Введение 3
1. Теоретико-методологическая основа изучения Карского моря 6
1.1 Основные характеристики Карского моря 6
1.2 Гидрометеорологический режим Карского моря 10
1.3 Ледовые условия Карского моря 14
1.3.1 Основные элементы сезонной изменчивости ледяных условий в Карском море 14
1.3.2. Различия ледовых условий в юго-западной и северо-восточной частях Карского моря 18
1.3.1 Полыньи Карского моря 22
2. Исходные данные и методы их анализа 28
2.1 Спутниковые микроволновые данные 28
2.2 Усовершенствованный микроволновый сканирующий радиометр (AMSR-2) 37
2.3 Использование SIOWS: Arctic для мониторинга динамики заприпайных полыней ...39
3. Изучение динамики заприпайных полыней 47
3.1 Использование спутниковых данных AMSR-2 для изучения заприпайных полыней
Карского моря 47
3.2 Межгодовая и межсезонная изменчивость 56
3.3 Влияние ветра и температуры воздуха на формирование полыней в Карском море .75
Заключение 97
Список литературы 99
Приложение А 105
Исследования Арктики всегда были в приоритетных направлениях в мировой полярной океанологии. Российская полярная океанология была в авангарде научных направлений Арктики, таких, как: гляциология, геофизика, морская биология и другие. Наш современный атомный ледокольный флот не стал бы самым мощным в мире, если бы не исследования отечественных ученых.
Сегодня трасса Северного морского пути рассматривается, как единая природно-экономическая система, включающая в себя моря арктического шельфа от Баренцева до Чукотского морей. Освоение её является одной из важнейших задач Российской федерации, так как позволяет более продуктивно осуществлять экономические связи, решать экологические задачи совместно с другими странами мира. К сожалению, арктические моря имеют яркую особенность - лед, что затрудняет развитие этих регионов. Изучение, анализ поведения и прогноз ледового покрова является одним из наиболее приоритетных задач сегодняшнего времени.
Среди морей арктического шельфа следует уделить особое внимание Карскому морю. Именно на него замыкаются крупнейшие экономически - развитые в Сибири бассейны Оби и Енисея. Кроме того, именно хорошо развитая инфраструктура в данных регионах позволяют нам проводить полноценную экологическую экспертизу антропогенного влияния на районы, сопрягающиеся с этой областью. В ближайшем будущем будут защищаться множество проектов по освоению различных месторождений Обской губы, ресурса полуострова Гданьский, транспортировка нефти Ямало-Ненецкого округа и множество других.
За последние годы мы наблюдаем огромные изменения в Арктических морях, а также в изменении ледового покрова в Арктике. Конечно, существенный вклад здесь - это человеческий фактор, но нельзя также исключать и естественные природные циклы. Проведение мониторинга этих изменений в оперативном режиме позволяют именно спутниковые наблюдения. Спутниковая океанология неопровержимо доказала свою состоятельность, собирая оперативную информацию о ледовом покрове Арктики на протяжении 30 лет.
Прогнозировать ситуацию будущего движения льда, корректировать антропогенное воздействие, рассматривать изменения, происходящие на Карском и других арктических морях мы сможем, увеличивая количество собранных с помощью спутников данных.
Структурно работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, содержащего 58 наименований. Объем работы - 105 страниц текста, 47 рисунков, 5 таблиц.
Актуальность. Карское море - одно из наиболее интенсивно исследуемых морей арктического региона России, так как на сегодняшний день на его территории развертываются крупнейшие проекты по добыче нефти и газа. Полыньи являются особым явлением, которое контролирует ледообразование в любом арктическом море, в частности и в этом. В связи с потеплением климата и изменением ледовых условий за последнее десятилетие, изучение именно этого явления кажется наиболее целесообразным, так как позволяет наглядно увидеть, как меняется от года к году изменение льда в Карском море.
Цель работы. Анализ динамики заприпайных полыней Карского моря с использованием спутниковых микроволновых данных.
Задачи.
• Ознакомление с литературой, касающейся изучения Карского моря;
• Нахождение спутниковых микроволновых данных для дальнейшего анализа;
• Выбор наиболее оптимального инструментария для исследования;
• Работа с ГИС для анализа данных;
• Рассмотрение полученных спутниковых микроволновых данных, их сбор;
• Анализ межгодовой и межсезонной изменчивости заприпайных полыней;
• Построение графиков, наглядно иллюстрирующих процессы, происходящие в межгодовом и межсезонном масштабе;
• Анализ и вывод факторов, влияющих на появление, изменение и закрытие заприпайных полыней;
Объектом исследования является Карское море.
Предметом исследования является динамика заприпайных полыней Карского моря.
Автор выражает благодарность своему научному руководителю Кудрявцеву В.Н., а также консультанту, Заболотских Е.В. Помимо этого, автор выражает благодарность Станичному С.В., Кубрякову А.С., Хайминой О.В. и Цареву В.А. за оказанную помощь и поддержку при написании данной работы.
Подводя итог данной работы, можно сказать, что был проведен всесторонний анализ многочисленных научных источников, связанных с объектом изучения, его историей, а также описание методики изучения. Спутниковые данные дали возможность для оценивания динамики заприпайных полыней с такой точностью, которая не была возможна на более ранних этапах исследований в других научных работах, что позволило более глубоко понять суть явления. Была рассмотрена динамика развития, межсезонная и межгодовая изменчивость заприпайных полыней Карского моря, выявлены причины их возникновения и факторы, влияющие на них, что позволит в дальнейшем делать более точные прогнозы по движению льда и процессам ледообразования на морях в целом.
В межсезонном масштабе были рассмотрены восемь месяцев - с ноября по июнь, - именно в то время, когда море покрыто льдом. Это позволило сделать важные выводы: в мае-июне, как раз перед летним разрушением припая, наблюдается самое большое количество полыней, которые одновременно с этим являются и самыми большими по размеру.
Была подтверждена стационарность полыней, заявленных в предыдущих работах исследователей: Амдерминская и Обь-Енисейская, которые наблюдаются наиболее часто.
В межгодовом масштабе выделяются 2003, 2016 и 2017 года. Это может быть связано с тем, что эти года считаются относительно теплыми среди остальных по характеристикам климата.
Влияние ветра и температуры на появление полыней также было изучено на примере так называемых «аномальных» полыней - тех, морфометрические характеристики которых отличаются от среднестатистических. Всего было выделено 16 случаев аномалий, причиной которых являлся либо прижимной ветер, либо резкое повышение или понижение температуры. Отдельно из 16 случаев были показаны три - 11
марта 2003 года, 24 апреля 2010 и 10 февраля 2016 года, как наиболее показательные случаи.
Исходя из полученных результатов, можно сформулировать дальнейшие задачи по изучению полыней Карского моря, а также других объектов арктических морей:
- Дальнейшее развитие алгоритмов обработки спутниковых микроволновых данных для более точного понимания сути явлений;
- Расширение области исследования не только для Карского моря, но и для других арктических морей России;
- Продолжение наблюдений за полыньями, как основного объекта зимнего ледово-гидрологического режима арктических морей и объекта, являющегося климатообразующим фактором.
