Проблемы Арктики и Антарктики
Not a member yet
266 research outputs found
Sort by
Климатическая изменчивость ледовитости Баренцева моря и его отдельных районов
Get PDFThe 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. Accordingly, the ice melts faster than it has time to grow, which leads to a decrease in the ice extent.В работе представлена статистическая структура как синоптической, так и климатической изменчивости ледовитости Баренцева моря и его отдельных районов по базе данных ФГБУ «ААНИИ». Выявлены климатические периоды колебаний ледовитости, характеризующиеся относительной стабильностью (1928–1985 гг.) и активным таянием ледяного покрова (1986–2021 гг.). Показаны числовые оценки значимой разницы между предлагаемыми временными выборками. Рассмотрены характеристики тренда изменчивости площади льдов зимнего и летнего сезонов за выделенные периоды для всей акватории Баренцева моря и отдельных его районов. Установлены статистические оценки сравнения рядов ледовитости районов между собой. Оценена инерционность изменчивости площади льдов. Представленные результаты могут послужить основой при разработке моделей, описывающих долгопериодные колебания площади льдов Баренцева моря
Состояние и перспективы развития системы мониторинга гидрологических условий акватории Северного Ледовитого океана
Get PDFThe article briefly substantiates the need for regular monitoring of the state of the waters of the Russian Arctic Seas and the Arctic Basin of the Arctic Ocean. The goals and objectives of monitoring hydrological conditions are formulated. General ideas about the development and construction of a system for monitoring hydrological conditions in the Arctic are expressed, taking into account the use of modern instruments and methods of oceanographic observations. It is shown that the most promising is the use of autonomous measuring complexes in the monitoring system, including moorings and drifting profiler buoys. The special value of satellite oceanographic data is emphasized. No less important are coastal observations carried out over the network of Roshydromet stations, as well as at research centers united into the Arctic Space-Distributed Observatory. The inclusion into this Observatory of the ice self-propelled platform “North Pole”, which will replace the drifting stations, will allow not only observing and measuring the main characteristics of the water masses, but also conducting controlled field experiments that will provide a deeper understanding of different-scale physical processes occurring in the waters of the Arctic Ocean. An important element of the monitoring system is data assimilation based on the use of numerical models that allow for the effect of the ice cover in the atmosphere-sea ice-ocean interaction system.В статье сформулированы цели и задачи мониторинга гидрологических условий, излагаются общие соображения о развитии и построении системы мониторинга гидрологических условий в Арктике с учетом использования современных средств и методов океанографических наблюдений и исследований. Показано, что наиболее перспективным представляется использование в системе мониторинга автоматических измерительных комплексов, включающих в себя заякоренные буйковые станции, дрейфующие буи-профилографы. Отмечена особая ценность данных спутниковой океанографии. Вместе с тем сохраняется ценность прибрежных наблюдений, выполняемых на сети станций Росгидромета, а также на базе научных центров, объединенных в Арктическую пространственно-распределенную обсерваторию. Включение в состав этой обсерватории ледостойкой самодвижущейся платформы «Северный полюс», идущей на смену дрейфующим станциям, даст возможность не только наблюдать и измерять основные характеристики водных масс, но и проводить управляемые натурные эксперименты, позволяющие глубже понять разномасштабные физические процессы, протекающие в водах Северного Ледовитого океана. Важным элементом системы мониторинга является усвоение данных, основанное на использовании численных моделей, учитывающих влияние ледяного покрова в системе взаимодействия атмосфера — морской лед — океан
Оценка влияния метеорологических параметров на изменчивость площади и толщины морского льда в Карском море
Get PDFThe 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 длинноволновое излучение, на толщину и площадь льда в Карском море. На основе установленных связей предложена регрессионная модель прогноза площади льда Карского моря с заблаговременностью 3 месяца. Рассмотрено удаленное влияние на площадь льда в Карском море аномалий от средней температуры поверхности океана в тропиках Северной Атлантики. Установленная значимая корреляция может послужить основанием для прогноза площади льда Карского моря с заблаговременностью до трех лет
Внутренняя дренажная система ледника Альдегонда, Шпицберген, по данным спелеологических исследований
