Climatic changes of thermal condition in the Kara sea at last 40 years
The paper discusses air (Ta) and sea surface temperature (SST) year-to-year variability due to warming of the Kara Sea, using the data from regular observations at the meteorological stations Roshydromet (GMS) in 1978–2017, NOAA optimum interpolation and reanalysis data. We use the methods of cluste...
Published in: | Arctic and Antarctic Research |
---|---|
Main Authors: | , , , , , , , |
Other Authors: | , |
Format: | Article in Journal/Newspaper |
Language: | Russian |
Published: |
Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
2019
|
Subjects: | |
Online Access: | https://www.aaresearch.science/jour/article/view/159 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-2-125-147 |
id |
ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/159 |
---|---|
record_format |
openpolar |
institution |
Open Polar |
collection |
Arctic and Antarctic Research (E-Journal) |
op_collection_id |
ftjaaresearch |
language |
Russian |
topic |
climate indices;Kara Sea;thermal conditions;year-to-year variability Карское море;климатические индексы;межгодовая изменчивость;термические условия |
spellingShingle |
climate indices;Kara Sea;thermal conditions;year-to-year variability Карское море;климатические индексы;межгодовая изменчивость;термические условия I. Rostov D. E. Dmitrieva V. N. Rudykh I. A. Vorontsov A. И. Ростов Д. Е. Дмитриева В. Н. Рудых И. А. Воронцов А. Climatic changes of thermal condition in the Kara sea at last 40 years |
topic_facet |
climate indices;Kara Sea;thermal conditions;year-to-year variability Карское море;климатические индексы;межгодовая изменчивость;термические условия |
description |
The paper discusses air (Ta) and sea surface temperature (SST) year-to-year variability due to warming of the Kara Sea, using the data from regular observations at the meteorological stations Roshydromet (GMS) in 1978–2017, NOAA optimum interpolation and reanalysis data. We use the methods of cluster, correlation analysis and Empirical Orthogonal Functions (EOF). We investigate possible cause and effect relationships of these changes with the variations of the wind field components, climatic indices and the sea ice concentration field. The cluster analysis of the three main EOF components has allowed us to identify four areas on the basis of the nature of changes of the water temperature anomalies field. The climatic changes in these areas, in the coastal and island zones of the Kara Sea have manifested themselves in the steady increase of the annual air temperature at GMS from 0,47–0,77 °C/10 years on the southwest coast to 1,33–1,49 °C/10 years in the north of the sea. This is equivalent to warming from 1,9 to 6,0 °C in the last 40 years. For the open sea the value of the Ta trend is about 1,22 °C/10 years, which corresponds to an increase in the average Ta by 4,9 °C in the last 40 years. This value is approximately 3 times greater than that for all the Northern hemisphere for the same period.Annualy, the maximal trend was observed in November and April mainly and exceeded 2–3 °C/10 years at some of the stations. We identify anomalously warm (2016 and 2012) and anomalously cold (1978, 1979, 1992 and 1998) years: the warmest year was 2012, the coldest — 1979. Positive SST trends were observed over all the sea area during the warm period of year (to 1 °C/10 years). SST increased to 2,4 °C, which is approximately 1,5 times greater than the corresponding SST values for the Northern hemisphere. The maximum SST trend (0,4 °C/10 years) was observed in the northwest and southwest parts of the sea. From June to August the trends of SST exceed the annual ones 1,5–2 times. Interannual SST and Ta variations are characterized by close correlation links. Until approximately 1998–2004 the warming was rather insignificant, and after that the growth rate of Ta and SST increased many fold. Apparently it indicates changes in the mode and the large-scale atmospheric circulation in the early 2000s. We also observed a trend of strengthening of the southern wind during the cold period of the year and the northern one — in the warm period (0,5–0,6 m/s in 40 years). It is shown that there is a close correlation between the Ta increase and the changes in the meridional component of the wind speed during the cold period of the year for all the sea areas. For the warm period it is statistically insignificant both for Ta and