Assessing the influence of meteorological parameters on sea ice area and thickness variability in the Kara Sea

The reduction of the sea ice area in the Arctic is one of the most notable consequences of climate change, with the Kara Sea contributing about 5 % to the overall reduction. The aim of this study is to assess the impact of changes in climatic conditions on the reduction of the area and thickness of...

Full description

Bibliographic Details
Published in:Arctic and Antarctic Research
Main Authors: U. V. Prokhorova, У. В. Прохорова
Other Authors: Исследование выполнено при поддержке РФФИ по проектам 18-05-00334, 18-05-60107. Автор признательна А.В. Юлину и Е.А. Павловой (отдел ледовых прогнозов ФГБУ «ААНИИ») за предоставленные данные по толщине припая.
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:Russian
Published: Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт 2022
Subjects:
Online Access:https://www.aaresearch.science/jour/article/view/421
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-1-64-75
id ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/421
record_format openpolar
institution Open Polar
collection Arctic and Antarctic Research
op_collection_id ftjaaresearch
language Russian
topic прогноз
forecast
Kara Sea
sea ice
Карское море
морской лед
spellingShingle прогноз
forecast
Kara Sea
sea ice
Карское море
морской лед
U. V. Prokhorova
У. В. Прохорова
Assessing the influence of meteorological parameters on sea ice area and thickness variability in the Kara Sea
topic_facet прогноз
forecast
Kara Sea
sea ice
Карское море
морской лед
description The reduction of the sea ice area in the Arctic is one of the most notable consequences of climate change, with the Kara Sea contributing about 5 % to the overall reduction. The aim of this study is to assess the impact of changes in climatic conditions on the reduction of the area and thickness of the sea ice in the Kara Sea and the possibility of using the established dependencies for climate forecasting. The article provides quantitative estimates of the relationship between interannual changes in the sea ice thickness and sea ice extent in the Kara Sea and climate changes in the region and the remote influence of the sea surface temperature in the tropical North Atlantic for 1979–2019. The paper uses observation data obtained at meteorological stations, ERA5 reanalysis and data on the sea ice extent from the Arctic and Antarctic Research Institute website. In summer, the melting of sea ice is largely due to changes in the surface air temperature (correlation coefficient from –0.57 to –0.91). In winter, the ice thickness depends on the sum of frost degree-days (r = –0.80). The temperature regime, in turn, is determined by the radiation balance, namely, by the variability in the long-wave flow due to the increase in the water vapor content. On the basis of the relationships established, a linear regression model is proposed for forecasting the sea ice area with a lead time of about three months. The model is effective and statistically significant. The paper considers the remote influence of the sea surface temperature anomalies in the North Atlantic tropics on the ice coverage of the Kara Sea. The response of the sea ice extent to the sea surface temperature in the low latitudes is 30–34 months late. The significant correlation between the anomalies can serve as a basis for predicting the sea ice area in the Kara Sea with a lead time of up to three years. В работе приведена количественная оценка влияния метеорологических параметров, таких как температура воздуха, влагосодержание атмосферы, нисходящее ...
author2 Исследование выполнено при поддержке РФФИ по проектам 18-05-00334, 18-05-60107. Автор признательна А.В. Юлину и Е.А. Павловой (отдел ледовых прогнозов ФГБУ «ААНИИ») за предоставленные данные по толщине припая.
