Climatic variability of the ice extent of the Barents Sea and its individual areas

The ongoing decrease in the ice coveren is one of the main consequences of global climate change. The Barents Sea, as part of the North European basin, is an area that is one of the first to react to these changes. According to the AARI database, before the start of the current century the ice exten...

Full description

Bibliographic Details
Published in:Frontiers in Earth Science
Main Authors: N. A. Lis, E. S. Egorova, Н. А. Лис, Е. С. Егорова
Other Authors: The work was supported by the Russian Science Foundation within the framework of the research project No. 22–27–00443., Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках научного проекта № 22–27–00443.
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/456
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-3-234-247
id ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/456
record_format openpolar
institution Open Polar
collection Arctic and Antarctic Research (E-Journal)
op_collection_id ftjaaresearch
language Russian
topic статистическая структура
ice extent
interannual variability
sea ice
statistical structure
долгопериодные колебания
морской лед
площадь льда
spellingShingle статистическая структура
ice extent
interannual variability
sea ice
statistical structure
долгопериодные колебания
морской лед
площадь льда
N. A. Lis
E. S. Egorova
Н. А. Лис
Е. С. Егорова
Climatic variability of the ice extent of the Barents Sea and its individual areas
topic_facet статистическая структура
ice extent
interannual variability
sea ice
statistical structure
долгопериодные колебания
морской лед
площадь льда
description The ongoing decrease in the ice coveren is one of the main consequences of global climate change. The Barents Sea, as part of the North European basin, is an area that is one of the first to react to these changes. According to the AARI database, before the start of the current century the ice extent in the winter season varied from 600·103 km2 to 900·103 km2 in different years, while over the past 20 years the lower border has dropped to 350·103 km2. At the same time, the ice extent in the summer season has decreased more than 3 times. The aim of the article is to study the statistical structure of the longterm variability of the ice extent on the basis of the latest data, in order to identify the patterns of change characteristic of individual areas of the Barents Sea over the past decades. The main research methods include basic statistics, linear trend, stationary assessment, autocorrelation and the correlation coefficient. The work contains numerical estimates of the trend component for all the parts of the water area. The maximum contribution of the linear trend is due to the northeastern region and comprises 63 %. The maximum seasonal fluctuations are characteristic of the southeastern region, with almost complete freezing in winter (up to 99 %, as in the northeast) and complete clearing in summer and the absence of old ice. The same area has the least connection with the other parts (R less than 0.25) and the variability of its characteristics depends to a greater extent not only on the circulation of cold Arctic waters and the entry of warm Atlantic water, but also on river runoff. The north-eastern region is characterized by the capacity for retaining the “memory” of the previous state for more than 5 years, which indicates the highest inertia of the factors making for the variability of the ice extent. The speed of reducing the ice coveren because of melting is estimated at 1.76·103 km2/month, while the rate of increase in the ice extent as a result of ice growth is estimated at 1.26·103 km2/month. ...
author2 The work was supported by the Russian Science Foundation within the framework of the research project No. 22–27–00443.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках научного проекта № 22–27–00443.
format Article in Journal/Newspaper
author N. A. Lis
E. S. Egorova
Н. А. Лис
Е. С. Егорова
author_facet N. A. Lis
E. S. Egorova
Н. А. Лис
Е. С. Егорова
author_sort N. A. Lis
title Climatic variability of the ice extent of the Barents Sea and its individual areas
title_short Climatic variability of the ice extent of the Barents Sea and its individual areas
title_full Climatic variability of the ice extent of the Barents Sea and its individual areas
title_fullStr Climatic variability of the ice extent of the Barents Sea and its individual areas
title_full_unstemmed Climatic variability of the ice extent of the Barents Sea and its individual areas
title_sort climatic variability of the ice extent of the barents sea and its individual areas
publisher Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт
publishDate 2022
url https://www.aaresearch.science/jour/article/view/456
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-3-234-247
geographic Arctic
Barents Sea
geographic_facet Arctic
Barents Sea
genre Arctic
Arctic
Barents Sea
Climate change
Sea ice
genre_facet Arctic
Arctic
Barents Sea
Climate change
Sea ice
op_source Arctic and Antarctic Research; Том 68, № 3 (2022); 234-247
Проблемы Арктики и Антарктики; Том 68, № 3 (2022); 234-247
2618-6713
0555-2648
10.30758/0555-2648-2022-68-3
op_relation https://www.aaresearch.science/jour/article/view/456/231
Зубакин Г.К. Крупномасштабная изменчивость состояния ледяного покрова морей СевероЕвропейского бассейна. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 160 c.