SST. For the cold season we observed a contribution of the large-scale mode of atmospheric circulation into the variability of V component of the wind speed. The conribution was expressed through the indeces NAO, SCAND, Pol/EUR, AZOR, ISL and the differences of ISLSIB. For the warm season this contribution is expressed through the NAO, SCAND and AO only. For the warm period we showed statistically significant correlation between the increase in SST, Ta and the processes parametrized by the AMO, EA/WR and AZOR indeces. For the cold period the indeces are AMO, Pol/Eur, SIB and ISL SIB. The interannual variations of the sea ice concentration field are characterized by close correlation with Ta changes both in the annual cycle and during the periods of ice cover formation and evolution (R = –0,7. –0,9). For these periods we showed statistically significant relationships between the first EOF mode fluctuations and two climatic indeces — AMO (R = 0,5) and Pol/Eur (R = 0,4). The relationships between the temporary variability of the sea ice concentration and the wind field characteristics are weaker and statistically significant only for the meridional component of the wind speed (R = –0,4). По данным срочных наблюдений на гидрометеорологических станциях Росгидромета за 1978–2017 гг., данных оптимальной интерполяции и реанализа NOAA выполнен анализ межгодовой изменчивости поверхностной температуры воды и воздуха в Карском море на современном этапе потепления климата. Методы кластерного, корреляционного анализа и аппарата эмпирических ортогональных функций использованы для определения пространственно-временной структуры поля температуры и районирования акватории по особенностям климатических изменений. Исследованы возможные причинно-следственные связи этих изменений с вариациями составляющих поля ветра, климатическими индексами и сплоченностью льда. В результате удалось уточнить количественную оценку тенденций и выявить региональные особенностей межгодовой изменчивости термических условий Карского моря. |
author2 |
The study was conducted in the framework of the program “Fundamental problems of studying and development of the Far Eastern Seas of Russia and the Eastern Sector of Arctic”. Authors thank the program developers for the opportunity to use the data at https://www.esrl.noaa.gov/psd/, http://www.aari.ru/main.php and https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/. The authors are also grateful to the reviewers for their constructive comments. Исследование выполнено в рамках темы государственного задания ТОИ ДВО РАН по программе «Фундаментальные проблемы изучения и освоения дальневосточных морей России и Восточного сектора Арктики». Авторы благодарят разработчиков за возможность использовать данные, размещенные на сайтах https://www.esrl.noaa.gov/psd/, http://www.aari.ru/main.php и https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/. Авторы признательны рецензентам за конструктивные комментарии. |
format |
Article in Journal/Newspaper |
author |
I. Rostov D. E. Dmitrieva V. N. Rudykh I. A. Vorontsov A. И. Ростов Д. Е. Дмитриева В. Н. Рудых И. А. Воронцов А. |
author_facet |
I. Rostov D. E. Dmitrieva V. N. Rudykh I. A. Vorontsov A. И. Ростов Д. Е. Дмитриева В. Н. Рудых И. А. Воронцов А. |
author_sort |
I. Rostov D. |
title |
Climatic changes of thermal condition in the Kara sea at last 40 years |
title_short |
Climatic changes of thermal condition in the Kara sea at last 40 years |
title_full |
Climatic changes of thermal condition in the Kara sea at last 40 years |
title_fullStr |
Climatic changes of thermal condition in the Kara sea at last 40 years |
title_full_unstemmed |
Climatic changes of thermal condition in the Kara sea at last 40 years |
title_sort |
climatic changes of thermal condition in the kara sea at last 40 years |
publisher |
Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт |
publishDate |
2019 |
url |
https://www.aaresearch.science/jour/article/view/159 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-2-125-147 |
geographic |
Kara Sea |
geographic_facet |
Kara Sea |
genre |
Arctic Kara Sea Sea ice |
genre_facet |
Arctic Kara Sea Sea ice |
op_source |
Arctic and Antarctic Research; Том 65, № 2 (2019); 125-147 Проблемы Арктики и Антарктики; Том 65, № 2 (2019); 125-147 2618-6713 0555-2648 10.30758/0555-2648-2019-65-2 |
op_relation |