Get PDFThe systems of internal drainage of glaciers have been studied mainly by indirect methods. In order to reveal the structure of the internal drainage network inside Aldegondabreen, moulins and glacial caves were investigated by speleological methods in 2001–2021, which was accompanied by a semi-instrumental topographic survey in the cavities. This allowed us to see the change in the glacial cavities over time. There are three types of moulins in Aldegondadreen: active, dead and healed ones. We visited active and dead moulins. The depth of the entrance pits in the moulins varies from 52 to 65 m (moulin group No 1), from 70 to 75 (moulin group No 2) and from 45 to 60 m (moulin group No 3). The depth of moulins is equal to the thickness of the cold ice layer. Using the structure of the moulins, we show that the water from moulin group No 1 flows to the right marginal part of the glacier tongue. The water from moulin groups No 2 and No 3 flows to the left margin part of the glacier tongue, which is confirmed by the mapping of healed moulins locations. We find that the number of active and dead moulins has been decreasing since 2001, while the number of healed moulins has increased. We attribute this to a decrease in the thickness of the temperate ice layer at the base of the glacier due to climate change. Many moulins have narrow meanders at the lower part of the entrance pits, which usually finish by siphons. None of the moulins reaches the glacier bed, their lower parts are usually located in clean transparent ice. The lifetime of the moulins usually does not exceed 6 years. Our study of the caves on the glacier tongue revealed that they can be englacial or subglacial, and they originate along sub-horizontal thrusts located in the ice. We assume that the moulins reach the slip planes along thrusts close to the glacier bed. The water from the moulins flows along these slip planes as a film in early summer and turns into channels in mid- or late summer. The presence of thrusts in the ice depths can explain the development of internal drainage systems in glaciers (regardless of their size), outbursts of glacial lakes, surges and the formation of eskers. Clastic material for eskers formation can penetrate into a cave channel from the contact areas of the thrusts with uplifts on the bed. The results obtained can help in the interpretation of the available geophysical data for this glacier.В 2001–2021 гг. на леднике Альдегонда проводились исследования ледниковых колодцев и пещер спелеологическими методами для выяснения внутренней дренажной сети ледника. Рассмотрены положение в пространстве и строение обследованных полостей. Выявлено, что пещеры на языке ледника формируются по надвигам в толще льда. Поскольку все обследованные колодцы не достигают ложа ледника, высказано предположение, что вода из колодцев движется к языку ледника по надвигам, которые служат плоскостями скольжения. Полученные результаты могут помочь в интерпретации имеющихся геофизических данных для этого ледника
Частицы синтетических полимеров в свежевыпавшем снеге на северо-западе Кольского полуострова в 2020–2021 гг.
Get PDFPollution of the hydrosphere, the atmosphere and the upper lithosphere by synthetic polymers has now become a global human problem. In this connection, a study of newly fallen solid precipitation was carried out from December 2020 to April 2021 in the north-west of the Kola Peninsula to identify polymeric particles that could be absorbed from the atmosphere by snow crystals. Snow sampling was carried out along highways at a distance from roads in calm weather. In the laboratory, melt snow water was filtered through nuclear filters, which were scanned under a binocular MBS-10 microscope to take account of insoluble polymer fibers. Simultaneously, filters stained with a Nile Red solution were analyzed under a Carl Zeiss AxioImager D1epifluorescent microscope for microplastic investigations. Synthetic polymer particles were identified among the aerosol material. The polymeric particle composition was strongly dominated by irregularly shaped polymer micro-fragments. Polymer macrofibres and polymer microfibers were also constantly present. By the research carried out the first assessment of polymeric particles flows to the earth surface with solid precipitation in the north-west of the Kola Peninsula was done.Загрязнение гидросферы, атмосферы и верхней части литосферы синтетическими полимерами признано в настоящее время глобальной проблемой человечества, в рамках решения которой одной из приоритетных задач является выявление путей и масштабов миграции полимерных частиц. В связи с этим с декабря 2020 г. по апрель 2021 г. на северо-западе Кольского полуострова были проведены исследования свежевыпавших твердых атмосферных осадков с целью выявления в них полимерных частиц, которые могли быть абсорбированы из атмосферы кристаллами снега. В талой снеговой воде полимерные частицы идентифицировались под бинокулярным микроскопом МБС-10 и эпифлуоресцентным микроскопом Carl Zeiss AxioImager D1. Данные о потоках полимерных частиц на поверхность земли с твердыми атмосферными осадками на северо-западе Кольского полуострова получены впервые
Анизотропия сил трения покоя и трения скольжения монокристаллов льда
