Продолжительность безлёдного периода в прибрежной зоне Карского моря по данным спутниковых наблюдений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Шабанов Павел Александрович

• Шабанов Павел Александрович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Шабанов Павел Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛЕДОВЫЙ РЕЖИМ КАРСКОГО МОРЯ В XX-XXI ВВ

1.1 Роль морского льда в климатической системе Земли

1.2 Изменения площади морского льда в СЛО в XX-XXI вв

1.3 Общие сведения о ледовом режиме Карского моря

1.4 Изменения площади морского льда в Карском море в современном климате

Выводы по Главе

ГЛАВА 2. БЕЗЛЁДНЫЙ ПЕРИОД КАК ИНДИКАТОР КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В АРКТИКЕ

2.1 Продолжительность безлёдного периода в задачах береговой динамики

2.2 Продолжительность безлёдного периода в прикладных задачах навигации. Прогнозы ледовой обстановки вдоль трассы СМП

2.3 Определение безлёдного периода по данным сплочённости морского льда

2.4 Данные о сплочённости морского льда, полученные методом дистанционного микроволнового зондирования

2.5 Источники спутниковых микроволновых данных о сплочённости морского льда

2.6 Пороговый метод определения безлёдного периода по данным сплочённости морского льда

Выводы по Главе

ГЛАВА 3. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ БЕЗЛЁДНОГО ПЕРИОДА В КАРСКОМ МОРЕ ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

3.1 Повторяемость ежегодного очищения Карского моря от морского льда

3.2 Среднемноголетние характеристики БЛП в Карском море по данным спутниковых наблюдений за период с 1979 по 2022 год

3.3 Изменения характеристик БЛП в Карском море по данным спутниковых наблюдений за период с 1979 по 2022 год

Выводы по Главе

ГЛАВА 4. ИЗМЕНЕНИЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ БЕЗЛЁДНОГО ПЕРИОДА В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ КАРСКОГО МОРЯ ПО ДАННЫМ БЕРЕГОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

4.1 Береговые наблюдения за сроками ледовых явлений в российской Арктике

4.2 Изменения продолжительности БЛП по данным береговых наблюдений в Карском море

4.3 Особенности оценок характеристик БЛП в прибрежной зоне Карского моря

4.4 Модифицированный пороговый метод определения БЛП по ежесуточным данным сплочённости морского льда

4.5 Сравнение порогового и модифицированного порогового методов в прибрежной зоне Карского моря

Выводы по Главе

ГЛАВА 5. ИЗМЕНЕНИЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ БЕЗЛЁДНОГО ПЕРИОДА В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ КАРСКОГО МОРЯ ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

5.1 Среднемноголетняя продолжительность БЛП в прибрежной зоне Карского моря

5.2 Среднемноголетние даты начала БЛП в прибрежной зоне Карского моря

5.3 Среднемноголетние даты окончания БЛП в прибрежной зоне Карского моря

5.4 Изменения характеристик БЛП в прибрежной зоне Карского моря за период с 1979 по 2022 год

Выводы по Главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ. ИЗМЕНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК БЛП ПО ДАННЫМ БЕРЕГОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ПЕРИОД С 1979 ПО 2022 ГОД

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Стремительное сокращение площади морского льда в морях Северного Ледовитого океана (СЛО) в XXI в. является ярким проявлением процесса глобального потепления климата [Cavalieri, Parkinson, 2012]. Морские ледовые условия играют большую роль в прибрежной динамике циркумполярной Арктики [Ogorodov et al., 2016]. Морской лёд ограничивает взаимодействие между сушей и морской водой. Прибрежный морской ледяной покров защищает побережье от волновых и термических воздействий. Около половины протяжённости берегов арктических морей России сложены многолетнемёрзлыми дисперсными породами и слабоустойчивы к термомеханическому воздействию. Волновое и термическое воздействия оказывают существенное влияние на динамику береговой зоны лишь в условиях отсутствия сплочённого льда вдоль берега. Большая часть эрозии береговой линии происходит в течение относительно короткого периода отсутствия льда - безлёдного периода. Сокращение площадей, занятых морским льдом, приводит к увеличению продолжительности безлёдного периода в акваториях морей Северного Ледовитого океана.

Таким образом, скорость отступания береговой зоны во многом определяется именно продолжительностью безлёдного периода. Увеличение продолжительности безлёдного периода в береговой зоне приводит к интенсификации процессов термоабразии и, в конечном итоге, к более быстрым изменениям положения берега.

Безлёдный период (БЛП) является эффективным климатическим индикатором, который особенно важно рассматривать в рамках мониторинга береговой динамики. Во многих частях Арктики продолжительность безлёдного периода в последние десятилетия увеличилась [Peng et al., 2018]. Значительные изменения характеристик

БЛП (даты начала, окончания и общая продолжительность периода) существенно влияют на прибрежную инфраструктуру, навигацию и прибрежные экосистемы. Эти воздействия являются неотъемлемой частью крупных исследовательских программ естественных и социально-экономических процессов в Северной Евразии, таких как NEFI [Groisman et б1., 2017].

Изменения безлёдного периода приводят к изменению динамики берегов [Overeem et я1., 2011]. Мониторинг продолжительности БЛП представляет собой непростую задачу из-за редкой сети наблюдений, а также из-за сложного характера изменчивости ледовой обстановки в периоды активного таяния/намерзания.

Цель диссертационной работы: исследование изменений продолжительности безлёдного периода в прибрежной зоне Карского моря в современном климате по данным спутниковых наблюдений. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Адаптировать пороговый метод для определения безлёдного периода в прибрежной зоне арктических морей России.

2. Сформировать временные ряды характеристик безлёдного периода, в т.ч. продолжительности, для прибрежной зоны Карского моря.

3. Выявить особенности пространственно-временной изменчивости продолжительности безлёдного периода в прибрежной зоне Карского моря за период спутниковых наблюдений 1979-2022 гг.

4. Провести верификацию среднемноголетних значений и тенденций изменений характеристик БЛП, полученных по спутниковым наблюдениям, и сопоставить их с данными наблюдений за ледовыми явлениями в прибрежной зоне Карского моря.

Научную новизну исследования составляют основные положения, выносимые на защиту :

1. Разработан оригинальный модифицированный пороговый метод (МПМ), позволяющий определять продолжительность безлёдного периода на основе внутригодовой динамики сплочённости морского льда в прибрежной зоне арктических морей России в условиях, когда использование пороговых методов некорректно.

2. Установлено, что продолжительность безлёдного периода в прибрежной зоне Карского моря статистически значимо увеличивается за период с 1979 по 2022 год. Средняя скорость увеличения продолжительности безлёдного периода в прибрежной зоне Карского моря составляют +16+17 сут/10 лет.

3. Выявлено, что увеличение продолжительности безлёдного периода в прибрежной зоне Карского моря происходит как за счет смещения дат начала БЛП на более ранние сроки (средняя скорость изменений составляет -10 сут/10 лет), так и за счет смещения дат окончания БЛП на более поздние сроки (средняя скорость изменений +6+7 сут/10 лет).

4. Показано, что среднемноголетняя продолжительность БЛП в прибрежной зоне северо-восточной части Карского моря в среднем на 20-25 сут короче, чем в юго-западной. Средние скорости изменений продолжительности БЛП в обеих частях моря сопоставимы.

Научная и практическая значимость исследования

В работе впервые получены оценки изменений характеристик безлёдного периода в прибрежной зоне Карского моря за период спутниковых измерений c 1979 по 2022 год. Это позволяет разграничить годовой цикл береговой динамики на периоды, когда прибрежная зона подвержена интенсивному и прямому ветро-волновому воздействию, и периоды, когда этим воздействием можно пренебречь.

Предложен новый модифицированный пороговый метод (МПМ) для определения безлёдного периода в прибрежной зоне арктических морей. Новый метод позволяет извлечь данные БЛП в случаях, когда применение классического 15% порогового метода некорректно.