Никифоров Е.Г., Шпайхер А.О. Закономерности формирования крупномасштабных колебаний гидрологического режима Северного Ледовитого океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 270 с.
Миронов Е.У. Ледовые условия в Гренландском и Баренцевом морях и их долгосрочный прогноз. СПб.: ААНИИ, 2004. 320 с.
Тимохов Л.А., Вязигина Н.А., Миронов Е.У., Юлин А.В. Климатические изменения сезонных и долгопериодных колебаний ледовитости Гренландского и Баренцева морей // Проблемы Арктики и Антарктики. 2019. Т. 65. № 2. С. 148–168. doi:10.30758/0555-2648-2019-65-2-148-168.
Kumar A., Yadav J., Mohan R. Spatio-temporal change and variability of Barents–Kara sea ice, in the Arctic: Ocean and atmospheric implications // Science of The Total Environment. 2021. Т. 753. С. 142046. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.142046.
Siew P.Y.F., Li C., Ting M., Sobolowski S.P., Wu Y., Chen X. North Atlantic Oscillation in winter is largely insensitive to autumn Barents–Kara sea ice variability // Science Advances. 2021. Т. 7. № 1. С. 10. doi:10.1126/sciadv.abg4893.
Smedsrud L.H., Muilwijk M., Brakstad A., Madonna E., Lauvset S.K., Spensberger C., Born A., Eldevik T., Drange H., Jeansson E., Li1 C., Olsen A., Skagseth O., Slater D.A., Straneo F., Vage K., Arthun M. Nordic Seas heat loss, Atlantic inflow, and Arctic sea ice cover over the last century // Reviews of Geophysics. 2022. Т. 60. № 1. e2020RG000725. doi:10.1029/2020RG000725.
Madonna E., Sandø A.B. Understanding differences in North Atlantic poleward ocean heat transport and its variability in global climate models // Geophysical Research Letters. 2022. Т. 49. № 1. e2021GL096683. doi:10.1029/2021GL096683.
Kumar A., Yadav J., Srivastava R., Mohan R. Arctic sea ice variability and trends in the last four decades: role of ocean–atmospheric forcing // Understanding Present and Past Arctic Environments. Elsevier, 2021. P. 301–324. doi:10.1002/2017JC012768.
Прохорова У. В. Оценка влияния метеорологических параметров на изменчивость площади и толщины морского льда в Карском море // Проблемы Арктики и Антарктики. 2022. Т. 68. № 1. С. 64–75. doi:10.30758/0555-2648-2022-68-1-64-75.
Simmonds I., Li M. Trends and variability in polar sea ice, global atmospheric circulations, and baroclinicity // Annals of the New York Academy of Sciences. 2021. Т. 1504. № 1. P. 167–186. doi:10.1111/nyas.14673.
Solheim J.E., Falk-Petersen S., Humlum O., Mö N.A. Changes in Barents Sea Ice Edge Positions in the Last 442 Years. Part 2: Sun, Moon and Planets // International Journal of Astronomy and Astrophysic. 2021. T. 11. № 2. P. 279–341. doi:10.4236/ijaa.2021.112015.