Get PDFThe properties of the ice of natural reservoirs are due to its crystalline structure. The dependence of the mechanical and strength characteristics of single ice crystals on the angle between the direction of application of force to a single crystal and the direction of its C-axis is known. Basically, this dependence is due to the possibility of the base plates of a single crystal of ice sliding relative to each other. In physics, in addition to the mechanical and strength characteristics of a solid, the properties of the surfaces of a solid state, manifested in the process of friction, are of great importance. The friction of two single crystals of ice relative to each other has been investigated in experiments on rest friction and sliding friction. From an artificially grown plate of a single ice crystal, samples of single crystals of ice with a certain orientation of the C-axis were made for the experiment. The measurement of the rest friction coefficient of a single ice crystal was realized according to the classical scheme of recording the minimum angle at which the single crystal began to roll down an inclined surface. The dependence of the rest friction coefficient of ice single crystals on the mutual orientation of the C-axes of single crystals relative to each other was discovered. The coefficients of rest friction in the case that the C-axes of single ice crystals are parallel to each other significantly exceed those obtained when the C-axes of single ice crystals are perpendicular to each other. Measurements have shown that the anisotropy of sliding friction increases with increasing initial velocity of the single crystal on the surface of the second single crystal. This is explained by the fact that with the growth of the path traveled by the M2 crystal, the time of interaction of single crystals of ice also increases, during which the properties of the anisotropy of single crystals of ice relative to sliding friction are manifested. Studies have shown the presence of anisotropy of the friction forces of rest and friction of sliding of a pair of single crystals of ice.Свойства льдов природных водоемов обусловлены их кристаллическим строением. Кроме механических и прочностных характеристик льда как твердого тела, имеют большое значение характеристики поверхностей льда, проявляемые в процессе трения. В работе исследовалось трение двух монокристаллов льда друг относительно друга как основа для понимания закономерностей трения натурного, поликристаллического льда. В работе приведены результаты измерения характеристик сухого трения покоя и трения скольжения монокристаллов льда. Из искусственно выращенной пластины монокристалла льда для эксперимента изготавливались образцы монокристаллов льда с определенной ориентацией С-оси. Измерение коэффициента трения покоя монокристалла льда реализовалось по классической схеме регистрации минимального угла, при котором монокристалл начинал скатываться по наклонной поверхности второго монокристалла. Была обнаружена зависимость коэффициента трения покоя монокристаллов льда от взаимной ориентации С-осей монокристаллов друг относительно друга. Коэффициенты трения покоя в случае, когда С-оси монокристаллов льда параллельны друг другу, значительно превысили коэффициенты трения покоя в случае, когда С-оси монокристаллов льда перпендикулярны друг другу.Проведенные исследования показали наличие анизотропии сил трения пары монокристаллов льда
Фактор неопределенности в современных сообществах Крайнего Севера РФ: методологические подходы к изучению
Get PDFThe article introduces readers to work on a new research project “Overcoming Uncertainty in Interaction with the Physical and Social Environment in the Russian Arctic” by describing its conceptual and theoretical approach and premises as well as the steps of designing it. It opens with an analysis of the concept of risk, which is currently popular in the Arctic Social Studies and which is sometimes claimed to be the central concept in the field. It proceeds by describing the new approach, which is based on the concept of uncertainty, both natural and social, which constantly accompanies human life in the Far North. The inhabitants of the North know from experience that uncertainty cannot be ruled out, but one can be constantly prepared for it by planning one’s behavior with this factor in mind. Furthermore, one can suggest that the effects of ecological, economic and social changes are experienced by these inhabitants first and foremost as shifts in the level and kind of uncertainty. Therefore, the concept of uncertainty can replace the concept of risk in the studies of the effects of change on northern communities; in fact, “uncertainty” is preferable because its conceived nature is obvious, while in many risk studies, risk is still perceived as something objective. The main questions that a study of uncertainty can answer are: what is the role of natural and social uncertainty in the everyday life of the permanent population of the Arctic? What are the action strategies of the people in the face of uncertainty, including discursive strategies to explain the growing uncertainty? What is the role of state authorities, industrial companies, local organizations, urban and rural communities in overcoming the negative consequences of natural and social uncertainties? How are social connections and networks involved in dealing with situations of uncertainty? The paper demonstrates how these questions can be answered on the basis of anthropological fieldwork. It also uses examples