Изменчивость и тренды ледовитости Баренцева моря и Арктики в 1979–2022 гг.

Цель работы: оценить межгодовую и декадную изменчивость ледовитости Баренцева моря и Арктики в разные сезоны за период с 1979 по 2022 гг.

Материалы: спутниковые данные по площади льда в Баренцевом море и Арктике, климатические индексы, океанографические данные, собранные в ходе экспедиций ПИНРО в Баренцево море, и другая доступная информация о его гидрометеорологических условиях в 1979–2022 гг.

Методы: сравнительный анализ данных, методы описательной статистики, корреляционный, регрессионный, гармонический и кластерный анализы.

Результаты: дана характеристика межгодовых изменений ледовитости Баренцева моря и Арктики в разные сезоны за 1979–2022 г. Современные изменения климата, проявившиеся в значительном потеплении воздушных и водных масс в Арктике, привели к существенному сокращению площади льдов в исследуемых районах в последние десятилетия: во все месяцы и сезоны имели место хорошо выраженные отрицательные тренды. Среднегодовая ледовитость Арктики сокращалась со скоростью 532 тыс. км² за десятилетие, Баренцева моря — со скоростью 105 тыс. км² за десятилетие. За последние 40 лет площадь льда в Арктике сократилась на 14%, а в Баренцевом море — вдвое (на 51%), при этом продолжительность безлёдного периода в Баренцевом море увеличилась с одного до трёх месяцев. Выявлены гидрометеорологические параметры, наиболее тесно связанные с ледовитостью Арктики (|r| ≥ 0,40) и Баренцева моря (|r| ≥ 0,60), для которой построены надёжные регрессионные модели, объясняющие 45,2 и 88,0% её изменчивости соответственно. Количественно оценён вклад отдельных факторов в объясняемую уравнениями регрессии изменчивость ледовитости, и отмечена ведущая роль температуры воздуха.

Практическая значимость: полученные результаты позволят лучше понимать климатические процессы, происходящие в последние десятилетия в Арктике в целом, и в Баренцевом море в частности, и могут быть использованы для оценки влияния изменений климата на основные объекты российского рыболовства в этих районах.

1. Алексеев Г.В., Глок Н.И., Смирнов А.В., Вязилова А.Е. 2016. Влияние Северной Атлантики на колебания климата в районе Баренцева моря и их предсказуемость // Метеорология и гидрология. № 8. С. 38–56.

2. Безруков Ю. Ф. 2006. Океанология. Часть I. Физические явления и процессы в океане. Симферополь: Таврический НУ им. В. И. Вернадского. 159 с.

3. Вязигина Н. А., Тимохов Л. А., Егорова Е. С., Юлин А. В. 2021. Информативность гидрометеорологических и астрогеофизических факторов в задаче описания межгодовых колебаний ледовитости Гренландского моря // Лёд и Снег. Т. 61. № 3. С. 431–444. DOI: 10.31857/S2076673421030099.

4. Герман Дж.Р., Голдберг Р. А. 1981. Солнце, погода и климат. Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат. 319 с. (Herman J. R., Goldberg R. A. 1978. Sun Wather, and climate. Scientific and Technical Information Office, National Aeronautics and Space Administration. U. S. Govt. Print)

5. Гершанович Д. Е., Муромцев А. М. 1983. Океанологические основы биологической продуктивности Мирового океана. Л.: Гидрометеоиздат. 320 с.

6. Гудкович З. М., Карклин В. П., Смоляницкий В. М., Фролов И. Е. 2009. О характере и причинах изменений климата Земли // Проблемы Арктики и Антарктики. № 81. С. 15–23.

7. Денисов В. В. 2002. Эколого-географические основы устойчивого природопользования в шельфовых морях (экологическая география моря). Апатиты: Изд-во КНЦ РАН. 502 с.

8. Елисеева И.И., Юзбашев М.М. 2004. Общая теория статистики. М.: Финансы и статистика. 656 с.

9. Жичкин А. П. 2015. Особенности межгодовых и сезонных колебаний аномалий ледовитости Баренцева моря // Метеорология и гидрология. № 5. С. 52–62.

10. Ижевский Г. К. 1961. Океанологические основы формирования промысловой продуктивности морей. М.: Пищепромиздат. 215 с.

11. Карсаков А. Л., Трофимов А. Г., Анциферов М. Ю., Ившин В. А., Губанищев М. А. 2022. 120 лет океанографических наблюдений на разрезе «Кольский меридиан». Мурманск: ПИНРО. 145 с.

12. Коросов А.В., Горбач В.В. 2007. Компьютерная обработка биологических данных. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ. 76 с.