https://www.aaresearch.science/jour/article/view/159/127 IPCC. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / eds.: Stocker T. F., Qin D., Plattner G.-K., Tignor M., Allen S. K., Boschung J., Nauels A., Xia Y., Bex V., Midgley P. M. United Kingdom and New York, NY, USA / Cambridge: Cambridge University Press, 2013. 1535 p. Johannessen O.M., Kuzmina S.I., Bobylev L.P., Miles M.W. Surface air temperature variability and trends in the Arctic: new amplification assessment and regionalization // Tellus A. 2016. V. 68. P. 28234. Callaghan T. V., Johansson M., Key J., Prowse T., Ananicheva M., Klepikov A. Feedbacks and interactions: From the Arctic cryosphere to the climate system // Ambio. 2011. V. 40. P. 75–86. doi:10.1007/s13280-011-0215-8. Катцов В.М., Порфирьев Б.Н. Климатические изменения в Арктике: последствия для окружающей среды и экономики // Арктика: экология и экономика. 2012. № 2 (6). С. 66–79. Ковалевский Д.В., Алексеев Г.В., Бобылев Л.П., Данилов А.И. Последствия изменений климата для некоторых видов хозяйственной деятельности в Арктике // Проблемы Арктики и Антарктики. 2012. № 4 (94). С. 90–98. Semiletov I., Pipko I., Gustafsson Ö., Anderson L.G., Sergienko V., Pugach S., Dudarev O., Charkin A., Gukov A., Bröder L., Andersson A., Spivak E., Shakhova N. Acidification of East Siberian Arctic Shelf waters through addition of freshwater and terrestrial carbon // Nature Geoscience. 2016. V. 9. P. 361–365. doi:10.1038/NGEO2695. Захаров В.Ф. Похолодание Арктики и ледяной покров арктических морей. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 95 с. Polyakov I. V., Alekseev G. V., Bekryaev R. V., Bhatt Uma, Colony R. L. Observationally based assessment of polar amplification of global warming // Geophys. Res. Lett. 2002. V. 29 (18). P. 1878. doi:10.1029/2001GL011111. Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Ковалев Е.Г., Смоляницкий В.М. Климатические изменения ледовых условий в арктических морях Евразийского шельфа // Проблемы Арктики и Антарктики. 2007. № 75. С. 149–160. Шерстюков Б.Г. Региональные и сезонные закономерности изменений современного климата. Обнинск: ГУ «ВНИИГМИМЦД», 2008. 247 с. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / Науч. рук. В.М. Катцов, С.М. Семенов. М.: Росгидромет, 2014. 1005 с. Алексеев Г.В. Проявление и усиление глобального потепления в Арктике // Фундаментальная и прикладная климатология. 2015. № 1. C. 11–26. Ростов И.Д., Дмитриева Е.В., Воронцов А.А. Тенденции климатических изменений термических условий моря Лаптевых за последние 37 лет // Вестник ДВО РАН. 2019. № 1. С. 97–107. Ростов И.Д., Дмитриева Е.В., Воронцов А.А. Тенденции климатических изменений термических условий в прибрежных акваториях западной части Берингова моря и прилегающих районах за последние десятилетия // Известия ТИНРО. 2018. Т. 193. C. 167–182. doi:10.26428/1606-9919-2018-193-167-182. Шалина Е.В., Бобылев Л.П. Изменение ледовых условий в Арктике согласно спутниковым наблюдениям // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 28–41. Думанская И.О. Ледовые условия морей европейской части России. Обнинск: ИГ-СОЦИН, 2014. 608 с. Matishov G.G., Dzhenyuk S.L., Moiseev D.V., Zhichkin A.P. Pronounced anomalies of air, water, ice conditions in the Barents and Kara Seas, and the Sea of Azov // Oceanologia. 2014. V. 56 (3). P. 445–460. Бородачев В.Е., Бородачев И.В. Ледовитость Карского моря в вариациях климата Арктики // Проблемы Арктики и Антарктики. 2015. № 2 (104). С. 57–67. Карклин В.П., Юлин А.В., Шаратунова М.В., Мочнова Л.П. Климатическая изменчивость ледяных массивов Карского моря // Проблемы Арктики и Антарктики. 2017. № 4 (114). С. 37–47. Думанская И.О. Ледовые условия морей азиатской части России. Обнинск: ИГ-СОЦИН, 2017. 640 с. Карклин В.П., Ковалев Е.Г. Влияние солнечной активности на формирование крупных аномалий ледовитости арктических морей // Тр. ААНИИ. 1994. Т. 432. С. 28–35. Гудкович З.М., Карклин В.П., Фролов И.Е. Внутривековые изменения климата, площади ледяного покрова Евразийский арктических морей и их возможные причины // Метеорология и гидрология. 2005. № 6. C. 5–14. Абдусаматов Х.И. Солнце диктует климат. СПб.: Логос, 2009. 198 с. Гудкович З.М., Карклин В.П., Смоляницкий В.М., Фролов И.Е. О характере и причинах изменений климата Земли // Проблемы Арктики и Антарктики. 2009. № 1 (81). С. 15–23. Сорохтин О.Г. Парниковый эффект: миф и реальность // Вестник РАЕН. 2002. Т. 1. № 1. С. 8–21. Бирман Б.А., Бережная Т.В., Голубев А.Д. Основные погодно-климатические особенности Северного полушария Земли. 