format Article in Journal/Newspaper
author U. V. Prokhorova
У. В. Прохорова
author_facet U. V. Prokhorova
У. В. Прохорова
author_sort U. V. Prokhorova
title Assessing the influence of meteorological parameters on sea ice area and thickness variability in the Kara Sea
title_short Assessing the influence of meteorological parameters on sea ice area and thickness variability in the Kara Sea
title_full Assessing the influence of meteorological parameters on sea ice area and thickness variability in the Kara Sea
title_fullStr Assessing the influence of meteorological parameters on sea ice area and thickness variability in the Kara Sea
title_full_unstemmed Assessing the influence of meteorological parameters on sea ice area and thickness variability in the Kara Sea
title_sort assessing the influence of meteorological parameters on sea ice area and thickness variability in the kara sea
publisher Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
publishDate 2022
url https://www.aaresearch.science/jour/article/view/421
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-1-64-75
geographic Antarctic
Arctic
Kara Sea
geographic_facet Antarctic
Arctic
Kara Sea
genre Antarc*
Antarctic
Arctic
Arctic and Antarctic Research Institute
Arctic
Climate change
Kara Sea
North Atlantic
Sea ice
genre_facet Antarc*
Antarctic
Arctic
Arctic and Antarctic Research Institute
Arctic
Climate change
Kara Sea
North Atlantic
Sea ice
op_source Arctic and Antarctic Research; Том 68, № 1 (2022); 64-75
Проблемы Арктики и Антарктики; Том 68, № 1 (2022); 64-75
2618-6713
0555-2648
10.30758/0555-2648-2022-68-1
op_relation https://www.aaresearch.science/jour/article/view/421/221
Специальный отчет IPCC об океане и атмосфере в изменяющемся климате. URL: https://www.ipcc.ch/srocc/chapter/chapter-3-2/ (дата обращения 05.03.2022).
Алексеев Г.В., Кузмина С.И., Глок Н.И., Вязилова А.Е., Иванов Н.Е., Смирнов А.В. Влияние Атлантики на потепление и сокращение морского ледяного покрова в Арктике // Лед и снег. 2017. Т. 57. № 3. С. 381–390.
Stroeve J., Notz D. Changing state of Arctic sea ice across all seasons // Environmental Research Letters. 2018. V. 13. № 10. P. 103001.
Lindsay R., Schweiger A. Arctic sea ice thickness loss determined using subsurface, aircraft, and satellite observations // Cryosphere. 2015. V. 9. № 1. P. 269–283.
Onarheim I.H., Eldevik T., Smedsrud L.H., Stroeve J.C. Seasonal and regional manifestation of Arctic sea ice loss // Journal of Climate. 2018. V. 31. № 12. P. 4917–4932.
Polyakov I.V., Alekseev G.V., Bekryaev R.V., Bhatt U.S., Colony R., Johnson M.A., Yulin A.V. Longterm ice variability in Arctic marginal seas // Journal of Climate. 2003. V. 16. № 12. P. 2078–2085.
Захаров В.Ф., Малинин В.Н. Морские льды и климат. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. 92 c.
Визе В.Ю. Моря Советской Арктики: Очерки по истории исследования. 2 изд., доп. Л.: Главсевморпуть, 1939. 568 с.
Алексеев Г.В., Кузьмина 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. 43–63.
Глок Н.И., Алексеев Г.В., Вязилова А.Е. Сезонный прогноз ледовитости Баренцева моря // Проблемы Арктики и Антарктики. 2019. Т. 65. № 1. С. 5–14.
Данные реанализа ERA5. URL: https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysis-datasets/era5 (дата обращения 05.03.2022).
Данные по морскому льду. URL: http://wdc.aari.ru/datasets/d0005/txt/kara_all.txt (дата обращения 05.03.2022).
Доронин Ю.П., Хейсин Д.Е. Морской лед. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 320 c.
Доронин Ю.П., Кубышкин Н.В. Рост и таяние морского льда. СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. 44 c.
Зубов Н.Н. Льды Арктики. М.: Изд. Главсевморпути, 1944. 396 с.
Proshutinsky A., Dukhovskoy D., Timmermans M. L., Krishfield R., Bamber J.L. Arctic circulation regimes // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2015. Т. 373. № 2052. С. 20140160.
Алексеев Г.В., Глок Н.И., Смирнов А.В., Вязилова А.Е. Влияние Северной Атлантики на колебания климата в районе Баренцева моря и их предсказуемость // Метеорология и гидрология. 2016. № 8. С. 38–56.