13. Крашенинникова С. Б., Крашенинникова М. А. 2019. Причины и особенности долговременной изменчивости ледовитости Баренцева моря // Лёд и Снег. Т. 59. № 1. С. 112–122. DOI: 10.15356/2076-6734-2019-1-112-122.

14. Лис Н.А., Егорова Е.С. 2022. Климатическая изменчивость ледовитости Баренцева моря и его отдельных районов // Проблемы Арктики и Антарктики. Т. 68. № 3. С. 234–247. DOI: 10.30758/0555-2648-2022-68-3-234-247.

15. Лис Н. А., Чернявская Е. А., Миронов Е. У., Тимохов Л. А., Егорова Е. С. 2023. Информативность факторов, формирующих долгопериодные колебания ледовитости отдельных районов Баренцева моря // Российская Арктика. Т. 5. № 2. С. 17–32. DOI: 10.24412/2658-4255-2023-2-17-32.

16. Малинин В. Н. 2008. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. СПб.: РГГМУ. 408 с.

17. Малинин В. Н. 2020. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. Том 2. Анализ временных рядов и случайных полей. СПб.: РГГМУ. 196 с.

18. Ожигин В.К., Ившин В.А., Трофимов А.Г., Карсаков А.Л., Анциферов М. Ю. 2016. Воды Баренцева моря: структура, циркуляция, изменчивость. Мурманск: Изд-во ПИНРО. 260 с.

19. Ожигин В. К., Третьяк В. Л., Ярагина Н. А., Ившин В. А. 1999. Океанографические условия Баренцева моря и их влияние на выживание и развитие молоди северо-восточной арктической трески. Мурманск: Изд-во ПИНРО. 88 с.

20. Протасов Ю. М., Юров В. М. 2016. Гармонический анализ периодических колебаний объёмов продаж компании на основе инструмента «регрессия» MS EXCEL // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Экономика. № 2. С. 115–121. DOI: 10.18384/2310-6646-2016-2-115-121.

21. Прохорова У. В. 2022. Оценка влияния метеорологических параметров на изменчивость площади и толщины морского льда в Карском море // Проблемы Арктики и Антарктики. Т. 68. № 1. С. 64–75. DOI: 10.30758/0555-2648-2022-68-1-64-75.

22. Тимохов Л. А., Вязигина Н.А , Миронов Е. У., Юлин А. В. 2019. Климатические изменения сезонных и долгопериодных колебаний ледовитости Гренландского и Баренцева морей // Проблемы Арктики и Антарктики. Т. 65. № 2. С. 148–168. DOI: 10.30758/0555-2648-2019-65-2-148-168.

23. Трофимов А. Г., Карсаков А. Л., Ившин В. А. 2018. Изменения климата в Баренцевом море на протяжении последнего полувека // Труды ВНИРО. Т. 173. С. 79–91. DOI: 10.36038/2307-3497-2018-173-79-91.

24. Фролов И. Е., Гудкович З. М., Карклин В. П., Ковалев Е. Г., Смоляницкий В. М. 2007. Климатические изменения ледовых условий в арктических морях Евразийского шельфа // Проблемы Арктики и Антарктики. № 75. С. 149–160.

25. Шевченко А. В. 2000. Океанологические условия формирования промысловой продуктивности в морях СевероЕвропейского бассейна. Мурманск: Изд-во ПИНРО. 100 с.

26. Årthun M., Eldevik T., Smedsrud L. H., Skagseth Ø., Ingvaldsen R. B. 2012. Quantifying the influence of Atlantic heat on Barents Sea ice variability and retreat //journal of Climate. V. 25. Iss. 13. P. 4736–4743. DOI: 10.1175/JCLI-D-11-00466.1.

27. Boitsov V. D., Karsakov A. L., Trofimov A. G. 2012. Atlantic water temperature and climate in the Barents Sea, 2000–2009 // ICES Journal of Marine Science. V. 69. № 5. P. 833–840. DOI: 10.1093/icesjms/fss075.

28. Carmack E., Polyakov I., Padman L., Fer I., Hunke E., Hutchings J., Jackson J., Kelley D., Kwok R., Layton C., Melling H., Perovich D., Persson O., Ruddick B., Timmermans M.-L., Toole J., Ross T., Vavrus S., Winsor P. 2015. Toward quantifying the increasing role of oceanic heat in sea ice loss in the new Arctic // Bulletin of the American Meteorological Society. V. 96. Iss. 12. P. 2079–2105. DOI: 10.1175/BAMS-D-13-00177.1.

29. Cavalieri D. J., Parkinson C. L. 2012. Arctic sea ice variability and trends, 1979–2010 // The Cryosphere. V. 6. Iss. 4. P. 881–889. DOI: 10.5194/tc-6-881-2012.

