Изменения ледовитости в береговой зоне Карского моря

Береговая зона российской Арктики является территорий активного взаимодействия природных процессов и антропогенной деятельности. Понимание динамики берегов для ключевого участка российской Арктики - полуострова Ямал - является непременным условием устойчивого развития территорий арктических регионов РФ, эффективного функционирования нефтегазовой отрасли, транспортной отрасли, а также безопасной эксплуатации прибрежной инфраструктуры.
В работе на региональном масштабе (береговая зона Карского моря, п-в Ямал) с помощью данных спутниковых измерений анализируются фундаментальные индикаторы климатических изменений в Арктике - характеристики безлёдного периода: продолжительность, а также сроки его становления. В исследовании использовались обработанные (уровень L3 - L4) спутниковые данные о концентрации морского льда из трёх источников: климатические данные центра NSIDC, данные проекта ОSI SAF, а также данные японского космического агентства JAXA. Все три набора данных о концентрации льда имеют одинаковое пространственное разрешение 25 км и получены на единой географической сетке в полярной стереографической проекции (304 на 448 пикселей).
Такие данные, полученные в результате обработки измерений со спутниковых микроволновых радиометров, широко применяются для исследований изменений площадей морского льда в Арктике (Stroeve et al., 2006), однако мало использовались для изучения динамики морского льда в береговых зонах, в прибрежных районах. Для выделения безлёдного периода в подавляющем числе случаев используется пороговый метод 15% концентрации морского льда (Comiso и Zwally, 1984; Farquharson et al., 2018; Meier et al., 2003; Günther et al., 2013 ). Однако именно для прибрежной зоны такой метод имеет ряд ограничений, связанных с неточностями алгоритмов идентификации концентраций льда в областях, близких к поверхности суши, и возникающими в результате ошибках. Для повышения точности получаемых оценок предлагается использовать оригинальный метод скользящего окна. Метод основан на анализе динамики таяния/замерзания морского льда и использует градиент концентрации в качестве индикатора периода активного таяния/замерзания.
В работе проведены расчёты характеристик безлёдного периода вдоль побережья Карского моря и п-ва Ямал для трёх массивов данных, а также для двух методов выделения периода открытой воды: порогового 15%-го метода, а также метода скользящего окна. Проанализированы скорости и пространственные особенности изменений ледовитости побережья Карского моря и п-ва Ямал за период 1979-2018 гг. Для валидации полученных результатов по трём источникам данных о концентрации морского льда, использовались данные береговых наблюдений на станции Марресаля (зап. побережье п-ова Ямал).
Продолжительность периода открытой воды объективно увеличилась за спутниковый период наблюдений 1979-2018 гг. Это происходит за счёт совместного смещения дат освобождения акватории от льда на более ранние сроки и смещения времени замерзания на более поздние. Показано, что спутниковые данные адекватно отражают долгопериодную изменчивость ледовитости в береговой зоне Карского моря. Это позволяет оптимистично рассматривать результаты на участках, не покрытых данными наблюдений. Результаты исследования также были сравнены с результатами, полученными в (Peng et al., 2018), приведены количественные оценки расхождений по методам выделения периода открытой воды.
Работа была выполнена в рамках Госзадания (№ 0149-2019-0002) при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (соглашение № 075-02-2018-189, внутренний № 14.616.21.0102; уникальный идентификатор проекта RFMEFI61618X0102).