2018 год. Аналитический обзор. М.: ФГБУ «Гидрометцентр России», 2019. 79 с. Алексеев Г.В., Радионов В.Ф., Александров Е.И., Иванов Н.Е., Харланенкова Н.Е. Изменения климата Арктики при глобальном потеплении // Проблемы Арктики и Антарктики. 2015. № 1 (103). С. 33–41. Ашик И.М., Тимохов Л.А. Ожидаемые изменения гидрологических условий в арктических морях и их последствия // Cб. тезисов Всероссийской конф. с международным участием: Состояние арктических морей и территорий в условиях изменения климата / Сост. С.В. Рябченко, Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова. Архангельск: ИД САФУ, 2014. C. 25–26. Логинов В.Ф., Микуцкий В.С. Изменения климата: тренды, циклы, паузы. Минск: Беларуская навука, 2017. 179 с. Пономарев В.И., Дмитриева Е.В, Шкорба С.П., Карнаухов А.А. Изменение планетарного климатического режима на рубеже XX–XXI веков // Вестник МГТУ. 2018. Т. 21. № 1. С. 160–169. doi:10.21443/1560-9278-2018-21-1-160-169. Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Смоляницкий В.М. Изменения климата Арктики и Антарктики — результат действия естественных причин // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010. № 2 (85). С. 52–61. Алексеев Г.В., Кузмина С.И., Уразгильдеева А.В., Бобылев Л.П. Влияние атмосферных переносов тепла и влаги на потепление в Арктике в зимний период // Фундаментальная и прикладная климатология. 2016. Т. 1. С. 43–46. doi:10.21513/2410-8758-2016-1-43-63. Попова В.В. Современные изменения климата на севере Евразии как проявление вариаций крупномасштабной атмосферной циркуляции // Фундаментальная и прикладная климатология. 2018. Т. 1. С. 84–111. doi:10.21513/2410-8758-2018-1-84-1.11. Graversen R.G., Mauritsen T., Tjernstrom M., Kallen E., Svensson G. Vertical structure of recent Arctic warming // Nature. 2008. V. 451. P. 53–54. doi:10.1038/nature06502. Curry J.A., Schramm J.H., Ebert E.E. Sea ice albedo feedback mechanism // Journ. Clim. 1995. V. 8. P. 240–247. Perovich D. K., Light B., Eicken H., Jones K.F., Runciman K., Nghiem S.V. Increasing solar heating of the Arctic Ocean and adjacent seas, 1979–2005: Attribution and role in the ice-albedo feedback // Geophys. Res. Lett. 2007. Vol. 34. L19505. doi:10.1029/2007GL031480. Semiletov I., Dudarev O., Luchin V., Charkin A., Shin K.-H., Tanaka N. The East Siberian Sea as a transition zone between Pacific-derived waters and Arctic shelf waters // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32. L10614. doi:10.1029/2005GL022490. Магрицкий Д.В. Тепловой сток рек в моря российской Арктики и его изменения // Вестн. МГУ. Cер. 5. География. 2009. № 5. С. 69–77. Luchin V., Paneled G. Thermal regimes in the Chukchi sea from 1941–2008 // Deep-Sea Research II. 2014. V. 109. C. 14–26. Аксенов П.В., Иванов В.В. «Атлантификация» как вероятная причина сокращения площади морского льда в бассейне Нансена в зимний сезон // Проблемы Арктики и Антарктики. 2018. Т. 64 (1). С. 42–54. doi:10.30758/0555-2648-2018-64-1-42-54. Белязо В.А. Планетарные циклы в колебаниях атмосферной циркуляции и их проявление в некоторых процессах Арктики // Тр. ААНИИ. 1999. Т. 441. С. 46–51. Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Смоляницкий В.М. 60-летняя цикличность в изменениях климата полярных регионов // Материалы гляциологических исследований. 2008. Т. 105. С. 158–165. Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Моря СССР. М.: Изд. МГУ, 1982. 192 с. Изменчивость природных условий в шельфовой зоне Баренцева и Карского морей / Федер. служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды / Под. ред. А.И. Данилова, Е.У. Миронова, В.А. Спичкина. СПб.: ААНИИ, 2004. 430 с. Reynolds R.W., Rayner N.A., Smith T.M., Stokes D.C, Wang W. An improved in situ and satellite SST analysis for climate // Journal of Climate. 2002. V. 15. Iss. 13. P. 1609–1625. doi:10.1175/1520-0442(2002)015<1609:AIISAS>2.0.CO;2. Kalnay E., Kanamishi M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gardin L., Iredell M., Saha S., White G., Woolen J., Zhu Y., Chellian M., Ebisuzaki W., Higgins W., Janowiak J., Mo K.C., Ropelewski C., Wang G., Leetmaa A., Reynolds R., Jenne R., Joseph D. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project // Bulletin of the American Meteorological Society. 1996. V. 77. № 3. P. 437–472. Rayner N.A., Parker D.E., Horton E.B., Folland C.K., Alexander L.V., Rowell D.P., Kent E.C., Kaplan A. Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century // Journal of Geophysical Research. 2003. V. 108. № D14. P. 4407. doi:10.1029/2002JD002670. Ding С., He Х. K-means clustering via principal component analysis // Proc. 21st Intern. conf. on machine learning. Canada, Banff: ACM Press, 2004. P. 225–232. doi:10.1145/1015330.1015408. Enfield D.B., Mestas-Nunez A.M., Trimble P.J. The Atlantic Multidecadal Oscillation and its relationship to rainfall and river flows in the continental U.S. // Geophysical Research Letters. 2001. V. 28. № 10. P. 2077–2080. |