30. Dalpadado P., Arrigo K. R., Hjøllo S. S., Rey F., Ingvaldsen R. B., Sperfeld E., van Dijken G. L., Stige L. C., Olsen A., Ottersen G. 2014. Productivity in the Barents Sea — response to recent climate variability // PLoS ONE. V. 9. № 5. Ar t. e95273. DOI: 10.1371/journal.pone.0095273.

31. González-Pola C., Larsen K. M.H., Fratantoni P., BeszczynskaMöller A. (Eds.). 2020. ICES Report on Ocean Climate 2019 // ICES Cooperative Research Repor t. № 350. 136 pp. DOI: 10.17895/ices.pub.7537.

32. Ingvaldsen R., Loeng H., Ottersen G., Ådlandsvik B. 2003. Climate variability in the Barents Sea during the 20th century with a focus on the 1990s // ICES Marine Science Symposia. V. 219. P. 160–168.

33. Ingvaldsen R. B., Asplin L., Loeng H. 2004. The seasonal cycle in the Atlantic transport to the Barents Sea during the years 1997–2001 // Continental Shelf Research. V. 24. № 9. P. 1015–1032. DOI: 10.1016/j.csr.2004.02.011.

34. Jakobsen T., Ozhigin V. K. (Eds.). 2011. The Barents Sea: eco system, resources, mana gement. Halfacntur y of Russian-Norwegian cooperation. Trondheim: Tapir Academic Press. 825 pp.

35. Kovacs K. M., Lydersen C., Overland J. E., Moore S. E. 2011. Impacts of changing sea-ice conditions on Arctic marine mammals // Marine Biodiversity. V. 41. P. 181–194. DOI: 10.1007/s12526-010-0061-0.

36. Kumar A., Yadav J., Mohan R. 2021. Spatio-temporal change and variability of Barents-Kara sea ice, in the Arctic: Ocean and atmospheric implications //Science of The Total Environment. V. 753. Ar t. 142046. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.142046.

37. Loeng H., Drinkwater K. 2007. An overview of the ecosystems of the Barents and Norwegian Seas and their response to climate variability // Deep-Sea Research II. V. 54. № 23–26. P. 2478–2500. DOI: 10.1016/j.dsr2.2007.08.013.

38. Maslowski W., Marble D., Walczowski W., Schauer U., Clement J. L., Semtner A. J. 2004. On climatological mass, heat , and salt transports through the Barents Sea and Fram Strait from a pan-Arctic coupled ice-ocean model simulation //journal of Geophysical Research. V. 109. Ar t. C03032. DOI: 10.1029/2001JC001039.

39. Mohamed B., Nilsen F., Skogseth R. 2022. Interannual and decadal variability of sea surface temperature and sea ice concentration in the Barents Sea // Remote Sensing. V. 14. Iss. 17. Art. 4413. DOI: 10.3390/rs14174413.

40. Ogi M., Rysgaard S., Barber D. G. 2016. Importance of combined winter and summer Arctic Oscillation (AO) on September sea ice extent // Environmental Research Letters. V. 11. № 3. Art. 034019. DOI: 10.1088/1748-9326/11/3/034019.

41. Onarheim I. H., Eldevik T., Smedsrud L. H., Stroeve J. C. 2018. Seasonal and regional manifestation of Arctic sea ice loss //journal of Climate. V. 31. Iss. 12. P. 4917–4932. DOI: 10.1175/JCLI-D-17-0427.1.

42. Parkinson C. L. 1996. Sea ice. In Encyclopedia of climate and weather. V. 2. Oxford University Press, New York. P. 669–675.

43. Parkinson C. L., Cavalieri D. J. 2008. Arctic sea ice variability and trends, 1979–2006 //journal of Geophysical Research. V. 113. Art. C07003. DOI: 10.1029/2007JC004558.

44. Serreze M. C., Holland M. M., Stroeve J. 2007. Perspectives on the Arctic’s shrinking sea-ice cover //Science. V. 315. Iss. 5818. P. 1533–1536. DOI: 10.1126/science.1139426.

45. Stirling I., Parkinson C. L. 2006. Possible effects of climate warming on selected populations of polar bears (Ursus maritimus) in the Canadian Arctic // Arctic. V. 59. № 3. P. 261–275. DOI: 10.14430/arctic312.

46. Stroeve J., Notz D. 2018. Changing state of Arctic sea ice across all seasons // Environmental Research Letters. V. 13. № 10. Art. 103001. DOI: 10.1088/1748-9326/aade56.

47. Wu Z., Wang X. 2019. Variability of Arctic sea ice (1979–2016) // Water. V. 11. Iss. 1. Art. 23. DOI: 10.3390/w11010023.