Результаты анализа тенденций характеристик безлёдного периода помогают понять, где именно и как быстро в прибрежной зоне Карского моря изменяется продолжительность безлёдного периода, каковы особенности этой динамики в период с 1979 по 2022 год. Это дополняет существующие представления о климатических изменениях в прибрежных районах Карского моря в современный климатический период.

Полученные временные ряды дат начала, дат окончания и общей продолжительности безлёдного периода используются в качестве входных данных для численных моделей оценки отступания берегов [Огородов, 2022].

Методология и методы исследования

Основные результаты диссертации получены с помощью статистических методов обработки и оценки данных. Для определения продолжительности безлёдного периода в прибрежной зоне Карского моря автором диссертации был разработан модифицированный пороговый метод (МПМ). Для оценки изменений продолжительности безлёдного периода для всей акватории Карского моря использовался пороговый 15% метод.

Достоверность результатов обеспечивается применением обоснованных статистических методов и оценкой статистической значимости всех полученных результатов. Достоверность результатов подтверждается сравнением с данными береговых наблюдений. Полученные результаты не противоречат современным представлениям об изменениях морского ледяного покрова и безлёдного периода в Карском море.

Личный вклад автора. Все вынесенные на защиту положения и научные результаты, представленные в диссертационной работе, получены лично автором. Автору принадлежит ведущая роль в постановке задач, подготовке научных публикаций и докладов на конференциях, семинарах и т.д. Автор самостоятельно разработал и провёл валидацию модифицированного порогового метода. Лично автором были найдены, обработаны и сопоставлены спутниковые данные по сплочённости морского льда в Арктике. По инициативе автора, сотрудниками ААНИИ были предоставлены расширенные данные наблюдений о сроках наступления ледовых явлений на арктических гидрометеорологических станциях наблюдений. Автор лично выполнил статистическую обработку спутниковых данных и данных наблюдений, а также построил диаграммы, графики, таблицы и нарисовал карты-схемы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Продолжительность безлёдного периода в прибрежной зоне Карского моря по данным спутниковых наблюдений»

Апробация работы

Основные результаты диссертации были представлены на заседаниях Ученого совета Физического направления ИО РАН (Москва, июнь 2022 г. и октябрь 2023 г.), на конференциях:

• VII Всероссийская научная конференция молодых ученых «Комплексные исследования Мирового океана», Санкт-Петербург, Россия, 15-19 мая 2023 г. (стендовый доклад)

• XX всероссийская конференция с международным участием "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", Москва, Россия, 14-18 ноября 2022 г. (устный доклад).

• Международная конференция по портовому и океанологическому проектированию в арктических условиях (POAC-2021), Москва, Россия, 14-18 июня 2021 г. (устный доклад).

• Собрание союза наук о Земле Японии ^ии 2021), Йокогама, 30 мая -6 июня 2021 (устный доклад).

• XIX международная конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", Москва, Россия, 15-19 ноября 2021 (устный доклад).

• Международный симпозиум Института инженеров электротехники и электроники по наукам о Земле и дистанционному зондированию IGARSS 2019, Йокогама, Япония, 28 июля - 2 августа 2019 (стендовый доклад).

• Международный конгресс по береговым и морским наукам, инженерии, управлению и сохранению (MEDCOAST 2019), Мармарис, Турция, 21-27 октября 2019 г. (стендовый доклад).

• Всероссийская конференция с международным участием "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", Москва, Россия, 11-15 ноября 2019 (устный доклад).

• Ежегодная ассамблея Европейского геофизического союза (EGU 2018), Вена, Австрия, 8-13 апреля 2018 г. (стендовый доклад).

• Международный симпозиум дистанционного зондирования в около полярных широтах (ICRSS 2018), Потсдам, Германия, 9-15 сентября 2018 г. (стендовый доклад).

Публикации соискателя по теме диссертации

Основные материалы диссертации изложены в работах, опубликованных соискателем. По теме диссертационного исследования всего опубликовано 11 работ, включая 6 статей в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК, которые индексируются международными наукометрическими базами данных Scopus и Web of Science; 1 статья в научном журнале, входящем в библиографическую базу данных научного цитирования РИНЦ; 4 тезисов российских и международных научных конференций.

Статьи, опубликованные в изданиях из перечня ВАК:

1. Shabanov, P.A. Decline of ice coverage and ice-free period extension in the Kara and Laptev seas during 1979-2022 / P.A. Shabanov, A.A. Osadchiev, N.N. Shabanova, S.A. Ogorodov // Remote Sensing. - 2024. -Vol. 16. - Issue 11. - P. 1875-1890.

2. Kazhukalo, G.A. Coastal Dynamics at Kharasavey Key Site, Kara Sea, Based on Remote Sensing Data / G.A. Kazhukalo, A.V. Novikova, N.N Shabanova, M.D. Drugov, S.A. Myslenkov, P.A. Shabanov, N.G. Belova, S.A. Ogorodov // Remote Sensing. - 2023. - Vol. 15. - Issue 17. - P. 41994226.

3. Shabanov, P.A. Extension of the Ice-Free Period in the Laptev Sea According to Remote Sensing Data / P.A. Shabanov, Baranskaya A.V. // Oceanology. - 2023. - Vol. 63 (Suppl 1). - P. 11-22.

4. Шабанов, П.А. Изменения продолжительности безледного периода в прибрежной зоне Карского моря по спутниковым данным / П.А. Шабанов // Океанология. - 2022. - Т. 62. - № 4. - C. 518-531.

5. Shabanov, P.A. Ice-free period detection method in the Arctic coastal zone / P.A. Shabanov, N.N. Shabanova // Russ. J. Earth. Sci. - 2020. -Vol. 20. - № ES6016. - P. 1-14.

6. Shabanova, N.N Hydrometeorological forcing of Western Russian Arctic coastal dynamics: XX-century history and current state / N.N Shabanova, S.A. Ogorodov, P.A. Shabanov, A.V. Baranskaya // Geography, Environment, Sustainability. - 2018. - Vol. 11. - № 1. - P. 113-129. Статьи, опубликованные в изданиях, входящих в РИНЦ:

7. Шабанова, Н.Н. Характеристики безлёдного периода на станции Амдерма (Карское море) по данным спутниковых измерений концентрации морского льда в 1979-2018 гг / Н.Н. Шабанова, П.А. Шабанов // Арктика и Антарктика. - 2020. - № 1. - С. 12-22.

Тезисы докладов на российских и международных научных конференциях:

8. Shabanov, P.A. Open water season changes over the Kara Sea coastal zone: Marresalya Example / P.A. Shabanov, N.N. Shabanova // IGARSS 2019, IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Yokohama, Japan. - 2019. - P. 4218-4221.

9. Shabanov, P.A. Open water season changes over the Kara Sea coastal zone: Marresalya example / P.A. Shabanov, N.N. Shabanova // In Proceedings of the 14th International MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Sciences, Engineering, Management & Conservation (MEDCOAST 2019), Marmaris, Turkey. - 2019. - Vol. 2. - P. 663-674.

10. Shabanova, N.N. Wave Energy Trends Uncertainty in Dependence to Data Source / N.N. Shabanova, P.A. Shabanov, S.A. Ogorodov // In Proceedings of the 14th International MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Sciences, Engineering, Management & Conservation (MEDCOAST 2019), Marmaris, Turkey. - 2019. - Vol. 2. - P. 651-662.

11. Shabanov, P.A. Ice-free period duration changes in the coastal zone of the Kara Sea and the Laptev Sea using satellite data / P.A. Shabanov // In Proceedings of the International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions, POAC, Moscow, Russia. - 2021. -P. 1-10.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из Введения, 5-ти глав, Заключения, Списка использованных литературных источников и Приложения. Работа изложена на 119 страницах текста, содержит 42 рисунка и 12 таблиц. Библиографический список насчитывает 95 наименования.

Во Введении обоснована актуальность выбранной темы, её научная новизна, определены цель и задачи диссертационного исследования,

сформулированы положения, выносимые на защиту, обоснована достоверность полученных результатов, их научная и практическая значимость. Представлены сведения о личном вкладе автора, об апробации результатов. Приведён список публикаций соискателя по теме диссертации, структура и объём диссертации, а также благодарности соискателя за помощь в подготовке данной работы.

