов в возрастном составе льдов в СЛО над многолетними произошел по нашим оценкам в период 20022004 гг. По имеющимся оценкам других авторов, соотношение возрастного состава льдов после 2004 г. между многолетними и однолетними льдами в СЛО в конце зимнего сезона кардинально изменилось и составляет примерно 33,3% и 66,7% соответственно [9], тогда как до начала 2000-х годов это соотношение было обратным [10]. Оценки достаточно близки, что подтверждает их достоверность.
Таким образом, в возрастном составе льдов СЛО произошли существенные изменения: если в период 1979-1988 гг. преобладали старые и двухлетние льды, то в последнее десятилетие 2009-2018 гг. превалировали однолетние льды осенне-зимнего образования.
Заключение
Результаты исследований показывают, что в изменении площади льда СЛО за ряд наблюдений с 1978 по 2018 гг. наблюдается значительная межгодовая изменчивость. Многолетние изменения площади льда проявляется в наличии устойчивой тенденции к уменьшению, которая хорошо аппроксимируется линейным отрицательным трендом, составляющим 40 тыс. км2 в год.
Кроме того, в последнее десятилетие сокращение площади морского льда в СЛО ускорилось, особенно в летний период. Площадь акватории океана, очищающаяся в летний период таяния, возросла до 68% (2/3 акватории океана).
Сезонный ход изменения площади льда в СЛО в последнее десятилетие также претерпел существенные изменения. Общая площадь льда в течение всего года изменилась в сторону уменьшения, но крайне неравномерно по сезонам года. В осенне-зимний период площадь льда в СЛО сократилась на 600-700 тыс. км2 (5% от среднемноголет-него значения), а в весенне-летний период сокращение площади оказалось более значительным и составило 22002500 тыс. км2 (35% от среднемноголетне-го значения).
Обобщим основные тенденции в изменения сезонного хода:
- в последнее десятилетие в летний период сокращение площади льда начало происходить раньше и интенсивнее, чем в десятилетие повышенной ледовитости (1979-1988 гг.);
- в последнее десятилетие (20092018 гг.) в осенне-зимний период увеличение площади льдов начало происходить более интенсивно и количество образовавшихся льдов существенно увеличилось, чем в десятилетие повышенной ледовитости.
Площадь участвующего в ледовом балансе льда, которая сокращается в летний и образуется в осенне-зимний период, возросла в последнее десятилетие по сравнению с десятилетием повышенной ледовитости с 5000 до 7000 тыс. км2.
В возрастном составе льдов Северного Ледовитого океана произошли
существенные изменения. Если в десятилетие повышенной ледовитости (19791988 гг.) преобладали старые и двухлетние льды, то в последнее десятилетие (2009-2018 гг.) преобладающими льдами становятся однолетние льды осенне-зимнего образования.
В целом можно утверждать, что в изменениях площади льда в СЛО в последнее десятилетие начали проявляться значительные межгодовые и сезонные колебания от года к году, приводящие к аномальному развитию и проявлению ледовых явлений.
Благодарности.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-05-60109.
Acknowledgments.
The reported study was funded by RFBR according to the research project № 18-0560109.
Список литературы:
1. Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Ковалев Е.Г, Смоляницкий В.М. Научные исследования в Арктике, т. 2, Климатические изменения ледяного покрова морей Евразийского шельфа. СПб.: «Наука», 2007. 136 с.
2. Алексеев ГВ., Александров Е.И., Глок Н.И., Иванов Н.Е., Харланенкова Н.Е., Юлин А.В. Эволюция площади морского ледяного покрова Арктики в условиях современных изменений климата // Исследование Земли из космоса. 2015. № 2. С. 5-19.
3. Алексеев ГВ., Данилов А.И., Катцов В.М., С.И. Кузьмина, Н.Е. Иванов Изменения площади морских льдов Северного полушария в XX и XXI веках по данным наблюдений и моделирования // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45. № 6. С. 675-686.
4. Иванов В. В., Алексеев В. А., Алексеева Т. А., Колдунов Н. В., Репина И. А., Смирнов А. В. Арктический ледяной покров становится сезонным? // Исследование Земли из космоса. 2013. № 4. С. 50-65.