op_rights |
Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access). Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access). |
op_rightsnorm |
CC-BY |
op_doi |
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-2-125-147 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-2 https://doi.org/10.1007/s13280-011-0215-8 https://doi.org/10.1038/NGEO2695 https://doi.org/10.1029/2001GL011111 https://doi.org/10.26428/1606-9919- |
container_title |
Arctic and Antarctic Research |
container_volume |
65 |
container_issue |
2 |
container_start_page |
125 |
op_container_end_page |
147 |
_version_ |
1766302374605881344 |
spelling |
ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/159 2023-05-15T14:28:13+02:00 Climatic changes of thermal condition in the Kara sea at last 40 years Климатические изменения термических условий Карского моря за последние 40 лет I. Rostov D. E. Dmitrieva V. N. Rudykh I. A. Vorontsov A. И. Ростов Д. Е. Дмитриева В. Н. Рудых И. А. Воронцов А. The study was conducted in the framework of the program “Fundamental problems of studying and development of the Far Eastern Seas of Russia and the Eastern Sector of Arctic”. Authors thank the program developers for the opportunity to use the data at https://www.esrl.noaa.gov/psd/, http://www.aari.ru/main.php and https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/. The authors are also grateful to the reviewers for their constructive comments. Исследование выполнено в рамках темы государственного задания ТОИ ДВО РАН по программе «Фундаментальные проблемы изучения и освоения дальневосточных морей России и Восточного сектора Арктики». Авторы благодарят разработчиков за возможность использовать данные, размещенные на сайтах https://www.esrl.noaa.gov/psd/, http://www.aari.ru/main.php и https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/. Авторы признательны рецензентам за конструктивные комментарии. 2019-07-09 application/pdf https://www.aaresearch.science/jour/article/view/159 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-2-125-147 rus rus Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт https://www.aaresearch.science/jour/article/view/159/127 IPCC. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / eds.: Stocker T. F., Qin D., Plattner G.-K., Tignor M., Allen S. K., Boschung J., Nauels A., Xia Y., Bex V., Midgley P. M. United Kingdom and New York, NY, USA / Cambridge: Cambridge University Press, 2013. 1535 p. Johannessen O.M., Kuzmina S.I., Bobylev L.P., Miles M.W. Surface air temperature variability and trends in the Arctic: new amplification assessment and regionalization // Tellus A. 2016. V. 68. P. 28234. Callaghan T. V., Johansson M., Key J., Prowse T., Ananicheva M., Klepikov A. Feedbacks and interactions: From the Arctic cryosphere to the climate system // Ambio. 2011. V. 40. P. 75–86. doi:10.1007/s13280-011-0215-8. Катцов В.М., Порфирьев Б.Н. Климатические изменения в Арктике: последствия для окружающей среды и экономики // Арктика: экология и экономика. 2012. № 2 (6). С. 66–79. Ковалевский Д.В., Алексеев Г.В., Бобылев Л.П., Данилов А.И. Последствия изменений климата для некоторых видов хозяйственной деятельности в Арктике // Проблемы Арктики и Антарктики. 2012. № 4 (94). С. 90–98. Semiletov I., Pipko I., Gustafsson Ö., Anderson L.G., Sergienko V., Pugach S., Dudarev O., Charkin A., Gukov A., Bröder L., Andersson A., Spivak E., Shakhova N. Acidification of East Siberian Arctic Shelf waters through addition of freshwater and terrestrial carbon // Nature Geoscience. 2016. V. 9. P. 361–365. doi:10.1038/NGEO2695. Захаров В.Ф. Похолодание Арктики и ледяной покров арктических морей. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 95 с. Polyakov I. V., Alekseev G. V., Bekryaev R. V., Bhatt Uma, Colony R. L. Observationally based assessment of polar amplification of global warming // Geophys. Res. Lett. 2002. V. 29 (18). P. 1878. doi:10.1029/2001GL011111. Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Ковалев Е.