В Главe 1 приведён обзор литературы по проблеме изменений безлёдного периода в Карском море. Наблюдаемое сокращение площади морского ледяного покрова в морях СЛО отмечается и в Карском море в современный климатический период. Кратко описаны общие сведения о ледовом режиме Карского моря, описаны характерные этапы процессов ледообразования и таяния морского ледяного покрова в юго-западной и северо-восточной частях Карского моря.

По данным спутниковых измерений описаны наблюдаемые скорости сокращения среднемесячных площадей морского льда и динамика среднегодовой площади морского льда в Карском море. Показана связь между наблюдаемыми сокращениями площади морского льда и увеличении безлёдного периода в Карском море.

Глава 2 посвящена определению безлёдного периода на основе спутниковых данных дистанционного зондирования. Описаны основные направления изучения динамики безлёдного периода: анализ климата полярных регионов, навигация вдоль трасс Северного Морского пути, мониторинг арктических берегов. Кратко описана история развития спутникового мониторинга морского ледяного покрова. Приведены сведения о международных центрах, которые публикуют в свободном доступе данные о сплочённости морского льда, полученные методом дистанционного микроволнового зондирования. Описаны доступные для анализа климатических изменений безлёдного периода в Карском море архивы данных о сплочённости морского льда, полученные на основе

спутниковых наблюдений. Описана процедура определения безлёдного периода по данным сплочённости морского льда с помощью порогового 15% метода.

Главe 3 посвящена анализу среднемноголетних значений дат начала, дат окончания и продолжительности безлёдного периода, а также тенденций их изменений в Карском море, полученных с помощью порогового 15% метода по данным сплочённости морского льда архива NSIDC G02202.

Описаны особенности пространственно-временной изменчивости характеристик БЛП в юго-западной и северо-восточной частях Карского моря за период с 1979 по 2022 год.

Глава 4 посвящена решению проблемы определения БЛП в прибрежной зоне по данным сплочённости морского льда и верификации полученных оценок характеристик БЛП. Описаны основные проблемы при дешифрировании данных дистанционного микроволнового зондирования.

Предложен и описан модифицированный пороговый метод (МПМ) для корректного определения безлёдного периода в прибережной зоне арктических морей России. Представлены результаты сравнения оценок характеристик БЛП, полученных с помощью МПМ, с наблюдениями за сроками ледовых явлений на береговых станциях.

Описаны и проанализированы изменения продолжительности БЛП для 12 станций в Карском море на основе данных береговых наблюдений за сроками ледовых явлений.

Приведены результаты сравнения между характеристиками БЛП по данным наблюдений на станциях и по спутниковым данным для порогового 15% метода и МПМ. Продемонстрированы преимущества МПМ для определения БЛП в прибрежной зоне Карского моря.

Глава 5 посвящена анализу изменений характеристик безлёдного периода в прибрежной зоне Карского моря, полученных с помощью МПМ

по данным сплочённости морского льда архива NSIDC G02202. Описаны особенности пространственно-временной изменчивости характеристик БЛП в юго-западной и северо-восточной частях прибрежной зоны Карского моря за период с 1979-2022 год.

В Заключении приведены основные научные результаты диссертационной работы.

Благодарности

Автор выражает искреннюю благодарность и глубокую признательность своему научному руководителю - член.-корр., профессору, доктору физико-математических наук, заведующему Лабораторией взаимодействия океана и атмосферы и мониторинга климатических изменений ИО РАН Сергею Константиновичу Гулеву за всестороннюю и всепогодную поддержку, а также за многочисленные возможности для расширения научного кругозора и углубления знаний об изменениях климата.

Автор благодарит проф. РАН, д.г.н. Станислава Анатольевича Огородова за плодотворное сотрудничество и дружественное участие при подготовке диссертации.

Создание диссертационной работы невозможно представить без участия сотрудников Лаборатории взаимодействия океана и атмосферы и мониторинга климатических изменений ИО РАН им. П.П. Ширшова, коллектива НИЛ ГЭС географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, актива Совета молодых учёных ИО РАН (в особенности К. Сильвестровой, И. Медведева, А. Полухина, А. Рыбалко).

Автор выражает признательность сотрудникам ААНИИ Ю. Быченкову, А. Юлину и Е. Павловой за помощь в сборе и подготовке данных наблюдений за ледовыми явлениями в Карском море.

За помощь в вычитке рукописи, корректуре, бережному и внимательному отношению к тексту диссертации благодарю Полину Олеговну Адамовскую.

Отдельно и особо хочу поблагодарить свою любимую супругу, мать моих замечательных детей и спутницу моей жизни, несравненную Наталью Николаевну Шабанову.

ГЛАВА 1. ЛЕДОВЫЙ РЕЖИМ КАРСКОГО МОРЯ В XX-

XXI ВВ.

1.1 Роль морского льда в климатической системе Земли

Морской лёд, формирующийся в Северном Ледовитом океане (СЛО) играет огромную роль в климатической системе Земли [Aagaard, Carmack, 1989; Liu et al., 2004; Vavrus, Harrison, 2003; Иванов и др., 2013]. Альбедо (отражательная способность) морского льда в 8-9 раз выше (80-95%), чем альбедо открытой воды (10%) [Репина и Тихонов, 2018; Brandt et al., 2005]. Благодаря этому различию в полярных регионах наблюдается положительная связь между общим тепловым балансом и площадью ледяного покрова, т.е. чем больше площадь открытой воды, свободной ото льда, тем больше океан поглощает тепла в течение летнего сезона [Alexeev et al., 2005]. Морской лёд препятствует теплообмену между океаном и атмосферой в полярных регионах [Репина и др., 2012].

Для адекватного описания процессов радиационного и теплового взаимодействия атмосферы и океана в полярных районах нужна корректная информация об общей площади морского льда, о положении кромки ледяного покрова, а также о площадях открытой воды внутри сплошных ледяных массивов [Тихонов и др., 2014]. Морской лёд является чётким индикатором изменений климатической системы Земли [Barry et al., 1993; Алексеев, 2003]. Вследствие «полярного усиления» (polar amplification) и каскада прямых и обратных связей наблюдается интенсификация потепления в полярных районах. [Alexeev, Jackson, 2012].

1.2 Изменения площади морского льда в СЛО в XX-XXI вв.

В последние десятилетия в Арктике отмечается существенное уменьшение площади и толщины морского льда [Box et al., 2019; Lindsay and Schweiger, 2015; IPCC, 2019]. Изменения морского льда фиксируются различными методами: дистанционным зондированием Земли (ДЗЗ), инструментальными измерениями непосредственно на морском льду, с борта судов, самолетов и вертолетов, подводных лодок, а также беспилотных летательных аппаратов [Eicken et al., 2009]. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Натурные измерения позволяют получить более точные данные обо всех параметрах ледяного покрова, но на ограниченном участке работ, и только регулярные ежегодные экспедиции по одному маршруту дают возможность определить межгодовую изменчивость морского льда в данном регионе. Спутниковые данные хотя и дают информацию не о всех параметрах ледяного покрова, но являются регулярными и охватывают существенно большие площади.

Сокращение морского ледяного покрова в Арктике является одним из самых ярких индикаторов наблюдаемых изменений климата. Протяжённость морского ледяного покрова (суммарная площадь ячеек морского льда со сплочённостью морского льда не менее 15%) в период с 1979 г. по настоящее время сокращается в течение каждого месяца года [Comiso et al., 2017b; Meredith et al., 2019; IPCC, 2019]. Так, например, в период с 2002 по 2012 гг. среднемесячная площадь морского льда Северного Ледовитого океана (СЛО) в сентябре уменьшилась с 7.0 до 4.5 млн км2 [Иванов и др., 2013; Макаров и др., 2022]. По сведениям Национального центра льда и снега, США (NSIDC), массива данных Sea Ice Index, G02135, version 3 [Fetterer et al., 2017], среднегодовая площадь морского льда в Северном полушарии за период с 1979 по 2022 год

сократилась с 12.17 до 10.47 млн км2, средняя скорость сокращения составляет -0.53 млн км2/10 лет (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 Изменения среднегодовой площади морского льда в Северном полушарии (млн км2) за период 1979-2022 гг.

