Проблемы Арктики и Антарктики
Not a member yet
266 research outputs found
Sort by
Влияние космической погоды на земную атмосферу
Get PDFThe review generalizes experimental data on the relationships between the solar activity agents (space weather) and atmosphere constituents. It is shown that high-energy solar protons (SPE) make a powerful impact on photo-chemical processes in the polar areas and, correspondingly, on atmospheric circulation and planetary cloudiness. Variations of the solar UV irradiance modulate the descent rate of the zonal wind in the equatorial stratosphere in the course of quasi-biennial oscillation (QBO), and thus control the total duration (period) of the QBO cycle and, correspondingly, the seasonal ozone depletion in the Antarctic. The geo-effective solar wind impacts on the atmospheric wind system in the entire Southern Polar region, and influences the dynamics of the Southern Oscillation (ENSO).В обзоре обобщены экспериментальные данные о влиянии космической погоды на земную атмосферу. Показано, что высокоэнергичные солнечные протоны (SPE) оказывают мощное воздействие на фотохимические процессы в полярных областях и, соответственно, на атмосферную циркуляцию и планетарную облачность. Вариации солнечного УФ-излучения моделируют скорость спуска зональных ветров в экваториальной стратосфере в ходе квазидвухлетней осцилляции (QBO) и контролируют, таким образом, общую продолжительность (период) QBO цикла и, соответственно, вариации общего содержания озона в Антарктике. Геоэффективный солнечный ветер воздействует на систему катабатических ветров во всей южной полярной области и влияет на динамику южной осцилляции (ENSO)
«Царь-ледокол» академика А.Н. Крылова
Get PDFThe paper describes the GUSMP (North Sea Route Directorate) expert council session on the design of a powerful icebreaker of 18000–24000 HP held on June 15, 1935 in Leningrad, based on the archive documents. Analysis of the session materials sheds light on the state-of-the-art of icebreaker building in the mid-1930s. The standpoint of academician A.N. Krylov as well as GUSMP administration is particularly interesting.В работе на основании изучения архивных документов анализируется заседание экспертного совета ГУСМП по обсуждению проекта мощного ледокола в 18–24 тыс. л. с., состоявшееся 15 июня 1935 г. в Ленинграде. Материалы этого заседания позволяют оценить состояние ледоколостроения в середине 30-х годов прошлого века. Особый интерес представляет позиция по этому вопросу академика А.Н. Крылова, а также руководства ГУСМП
Релаксационные свойства ледяного покрова
Get PDFThe aim of this work was to generalize the known data and conduct experiments to determine the relaxation properties of ice in the ice cover under short-term (no more than 1 min.) loading. The problem lies in the fact that when one is solving applied problems of ice engineering, ice is often considered as an elastic isotropic material, and its stress-strain state (SSS) is studied in terms of the theory of bending of elastic plates. This does not allow performing theoretical calculations when resonant flexural gravity waves (IGW) are excited by moving loads, because under these conditions, the deflections of the ice increase to infinity and the known solutions become unusable. In fact, ice clearly manifests the properties of a quasi-isotropic medium, and the relationship between stresses and deformations is of a viscoelastic nature. It is noted in the work that, depending on the mode in which external loads act on the ice cover, its inelastic properties affect the nature of its behavior in different ways, while the viscoelastic properties of the ice cover are well described by the linear models of Maxwell or Kelvin-Voigt inelastic continuous media. The experimental material is duly processed and analysis is carried out of the results of experimental studies performed in the field by loading the ice cover with balanced loads using a specially made loading device, which was a frame with three supports. The design of the device made it possible to load the ice cover with balanced loads, which made it possible to exclude the influence of false elasticity of water on the results of experiments. For the rheological models of ice behavior indicated, the most probable ranges of changes in the relaxation times of stresses and deformations of the ice cover in the ice conditions considered are given. The results obtained can be used in theoretical studies of ice engineering problems.