Г., Смоляницкий В.М. Климатические изменения ледовых условий в арктических морях Евразийского шельфа // Проблемы Арктики и Антарктики. 2007. № 75. С. 149–160. Шерстюков Б.Г. Региональные и сезонные закономерности изменений современного климата. Обнинск: ГУ «ВНИИГМИМЦД», 2008. 247 с. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / Науч. рук. В.М. Катцов, С.М. Семенов. М.: Росгидромет, 2014. 1005 с. Алексеев Г.В. Проявление и усиление глобального потепления в Арктике // Фундаментальная и прикладная климатология. 2015. № 1. C. 11–26. Ростов И.Д., Дмитриева Е.В., Воронцов А.А. Тенденции климатических изменений термических условий моря Лаптевых за последние 37 лет // Вестник ДВО РАН. 2019. № 1. С. 97–107. Ростов И.Д., Дмитриева Е.В., Воронцов А.А. Тенденции климатических изменений термических условий в прибрежных акваториях западной части Берингова моря и прилегающих районах за последние десятилетия // Известия ТИНРО. 2018. Т. 193. C. 167–182. doi:10.26428/1606-9919-2018-193-167-182. Шалина Е.В., Бобылев Л.П. Изменение ледовых условий в Арктике согласно спутниковым наблюдениям // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 28–41. Думанская И.О. Ледовые условия морей европейской части России. Обнинск: ИГ-СОЦИН, 2014. 608 с. Matishov G.G., Dzhenyuk S.L., Moiseev D.V., Zhichkin A.P. Pronounced anomalies of air, water, ice conditions in the Barents and Kara Seas, and the Sea of Azov // Oceanologia. 2014. V. 56 (3). P. 445–460. Бородачев В.Е., Бородачев И.В. Ледовитость Карского моря в вариациях климата Арктики // Проблемы Арктики и Антарктики. 2015. № 2 (104). С. 57–67. Карклин В.П., Юлин А.В., Шаратунова М.В., Мочнова Л.П. Климатическая изменчивость ледяных массивов Карского моря // Проблемы Арктики и Антарктики. 2017. № 4 (114). С. 37–47. Думанская И.О. Ледовые условия морей азиатской части России. Обнинск: ИГ-СОЦИН, 2017. 640 с. Карклин В.П., Ковалев Е.Г. Влияние солнечной активности на формирование крупных аномалий ледовитости арктических морей // Тр. ААНИИ. 1994. Т. 432. С. 28–35. Гудкович З.М., Карклин В.П., Фролов И.Е. Внутривековые изменения климата, площади ледяного покрова Евразийский арктических морей и их возможные причины // Метеорология и гидрология. 2005. № 6. C. 5–14. Абдусаматов Х.И. Солнце диктует климат. СПб.: Логос, 2009. 198 с. Гудкович З.М., Карклин В.П., Смоляницкий В.М., Фролов И.Е. О характере и причинах изменений климата Земли // Проблемы Арктики и Антарктики. 2009. № 1 (81). С. 15–23. Сорохтин О.Г. Парниковый эффект: миф и реальность // Вестник РАЕН. 2002. Т. 1. № 1. С. 8–21. Бирман Б.А., Бережная Т.В., Голубев А.Д. Основные погодно-климатические особенности Северного полушария Земли. 2018 год. Аналитический обзор. М.: ФГБУ «Гидрометцентр России», 2019. 79 с. Алексеев Г.В., Радионов В.Ф., Александров Е.И., Иванов Н.Е., Харланенкова Н.Е. Изменения климата Арктики при глобальном потеплении // Проблемы Арктики и Антарктики. 2015. № 1 (103). С. 33–41. Ашик И.М., Тимохов Л.А. Ожидаемые изменения гидрологических условий в арктических морях и их последствия // Cб. тезисов Всероссийской конф. с международным участием: Состояние арктических морей и территорий в условиях изменения климата / Сост. С.В. Рябченко, Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова. Архангельск: ИД САФУ, 2014. C. 25–26. Логинов В.Ф., Микуцкий В.С. Изменения климата: тренды, циклы, паузы. Минск: Беларуская навука, 2017. 179 с. Пономарев В.И., Дмитриева Е.В, Шкорба С.П., Карнаухов А.А. Изменение планетарного климатического режима на рубеже XX–XXI веков // Вестник МГТУ. 2018. Т. 21. № 1. С. 160–169. doi:10.21443/1560-9278-2018-21-1-160-169. Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Смоляницкий В.М. Изменения климата Арктики и Антарктики — результат действия естественных причин // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010. № 2 (85). С. 52–61. Алексеев Г.В., Кузмина С.И., Уразгильдеева А.В., Бобылев Л.П. Влияние атмосферных переносов тепла и влаги на потепление в Арктике в зимний период // Фундаментальная и прикладная климатология. 2016. Т. 1. С. 43–46. doi:10.21513/2410-8758-2016-1-43-63. Попова В.В. Современные изменения климата на севере Евразии как проявление вариаций крупномасштабной атмосферной циркуляции // Фундаментальная и прикладная климатология. 2018. Т. 1. С. 84–111. doi:10.21513/2410-8758-2018-1-84-1.11. Graversen R.G., Mauritsen T., Tjernstrom M., Kallen E., Svensson G. Vertical structure of recent Arctic warming // Nature. 