from the Komi Republic (Vorkuta), Yakutia (Chersky settlement), and Magadan area to demonstrate the sort of problems the uncertainty-based approach can contribute to solving. A review of the existing literature in Russian and English is presented in order to give the reader useful insights into the field of uncertainty studies and outline the main directions of research that a study of uncertainty can takeСтатья знакомит читателей с работой Центра социальных исследований Севера Европейского университета в Санкт-Петербурге по исследовательскому проекту «Преодоление неопределенности при взаимодействии с физической и социальной средой в Российской Арктике». Основные вопросы, на которые призвано ответить исследование: какова роль природной и социальной неопределенности в жизненных ситуациях постоянного населения Арктики? Каковы стратегии действий населения в условиях неопределенности? Какова роль различных акторов в преодолении негативных последствий природных и социальных неопределенностей? Дается обзор теоретических и методологических основ проекта и литературы по объекту на русском и английском языках
Пространственные изменения осадки килей торосов на акватории моря Лаптевых
Get PDFThe article investigates the morphometric features of the ice cover lower surface in the Laptev Sea area. The main attention is paid to the study of the hummocked formations’ keel draft and the spatial variability of this quantity. The data for the research were obtained during several ice seasons (from two to four) in the period 2014-2019 using upward-looking sonars, which were part of the submerged autonomous buoy stations (SABS). The stations were installed at five points in the Laptev Sea area. The data obtained from a series of observations of the ice cover draft allowed extracting information on the hummocked formations’ keel draft at separate points of the sea area. As a result, samples of values of the hummocks keel draft were formed for separate ice seasons for each of the five stations. Further, a statistical processing of the data obtained was performed. In particular, for each of the ice seasons we checked the homogeneity of the mean values and of the distribution of samples by stations. Also checked was the distribution matching. A comparative data analysis using methods of mathematical statistics made it possible to describe the spatial variability of the hummocked formations’ keel draft in the Laptev Sea area for separate ice seasons. The “key” points (stations) describing the spatial variability of the hummocked formations’ keel draft for all the ice seasons considered were determined according to the results of the analysis performed, which allows planning further ice draft research using SABS, if required (to determine the necessary number of stations and points of their installation).Настоящая статья посвящена изучению морфометрических особенностей нижней поверхности ледяного покрова на акватории моря Лаптевых. Основное внимание уделено изучению осадки килей торосистых образований и пространственной изменчивости этой величины.Для проведения исследования использованы данные, полученные в течение нескольких (от двух до четырех) ледовых сезонов в период с 2014 по 2019 г. с помощью гидролокаторов верхнего обзора, входивших в состав притопленных автономных буйковых станций (ПАБС). Станции располагались в пяти точках на акватории моря Лаптевых. Полученные на станциях ряды наблюдений за осадкой ледяного покрова позволили выделить информацию об осадке килей торосистых образований в отдельных точках акватории моря. В результате были сформированы выборки значений осадки килей торосов по отдельным ледовым сезонам для каждой из пяти станций. Далее была выполнена статистическая обработка полученных данных. В частности, для каждого из ледовых сезонов была проведена проверка на однородность средних значений и дисперсий выборок по станциям, а также проверка на совпадение их распределений. Сравнительный анализ данных методами математической статистики позволил описать пространственную изменчивость осадки килей торосистых образований на акватории моря Лаптевых для отдельных ледовых сезонов. По результатам проведенного анализа были определены «ключевые» точки (станции), описывающие пространственную изменчивость осадки килей торосистых образований для всех рассмотренных ледовых сезонов, что, в случае необходимости, позволяет планировать дальнейшие исследования осадки льда с применением ПАБС (определять необходимое число станций и точки их установки)
Disturbances of electron density in the high latitude upper (F-region) ionosphere induced by X-mode HF pump waves from EISCAT UHF radar observations