Целью данной работы являлось обобщение известных данных и проведение опытов по определению релаксационных свойств льда в составе ледяного покрова при кратковременном (не более 1 мин) нагружении. Проблема заключается в том, что при решении прикладных задач ледотехники лед часто рассматривается как упругий изотропный материал, а для изучения его напряженно-деформированного состояния (НДС) привлекают аппарат теории изгиба упругих пластин. Это не позволяет выполнять теоретические расчеты при возбуждении движущимися нагрузками резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ), т. к. в этих условиях прогибы льда возрастают до бесконечности и известные решения становятся непригодными. В действительности лед отчетливо проявляет свойства квазиизотропной среды, причем соотношения между напряжениями и деформациями носят вязкоупругий характер. В работе отмечено, что в зависимости от режима нагружения ледяного покрова внешними нагрузками его неупругие свойства по-разному влияют на характер его поведения, при этом вязкоупругие свойства ледяного покрова хорошо описываются линейными моделями неупругих сплошных сред Максвелла или Кельвина–Фойгта. На основании соответствующей обработки известного экспериментального материала и результатов выполненных в полевых условиях экспериментальных исследований методом нагружения ледяного покрова уравновешенными нагрузками с помощью специально изготовленного нагружающего устройства, представлявшего собой раму с тремя опорами (это позволяло исключать влияние на результаты экспериментов ложной упругости воды) для указанных реологических моделей поведения льда приведены наиболее вероятные диапазоны изменения времен релаксации напряжений и деформаций ледяного покрова в рассмотренных ледовых условиях. Полученные результаты могут быть использованы при теоретических исследованиях задач ледотехники
Типизация полей атмосферного давления в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском
Get PDFThe need for classifying surface atmospheric pressure fields over the Arctic seas arose as a method was being developed for predicting the characteristics of discontinuities (leads) in the sea ice cover. Wind, which is determined by the atmospheric pressure field, acts on the ice cover and causes it to drift. Leads are formed in the ice cover due to the irregularity of ice drift. Ice drift can be caused by several factors, such as skewed sea level, tidal waves and currents. However, the main cause of ice drift in the Arctic seas is wind. Each typical field of surface atmospheric pressure corresponds to a certain field of leads in the ice cover. This makes it possible to predict the characteristics of leads in the ice cover by selecting fields similar to predictive fields of atmospheric pressure based on archived data.The variety of atmospheric pressure fields makes it difficult to find an analogue to a given field by simply going through all the corresponding data available in the electronic archive. Classification of atmospheric pressure fields makes it possible to simplify the process of selecting an analogue.To develop the classification, we used daily surface pressure maps at 00 hours GMT for the cold seasons (from mid- October to the end of May) 2016–2021. The atmospheric pressure fields, which were similar in configuration, and hence the wind fields, belonged to the same type. In total, 27 types were identified, applicable both to the Laptev Sea and the East Siberian Sea. Within one type, a division into subtypes was made, depending on the speed of the geostrophic wind.The wind intensity was estimated by the number of isobars multiples of 5 mb on the surface atmospheric pressure map. All the surface pressure fields observed over the waters of the Laptev and East Siberian Seas over the past 5 years have been assigned to one of the types identified using cluster analysis. Each type of atmospheric pressure within the framework of the forecasting method being developed is supposed to correspond to a field of discontinuities in the ice cover.Поле атмосферного давления определяет направление ветра и его скорость. Ветер, воздействуя на ледяной покров, вызывает его дрейф. Неравномерность поля дрейфа является причиной образования разрывов в ледяном покрове. Каждому типовому полю атмосферного давления соответствует определенное поле разрывов в ледяном покрове. Подбор для прогностических полей атмосферного давления аналогичных типовых полей по архивным данным дает возможность прогнозировать характеристики разрывов в ледяном покрове. Для формализации подбора аналогов была разработана типизация полей атмосферного давления в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском по ежесуточным синоптическим картам за холодные сезоны 2016–2021 гг. Всего было выделено 27 типов, которые разделены на подтипы в зависимости от интенсивности ветра
