Влияние полыней и разводий в Арктике на структуру атмосферного пограничного слоя и региональный климат

Полярной зимой холодная атмосфера и относительно теплый океан разделены мощным слоем льда, что препятствует их взаимодействию. При образовании разрывов льда из-за большой разницы температуры воздуха и поверхности открытой воды в пограничном слое атмосферы образуются сильные восходящие потоки. Возможны два типа таких разрывов: полыньи - большие участки открытой воды размером от нескольких сотен метров до сотен километров, которые образуются зимой и, как правило, в одних и тех же местах и разводья (каналы и трещины) - линейные подвижки льда, при которых образуются разрывы шириной 1м – 1км и длиной 1 – 100 км. Разница температур океана и воздуха в этих местах достигает 20-40 °С и это позволяет большому количеству скрытого и явного тепла поступать из океана в атмосферу. Тепловые потоки над полыньями на один-два порядка больше, чем над паковым льдом. Но, несмотря на очевидную важность исследования роли полыней и разводий в формировании климата Арктики, комплексные исследования структуры пограничного слоя атмосферы над этими областями практически не проводились. Специализированные эксперименты 70-80 годов такие как ALEX, WEDDELL, MEFIS, собрали большой фактический материал, но его интерпретация стала возможной только с появлением вихреразрешающих моделей и мезомасштабных моделей высокого разрешения.
В работе используются результаты метеорологических и микрометеорологических измерений в Арктике в районах с неоднородной сплоченностью льда. Исследуется динамика атмосферного пограничного слоя в районах полыней и разводий, а также его структура. На основе большого массива данных установлена зависимость коэффициентов обмена от различных метеорологических параметров в условиях конвективных процессов.
По результатам выполненных в районе полыней и разводий измерений была разработана и протестирована параметрическая модель формирования внутреннего пограничного слоя над полыньей. Полученные результаты использовались в мезомасштабной модели, позволяющей рассчитывать характеристики энергообмена над неоднородной покрытой льдом поверхностью. Для анализа использован район моря Лаптевых площадью 500х500 км в 2008 году, в центре которого в марте-апреле существовала протяженная заприпайная полынья. Для анализа динамики ледяного покрова использовались денные ENVISAR ASAR и базы данных “Sea ice concentrations from Nimbus-7 SMMR and DMSP SSM/I passive microwave data”. В качестве входных параметров – данные реанализа и метеорологические данные эксперимента «Трансдрифт-2008». Расчеты показали, что полынья способна влиять на процессы взаимодействия атмосферы и океана в данном регионе, что не разрешается стандартным реанализом.