Alekseev G.V., Glok N.I., Vyazilova A.E., Kharlanenkova N.E. Climate change in the Arctic: causes and mechanisms // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing. 2020. V. 606. № 1. P. 012002.
Alekseev G.V., Glok N.I., Vyazilova A.E., Kharlanenkova N.E., Kulakov M.Y. Influence of SST in low latitudes on the arctic warming and sea ice // Journal of Marine Science and Engineering. 2021. V. 9. № 10. P. 1145.
РД 52.27. 759–2011. Наставление по службе прогнозов, раздел 3, часть III. Служба морских гидрологических прогнозов. М.: ТРИАДА ЛТД, 2011. 188 c.
https://www.aaresearch.science/jour/article/view/421
doi:10.30758/0555-2648-2022-68-1-64-75
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_doi https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-1-64-7510.30758/0555-2648-2022-68-1
container_title Arctic and Antarctic Research
container_volume 68
container_issue 1
container_start_page 64
op_container_end_page 75
_version_ 1802646454411460608
spelling ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/421 2024-06-23T07:46:31+00:00 Assessing the influence of meteorological parameters on sea ice area and thickness variability in the Kara Sea Оценка влияния метеорологических параметров на изменчивость площади и толщины морского льда в Карском море U. V. Prokhorova У. В. Прохорова Исследование выполнено при поддержке РФФИ по проектам 18-05-00334, 18-05-60107. Автор признательна А.В. Юлину и Е.А. Павловой (отдел ледовых прогнозов ФГБУ «ААНИИ») за предоставленные данные по толщине припая. 2022-04-16 application/pdf https://www.aaresearch.science/jour/article/view/421 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-1-64-75 rus rus Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт https://www.aaresearch.science/jour/article/view/421/221 Специальный отчет IPCC об океане и атмосфере в изменяющемся климате. URL: https://www.ipcc.ch/srocc/chapter/chapter-3-2/ (дата обращения 05.03.2022). Алексеев Г.В., Кузмина С.И., Глок Н.И., Вязилова А.Е., Иванов Н.Е., Смирнов А.В. Влияние Атлантики на потепление и сокращение морского ледяного покрова в Арктике // Лед и снег. 2017. Т. 57. № 3. С. 381–390. Stroeve J., Notz D. Changing state of Arctic sea ice across all seasons // Environmental Research Letters. 2018. V. 13. № 10. P. 103001. Lindsay R., Schweiger A. Arctic sea ice thickness loss determined using subsurface, aircraft, and satellite observations // Cryosphere. 2015. V. 9. № 1. P. 269–283. Onarheim I.H., Eldevik T., Smedsrud L.H., Stroeve J.C. Seasonal and regional manifestation of Arctic sea ice loss // Journal of Climate. 2018. V. 31. № 12. P. 4917–4932. Polyakov I.V., Alekseev G.V., Bekryaev R.V., Bhatt U.S., Colony R., Johnson M.A., Yulin A.V. Longterm ice variability in Arctic marginal seas // Journal of Climate. 2003. V. 16. № 12. P. 2078–2085. Захаров В.Ф., Малинин В.Н. Морские льды и климат. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000. 92 c. Визе В.Ю. Моря Советской Арктики: Очерки по истории исследования. 2 изд., доп. Л.: Главсевморпуть, 1939. 568 с. Алексеев Г.В., Кузьмина 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. 43–63. Глок Н.И., Алексеев Г.В., Вязилова А.Е. Сезонный прогноз ледовитости Баренцева моря // Проблемы Арктики и Антарктики. 2019. Т. 65. № 1. С. 5–14. Данные реанализа ERA5. URL: https://www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/reanalysis-datasets/era5 (дата обращения 05.03.2022). Данные по морскому льду. URL: http://wdc.aari.ru/datasets/d0005/txt/kara_all.txt (дата обращения 05.03.2022). Доронин Ю.П., Хейсин Д.Е. Морской лед. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 320 c. Доронин Ю.П., Кубышкин Н.В. Рост и таяние морского льда. СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. 44 c. Зубов Н.Н. Льды Арктики. М.: Изд. Главсевморпути, 1944. 