Особенности распределения айсбергов по данным судовых наблюдений в Карском море в 2004-2019 гг

Формирование и распространение айсбергов в морях Северного Ледовитого океана (СЛО) является одним из наиболее опасных факторов, влияющих на судоходство и стационарные инженерные сооружения. В районе судоходных трасс Карского моря встречаются айсберги, откалывающиеся, главным образом, от ледников архипелагов Шпицберген, Земля Франца-Иосифа, Новая Земля (о. Северный), Северная Земля и некоторых отдельно располагающихся островов [1, 2]. В Карском море айсберги обычно наблюдаются к северу от 74° с.ш., но в некоторые годы – могут встречаться и существенно южнее. Происходящие в последние десятилетия климатические изменения приводят к деградации ледяного покрова Арктики и, соответственно, все более легким ледовым условиям плавания. В среднем, по данным ледовых карт ААНИИ [3] в арктических морях России увеличилось количество ниласовых, молодых и тонких однолетних льдов, уменьшилась площадь средних и толстых однолетних льдов, площадь двухлетних и многолетних льдов сократилась примерно в 10 раз. За последние два десятилетия наблюдается устойчивое сокращение площади старых льдов и смещение их южной границы на север [4]. Сместились сроки ледообразования и летнего таяния льдов, таким образом, увеличив продолжительность безледного периода на трассах Северного морского пути (СМП).

Ледники арктических архипелагов очень чувствительны к изменениям климата [5, 6], повышение температуры воздуха приводит к ускорению их деградации [7]. По данным различных исследований сокращается площадь и объем арктических ледников, изменяется их температурный режим. Одновременно увеличились скорости движения льда на их языках при общем отступании краев ледников, что приводит к более интенсивному продуцированию айсбергов [8]. Например, крупнейшая ледниковая подвижка из когда-либо наблюдавшихся в Российской Арктике, развивалась в последние десятилетия в западной части ледникового купола Вавилова на Северной Земле и достигла кульминации в 2016 г., когда скорость движения ледника увеличились до 9,2 км/год [9].

Таким образом, несколько факторов одновременно влияют на изменчивость распространения айсбергов в арктических морях: изменение атмосферной циркуляции, сокращение ледяного покрова, деградация ледников и ускорение айс-бергообразования. Совокупность этих факторов приводит к тому, что в летний период на судоходных трассах все чаще встречаются отдельно плавающие куски и обломки айсбергов. А это представляет серьезную опасность для судов, так как небольшие куски и обломки айсбергов,

РОССИЙСКАЯ АРКТИКА 3(10)/2020 в отличие от айсбергов больших размеров, сложно либо вовсе невозможно идентифицировать ни на спутниковых снимках, ни на судовых радарах.

Изучение распределения и размеров айсбергов проводится по спутниковым данным, с помощью аэрофотосъемки, радиолокационной съемки, визуальных наблюдений, наблюдений с помощью ледового радара и геодезических приборов, гидролокационной и технической подводной съемки, путем установления на айсберги автономных буев и с помощью прямых контактных измерений [10, 11]. В Арктическом и антарктическом научно-исследовательском институте (ААНИИ) с 1928 года накапливаются данные наблюдений за айсбергами. Опубликован ряд работ, в которых приводятся результаты обработки собранных данных экспедиций за различные периоды: наиболее масштабная работа была выполнена В.А. Абрамовым по созданию «Атласа арктических айсбергов» [12], результаты обобщения данных авиационных ледовых разведок за период 1933-1990 гг., собранных В.А. Абрамовым приведены в работах [13, 14]. База данных по айсбергам затем пополнялась в работе Бузина И.В. [2], в которой проведен анализ архивных данных и современных данных экспедиций 1992, 2003-2007 гг. в Баренцевом море. В настоящей работе представлены современные данные о распределении айсбергов, обнаруженных во время экспедиций ААНИИ на основе судовых визуальных наблюдений в районе арх. Земля Франца-Иосифа и Карском морях (районы арх. Новая Земля и Северная Земля) до 2019 гг.

Материалы и методы

В работе использовались данные судовых наблюдений о расположении и характеристиках айсбергов, накопленных в различных экспедиционных работах ААНИИ с 2004 по 2019 годы. Данные были собраны с бортов атомных и дизельных ледоколов, а также научно-исследовательских судов ледового класса. Массив данных содержит информацию о дате и месте обнаружения айсберга (высота над уровнем моря более 5 м), обломка (высота над уровнем моря

1 – 5 м и площадь 100-300 м2) или куска айсберга (высота над уровнем моря менее 1 м), его характеристиках, размерах, а также метеорологической и ледовой обстановке в районе обнаружения. Здесь и далее характеристика размеров, форм и сплоченности айсбергов приводится в соответствии с «Номенклатурой по морскому льду» Всемирной метеорологической организации (ВМО). [15]

Массив данных айсбергов содержит информацию с середины апреля по конец октября, включая периоды максимального и минимального развития ледяного покрова. На рисунке 1 представлен район исследований, который включает в себя акваторию Карского моря и район арх. Земля Франца-Иосифа Баренцева моря. Кроме того, показано положение айсбергов, содержащихся в массиве данных и участки акватории, на которых производились экспедиционные наблюдения.