2008. V. 451. P. 53–54. doi:10.1038/nature06502. Curry J.A., Schramm J.H., Ebert E.E. Sea ice albedo feedback mechanism // Journ. Clim. 1995. V. 8. P. 240–247. Perovich D. K., Light B., Eicken H., Jones K.F., Runciman K., Nghiem S.V. Increasing solar heating of the Arctic Ocean and adjacent seas, 1979–2005: Attribution and role in the ice-albedo feedback // Geophys. Res. Lett. 2007. Vol. 34. L19505. doi:10.1029/2007GL031480. Semiletov I., Dudarev O., Luchin V., Charkin A., Shin K.-H., Tanaka N. The East Siberian Sea as a transition zone between Pacific-derived waters and Arctic shelf waters // Geophys. Res. Lett. 2005. V. 32. L10614. doi:10.1029/2005GL022490. Магрицкий Д.В. Тепловой сток рек в моря российской Арктики и его изменения // Вестн. МГУ. Cер. 5. География. 2009. № 5. С. 69–77. Luchin V., Paneled G. Thermal regimes in the Chukchi sea from 1941–2008 // Deep-Sea Research II. 2014. V. 109. C. 14–26. Аксенов П.В., Иванов В.В. «Атлантификация» как вероятная причина сокращения площади морского льда в бассейне Нансена в зимний сезон // Проблемы Арктики и Антарктики. 2018. Т. 64 (1). С. 42–54. doi:10.30758/0555-2648-2018-64-1-42-54. Белязо В.А. Планетарные циклы в колебаниях атмосферной циркуляции и их проявление в некоторых процессах Арктики // Тр. ААНИИ. 1999. Т. 441. С. 46–51. Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Смоляницкий В.М. 60-летняя цикличность в изменениях климата полярных регионов // Материалы гляциологических исследований. 2008. Т. 105. С. 158–165. Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Моря СССР. М.: Изд. МГУ, 1982. 192 с. Изменчивость природных условий в шельфовой зоне Баренцева и Карского морей / Федер. служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды / Под. ред. А.И. Данилова, Е.У. Миронова, В.А. Спичкина. СПб.: ААНИИ, 2004. 430 с. Reynolds R.W., Rayner N.A., Smith T.M., Stokes D.C, Wang W. An improved in situ and satellite SST analysis for climate // Journal of Climate. 2002. V. 15. Iss. 13. P. 1609–1625. doi:10.1175/1520-0442(2002)015<1609:AIISAS>2.0.CO;2. Kalnay E., Kanamishi M., Kistler R., Collins W., Deaven D., Gardin L., Iredell M., Saha S., White G., Woolen J., Zhu Y., Chellian M., Ebisuzaki W., Higgins W., Janowiak J., Mo K.C., Ropelewski C., Wang G., Leetmaa A., Reynolds R., Jenne R., Joseph D. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project // Bulletin of the American Meteorological Society. 1996. V. 77. № 3. P. 437–472. Rayner N.A., Parker D.E., Horton E.B., Folland C.K., Alexander L.V., Rowell D.P., Kent E.C., Kaplan A. Global analyses of sea surface temperature, sea ice, and night marine air temperature since the late nineteenth century // Journal of Geophysical Research. 2003. V. 108. № D14. P. 4407. doi:10.1029/2002JD002670. Ding С., He Х. K-means clustering via principal component analysis // Proc. 21st Intern. conf. on machine learning. Canada, Banff: ACM Press, 2004. P. 225–232. doi:10.1145/1015330.1015408. Enfield D.B., Mestas-Nunez A.M., Trimble P.J. The Atlantic Multidecadal Oscillation and its relationship to rainfall and river flows in the continental U.S. // Geophysical Research Letters. 2001. V. 28. № 10. P. 2077–2080. Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access). Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access). CC-BY Arctic and Antarctic Research; Том 65, № 2 (2019); 125-147 Проблемы Арктики и Антарктики; Том 65, № 2 (2019); 125-147 2618-6713 0555-2648 10.30758/0555-2648-2019-65-2 climate indices;Kara Sea;thermal conditions;year-to-year variability Карское море;климатические индексы;межгодовая изменчивость;термические условия info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion 2019 ftjaaresearch https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-2-125-147 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-2 https://doi.org/10.1007/s13280-011-0215-8 https://doi.org/10.1038/NGEO2695 https://doi.org/10.1029/2001GL011111 https://doi.org/10.26428/1606-9919- 2020-11-25T13:15:16Z The paper discusses air (Ta) and sea surface temperature (SST) year-to-year variability due to warming of the Kara Sea, using the data from regular observations at the meteorological stations Roshydromet (GMS) in 1978–2017, NOAA optimum interpolation and reanalysis data. We use the methods of cluster, correlation analysis and Empirical Orthogonal Functions (EOF). We investigate possible cause and effect relationships of these changes with the variations of the wind field