В 17 сентября 2012 года был зафиксирован исторический минимум площади морского льда в СЛО - 3.378 млн км2. Несмотря на то, что исторический сентябрьский минимум площади/протяжённости ледяного покрова СЛО после 2012 года так и не был достигнут, наблюдаемые изменения протяжённости морского ледяного покрова за 2012-2022 гг. свидетельствуют о значительных изменениях в климатической системе полярных областей. В сентябре 2020 года протяжённость морского льда была заметно больше, чем в сентябре 2012 года, но при этом во второй половине июля и второй половине октября в 2020 году протяженность морского льда были существенно ниже (рисунок 1.2). Разница в протяжённости морского льда между 201 2 годом и 2020 годом 23 июля составила 0.775 млн км2 (7.258 и 6.483 млн км2 в 2012 и 2020 гг.

соответственно), а 25 октября - 1.482 млн км2 (7.132 млн км2 и 5.65 млн км2 в 2012 и 2020 году соответственно).

Янв Фев Мар Апр Май Июн Июл Авг Сен Окт Ноя Дек

Рисунок 1.2 Внутригодовые изменения протяжённости морского льда в СЛО (млн км2) за период 1979-2022 гг. Красный пунктир - 2012 г., фиолетовая линия - 2020 г. Серая линия отражает среднемноголетнюю протяжённость за период с 1981 по 2020 год, а светло-серая заливка отражает перцентили 10%, 25%, 75% и 90% соответственно. Данные предоставлены центром NSIDC (https://nsidc.org/arcticseaicenews/charctic-

interactive-sea-ice-graph)

Из рисунка 1.2 следует, что в 2020 году приходящая солнечная радиация на несколько недель весной и несколько осенью тратилась не на таяние морского льда, а на подогрев водной толщи (с учётом альбедо, погодных условий и др. факторов, ослабляющих инсоляцию). Но сентябрьский минимум площади морского льда так и не стал рекордным, уступив 2012 году. Этот пример показывает, что изучение динамики площади морского ледяного покрова морей СЛО нужно оценивать

комплексно, дополняя анализ ежегодных минимумов изучением изменений дат начала и окончания периода открытой воды или безлёдного периода.

1.3 Общие сведения о ледовом режиме Карского моря

Карское море является одним из окраинных морей Северного Ледовитого океана. Его площадь составляет 883 тыс. км2, а средняя глубина составляет 111 м. Западная граница Карского моря проходит по западному побережью о. Вайгач и восточному побережью архипелага Новая Земля. С запада Карское море граничит с Баренцевым морем и соединяется с ним через проливы Югорский Шар, Карские Ворота и Маточкин Шар (рисунок 1.3, верхний). На востоке море ограничивается западным побережьем архипелага Северная Земля (рисунок 1.3, нижний). На северо-западе Карское море смыкается с Баренцевым морем, граница моря идет от м. Желания (архипелаг Новая Земля) на м. Кользат (архипелаг Земля Франца-Иосифа, восточный берег острова Греэм-Белл). На севере Карское море переходит в Арктический бассейн Северного Ледовитого океана. Северная граница моря проходит от м. Кользат, который считается крайней северозападной точкой Карского моря, на м. Арктический (арх. Северная Земля, восточный берег о. Греэм-Белл) [Думанская, 2014].

Географические условия Карского моря как с юга на север, так и с запада на восток существенно различаются. Поэтому Карское море разделяют на юго-западную часть (площадь 335 тыс. км2) и северовосточную (площадь 548 тыс. км2) часть. Граница между ними проходит по условной линии «о. Диксон - м. Желания» (рисунок 1.3).

Карское море расположено в высоких широтах Арктики (от 67 °с.ш. до 77°с.ш.) и свободно сообщается с Северным Ледовитым океаном.

55° 60° 65° 70° 75° 80°85Р 90°95=100Р105°110Р115о 120°

Рисунок 1.3 Географические объекты юго-западной части (верхний, рисунок 1.1 из работы [Думанская, 2014]) и северо-восточной части (нижний, рисунок 1.2 из работы [Думанская, 2017]) Карского моря

Относительная близость Атлантического океана на западе немного смягчает климат, однако острова Новой Земли служат преградой на пути теплых атлантических воздушных и водных масс [Думанская, 2014]. Вследствие этого Карское море характеризуется значительно более суровым полярным климатом, чем Баренцево море.

Суровый климат Карского моря обусловливает его полное покрытие льдом в зимний период. Характер развития процесса ледообразования определяется величиной теплосодержания, накопленного морем за безлёдный период, условиями теплообмена моря с атмосферой в период его охлаждения, процессами конвективного перемешивания и адвекцией вод с соседней акватории Баренцева моря и рек [Думанская, 2014]. Высокоширотное положение моря и его сильная растянутость в широтном направлении определяют продолжительность полярной ночи, которая возрастает от нескольких дней на крайнем юго-западе до 70-90 дней в северной и центральной частях моря. Максимальная солнечная радиация характерна для мая-июня. В эти месяцы поверхность моря покрыта льдом, имеющим высокую отражательную способность, что замедляет таяние льда.

Юго-западная часть Карского моря бывает покрыта льдом в течение 8-9 месяцев, северо-восточная часть Карского моря - 8-10 месяцев. Северовосточная часть очищается ото льда полностью крайне редко и на очень короткий период.

К концу зимнего периода толщина припайных и дрейфующих льдов в северо-восточной части Карского моря примерно в полтора раза больше, чем в западной. В случае формирования ледовых аномалий они, как правило, наблюдаются только в одной из двух частей Карского моря. Такая существенная разница в ледовом режиме двух частей моря объясняется влиянием на его юго-западную часть теплых атлантических воздушных масс, приносимых циклонами, и поступлением теплых баренцевоморских

вод через проливы Карские Ворота и Югорский Шар. Кроме того, протяженность частей Карского моря очень велика, расстояние между их центрами составляет около 800 км, что сопоставимо с характерным диаметром атмосферных вихрей в Арктике. Располагающийся над Карским морем циклон/антициклон вызывает перенос воздушных масс в противоположных направлениях над юго-западной и северо-восточной частями.

Температура воздуха над Карским морем в летний период обратно пропорциональна ледовитости в предстоящий ледовый сезон. На будущую ледовитость также влияет мощность льдов, образовавшихся в предыдущую зиму. Таким образом, чем дольше сохраняются льды в акватории летом, тем раньше стоит ожидать начала ледообразования. Такая связь обусловлена тем, что остаточные льды выступают как ядра кристаллизации, так как температура воды в таких водах близка к температуре замерзания [Думанская, 2014].

Зимние ледовые условия зависят не только от накопления сумм градусодней мороза, но и от количества остаточного льда. Если умеренная зима началась в присутствии большого количества остаточного льда, то зимой ледовые условия в северо-восточной части Карского моря могут быть такими же сложными, как и в суровую зиму.

В среднем Карское море полностью покрывается льдом в течение двух месяцев. При этом волна ледообразования в северо-восточной части моря движется значительно быстрее, чем в юго-западной части. Аналогичная разница прослеживается и для скоростей нарастания припайного льда. Процесс ледообразования охватывает огромные площади моря. В течение одной декады молодой лед может покрыть не только всю северо-восточную часть Карского моря, но и море Лаптевых, ВосточноСибирское море и южную часть Чукотского моря. Значительно более медленно, в течение двух-трех декад, проходит ледообразование в юго-

западной части Карского моря. Причиной этого является более интенсивный летний прогрев юго-западного части моря, а также адвекция тепла, поступающего с баренцевоморскими водами через проливы Карские Ворота и Югорский Шар.