Get PDFThe paper presents experimental results concerning disturbances of electron density in the high latitude ionosphere F-region, induced by powerfulHF radio waves (pump waves) with extraordinary (X-mode) polarization. The experiments were carried out at the EISCAT/Heating facility at Tromsø, Norway. The EISCAT UHF incoherent scatter radar (ISR), running at 930 MHz, co-located with a heating facility, was used to detect the disturbances of electron density. In the course of the experiments, the X-mode HF pump waves radiated into the F-region towards the magnetic zenith at different pump frequencies and ratios of the pump frequency to the critical frequency of the F2 layer.The effective radiated power was ERP = 360–820 MW. An increase in electron densities was found in a wide altitude range, giving rise to field-aligned ducts with enhanced electron density. The features and behavior of the ducts were investigated. It was revealed that the ducts are formed under quiet background geophysical conditions in a wide altitude range up to the upper altitude limit of EISCAT ISR measurements, when the pump frequencies were both below and above the critical frequency of the F2 layer (fH ≤ foF2 or fH > foF2). A plausible formation mechanism of the ducts is discussed.Представлены результаты экспериментальных исследований возмущений электронной концентрацииNe в высокоширотной F-области ионосферы, вызванные воздействием мощных КВ-радиоволн необыкновенной (Х-мода) поляризации. Эксперименты выполнялись на КВ нагревном стенде EISCAT/ Heating в г. Тромсё, Норвегия при эффективной мощности излучения 360–820 МВт. В качестве средства диагностики возмущений Ne использовался EISCAT радар некогерентного рассеяния радиоволн (НР) на частоте 930 МГц, пространственно совмещенный с КВ нагревным стендом. Обнаружено возрастание Ne в широком диапазоне высот, которое формирует каналы повышенной электронной плотности, вытянутые вдоль магнитного поля Земли. Исследованы характеристики и условия создания каналов. Обсуждается возможный механизм формирования каналов Ne при Х-нагреве высокоширотной F-области ионосферы
Изменения климата западной части Российской Арктики в 1980–2021 гг. Часть 1. Температура воздуха, осадки, ветер
Get PDFThe warming of the Arctic climate is confirmed by changes in the main hydrometeorological values of the atmosphere and ocean over a long period of time, and it is most pronounced in the recent decades. Based on monthly average data from the reanalysis of NASA MERRA-2 satellite measurements, we studied climate changes in air temperature, precipitation, and wind speed in the region of the western part of the Russian Arctic (60°–75° N, 30°–85° E) over 1980–2021. The transition between 2000 and 2001 was chosen as the time boundary between the periods, based on the application of the model of stepwise transitions from one quasi-stationary regime to another. Using this method, 2001 was found to be the smallest step year in the western Russian Arctic region. Significant changes in the parameters studied between the periods 1980–2000 and 2001–2021 are shown. Moreover, the strongest increase in temperature was observed for the months of November and April, which indicates a shift in the boundaries of the seasons — a later start and an early end of winter. It was found that in the period 2001–2021 the temperature increased most rapidly in the water areas of the Barents and Kara seas, and this growth occurred with acceleration. Negative temperature changes were found in the winter season in the areas where large rivers flow into the Barents and Kara Seas. It is hypothesized that this is due to the detected increase in the amount of precipitation in the catchment area of these rivers in 2001–2021 compared to 1980–2000. It is shown that the detected increase in the amount of precipitation is associated with a significant change in the atmospheric circulation in the region under study. In the summer season and September the western wind intensified in the region under study. During the winter season 2001–2021 in the Barents and Kara Seas the south wind increased compared to 1980–2000. Thus, significant changes in the climate of the western part of the Russian Arctic occurred during the time period considered. Westerly transport from the North Atlantic has intensified, precipitation has increased, and there has been an accelerated rise in temperature. All this contributed to the “atlantification” of the climate of the western part of the Russian Arctic.По среднемесячным данным реанализа спутниковых измерений NASA MERRA-2 исследованы климатические изменения температуры воздуха, количества атмосферных осадков и скорости ветра в регионе западной части Российской Арктики (60–75° с. ш., 30–85° в. д.) за 1980–2021 гг. Показаны существенные изменения этих параметров между периодами 1980–2000 гг. и 2001–2021 гг., причем наиболее сильное увеличение температуры наблюдалось для ноября и апреля, что свидетельствует о произошедшем смещении границ сезонов — более позднем начале и раннем завершении зимы. Обнаружено, что в период 2001–2021 гг. температура быстрее всего росла в акваториях Баренцева и Карского морей и этот рост происходил с ускорением. Найдены отрицательные изменения температуры в зимний сезон в районах впадения крупных рек в Баренцево и Карское моря. Выдвинута гипотеза, что это вызвано обнаруженным увеличением количества осадков на водосборе этих рек в 2001–2021 гг. по сравнению с 1980–2000 гг. Показано, что обнаруженное увеличение количества осадков связано с существенным изменением циркуляции атмосферы в исследуемом регионе. В летний сезон и сентябре в исследуемом регионе произошло усиление западного ветра. В зимний сезон 2001–2021 гг. в Баренцевом и Карском морях произошло усиление южного ветра по сравнению с 1980–2000 гг