Efstathiou E., Eldevik T., Arthun M., Lind S. Spatial Patterns, Mechanisms, and Predictability of Barents Sea Ice Change // Journal of Climate. 2022. Т. 35. № 10. P. 2961–2973. doi:10.1175/JCLI-D-21-0044.1.
Жичкин А.П. Особенности межгодовых и сезонных колебаний аномалий ледовитости Баренцева моря // Метеорология и гидрология. 2015. № 5. С. 52–62.
JCOMM Expert Team on Sea Ice. Sea-Ice Nomenclature: snapshot of the WMO Sea Ice Nomenclature No. 259. Geneva, Switzerland: WMO-JCOMM, 2014. 121 p. doi:10.25607/OBP-1515.
Малинин В.Н. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. СПб.: РГГМУ, 2008. 407 с.
Гордеева С.М. Статистические методы обработки и анализа гидрометеорологической информации. СПб.: РГГМУ, 2010. 74 с.
Тимохов Л.А., Вязигина Н.А., Миронов Е.У., Попов А.В. Особенности сезонной и межгодовой изменчивости ледяного покрова Гренландского моря // Лед и Снег. 2018. Т. 58. № 1. С. 127–134. doi:10.15356/2076-6734-2018-1-127-134
Morison J., Aagaard K., Steele M. Recent environmental changes in the Arctic: A review // Arctic. 2000. V. 53. № 4. P. 359–371. doi:10.14430/ARCTIC867.
Polyakov I.V., Timokhov L.A., Alexeev V.A., Bacon S., Dmitrenko I.A., Fortier L., Frolov I.E., Gascard J.-C., Hansen E., Ivanov V.V., Laxon S., Mauritzen C., Perovich D., Shimada K., Simmons H.L., Sokolov V.T., Steele M., Toole J. Arctic Ocean warming contributes to reduced polar ice cap // Journal of Physical Oceanography. 2010. Т. 40. № 12. P. 2743–2756. doi:10.1175/2010JPO4339.1.
Чернявская Е.А., Тимохов Л.А., Карпий В.С., Малиновский С.Ю. Межгодовая изменчивость характеристик поверхностного слоя и галоклина Арктического бассейна // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. Т. 66. № 4. С. 404–426. doi:10.30758/0555-2648-2020-66-4-404-426.
Атлас океанов. Северный Ледовитый океан. Л.: ГУНиО МО СССР, 1980. 190 с.
https://www.aaresearch.science/jour/article/view/456
doi:10.30758/0555-2648-2022-68-3-234-247
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/10.30758/0555-2648-2022-68-3-234-247
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-3
https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-2-148-168
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142046
https://doi.org/10.1126/sciadv.abg4893
https:/
container_title Frontiers in Earth Science
container_volume 10
_version_ 1766301542986547200
spelling ftjaaresearch:oai:oai.aari.elpub.ru:article/456 2023-05-15T14:27:42+02:00 Climatic variability of the ice extent of the Barents Sea and its individual areas Климатическая изменчивость ледовитости Баренцева моря и его отдельных районов N. A. Lis E. S. Egorova Н. А. Лис Е. С. Егорова The work was supported by the Russian Science Foundation within the framework of the research project No. 22–27–00443. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда в рамках научного проекта № 22–27–00443. 2022-09-27 application/pdf https://www.aaresearch.science/jour/article/view/456 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-3-234-247 rus rus Государственный научный центр Российской Федерации Арктический и антарктический научно-исследовательский институт https://www.aaresearch.science/jour/article/view/456/231 Зубакин Г.К. Крупномасштабная изменчивость состояния ледяного покрова морей СевероЕвропейского бассейна. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 160 c. Никифоров Е.Г., Шпайхер А.О. Закономерности формирования крупномасштабных колебаний гидрологического режима Северного Ледовитого океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 270 с. Миронов Е.У. Ледовые условия в Гренландском и Баренцевом морях и их долгосрочный прогноз. СПб.: ААНИИ, 2004. 