5. Мировой центр данных по морскому льду. иР1_: http://wdc.aari.ru (дата обращения 11.10.2019).
6. Информационные материалы по мониторингу морского ледяного покрова Арктики и Южного Океана на основе данных ледового картирования и пассивного микроволнового зондирования SSMR SSM/I-SSMIS-AMSR2. URL: http://wdc.aari.ru/resources/d0042 (дата обращения 11.10.2019).
7. Захаров В.Ф. Морские льды в климатической системе. СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. 213 с.
8. Алексеева Т.А., Сероветников С.С., Фролов С.В., Соколов В.Т. Ледовые условия плавания в арктическом бассейне в летний период 2018 года // Российская Арктика. 2018. №2. С. 31-40.
9. Kwok R., Cunningham G.F., Wensnahan M., Rigor I., Zwally H.J., Yi D. Thinning and volume loss of the Arctic Ocean sea ice cover: 2003-2008 // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. № C07005. doi: 10.1029/2009JC005312.
10. Stroeve J.C., Serreze M.C., Holland M.M., Kay J.E., Mala- nik J., Barrett A.P. The Arctic's rapidly shrinking sea ice cover: a research synthesis // Clim. Change. 2011. doi: 10.1007/s1058401101011.
References:
1. Frolov I., Gudkovich Z., Karklin V., Kovalev E. Smolyanitsky V. Climate Change in Eurasian Arctic Shelf Seas. Centennial Ice Cover Observations. Praxis Publishing Ltd. UK, Chichester. 2009. 164 p.
2. Alekseev G.V., Aleksandrov E.I., Glok N.I., Ivanov N.E., Kharlanenkova N.E., Yulin A.V. Evoliutsiia ploshchadi morskogo ledianogo pokrova Arktiki v usloviiakh sovremennykh izmenenii klimata. Issledovanie Zemli iz kosmosa. Earth exploration from space. 2015, 2: 5-19. [In Russian].
3. Alekseev G.V., Danilov A.I., Ivanov N.E., Kattsov V.M., Kuz'mina S.I. Izmeneniya ploshchadi morskih l'dov Severnogo polushariya v XX i XXI
vekah po dannym nablyudenij i modelirovaniya. Izvestiya RAN. Fizika atmosfery i okeana. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Atmospheric and Oceanic Physics. 2009, 45, 6: 675-686. [In Russian].
4. 4. Ivanov V. V., Alekseev V. A., Alekseeva T. A., Koldunov N. V., Repina I. A., Smirnov A. V. Arkticheskij ledyanoj pokrov stanovitsya sezonnym? Issledovanie Zemli iz kosmosa. Earth exploration from space. 2013, 4: 50-65. [In Russian].
5. 5. World Data Center Sea Ice file server. Available at: http://wdc.aari.ru (accessed 11.10.2019).
6. Arctic and Antarctic sea ice extent monitoring information materials based on data from ice mapping and passive microwave sounding SSMR SSM/I-SSMIS-AMSR2. Available at: http:// wdc.aari.ru/resources/d0042 (accessed 11.10.2019).
7. Zaharov V.F. Sea Ice In the Climate System. Gidrometeoizdat. 1996. 213 p.
8. Alekseeva T.A., Serovetnikov S.S., Frolov S.V., Sokolov V.T. Ledovye usloviia plavaniia v arkticheskom basseine v letnii period 2018 goda. Rossiiskaia Arktika. Russian Arctic. 2018, 2: 31-40. [In Russian].
9. Kwok R., Cunningham G.F., Wensnahan M., Rigor I., Zwally H.J., Yi D. Thinning and volume loss of the Arctic Ocean sea ice cover: 2003-2008 // J. Geophys. Res. 2009. V. 114. № C07005. doi: 10.1029/2009JC005312.
10. Stroeve J.C., Serreze M.C., Holland M.M., Kay J.E., Mala- nik J., Barrett A.P. The Arctic's rapidly shrinking sea ice cover: a research synthesis // Clim. Change. 2011. doi: 10.1007/s1058401101011.
