Полярные циклоны над кромкой морского льда в Баренцевом море по данным мульти-сенсорного анализа.

Возрастающая активность в Арктике, включая Баренцево море, осуществляется в экстремальных природных условиях, подвергающих эту деятельность значительным рискам. Вследствие этого уже на стадии планирования и развертывания этой деятельности необходима информация об опасных природных явлениях, их пространственном распределении, величине и повторяемости. Полярные циклоны (ПЦ) представляют собой коротко живущие атмосферные явления мезо-масштаба и относятся к чрезвычайно опасным явлениям, связанным с развитием ураганных ветров и высокого волнения, вызывающих, в том числе, обледенение судов и причинение громадного ущерба для всех видов морской и прибрежной народно-хозяйственной деятельности. На сегодняшний день мировой наукой не решена не только задача прогнозирования зарождения полярных циклонов (ПЦ), но и задача их безошибочного детектирования, что связано с целым рядом факторов: малыми временами жизни и пространственными масштабами, несовершенством гидродинамических моделей, необеспеченностью арктического региона сетью метеонаблюдений, сложностями детектирования ПЦ при помощи традиционных спутниковых данных и разнообразием условий и факторов, при которых развиваются ПЦ. В Баренцевом море ПЦ часто зарождаются над кромкой разреженного морского льда, что еще более усложняет задачу их обнаружения и изучения.
Традиционным инструментом мониторинга ПЦ, повсеместно использующимся в мировой научной практике, являются спутниковые снимки в инфракрасном (ИК) и видимом диапазонах электромагнитного спектра. С их помощью, однако, невозможно обнаружить ПЦ при наличии верхнего слоя облаков. Метод обнаружения ПЦ в полях влагозапаса атмосферы, восстановленных по данным спутниковых микроволновых радиометров, позволяет идентифицировать ПЦ независимо от облачности. Однако, микроволновые методы не позволяют детектировать ПЦ над кромкой льда. Наиболее подходящим инструментом для обнаружения ПЦ над кромкой морского льда являются изображения радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) высокого разрешения, но они нерегулярны, поэтому сами по себе мало пригодны для оперативного использования и анализа архивных данных. Поэтому в данной работе при изучении ПЦ был использован мульти-сенсорный синергетический анализ полей приводного ветра по данным спутниковых скаттерометров Metop-A, B ASCAT, снимков облачности Aqua и Terra MODIS, NOAA AVHRR, полей влагозапаса атмосферы, восстановленных по данным Aqua AMSR-E и GCOM-W1 AMSR2 морского льда и изображений РСА Sentinel 1. Подобный анализ позволил идентифицировать ПЦ, зародившиеся над кромкой морского льда в Баренцевом море, и проанализировать связь параметров ПЦ и параметров ледяного покрова.
Всего за период 2009 – 2016 гг. было найдено 62 ПЦ, зародившихся над кромкой морского льда. Все ПЦ образовались при сплоченности морского льда на кромке от 70 до 85%. при преимущественном направлении ветра N и NNW. Максимальная скорость ветра в рассмотренных ПЦ достигала 20 м/с.
Дальнейший прогресс в анализе ПЦ над кромкой морского льда ожидается в связи с развитием геоинформационной системы визуализации, совмещения, наложения и совместной обработки гиперспектральных спутниковых данных разного пространственного разрешения в лаборатории спутниковой океанографии Российского государственного гидрометеорологического университета (ЛСО РГГМУ) - http://siows.solab.rshu.ru/.
Работа выполнена в Российском государственном гидрометеорологическом университете в рамках гос. задания по проекту № 2498, а также, гранта РФФИ № 16-35-50053.