320 с. Тимохов Л.А., Вязигина Н.А., Миронов Е.У., Юлин А.В. Климатические изменения сезонных и долгопериодных колебаний ледовитости Гренландского и Баренцева морей // Проблемы Арктики и Антарктики. 2019. Т. 65. № 2. С. 148–168. doi:10.30758/0555-2648-2019-65-2-148-168. Kumar A., Yadav J., Mohan R. Spatio-temporal change and variability of Barents–Kara sea ice, in the Arctic: Ocean and atmospheric implications // Science of The Total Environment. 2021. Т. 753. С. 142046. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.142046. Siew P.Y.F., Li C., Ting M., Sobolowski S.P., Wu Y., Chen X. North Atlantic Oscillation in winter is largely insensitive to autumn Barents–Kara sea ice variability // Science Advances. 2021. Т. 7. № 1. С. 10. doi:10.1126/sciadv.abg4893. Smedsrud L.H., Muilwijk M., Brakstad A., Madonna E., Lauvset S.K., Spensberger C., Born A., Eldevik T., Drange H., Jeansson E., Li1 C., Olsen A., Skagseth O., Slater D.A., Straneo F., Vage K., Arthun M. Nordic Seas heat loss, Atlantic inflow, and Arctic sea ice cover over the last century // Reviews of Geophysics. 2022. Т. 60. № 1. e2020RG000725. doi:10.1029/2020RG000725. Madonna E., Sandø A.B. Understanding differences in North Atlantic poleward ocean heat transport and its variability in global climate models // Geophysical Research Letters. 2022. Т. 49. № 1. e2021GL096683. doi:10.1029/2021GL096683. Kumar A., Yadav J., Srivastava R., Mohan R. Arctic sea ice variability and trends in the last four decades: role of ocean–atmospheric forcing // Understanding Present and Past Arctic Environments. Elsevier, 2021. P. 301–324. doi:10.1002/2017JC012768. Прохорова У. В. Оценка влияния метеорологических параметров на изменчивость площади и толщины морского льда в Карском море // Проблемы Арктики и Антарктики. 2022. Т. 68. № 1. С. 64–75. doi:10.30758/0555-2648-2022-68-1-64-75. Simmonds I., Li M. Trends and variability in polar sea ice, global atmospheric circulations, and baroclinicity // Annals of the New York Academy of Sciences. 2021. Т. 1504. № 1. P. 167–186. doi:10.1111/nyas.14673. Solheim J.E., Falk-Petersen S., Humlum O., Mö N.A. Changes in Barents Sea Ice Edge Positions in the Last 442 Years. Part 2: Sun, Moon and Planets // International Journal of Astronomy and Astrophysic. 2021. T. 11. № 2. P. 279–341. doi:10.4236/ijaa.2021.112015. Efstathiou E., Eldevik T., Arthun M., Lind S. Spatial Patterns, Mechanisms, and Predictability of Barents Sea Ice Change // Journal of Climate. 2022. Т. 35. № 10. P. 2961–2973. doi:10.1175/JCLI-D-21-0044.1. Жичкин А.П. Особенности межгодовых и сезонных колебаний аномалий ледовитости Баренцева моря // Метеорология и гидрология. 2015. № 5. С. 52–62. JCOMM Expert Team on Sea Ice. Sea-Ice Nomenclature: snapshot of the WMO Sea Ice Nomenclature No. 259. Geneva, Switzerland: WMO-JCOMM, 2014. 121 p. doi:10.25607/OBP-1515. Малинин В.Н. Статистические методы анализа гидрометеорологической информации. СПб.: РГГМУ, 2008. 407 с. Гордеева С.М. Статистические методы обработки и анализа гидрометеорологической информации. СПб.: РГГМУ, 2010. 74 с. Тимохов Л.А., Вязигина Н.А., Миронов Е.У., Попов А.В. Особенности сезонной и межгодовой изменчивости ледяного покрова Гренландского моря // Лед и Снег. 2018. Т. 58. № 1. С. 127–134. doi:10.15356/2076-6734-2018-1-127-134 Morison J., Aagaard K., Steele M. Recent environmental changes in the Arctic: A review // Arctic. 2000. V. 53. № 4. P. 359–371. doi:10.14430/ARCTIC867. Polyakov I.V., Timokhov L.A., Alexeev V.A., Bacon S., Dmitrenko I.A., Fortier L., Frolov I.E., Gascard J.