Процесс ледообразования распространяется со стороны Арктического бассейна, подходит к северной границе Карского моря в среднем 15 сентября (позднее ледообразование начинается в начале октября, раннее - в конце августа). Отсюда фронт ледообразования смещается в южном направлении. При этом, большое влияние на скорость распространения льда оказывает наличие остаточных льдов [Бородачев, 1998].

Наличие таких ситуаций, когда самая поздняя дата исчезновения припая позже, чем самая поздняя дата очищения моря ото льда, обьясняется тем, что в ряде случаев район станции вообще не очищался ото льда, и именно на эти годы приходились самые поздние взломы припая.

Процесс ледообразования на северо-востоке Карского моря начинается с крайнего северо-востока моря (в среднем появление льда наблюдается в районе м. Арктический 11 сентября, в районе о. Голомянный - 21 сентября) и постепенно продвигается на юго-запад, достигая условной границы района с юго-западной частью Карского моряв 10-20 октября.

Ветер является причиной образования заприпайных полыней -устойчивых пространств чистой воды среди дрейфующих льдов, ограниченных с одной стороны припаем. За припаем под действием отжимных ветров образуются полыньи. Направление и сила ветра над морем определяют появление, развитие или закрытие заприпайных полыней. Характер заприпайной полыньи определяет устойчивость ветра. Полынья, средняя сезонная повторяемость которой составляет 75 % и более, называется стационарной, 50-74 % - устойчивой, менее 50 % -эпизодической.

В заприпайных полыньях в течение ледового сезона (до начала весеннего таяния льда) идет образование льда: от льда начальных видов до серо-белого (т.е. толщиной до 30 см). При образовании более старшего по возрасту (тонкого однолетнего) льда в районе полыньи формируются зоны, толщина льда в которых существенно ниже, чем в мористых районах. В осенний и зимний периоды полыньи является очагами образования молодых льдов. В весенний период в них аккумулируется тепло, полыньи становятся катализаторами разрушения льда в море.

Полыньи на юго-западе Карского моря могут покрываться в ноябре (когда основным возрастным видом льда является серо-белый лед) серым льдом, ниласом и начальными видами льда (т.е. льдом толщиной до 15 см), в остальные месяцы - серо-белым и серым льдом, ниласом, начальными вилами льда (т.е. льдом толщиной до 30 см). Поскольку преобладающими в зимний сезон являются ветры южной четверти, то наибольшую повторяемость имеют Амдерминская и Обь-Енисейская полыньи. При этом только Обь-Енисейская полынья является стационарной, остальные полыньи - устойчивые.

Низкие температуры, а также мелководность южного и восточного районов северо-восточной части Карского моря с обилием отдельных островов и архипелагов способствуют развитию мощного припая. Его площадь в марте составляет в среднем 23 % площади северо-восточной части моря, и это значительно больше, чем площадь, занятая припаем, в юго-западной части моря (в среднем - 10 % от площади юго-западной части). Очищение юго-западной части моря часто начинается от западного побережья полуострова Ямал и распространяется в западном направлении. В данном случае именно через Ямальскую полынью осуществляется поступление солнечной радиации.

Очищение ото льда северо-восточной части Карского моря происходит значительно медленнее, чем его юго-западной части. Особенно

медленно разрушается лед на крайнем востоке моря, где среднемесячная температура воздуха в июле составляет около одного градуса тепла.

В юго-западной части Карского моря ледяной покров осеннего и зимнего образования обычно вытаивает каждый год. Очищение юго-западной части Карского моря ото льдов происходит в среднем в августе (раннее очищение - в июле, позднее - в сентябре). В некоторые годы остается небольшое количество льдов до начала нового ледообразования, при этом остаточные льды занимают менее 10 % площади моря.

Сроки очищения моря ото льда зависят, помимо суровости зимы и наступления дат перехода среднесуточной температуры воздуха через 0°С, от развития заприпайных полыней, поступления теплых баренцевоморских и речных вод.

В начале мая ледяной покров подвергается усиленному дроблению, что приводит к появлению открытой воды среди льдов и разрежений льдов до 9 баллов. В течение мая разрежение льдов продолжается, появляются зоны со сплочённостью 7-8 баллов. В конце мая на западе района и в начале июня на востоке в связи с увеличением поступления солнечной радиации и повышением температуры воздуха активизируются процессы дробления, таяния и разрежения сплошных льдов. Появляются снежницы на льду сначала в виде пятен пропитанного водой снега, а позже - в виде скоплений на льду талой воды.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шабанов Павел Александрович, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев, Г.В. Исследования изменений климата Арктики в ХХ столетии / Г.В. Алексеев // Тр. ААНИИ. - 2003. - Т. 446. - С. 6-21.

2. Алексеева, Т.А. Сравнительный анализ спутниковых и судовых данных о ледяном покрове в морях Российской Арктики / Т.А. Алексеева, С.В. Фролов // Исследование Земли из космоса. - 2012. - № 6. - С. 69-69.

3. Алексеева, Т.А. Сравнение сплочённости ледяного покрова по данным спутниковой микроволновой радиометрии с данными визуальных судовых наблюдений / Т.А. Алексеева, Е.А. Шарков, В.В. Тихонов, С.В. Фролов, М.Д. Раев, И.А. Репина, Ю.В. Соколова, Е.В. Афанасьева, С.С. Сероветников // Исследование Земли из космоса. - 2018. - № 6. - С. 6576.

4. Афанасьева, Е.В. Методика составления ледовых карт ААНИИ / Е.В. Афанасьева, Т.А. Алексеева, Ю.В. Соколова, Д.М. Демчев, М.С. Чуфарова, Ю.Д. Быченков, О.С. Девятаев // Российская Арктика. - 2019. - № 7. - С. 5-20.

5. Бадина, С.В. Реализация крупных инфраструктурных проектов на территории, прилегающей к акватории Северного морского пути, в контексте климатических изменений / С.В. Бадина, А.А. Панкратов // ИнтерКарто. ИнтерГИС. - 2022. - Т. 28. - № 1. - С. 91-104.

6. Байдин, А.В. Реакция атмосферы высоких и умеренных широт на сокращение площади морского льда и повышение температуры поверхности океанов / А.В. Байдин, В.П. Мелешко // Метеорология и гидрология. - 2014. - № 6. - С. 5-18.

7. Бородачев, В.Е. Льды Карского моря. / Бородачев В.Е. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1998. - 176 с.

8. Булавина, А.С. Влияние колебаний стока Оби и Енисея на площадь ледяного покрова Карского моря / А.С. Булавина // Труды Кольского

научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. -2023. - Т. 2. - № 3. - С. 10-18.

9. Думанская, И.О. Ледовые условия морей европейской части России. / И.О. Думанская. - М., Обнинск: ИГ-СОЦИН, 2014. - 608 с.

10. Думанская, И.О. Ледовые условия морей азиатской части России. / И.О. Думанская. - М., Обнинск: ИГ-СОЦИН, 2017. - 640 с.

11.Золотокрылин, А.Н. Влияние притока тёплых атлантических вод на аномалии климата в атлантическом секторе Арктики / А.Н. Золотокрылин, А.Ю. Михайлов, Т.Б. Титкова // Лёд и Снег. - 2015. - Т. 55. - № 3. - С. 73-82.

12.Иванов, В.В. Арктический ледяной покров становится сезонным? / В.В. Иванов, В.А. Алексеев, Т.А. Алексеева, Н.В. Колдунов, И.А. Репина, А.В. Смирнов // Исследование Земли из космоса. - 2013. - № 4. - С. 5065.

13.Карелин, И.Д. Припай и заприпайные полыньи арктических морей сибирского шельфа в конце XX — начале XXI века. / И.Д. Карелин, В.П. Карклин. - СПб.: ААНИИ, 2012. - 180 с.

14.Карклин, В.П. Климатическая изменчивость ледяных массивов Карского моря / В.П. Карклин, А.В. Юлин, М.В. Шаратунова, Л.П. Мочнова // Проблемы Арктики и Антарктики. - 2017. - № 4. - С. 37-46.

