Исследовано влияние океанических вихрей на положение кромки морского льда
Международная группа исследователей при участии сотрудников Морского гидрофизического института РАН впервые детально изучила влияние океанических вихрей на динамику морского льда в северо-западной части Гренландского моря. Результаты исследования опубликованы в Journal of Geophysical Research: Oceans.
Гренландское море является одним из основных регионов формирования глубинной конвекции и Атлантической меридиональной циркуляции, которая существенно влияет на глобальный климат. В этом регионе происходит встреча холодных полярных вод с теплыми атлантическими водами, что влечёт за собой сильные температурные градиенты. Через пролив Фрама выносится около 80 % морского льда из Арктического бассейна, при этом около 90 % этого льда тает именно в Гренландском море. Понимание процессов, контролирующих таяние морского льда в условиях изменения климата, является крайне важной научной задачей.
«Вихри, как основной процесс горизонтального обмена через фронты, могут значительно ускорять отступление кромки льда, но их количественное влияние и механизмы ранее не были досконально изучены из-за недостаточного разрешения спутниковых данных и моделей», — поясняет соавтор исследования, руководитель лаборатории морских полярных исследований МГИ РАН Игорь Козлов.
Изучением роли океанических мезомасштабных вихрей в изменении положения кромки морского льда в Гренландском море авторы статьи занимались несколько лет. Основной анализ проводился в период с апреля по июль 2007 года — время, когда положение кромки льда было относительно стабильным, что позволяло изучать баланс между динамическими процессами адвекции льда и термодинамическими процессами образования и таяния без влияния экстремальных сезонных событий, таких как быстрый летний распад льда.
Для решения этой задачи авторы использовали высокоразрешающую конфигурацию океанической модели FESOM1.4, которая воспроизводит процессы в проливе Фрама с детализацией до одного километра. Такое разрешение позволяет одновременно моделировать движение океанических течений и динамику морского льда, улавливая мельчайшие детали их взаимодействия.
Для поиска и анализа океанических вихрей в модельных данных применялись специальные алгоритмы автоматического распознавания, а границу ледового покрова определяли по концентрации льда в 25 % — это стандартный показатель, используемый в арктических исследованиях.
Чтобы убедиться в достоверности результатов, исследователи сопоставили модельные данные с реальными спутниковыми наблюдениями: измерениями концентрации морского льда со спутника AMSR-E и радиолокационными снимками, на которых видны вихревые структуры в океане.
Это позволило впервые количественно оценить влияние мезомасштабных вихрей размером от 10 до 40 километров на динамику ледовой кромки.
«Главный вывод нашей работы состоит в том, что океанические вихри действительно оказывают сильное локальное воздействие на кромку льда, вызывая её отступление на 3—8 км в день за счёт горизонтального переноса тепла и выноса льда в более тёплые воды, — отмечает Игорь Козлов.
Неожиданным открытием стало то, что интегральный эффект вихрей заключается не в необратимом отступлении льда, а в стабилизации его кромки. Когда кромка льда продвигается на восток, она попадает в зону высокой вихревой активности и усиленного таяния. Когда она отступает на запад, вихревая активность ослабевает, и положение кромки стабилизируется за счёт постоянной адвекции льда из Арктики.
Полученные результаты важны для улучшения климатических моделей. Они демонстрируют критическую важность высокого пространственного разрешения (около 1 км) для корректного воспроизведения океанических вихрей и их влияния на лёд. Это поможет создать более точные климатические прогнозы, особенно для чувствительных полярных регионов.
Исследование углубляет понимание того, как именно океанические, а не только атмосферные процессы регулируют состояние морского льда. Для судоходства более точное понимание динамики кромки льда может быть полезно при планировании маршрутов в прикромочной ледовой зоне, например, на трассе Северного морского пути. Работа также вносит вклад в фундаментальную океанологию, проясняя роль вихрей в кросс-фронтальном переносе тепла и свойств воды в арктическом бассейне.
В будущем исследователи планируют расширить работу в нескольких направлениях.
«Мы намерены использовать экспедиционные натурные и спутниковые измерения для проверки и уточнения результатов, изучить роль субмезомасштабных вихрей меньшего размера и их вклад в вертикальные потоки тепла к нижней границе льда, провести аналогичный анализ для других периодов, а также более точно разделить влияние вихрей, приливов и внутренних волн на таяние морского льда», — поделился планами Игорь Козлов.
Работа выполнена в рамках темы государственного задания МГИ РАН «Комплексные исследования гидрофизических процессов в полярных районах Мирового океана на основе мультисенсорных дистанционных и контактных измерений» и гранта Российского научного фонда № 25-17-00309 международным коллективом учёных из МГИ РАН, Санкт-Петербургского государственного университета, Арктического и антарктического научно-исследовательского института, немецкого Института Альфреда Вегенера и Океанологического университета Китая.
Источник: пресс-служба Минобрнауки России.