396 с. Proshutinsky A., Dukhovskoy D., Timmermans M. L., Krishfield R., Bamber J.L. Arctic circulation regimes // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2015. Т. 373. № 2052. С. 20140160. Алексеев Г.В., Глок Н.И., Смирнов А.В., Вязилова А.Е. Влияние Северной Атлантики на колебания климата в районе Баренцева моря и их предсказуемость // Метеорология и гидрология. 2016. № 8. С. 38–56. Alekseev G.V., Glok N.I., Vyazilova A.E., Kharlanenkova N.E. Climate change in the Arctic: causes and mechanisms // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing. 2020. V. 606. № 1. P. 012002. Alekseev G.V., Glok N.I., Vyazilova A.E., Kharlanenkova N.E., Kulakov M.Y. Influence of SST in low latitudes on the arctic warming and sea ice // Journal of Marine Science and Engineering. 2021. V. 9. № 10. P. 1145. РД 52.27. 759–2011. Наставление по службе прогнозов, раздел 3, часть III. Служба морских гидрологических прогнозов. М.: ТРИАДА ЛТД, 2011. 188 c. https://www.aaresearch.science/jour/article/view/421 doi:10.30758/0555-2648-2022-68-1-64-75 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). Arctic and Antarctic Research; Том 68, № 1 (2022); 64-75 Проблемы Арктики и Антарктики; Том 68, № 1 (2022); 64-75 2618-6713 0555-2648 10.30758/0555-2648-2022-68-1 прогноз forecast Kara Sea sea ice Карское море морской лед info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion 2022 ftjaaresearch https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-1-64-7510.30758/0555-2648-2022-68-1 2024-05-31T03:22:51Z The reduction of the sea ice area in the Arctic is one of the most notable consequences of climate change, with the Kara Sea contributing about 5 % to the overall reduction. The aim of this study is to assess the impact of changes in climatic conditions on the reduction of the area and thickness of the sea ice in the Kara Sea and the possibility of using the established dependencies for climate forecasting. The article provides quantitative estimates of the relationship between interannual changes in the sea ice thickness and sea ice extent in the Kara Sea and climate changes in the region and the remote influence of the sea surface temperature in the tropical North Atlantic for 1979–2019. The paper uses observation data obtained at meteorological stations, ERA5 reanalysis and data on the sea ice extent from the Arctic and Antarctic Research Institute website. In summer, the melting of sea ice is largely due to changes in the surface air temperature (correlation coefficient from –0.57 to –0.91). In winter, the ice thickness depends on the sum of frost degree-days (r = –0.80). The temperature regime, in turn, is determined by the radiation balance, namely, by the variability in the long-wave flow due to the increase in the water vapor content. On the basis of the relationships established, a linear regression model is proposed for forecasting the sea ice area with a lead time of about three months. The model is effective and statistically significant. The paper considers the remote influence of the sea surface temperature anomalies in the North Atlantic tropics on the ice coverage of the Kara Sea. The response of the sea ice extent to the sea surface temperature in the low latitudes is 30–34 months late. The significant correlation between the anomalies can serve as a basis for predicting the sea ice area in the Kara Sea with a lead time of up to three years. В работе приведена количественная оценка влияния метеорологических параметров, таких как температура воздуха, влагосодержание атмосферы, нисходящее ... Article in Journal/Newspaper Antarc* Antarctic Arctic Arctic and Antarctic Research Institute Arctic Climate change Kara Sea North Atlantic Sea ice Arctic and Antarctic Research Antarctic Arctic Kara Sea Arctic and Antarctic Research 68 1 64 75