-C., Hansen E., Ivanov V.V., Laxon S., Mauritzen C., Perovich D., Shimada K., Simmons H.L., Sokolov V.T., Steele M., Toole J. Arctic Ocean warming contributes to reduced polar ice cap // Journal of Physical Oceanography. 2010. Т. 40. № 12. P. 2743–2756. doi:10.1175/2010JPO4339.1. Чернявская Е.А., Тимохов Л.А., Карпий В.С., Малиновский С.Ю. Межгодовая изменчивость характеристик поверхностного слоя и галоклина Арктического бассейна // Проблемы Арктики и Антарктики. 2020. Т. 66. № 4. С. 404–426. doi:10.30758/0555-2648-2020-66-4-404-426. Атлас океанов. Северный Ледовитый океан. Л.: ГУНиО МО СССР, 1980. 190 с. https://www.aaresearch.science/jour/article/view/456 doi:10.30758/0555-2648-2022-68-3-234-247 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 68, № 3 (2022); 234-247 Проблемы Арктики и Антарктики; Том 68, № 3 (2022); 234-247 2618-6713 0555-2648 10.30758/0555-2648-2022-68-3 статистическая структура ice extent interannual variability sea ice statistical structure долгопериодные колебания морской лед площадь льда info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion 2022 ftjaaresearch https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-3-234-247 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2022-68-3 https://doi.org/10.30758/0555-2648-2019-65-2-148-168 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142046 https://doi.org/10.1126/sciadv.abg4893 https:/ 2023-03-08T09:56:16Z The ongoing decrease in the ice coveren is one of the main consequences of global climate change. The Barents Sea, as part of the North European basin, is an area that is one of the first to react to these changes. According to the AARI database, before the start of the current century the ice extent in the winter season varied from 600·103 km2 to 900·103 km2 in different years, while over the past 20 years the lower border has dropped to 350·103 km2. At the same time, the ice extent in the summer season has decreased more than 3 times. The aim of the article is to study the statistical structure of the longterm variability of the ice extent on the basis of the latest data, in order to identify the patterns of change characteristic of individual areas of the Barents Sea over the past decades. The main research methods include basic statistics, linear trend, stationary assessment, autocorrelation and the correlation coefficient. The work contains numerical estimates of the trend component for all the parts of the water area. The maximum contribution of the linear trend is due to the northeastern region and comprises 63 %. The maximum seasonal fluctuations are characteristic of the southeastern region, with almost complete freezing in winter (up to 99 %, as in the northeast) and complete clearing in summer and the absence of old ice. The same area has the least connection with the other parts (R less than 0.25) and the variability of its characteristics depends to a greater extent not only on the circulation of cold Arctic waters and the entry of warm Atlantic water, but also on river runoff. The north-eastern region is characterized by the capacity for retaining the “memory” of the previous state for more than 5 years, which indicates the highest inertia of the factors making for the variability of the ice extent. The speed of reducing the ice coveren because of melting is estimated at 1.76·103 km2/month, while the rate of increase in the ice extent as a result of ice growth is estimated at 1.26·103 km2/month. ... Article in Journal/Newspaper Arctic Arctic Barents Sea Climate change Sea ice Arctic and Antarctic Research (E-Journal) Arctic Barents Sea Frontiers in Earth Science 10