Анализ ледовых условий круглогодичного плавания судов ледового класса Arc7 в юго-западной части Карского моря
Get PDFSince 2006, a new generation of reinforced ice class Arc7 vessels has been operating on the Northern Sea Route. Safe and efficient sailing of this type of vessels in sea ice demands a detailed study of ice conditions. Accumulation and analysis of data on ice and hydrometeorological conditions for the entire Arctic in comparison with ice conditions along the route of vessels is an essential part of the development of optimal variants and optimal routes for ice navigation.The main aim of the study was to generalize the conditions of ice navigation of Norilskiy Nickel vessels along the optimal navigational routes in the south-western part of the Kara Sea. Based on the reports on sailing obtained from vessels of the “Norilskiy Nickel” type for the 2006–2014 period, we calculated the probability of choosing the optimal route along the Murmansk – Dudinka passage: through the Kara Gate Strait (seaward, central or coastal route) or the north of Cape Zhelaniya. During the year, vessels move predominantly through the Kara Gate. However, for three month per year, from April to June, the most appropriate route lies to the north of the Zhelaniya Cape. In April – May it is, on average, every second navigation, and in June – more than 80 % of all navigation. The features of the ice regime determining the choice of the specific navigation route, are described. The speeds of vessels of the “Norilskiy Nickel” type along various navigation routes in drifting sea ice of the Kara Sea are calculated. The fastest speed in drifting ice was recorded in the winter navigations of 2007–2008 and 2011–2012, in the January-May of these years the average speed was 10.2 and 11.2, correspondingly. The minimum speed in these years, even during the months of maximum ice cover growth, was not less than 4.8 knots. In other years, the average speeds were in the range of 9.2–9.8 knots. During the whole period of study, ice conditions that were extremely difficult for navigation formed three times: at the end of May 2009, at the end of March 2010 and in the middle of March 2011, these are considered in more detail in the present article.Начиная с 2006 г. на трассе Северного морского пути работают суда нового поколения усиленного ледового класса Arc7. Для безопасного и эффективного плавания в морских льдах судов данного типа необходимо детальное изучение ледовых условий. Накопление и анализ данных о ледовых и гидрометеорологических условиях по всей Арктике в сопоставлении с ледовыми условиями на пути плавания судов является неотъемлемой частью разработки оптимальных вариантов и оптимальных маршрутов ледового плавания.Задачей исследования являлось обобщение ледовых условий плавания судов типа «Норильский никель» по оптимальным вариантам плавания в юго-западной части Карского моря. Для этого по информации из диспетчерских сообщений о плавании судов типа «Норильский никель» за период 2006–2014 гг. была рассчитана вероятность выбора оптимального пути плавания по маршруту Мурманск — Дудинка: через пролив Карские Ворота (мористым, центральным или прибрежным маршрутом) или к северу от мыса Желания. Описаны особенности ледового режима, обуславливающие выбор того или иного пути плавания. Рассчитаны скорости движения судов типа «Норильский никель» по различным маршрутам плавания в дрейфующих льдах юго-западной части Карского моря
Корректировка шкал локальных K-индексов для высокоширотных магнитных станций
Get PDFTo assess the magnetic activity, various indices (numerical characteristics of the planetary and local disturbance of the Earth’s magnetic field) are used. Most widely used for various purposes are the planetary Kp-index and the local K-index, proposed by Bartels. The K-index characterizes the Earth’s magnetic field disturbance in a 3-hour interval (0–3, 3–6, etc. UTC) and is defined in a range from 0 to 9 by the amplitude of the horizontal component deviation from the quiet level. K = 0 indicates the absence of geomagnetic activity, and K = 9 corresponds to a strong geomagnetic storm. The lower limit of K = 9 is the amplitude of magnetic field horizontal component variation above which the K-index is assigned the maximum value of 9. This limit is selected individually for each station, depending on its geomagnetic latitude. The latest scales of the K-indices boundaries for the Russian Arctic stations were determined in the middle of the last century and have not been corrected since then. The significant discrepancy between the K-indices calculated using these scales and the planetary Kp-index shows that they had to be refined, and in some cases, they must be re-selected. The local indices lower boundaries (K = 9) for stations in the Arctic Russian sector were determined. K-indices lower boundaries were received for the strong magnetic storm according to the IAGA procedure. It is shown that for different magnetic field horizontal component variation values K-indices for different observation points practically coincide with the Kp-index. The lower value K = 9 dependence on the observation point geomagnetic latitude is presented. This relation can be used to obtain the lower boundary of K = 9 for any magnetic station. A table with local K-index scales for Russian Arctic magnetic stations has been compiled.