15. Леонтьева, Е.О. Современные перспективы развития портовой инфраструктуры Северного морского пути / Е.О. Леонтьева, С.А. Агафонов // Арктика и инновации. - 2024. - Т. 2. - № 1. - С. 71-79.

16. Львова, Е.В. Характеристики заприпайных полыней Карского моря по данным спутниковых микроволновых измерений сплочённости морского льда / Е.В Львова, М.А. Животовская, Е.В. Заболотских, Е.А. Балашова, С.В. Барановский // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2020. - Т. 17. - № 7. - С. 203-214.

17. Львова, Е.В. Изменчивость ледяного покрова в Печорском море и её корреляция с температурой поверхности Баренцева моря по данным спутниковых наблюдений и реанализа / Е.В. Львова, Е.В. Заболотских // Лёд и Снег. - 2024. - Т. 63. - № 4. - С. 625-638.

18.Макаров, А.С. Ледовые условия морей российской Арктики в связи с происходящими климатическими изменениями и особенности эволюции ледяного покрова в 2021 году / А.С. Макаров, Е.У. Миронов, В.В. Иванов, А.В. Юлин // Океанология. - 2022. - Т. - 62. - № 6. - С. 845-856.

19. Матвеева, Т.А. Ледовитость арктических морей и её связь с приземной температурой воздуха в Северном полушарии / Т.А. Матевеева, В.А. Семенов, Е.С. Астафьева // Лёд и Снег. - 2020. - Т. 60 - № 1. - С. 134148.

20. Огородов, С.А. Изменение гидрометеорологического потенциала термоабразии берегов морей Российской Арктики / С.А. Огородов, Н.Н. Шабанова, А.С. Кессель, А.В. Баранская, С.О. Разумов // Вестник Московского университета. Серия 5. География. - 2022. - № 1. - С. 2642.

21. Павлидис, Ю.А. Генеральная прогнозная схема развития прибрежной зоны арктических морей Евразии в 21 веке / Ю.А. Павлидис, И.О. Леонтьев, С.Л. Никифоров, Ф. Рахольд, М.Н. Григорьев, С.Р. Разумов, А.А. Васильев // Океанология. - 2007. - Т. 47. - № 1. - С. 129-140.

22.Репина, И.А. Применение методов дистанционного зондирования в исследовании динамики ледового покрова и современной климатической изменчивости Арктики / И.А. Репина, В.В. Иванов // Совр. пробл. дист. зондир. Земли из космоса. - 2012. - Т. 9. - № 5. - С. 89-103.

23.Репина, И.А. Снежницы на поверхности льда в летний период и их связь с климатическими изменениями в Арктике / И.А. Репина, В.В. Тихонов // Российская Арктика. - 2018. - № 2. - С. 15-30.

24. Семёнов, В.А. Влияние океанического притока в Баренцево море на изменчивость климата в Арктике / В.А. Семёнов // Доклады академии наук. - 2008. - Т. 418. - № 1. - С. 106-109.

25. Сочнев, О.Я. Межгодовая изменчивость продолжительности безледного периода в юго-западной части Карского моря / О.Я. Сочнев, К.А. Корнишин, Я.О. Ефимов, Е.У. Миронов, В.С. Порубаев // Проблемы Арктики и Антарктики. - 2019. - Т. 65. - № 3. - С. 239-254.

26. Спутниковые методы определения характеристик ледяного покрова морей / под редакцией В.Г. Смирнова. - Санкт-Петербург: ААНИИ, 2011. - 240 с.

27.Тихонов, В.В. Новый алгоритм восстановления сплочённости морского ледяного покрова по данным пассивного микроволнового зондирования / В.В. Тихонов, И. А. Репина, М.Д. Раев, Е.А. Шарков, Д.А. Боярский, Н.Ю. Комарова // Исследование Земли из космоса. - 2014. - № 2. - С. 35-35.

28.Тихонов, В.В. Мониторинг морского льда полярных регионов с использованием спутниковой микроволновой радиометрии / В.В. Тихонов, М.Д. Раев, Е.А., Шарков, Д.А. Боярский, И.А. Репина, Н.Ю. Комарова // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2015. - Т. 12. - № 5. - С. 150-169.

29.Тихонов, В.В. Спутниковая микроволновая радиометрия морского льда полярных регионов. Обзор / В.В. Тихонов, М.Д. Раев, Е.А Шарков, Д.А. Боярский, И.А. Репина, Н.Ю. Комарова // Исследование Земли из космоса. - 2016. - № 4. - С. 65-84.

30.Третьяков, В.Ю. Изменчивость ледовых условий плавания по трассам Северного морского пути за период 1997-2018 гг. / В.Ю. Третьяков, С.В. Фролов, М.И. Сарафанов // Проблемы Арктики и Антарктики. - 2019. -Т. 65. - № 3. - С. 328-340.

31.Хрусталев, Н.К. Международная символика для морских ледовых карт и номенклатура морских льдов / Н.К. Хрусталев. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 56 С.

32.Шабанова, Н.Н. Характеристики безлёдного периода на станции Амдерма (Карское море) по данным спутниковых измерений концентрации морского льда в 1979-2018 гг / Н.Н. Шабанова, П.А. Шабанов // Арктика и Антарктика. - 2020. - № 1. - С. 12-22.

33.Шабанов, П.А. Изменения продолжительности безледного периода в прибрежной зоне Карского моря по спутниковым данным / П.А. Шабанов // Океанология. - 2022. - Т. 62. - № 4. - C. 518-531.

34.Aagaard, K. The role of sea ice and other fresh water in the Arctic circulation / K. Aagaard, E.C. Carmack // J. Geophys. Res. - 1989. - Vol. 94(C10)7. - P. 14485-144987.

35.Alexeev, V.A. Polar amplification of surface warming on an aquaplanet in "ghost forcing" experiments without sea ice feedbacks / V.A. Alexeev, P.L. Langen, J.R. Bates // Climate Dynamics. - 2005. - Vol. 24. - P. 655-666.

36.Alexeev, V.A. Polar amplification: is atmospheric heat transport important? / V.A. Alexeev, C.H. Jackson // Climate dynamics. - 2013. - Vol. 41. - P. 533547.

37.Alekseeva, T., Tikhonov, V., Frolov, S., Repina, I., Raev, M., Sokolova, J., Sharkov E., Afanasieva, E., and 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. - Vol. 11. - № 21. -P. 2481-2511.

38.Andersland, O.B. Frozen ground engineering, 2nd edition. / O.B. Andersland, B. Ladanyi. - Hoboken, New Jersey, John Wiley & Sons, 2004. - P. 10-50.

39.Barber D., Snow, Water, Ice and Permafrost in the Arctic (SWIPA) / D. Barber. - Arctic Monitoring and Assessment Programme, Oslo, 2017. - P. 103-136.

40.Bamhart, K. The effect of changing sea ice on the physical vulnerability of Arctic coasts / K. Barnhart, I. Overeem, R. Anderson // The Cryosphere. -2014. - V. 8. - P. 1777-1799.

41.Barry, R.G The Arctic sea ice-climate system: Observations and modeling / R.G. Barry, M.C. Serreze, J.A. Maslanik, R.H. Preller // Reviews of Geophysics. - 1993. - Vol. 31. - № 4. - P. 397-422.

42.Bekryaev, R.V. Role of polar amplification in long-term surface air temperature variations and modern Arctic warming / R.V. Bekryaev, I.V. Polyakov, V.A. Alexeev // Journal of Climate. - 2010. - Vol. 23. - №№ 14. - P. 3888-3906.

43.Bliss, A. Regional variability of Arctic sea ice seasonal change climate indicators from a passive microwave climate data record / A. Bliss, M. Steele, G. Peng, W. Meier, S. Dickinson // Environmental Research Letters. - 2019. - v. 14(4). - P. 1-11.

44.Brandt, R.E. Surface albedo of the Antarctic sea ice zone / R.E. Brandt, S.G. Warren // Journal of Climate. - 2005. - Vol. 18. - № 17. - P. 3606-3622.