Информация об айсбергах распределена в течение года неравномерно, так как большинство экспедиционных работ в Арктике выполняется в периоды наиболее лёгкой ледовой обстановки. На рисунке 2 показана повторяемость экспедиционных работ по месяцам и приведено количество айсбергов, зафиксированных в ходе этих экспедиционных работ.

Рисунок 1 – Район исследований, в пределах которого проводились наблюдения за айсбергами.

На рисунке 2 видно, что количество зафиксированных айсбергов до августа месяца изменяется пропорционально объёму наблюдений, однако в сентябре повторяемость наблюдений айсбергов достигает максимальных значений в силу естественных природных факторов — летнего периода разрушения ледников архипелагов Земля Франца-Иосифа, Новая Земля и Северная Земля. Несмотря на то, что количество зафиксированных айсбергов зависит не только от периода экспедиционных работ, но и от места прохождения судна, данный график всё же отражает общую тенденцию.

Результаты

В монографии [16] приведено распределение повторяемости форм айсбергов в Баренцевом и Карском морях за период с 1928 по 1991 годы. В данной работе рассмотрено преимущественно Карское море, однако искажения общей картины, связанные с вкладом айсбергов архипелагов Шпицберген и ЗФИ представляются нам значительно меньшими, чем намеченные тенденции в изменении размеров и типов айсбергов и объектов в последние годы.

Результаты по данным последних лет существенно отличаются от среднемноголетних. Если количество кусков айсбергов и пирамидальных айсбергов форм различаются в пределах 1 %, то количество наклонных и разрушающихся – окатанных и докообразных айсбергов

(за последние годы 11 и 6,5 % соответственно) в исторических данных было незначительным и входило в градацию «Прочие». Несмотря на большое количество айсбергов, форма которых была не определена, можно сделать вывод о меньшем количестве обломков айсбергов, что с одной стороны может характеризовать различие режима Баренцева и Карского морей, а с другой — климатические изменения, происходящие в последние 30 лет. На рисунке 3 показано распределение повторяемости форм айсбергов в Баренцевом и Карском морях (1928 — 1991 гг.) и в рассматриваемом районе (2004 — 2019 гг.).

Ранее, в работе [17] нами был предложен метод оценки пространственной плотности распространения айсбергов по судовым наблюдениям. Суть метода заключается в том, что количество наблюдаемых айсбергов (кусков/обломков) приводится к площади проведённых наблюдений. За площадь проведённых наблюдений взята наблюдаемая акватория при движении судна — область вокруг пути следования судна, величина, которой зависит от метеорологической дальности видимости (в случае отсутствия данных использовано значение максимальной дальности видимости — 10 морских миль). В работе [17] было рассчитано количество айсбергов на 10 000 км2 для юго-западной и северо-восточной части Карского моря. В данной работе эта характеристика рассчитана для районов архипелагов Земля Франца-Иосифа и Северная Земля.

Рисунок 3 – Распределение повторяемости форм и размеров айсбергов в Баренцевом и Карском морях (1928 — 1991 гг.) и в рассматриваемом районе (2004 — 2019 гг.).

Рисунок 4 – Области, в пределах которых производились расчёты частоты встречи с айсбергами.

На рисунке 4 показаны области, в пределах которых производились расчёты, а в таблице 1 приведены результаты для сентября, так как это период наибольшего количества данных в районах рассматриваемых архипелагов.

В таблице 1 показано, что, несмотря на то, что наибольшее количество айсбергов было зафиксировано в районе архипелага Северная Земля, пространственная плотность распространения айсбергов в этом районе и в районе архипелага Новая Земля со стороны Карского моря значительно меньше, чем в районе архипелага Земля Франца-Иосифа. Данная характеристика зависит от конфигурации выделенного района, однако, позволяет качественно оценить пространственную плотность распространения айсбергов. Из таблицы 1 также следует, что все четыре указанных района характеризуются как акватории со сплоченными айсбергами с соответствующими рекомендациями для судоходства [15].

На рисунке 4 показаны многолетние данные о местоположении айсбергов, собранные в ходе различных экспедиций и авиаразведок. На рисунке видно, что даже в климатический период, когда сдерживающим фактором для дрейфа айсбергов была более тяжёлая ледовая обстановка, отдельные айсберги наблюдались в центральной части Карского моря, и доходили до 75 ° с.ш. При современной климатической обстановке основными сдерживающими факторами для дрейфа айсбергов от района их образования являются ветровые и термические факторы, способствующие их более быстрому разрушению.

В Карском море за последние 15 лет экстремальные случаи распространения отдельных айсбергов в южную часть наблюдались в 2006, 2008 и 2014 годах.

Таблица 1

Количество айсбергов/10 000 км2 в сентябре по данным экспедиций 2004 – 2019 гг.