Для оценки уровня геомагнитной возмущенности в каждом пункте магнитных наблюдений рассчитывается собственный K-индекс. Нижняя граница балла K = 9 — это значение амплитуды вариации горизонтальной компоненты магнитного поля, при превышении которой К-индексу присваивается максимальное значение, равное 9. Эта граница подбирается индивидуально для каждой станции в зависимости от ее геомагнитной широты. Последний раз шкалы К-индексов для российских станций были установлены в середине прошлого века и с тех пор не корректировались. Существенное расхождение K-индексов, вычисленных по этим шкалам, с планетарным Kp-индексом показывает, что они нуждаются в уточнении, а в некоторых случаях их необходимо определять заново. Составлена таблица шкал локальных K-индексов для пунктов магнитных наблюдений в Российской Арктике, и получена зависимость нижнего значения балла K = 9 от геомагнитной широты пункта наблюдений. Новые шкалы К-индексов могут быть использованы при оперативной работе на сети высокоширотных станций магнитных наблюдений Росгидромета
Анализ динамики арктического полярного вихря во время внезапного стратосферного потепления в январе 2009 г
Get PDFThe Arctic polar vortex is often affected by wave activity during its life cycle. The planetary Rossby waves propagating from the troposphere to the stratosphere occasionally lead to the displacement or splitting of the polar vortex, accompanied by sudden stratospheric warming (SSW). In January 2009, one of the largest SSWs was observed in the Arctic. In this work, the dynamics of the polar vortex during the 2009 SSW is considered using a new method that allows one to estimate the vortex area, the wind speed at the vortex edge, the mean temperature and ozone mass mixing ratio inside the vortex, based on the fact that the Arctic vortex edge at the 50 and 10 hPa pressure levels is determined by the geopotential values, respectively, 19.5. 104 and 29.5. 104 m2 /s2 , using the ERA5 reanalysis data. The application of this method is justified for the Arctic polar vortex, which is characterized by significant variability, especially during the period of its splitting. The splitting of the polar vortex in 2009 was observed on January 24 and 28, respectively, in the middle and lower stratosphere. About a week after the splitting, the vortices became closer in characteristics to small cyclones, which completely collapsed within 1–3 weeks. The influence of planetary wave activity on the polar vortex does not always lead to its breakdown. Short-term splitting of the polar vortex is sometimes observed for several days after which the polar vortex strengthens again and PSCs form inside the vortex. Such a recovery of the polar vortex is most likely to occur in the winter. Based on the analysis of the dynamics of the Arctic polar vortex for 1979–2020 and using the example of the 2009 SSW, we showed that when the vortex area decreases to less than 10 million km2 and the mean wind speed at the vortex edge decreases below 30 and 45 m/s, respectively, in the lower and middle stratosphere, the polar vortex becomes a small cyclone (with significantly higher temperatures within it), which usually collapses within 3 weeks.Арктический полярный вихрь во время своего жизненного цикла часто подвергается воздействию волновой активности. Распространяющиеся из тропосферы в стратосферу планетарные волны Россби эпизодически приводят к смещению или расщеплению полярного вихря, сопровождающемуся внезапным стратосферным потеплением (ВСП). В январе 2009 г. наблюдалось одно из сильнейших ВСП за весь период наблюдений в Арктике. В данной работе динамика полярного вихря во время ВСП 2009 г. рассмотрена с использованием нового метода, позволяющего определить площадь вихря и скорость ветра по границе вихря, а также оценить средние значения температуры и массового отношения смеси озона внутри вихря на основе данных реанализа ERA5. На основе анализа динамики арктического полярного вихря за 42 года и на примере ВСП 2009 г. показано, что, как правило, при снижении площади вихря менее 10 млн км2 и уменьшении средней скорости ветра по границе вихря ниже 30 и 45 м/с соответственно в нижней и средней стратосфере полярный вихрь становится небольшим циклоном, который полностью разрушается в течение 1–3 недель