45.Box, J.E. Key indicators of Arctic climate change: 1971-2017 / J.E. Box, W.T. Colgan, T.R. Christensen, N.M. Schmidt, et al. // Environmental Research Letters. - 2019. - Vol. 14. - № 4. - P. 1-18.

46.Cavalieri, D.J. Determination of sea ice parameters with the NIMBUS 7 SMMR / D.J. Cavalieri, P. Gloersen, W.J. Campbell // Journal of Geophysical Research. - 1984. - Vol. 89(D4). - P. 5355-5369.

47.Cavalieri, D. Algorithm Theoretical Basis Document (ATBD) for the AMSR-E Sea Ice Algorithm / D.J. Cavalieri, J.C. Comiso. - Landover, Maryland USA: Goddard Space Flight Center, 2000. - 79 P.

48.Cavalieri, D.J. Arctic sea ice variability and trends, 1979-2010 / D.J. Cavalieri, C.L. Parkinson // The Cryosphere. - 2012. - Vol. 6. - № 4. - P. 881-889.

49.Comiso, J.C. Concentration gradients and growth/decay characteristics of the seasonal sea ice cover / J.C. Comiso, H.J. Zwally // Journal of Geophysical Research: Oceans. - 1984. - V. 89(C5). - P. 8081-8103.

50.Comiso, J.C. SSM/I Concentrations using the Bootstrap Algorithm. / J.C. Comiso. - NASA Refer. Publ. 1380, 1995. - 50 P.

51.Comiso, J.C. Trends in the sea ice cover using enhanced and compatible AMSR-E, SSM/I, and SMMR data / J.C. Comiso, F. Nishio // Journal of Geophysical Research: Oceans. - 2008. - Vol. 113. - № C02S07. - P. 1-22.

52.Comiso, J.C. Polar Oceans from Space. / J.C. Comiso. - Atmospheric and Oceanographic Sciences Library, New York: Springer. - 2009. - 507 p.

53.Comiso, J.C. Characteristics of arctic winter sea ice from satellite multispectral microwave observations / J.C. Comiso // Journal of Geophysical Research. - 1986. - Vol. 91(C1). - P. 975-994.

54.Comiso, J.C. Variability and trends in the Arctic Sea ice cover: Results from different techniques / J.C. Comiso, W.N. Meier, R. Gersten // Journal of Geophysical Research: Oceans. - 2017. - Vol. 122(8). - P. 6883-6900.

55.Eicken, H. Sea-ice system services: A framework to help identify and meet information needs relevant for Arctic observing networks / H. Eicken, A.L. Lovecraft, M.L. Druckenmiller // Arctic. - 2009. - Vol. 2. - № 2. - P. 119136.

56.Farquharson, L.M. Temporal and spatial variability in coastline response to declining sea-ice in northwest Alaska / L.M. Farquharson, D.H. Mann, D.K. Swanson, B. Jones, R. Buzard, J. Jordan // Marine Geology. - 2018. - V. 404. - P. 71-83.

57.Fetterer, F. Sea Ice Index, Version 3 [G02135]. / F. Fetterer, K. Knowles, W. Meier et al. - Boulder, Colorado, USA: National Snow and Ice Data Center, 2017. - https://doi.org/10.7265/N5K072F8. Date Accessed 03-09-2022.

58.Groisman, P.Ya. Northern Eurasia Future Initiative (NEFI): facing the challenges and pathways of global change in the twenty-first century / P.Ya.

Groisman, H.H. Shugart, D.W. Kicklighter, et al. // Progress in Earth and Planetary Science. - 2017. - Vol. 4. - № 1. - P. 1-48.

59.Günther, F. Observing Muostakh disappear: permafrost thaw subsidence and erosion of a ground-ice-rich island in response to arctic summer warming and sea ice reduction / F. Günther, P. Overduin, I. Yakshina I., et al // The Cryosphere. - 2015. - V. 9. - № 1. - P. 151-178.

60.Hersbach, H. The ERA5 global reanalysis / H. Hersbach, B. Bell, P. Berrisford, et al. // Q J R Meteorol Soc. - 2020. - V. 146. - P. 1999-2049.

61.Howell, S. Sea ice conditions and melt season duration variability within the Canadian Arctic Archipelago: 1979-2008 / S. Howell, C. Duguay, T. Markus // Geophysical Research Letters. - 2009. - Vol. - 36(10). - P. 1-6.

62.Irrgang, A.M. Drivers, dynamics and impacts of changing arctic coasts / A.M. Irrgang, M. Bendixen, L.M. Farquharson, A.V. Baranskaya, L.H. Erikson, A.E. Gibbs, S.A. Ogorodov, P.P. Overduin, H. Lantuit, M.N. Grigoriev, B. Jones // Nature Reviews Earth and Environment. - 2022. - Vol. 3. - P. 39-54. 63.IPCC, 2019: IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate / H.O. Pörtner, D.C. Roberts, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N.M. Weyer (eds.)]. - Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA, 2019. - 755 p. -https://doi.org/10.1017/9781009157964.

64.Kaleschke, L. SSM/I sea ice remote sensing for mesoscale ocean-atmosphere interaction analysis / L. Kaleschke, C. Lüpkes, T. Vihma, J. Haarpaintner, A. Bochert, J. Hartmann, G. Heygster // Canadian journal of remote sensing. -2001. - Vol. 27. - № 5. - P. 526-537.

65.Kazhukalo, G.A. Coastal Dynamics at Kharasavey Key Site, Kara Sea, Based on Remote Sensing Data / G.A. Kazhukalo, A.V. Novikova, N.N Shabanova, M.D. Drugov, S.A. Myslenkov, P.A. Shabanov, N.G. Belova, S.A. Ogorodov // Remote Sensing. - 2023. - Vol. 15. - Issue 17. - P. 4199-4226.

66.Khon, V Perspectives of Northern Sea Route and Northwest Passage in the twenty-first century / V. Khon, I. Mokhov, M. Latif, et al. // Climatic Change. 2010. - Vol. 100 - Issue 3-4. - P. 757-768.

67.Lavergne, T. Version 2 of the EUMETSAT OSI SAF and ESA CCI sea-ice concentration climate data records / T. Lavergne, A.M. Sorensen, S. Kern, et al. // The Cryosphere. - 2019. - Vol. 13. - P. 49-78.

68.Lindsay, R. Arctic sea ice thickness loss determined using subsurface, aircraft, and satellite observations / R. Lindsay, A. Schweiger // The Cryosphere. -2015. - Vol. 9. - № 1. - P. 269-283.

69.Liu, J. Recent Arctic sea ice variability: Connections to the Arctic Oscillation and the ENSO / J. Liu, J.A. Curry, Y. Hu // Geophysical Research Letters. -2004. - Vol. 31. - № L09211. - P. 1-4.

70.Markus, T. The AMSR-E NT2 Sea Ice Concentration Algorithm-its basis and implementation / T. Markus, D.J. Cavalieri // J. Rem. Sens. Soc. Japan. - 2009. - Vol. 29. - № 1. - P. 216-225.

71.Meier, W.N. Comparison of sea-ice extent and ice-edge location estimates from passive microwave and enhanced-resolution scatterometer data / W.N. Meier, J. Stroeve // Annals of Glaciology. - 2008. - Vol. 48. - P. 65-70.

72.Meier, W.N. Comparison of passive microwave ice concentration algorithm retrievals with AVHRR imagery in Arctic peripheral seas / W.N. Meier // IEEE Transactions on geoscience and remote sensing. - 2005. - Vol. 43. - № 6. - P. 1324-1337.

73.Meier, W.N. Whither Arctic sea ice? A clear signal of decline regionally, seasonally and extending beyond the satellite record / W.N. Meier, J. Stroeve, F. Fetterer // Annals of Glaciology. - 2007. - Vol. 46. - P. 428-434.