Район	Количество айсбергов/10 000 км 2
Карское море, юго-западная часть, включая район архипелага Новая Земля (ЮЗКМ)	20
Карское море, северо-восточная часть, включая районы архипелагов Земля Франца-Иосифа и Северная Земля (СЗКМ)	29
Район архипелага Земля Франца-Иосифа (ЗФИ)	100
Район архипелага Северная Земля (СЗ)	42
Район архипелага Новая Земля со стороны Карского моря (НЗ)	13,5

*Ввиду условности выбранных районов представленные расчёты носят качественных характер

Рисунок 5 – Отдельные айсберги, наблюдаемые вблизи среднемноголетней южной границы распространения айсбергов.

На рисунке 5 показаны айсберги, наблюдаемые вблизи южной границы распространения айсбергов, в области, где по средним многолетним данным вероятность встречи с айсбергами менее 1 % [18]

Заключение

Климатические изменения, происходящие в последние десятилетия, отражаются на процессе формирования и особенностях структуры и динамики айсбергов Арктики. Анализ данных о морфометрии и местоположении айсбергов, получен- Список литературы:

• 1.    Ледники Арктики. / Корякин В. С. ‒ М.: Наука, 1988. ‒ 160 с.

• 2.    Бузин И. В., Глазовский А. Ф., Гудошников Ю. П., Данилов А. И., Дмитриев Н. Е., Зубакин Г. К., Ку-бышкин Н. В., Наумов А. К., Нестеров А. В., Ску-тин А. А., Скутина Е. А., Шибакин С. И. Айсберги и ледники Баренцева моря: исследования последних лет. Часть 1. Основные продуцирующие ледники, распространение и морфометрические особенности айсбергов. // Проблемы Арктики и Антарктики. ‒ 2008. № 1 (78). ‒ C. 66-80.

• 3.    Егоров А. Г. Изменение возрастного состава и толщины зимнего ледяного покрова Арктических морей России в начале XXI в. // Проблемы Арктики и Антарктики. ‒ 2020. ‒ T. 66, № 2. ‒ C. 124-143.

• 4.    Виноградняя Е. С., Егорова Е. С., Шевелева Т. В., Юлин А. В. Изменчивость положения границ старых льдов в весенний период и остаточных льдов в осенний период в Северном Ледовитом океане в текущем климатическом периоде // Российская Арктика. ‒ 2020. ‒ T. 2 (9). ‒ C. 41-55.

• 5.    Hagen J. O., Melvold K., Pinglot F., Dowdeswell J.

• 6.    Grant K. L., Stokes C. R., Evans I. S. Identification and characteristics of surge-type glaciers on Novaya Zemlya, Russian Arctic // Journal of Glaciology. ‒ 2009. ‒ T. 55, № 194. ‒ C. 960-972.

• 7.    Мавлюдов Б. Р., Саватюгин Л. М., Соловьянова И. Ю. Реакция ледников Земли Норденшель-да (арх. Шпицберген) на изменение климата // Проблемы Арктики и Антарктики. ‒ 2012. № 1 (91). ‒ C. 67-77.

• 8.    Strozzi T., Paul F., Wiesmann A., Schellenberger T., Kääb A. Circum-Arctic Changes in the Flow of Glaciers and Ice Caps from Satellite SAR Data between the 1990s and 2017 // Remote Sensing. ‒ 2017. ‒ T. 9, № 9.

• 9.    Бушуева И. С., Глазовский А. Ф., Носенко Г. А. Развитие подвижки в западной части ледникового купола Вавилова на Северной Земле в 1963-2017 гг. // Лед и снег. ‒ 2018. ‒ T. 58, № 3. ‒ C. 293-306.

• 10.    Наумов А. К., Скутина Е. А. Методики оценки параметров ледяных образований // Пробле-

  мы Арктики и Антарктики. ‒ 2019. ‒ T. 65, № 1. ‒ C. 77-91.

• 11.    Бычкова И. А., Смирнов В. Г. Использование спутниковой информации для обнаружения айсбергов и оценки айсберговой угрозы // Лед и снег. ‒ 2018. ‒ T. 58, № 3. ‒ C. 537-551.

• 12.    Atlas of Arctic icebergs. / Abramov V.; Под ред. Company B. P., 1996. ‒ 70 с.

• 13.    Abramov V. A. Russian iceberg observations in the Barents Sea, 1933– 1990 // Polar Research. ‒ 1992. ‒ T. 11, № 2. ‒ C. 93-97.

• 14.    Абрамов В. А. Айсберги в Баренцевом море // Труды ААНИИ. ‒ 1994. ‒ T. 432. ‒ C. 194-201.

• 15.    Атлас ледяных образований (Часть II. Терминология. WMO/OMM/ВМО. №259). ‒ СПб.: АА-НИИ, 2019, 2019.

ные в ходе экспедиционных работ с 2004 по 2019 годы, показывают, что в последние годы увеличилось число разрушающихся айсбергов, и возросло количество отдельных айсбергов, наблюдаемых в районе среднемноголетней южной границы их распространения.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования грант №05.616.21.0109 (RFMEFI61619X0109).

A. On the Net Mass Balance of the Glaciers and Ice Caps in Svalbard, Norwegian Arctic // Arctic, Antarctic, and Alpine Research. ‒ 2003. ‒ T. 35, № 2. ‒ C. 264-270.