База данных часовых и суточных сумм суммарной радиации на российских антарктических станциях: анализ изменения суммарной радиации за весь период наблюдений в Антарктиде
Get PDFGiven the significant changes in the climate on the planet as a whole, databases and archives of data on the main climate-forming characteristics of the atmosphere, collected over long periods of time in various regions of the globe and, in particular, in the polar regions, acquire a special role. Total solar radiation is one of the most important parameters affecting the energy balance of the Earth-atmosphere system. We have created a database (DB) of hourly and daily sums of total radiation (Q) at the Russian Antarctic stations, designed to study the radiation regime of the Antarctic, from the beginning of actinometric observations to 2019. The information presented in the database was collected at five Antarctic stations — Bellingshausen, Vostok Mirny, Novolazarevskaya and Progress. The database has undergone a state registration procedure and is registered under No. 2020621401. The article gives a description of the structure of the DB and presents detailed information for each station. To provide an example of how database information can be used, characteristics of the total radiation in different parts of the Antarctic continent are obtained. Thus, it is found that the average monthly amounts of Q in the continental part of Antarctica on the high plateau (Vostok station) in conditions of minimal cloudiness and high transparency during the Antarctic summer are maximum and average 1240 MJ/m2. At the same time, at the tip of the Antarctic Peninsula (Bellingshausen station) during the same period, the average monthly amounts of Q due to the almost constantly present cloud cover do not exceed 570 MJ/m2. In the coastal areas at the three remaining stations, the average monthly amounts of total radiation range from 908 MJ/m2 (Progress) to 950 MJ/m2 (Mirny). Estimates of variability characteristics of daily, monthly, and annual sums of total radiation at all the five stations for the entire observation period up to 2019 were also obtained. The absence of statistically significant long-term trends in the annual and monthly sums of total radiation at all the stations under consideration was noted. The results of their analysis indicate that there are no significant changes in the inflow of total solar radiation to the Antarctic surface over more than sixty years of actinometric observations.С учетом ощутимых изменений климата на планете в целом, особую роль приобретают базы и архивы данных основных климатообразующих характеристик атмосферы, собранных за длительные периоды времени в различных районах земного шара и, в частности, в полярных областях. Суммарная солнечная радиация входит в число важнейших параметров, влияющих на энергетический баланс системы Земля — атмосфера. В статье приведено описание созданной базы данных (БД) часовых и суточных сумм суммарной радиации на российских станциях Антарктиды. БД предназначена для исследования радиационного режима Антарктики с начала актинометрических наблюдений и до настоящего времени. База данных прошла процедуру государственной регистрации и зарегистрирована под № 2020621401. На основе содержащейся в ней информации были получены оценки характеристик изменчивости суточных, месячных и годовых сумм суммарной радиации на станциях Беллинсгаузен, Восток, Мирный, Новолазаревская и Прогресс за весь период наблюдений по 2019 г. Результаты их анализа свидетельствуют об отсутствии существенных изменений в поступлении суммарной солнечной радиации на антарктическую поверхность за более чем шестидесятилетний период актинометрических наблюдений
К вопросу о пористости киля тороса (по поводу статьи В.В. Харитонова)
Get PDFThe article discusses whether the model of loose granular medium is applicable to the analysis of physical processes in the ridge keel. It is argued that the model is not valid for dealing with a number of problems such as the evolution of the ridge keel. It is also suggested that the decrease in keel porosity in time is primarily caused by thermodynamic factors.Обсуждается возможность применения модели сыпучей среды для анализа физических процессов в киле тороса. Высказано мнение, что для ряда задач, таких как эволюция киля тороса, такая модель не подходит. Также высказано мнение о том, что уменьшение пористости киля тороса во времени обусловлено в первую очередь термодинамическими факторами