components, climatic indices and the sea ice concentration field. The cluster analysis of the three main EOF components has allowed us to identify four areas on the basis of the nature of changes of the water temperature anomalies field. The climatic changes in these areas, in the coastal and island zones of the Kara Sea have manifested themselves in the steady increase of the annual air temperature at GMS from 0,47–0,77 °C/10 years on the southwest coast to 1,33–1,49 °C/10 years in the north of the sea. This is equivalent to warming from 1,9 to 6,0 °C in the last 40 years. For the open sea the value of the Ta trend is about 1,22 °C/10 years, which corresponds to an increase in the average Ta by 4,9 °C in the last 40 years. This value is approximately 3 times greater than that for all the Northern hemisphere for the same period.Annualy, the maximal trend was observed in November and April mainly and exceeded 2–3 °C/10 years at some of the stations. We identify anomalously warm (2016 and 2012) and anomalously cold (1978, 1979, 1992 and 1998) years: the warmest year was 2012, the coldest — 1979. Positive SST trends were observed over all the sea area during the warm period of year (to 1 °C/10 years). SST increased to 2,4 °C, which is approximately 1,5 times greater than the corresponding SST values for the Northern hemisphere. The maximum SST trend (0,4 °C/10 years) was observed in the northwest and southwest parts of the sea. From June to August the trends of SST exceed the annual ones 1,5–2 times. Interannual SST and Ta variations are characterized by close correlation links. Until approximately 1998–2004 the warming was rather insignificant, and after that the growth rate of Ta and SST increased many fold. Apparently it indicates changes in the mode and the large-scale atmospheric circulation in the early 2000s. We also observed a trend of strengthening of the southern wind during the cold period of the year and the northern one — in the warm period (0,5–0,6 m/s in 40 years). It is shown that there is a close correlation between the Ta increase and the changes in the meridional component of the wind speed during the cold period of the year for all the sea areas. For the warm period it is statistically insignificant both for Ta and SST. For the cold season we observed a contribution of the large-scale mode of atmospheric circulation into the variability of V component of the wind speed. The conribution was expressed through the indeces NAO, SCAND, Pol/EUR, AZOR, ISL and the differences of ISLSIB. For the warm season this contribution is expressed through the NAO, SCAND and AO only. For the warm period we showed statistically significant correlation between the increase in SST, Ta and the processes parametrized by the AMO, EA/WR and AZOR indeces. For the cold period the indeces are AMO, Pol/Eur, SIB and ISL SIB. The interannual variations of the sea ice concentration field are characterized by close correlation with Ta changes both in the annual cycle and during the periods of ice cover formation and evolution (R = –0,7. –0,9). For these periods we showed statistically significant relationships between the first EOF mode fluctuations and two climatic indeces — AMO (R = 0,5) and Pol/Eur (R = 0,4). The relationships between the temporary variability of the sea ice concentration and the wind field characteristics are weaker and statistically significant only for the meridional component of the wind speed (R = –0,4). По данным срочных наблюдений на гидрометеорологических станциях Росгидромета за 1978–2017 гг., данных оптимальной интерполяции и реанализа NOAA выполнен анализ межгодовой изменчивости поверхностной температуры воды и воздуха в Карском море на современном этапе потепления климата. Методы кластерного, корреляционного анализа и аппарата эмпирических ортогональных функций использованы для определения пространственно-временной структуры поля температуры и районирования акватории по особенностям климатических изменений. Исследованы возможные причинно-следственные связи этих изменений с вариациями составляющих поля ветра, климатическими индексами и сплоченностью льда. В результате удалось уточнить количественную оценку тенденций и выявить региональные особенностей межгодовой изменчивости термических условий Карского моря. Article in Journal/Newspaper Arctic Kara Sea Sea ice Arctic and Antarctic Research (E-Journal) Kara Sea Arctic and Antarctic Research 65 2 125 147 |