74.Meier, W.N. NOAA/NSIDC climate data record of passive microwave sea ice concentration, Version 4. [G02202]. / W.N. Meier, F. Fetterer, A. Windnagel, J. Stewart. - Boulder, Colorado, USA, NSIDC: National Snow and Ice Data

Center, 2021. - https://doi.org/10.7265/efmz-2t65. Date Accessed 04.03.2023.

75.Meredith, M. Polar Regions. In: IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate / M. Meredith, M. Sommerkorn, S. Cassotta, C. Derksen, A. Ekaykin, A. Hollowed, G. Kofinas, A. Mackintosh, J. Melbourne-Thomas, M.M.C. Muelbert, G. Ottersen, H. Pritchard, E. Schuur. - Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2019. - P. 203-320. 76.Olonscheck, D. Arctic sea-ice variability is primarily driven by atmospheric temperature fluctuations / D. Olonscheck, T. Mauritsen, D. Notz // Nature Geoscience. - 2019. - Vol. 12. - № 6. - P. 430-434. 77.Onarheim, I. Seasonal and regional manifestation of Arctic sea ice loss / I. Onarheim, T. Eldevik, L. Smedsrud, J. Stroeve // Journal of Climate. - 2018. - Vol. 31. - № 12. - P. 4917-4932. 78.Ogorodov, S.A. Coastal dynamics of the Pechora and Kara seas under changing climatic conditions and human disturbances / S.A. Ogorodov, A.V. Baranskaya, N.G. Belova, et al. // Geography, Environment, Sustainability. -2016. - Vol. 9. - № 3. - P. 53-73. 79.Ogorodov, S.A. Coastal erosion of the Russian arctic: An overview / S.A. Ogorodov, D.M. Aleksyutina, A.V. Baranskaya, et al. // Journal of Coastal Research. - 2020. - № 95. - P. 599-604. 80.Overeem, I. Sea ice loss enhances wave action at the Arctic coast / I. Overeem, R.S. Anderson, C.W. Wobus, et al. // Geophys. Res. Lett. - 2011. - V. 38. -№ L17503. - P. 1-6. 81.Peng, G. A long-term and reproducible passive microwave sea ice concentration data record for climate studies and monitoring / G. Peng, W.N. Meier, D. Scott, M. Savoie // Earth Syst. Sci. Data. - 2013. - Vol. 5. - P. 311318.

82.Peng, G. Temporal means and variability of Arctic sea ice melt and freeze season climate indicators using a satellite climate data record / G. Peng, M. Steele, A. Bliss, et al. // Remote Sensing. - 2018. - Vol. 10. - P. 1328-1353.

83.Rosel, A. Melt ponds on Arctic sea ice determined from MODIS satellite data using an artificial neural network / A. Rosel, L. Kaleschke, G. Birnbaum // The Cryosphere. - 2012. - Vol. 6. - P. 431-446.

84.Shabanova, N.N Hydrometeorological forcing of Western Russian Arctic coastal dynamics: XX-century history and current state / N.N Shabanova, S.A. Ogorodov, P.A. Shabanov, A.V. Baranskaya // Geography, Environment, Sustainability. - 2018. - Vol. 11. - № 1. - P. 113-129.

85.Shabanov, P.A. Open water season changes over the Kara Sea coastal zone: Marresalya Example / P.A. Shabanov, N.N. Shabanova // IGARSS 2019, IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Yokohama, Japan. - 2019. - P. 4218-4221.

86.Shabanov, P.A. Ice-free period detection method in the Arctic coastal zone / P.A. Shabanov, N.N. Shabanova // Russ. J. Earth. Sci. - 2020. - Vol. 20. - № ES6016. - P. 1-10.

87. Shabanov, P.A. Extension of the Ice-Free Period in the Laptev Sea According to Remote Sensing Data / P.A. Shabanov, A.V. Baranskaya // Oceanology. -2023. - Vol. 63 (Suppl 1). - P. 11-22.

88.Shabanov, P.A. Decline of ice coverage and ice-free period extension in the Kara and Laptev seas during 1979-2022 / P.A. Shabanov, A.A. Osadchiev, N.N. Shabanova, S.A. Ogorodov // Remote Sensing. - 2024. - Vol. 16. - Issue 11. - P. 1875-1890.

89.Spreen, G. Sea ice remote sensing using AMSR-E 89-GHz channels / G. Spreen, L. Kaleschke, G. Heygster // J. Geophys. Res. - 2008. - Vol. 113. -№ C02S03. - P. 1-14.

90.Steele, M. Arctic Sea Ice Seasonal Change and Melt/Freeze Climate Indicators from Satellite Data, Version 1. / M. Steele, A.C. Bliss, G. Peng, et

al. - Boulder, Colorado, USA: NASA National Snow and Ice Data Center Distributed Active Archive Center, 2019.

91. Stroeve, J.C. The Arctic's rapidly shrinking sea ice cover: a research synthesis / J.C. Stroeve, M.C. Serreze, M.M. Holland, J.E. Kay, J. Malanik, A.P. Barrett // Climatic Change. - 2012. - V. 110. - P. 1005-1027.

92.Stroeve, J.C. Changing state of Arctic sea ice across all seasons / J.C. Stroeve, D. Notz // Environmental Research Letters. - 2018. - V. 13(10), P. 1-23.

93.Teleti, P.R. Sea Ice Observations in Polar Regions: Evolution of Technologies in Remote Sensing / P.R. Teleti, A.J. Luis // International Journal of Geosciences. - 2013. - Vol. 4, № 7. - P. 1031-1050.

94.Vavrus, S. The impact of sea-ice dynamics on the Arctic climate system / S. Vavrus, S.P. Harrison // Climate Dynamics. - 2003. - Vol. 20. - P. 741-757.

95.Wei, T. Projections of Arctic sea ice conditions and shipping routes in the twenty-first century using CMIP6 forcing scenarios / T. Wei, Q. Yang, W. Qi, M. Ding, C. Wang // Environmental Research Letters. - 2020. - Vol. 15. - № 10. - P. 1-10.

ПРИЛОЖЕНИЕ. ИЗМЕНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК БЛП ПО ДАННЫМ БЕРЕГОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ПЕРИОД С 1979 ПО

2022 ГОД

1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020

Годы Годы

Рисунок П.1 Межгодовые изменения дат начала (номер дня в году, синий), дат окончания БЛП (номер дня в году, красный) - слева - и продолжительности (сут, чёрный) БЛП (справа) по данным береговых

наблюдений на станции «о. Визе»

1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020

Годы Годы

Рисунок П.2 Межгодовые изменения дат начала (номер дня в году, синий), дат окончания БЛП (номер дня в году, красный) - слева - и продолжительности (сут, чёрный) БЛП (справа) по данным береговых наблюдений на станции «о. Голомянный»

Рисунок П.3 Межгодовые изменения дат начала (номер дня в году, синий), дат окончания БЛП (номер дня в году, красный) - слева - и продолжительности (сут, чёрный) БЛП (справа) по данным береговых наблюдений на станции «о. Известий»

1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020

Годы Годы

Рисунок П.4 Межгодовые изменения дат начала (номер дня в году, синий), дат окончания БЛП (номер дня в году, красный) - слева - и продолжительности (сут, чёрный) БЛП (справа) по данным береговых наблюдений на станции «м. Стерлегова»

Рисунок П.5 Межгодовые изменения дат начала (номер дня в году, синий), дат окончания БЛП (номер дня в году, красный) - слева - и продолжительности (сут, чёрный) БЛП (справа) по данным береговых наблюдений на станции «м. Вилькицкого»

Рисунок П.6 Межгодовые изменения дат начала (номер дня в году, синий), дат окончания БЛП (номер дня в году, красный) - слева - и продолжительности (сут, чёрный) БЛП (справа) по данным береговых наблюдений на станции «о. Белый»

Рисунок П.7 Межгодовые изменения дат начала (номер дня в году, синий), дат окончания БЛП (номер дня в году, красный) - слева - и продолжительности (сут, чёрный) БЛП (справа) по данным береговых наблюдений на станции «Усть-Кара»