Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. №4. С. 162-170
Влияние полыней и разводий в Арктике на структуру атмосферного
пограничного слоя и региональный климат
И.А. Репина
1, Д.Г. Чечин
21 Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН
Институт космических исследований РАН
Российский государственный гидрометеорологический университет, 119017, Москва, Пыжевский пер., 3
117997, Москва, Профсоюзная, 84/32
195196, Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., 98
2 Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН
Российский государственный гидрометеорологический университет, 119017, Москва, Пыжевский пер., 3
195196, Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., 98
В работе рассматривается важность диагностики и моделирования динамики арктических полыней для усо-
верВ работе рассматривается важность диагностики и моделирования динамики арктических полыней для
усовершенствования глобальных и региональных моделей климата. Дан краткий обзор методов спутникового
мониторинга полыней. Для разработки параметризаций с целью интерпретации спутниковых данных исполь-
зуются результаты метеорологических и микрометеорологических измерений в Арктике в районах с неодно-
родной сплоченностью льда. Исследуется динамика атмосферного пограничного слоя в районах полыней и
разводий, а также его структура. На основе большого массива данных установлена зависимость коэффици-
ентов обмена от различных метеорологических параметров в условиях конвективных процессов. С помощью
мезомасштабного моделирования проводится исследование изменчивости метеорологических величин при на-
текании холодного воздуха на полынью. Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекты № 11-05-00679-а,
12-05-01068-а, 11-05-12019-офи-м), гранта Лаборатории им. Отто Шмидта и в рамках гранта Правительства
РФ (договор № 11.G34.31.0078) для поддержки исследований под руководством ведущих ученых.
Ключевые слова: Климат Арктики, полыньи и разводья, дистанционное зондирование площади полыней, атмосферный пограничный слой, параметризации обменных процессов
Полный текстСписок литературы:
- Дмитренко И.А., Кириллов С.А., Грибанов В.А., Кассенс Х. Оценка ледопродуктивности стаци- онарных полыней на шельфе морей Карского и Лаптевых на основе многолетних гидрологиче- ских наблюдений // Метеорология и гидрология. 2001. № 12. C. 38-49.
- Захаров В.Ф. Роль заприпайных полыней в гидрохимическом и ледовом режиме моря Лаптевых // Океанология. 1966. Вып. 24. С. 168-179.
- Карелин И.Д. Исследования стационарных полыней по данным наблюдений со спутников // Тр. ААНИИ. 1981. Т. 388. С. 104-109.
- Макштас А.П. Тепловой баланс Арктических льдов в зимний период. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 87 с.
- Репина И.А., Артамонов А.Ю., Смирнов А.С., Чечин Д.Г. Исследование взаимодействия океана и атмосферы в полярных районах в рамках международного полярного года // Метеорологические и геофизические исследования / Под ред. Г.В. Алексеева. М., СПб., 2011. С. 236-250.
- Репина И.А., Смирнов А.С. Обмен теплом и импульсом между атмосферой и льдом по данным наблюдений в районе Земли Франца-Иосифа // Изв. РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. 2000. Т. 36. № 5. С. 672-680. 7. Aagaard K, Coachman L.K., Carmack E. On the halocline of Arctic Ocean // Deep-Sea Research. 1981. V. 28A. N. 6. P. 529-545.
- Andreas E.L., Cash B.A. Convective heat transfer over wintertime leads and polynyas // J. Geophysical Research. 1999. V. 104. N. C11. P. 25 721-25 734.
- Andreas E.L., Murphy B. Bulk transfer coefficients for heat and momentum over leads and polynyas //
- J. Physical Oceanography. 1996. V. 16. P. 1875-1883.
- Cavalieri D.J. A Microwave Technique for Mapping Thin Sea Ice // J. Geophysical Research. 1995. V. 99. N. C6. P. 12 561-12 572.
- Cavalieri D.J., Martin S. A passive-microwave study of polynyas along the Antarctic Wilkes Land coast // Oceanology of the Antarctic Continental Shelf. Antarctic Research Series / Ed. S.S. Jacobs. AGU. 1985. V. 43. P. 227−252.
- Cavalieri D.J., Martin S. The contribution of Alaskan, Siberian, and Canadian coastal polynyas to the cold halocline layer of the Arctic Ocean // J. Geophysical Research. 1994. V. 99. N. C9. Р. 18 343−18 362.
- Chrobok G., Raasch S., Etlinget D. A comparison of local and non-local turbulence closure methods for the case of a cold air outbreak // Boundary-Layer Meteorology. 1992. V. 58. N. 1. P. 69-90.
- Dare R.A., Atkinson B.W. Atmospheric Response To Spatial Variations In Concentration And Size Of Polynyas In The Southern Ocean Sea-Ice Zone // Boundary-Layer Meteorology. 2000. V. 94. N. 1. P. 65-88.
- Dethleff D., Loewe P., Kleine E. The Laptev Sea flaw lead - detailed investigation on ice formation and export during 1991/1992 winter season // Cold regions science and technology. 1998. V. 27. V. 225-243.
- Dokken S.T., Winsor P., Markus T., Askne J., Björk G. ERS SAR characterisation of coastal polynyas in the Arctic and comparison with SSM/I and numerical model investigations // Remote Sensing of Environment. 2002. V. 80. P. 321-335.
- Ebner L., Schroder D., Heinemann G. Impact of Laptev Sea flaw polynyas on the atmospheric boundary layer and ice production using idealized mesoscale simulations // Polar Research. 2011. V. 30. 7210. doi: 10.3402/polar.v30i0.7210.
- Fiedler E.K., Lachlan-Cope T.A., Renfrew I.A., King J.C. Convective heat transfer over thin ice covered coastal polynyas // J. Geophysical Research. 2010. V. 115. N. C10. C10051.
- Foken T. Micrometeorology. Springer, 2008. 308 p.
- Gawarkiewicz G., Chapman D.C. A numerical study of dense water formation and transport on a shallow, sloping continental shelf // J. Geophysical Research. 1995. V. 100. P. 4489-4507.
- Goosse H., Fichefet T. Open-ocean convection and polynya formation in a large-scale ice-ocean model // Tellus. 2001. V. 53A. C. 94-111.
- Hebbinghaus H., Schlunzen H.,Dierrer S. Sensitivity studies on vortex development over a polynya // Theoretical and Applied Climatology. 2007. V. 88. N. 1. P. 1-16.
- Hibler W.D., Bryan K. A diagnostic ice−ocean model // J. Physical Oceanography. 1987. V. 17. N. 7. P. 987−1015.
- Ivanov V.V., Golovin P.N. Observations and modelling of dense water cascading from the Laptev Sea shelf // J. Geophysical Research. 2007. V. 112. C09003. P. 1-15. doi: 10.1029/2006JC003882.
- Lüpkes C., Schlünzen K.H. Modelling the arctic convective boundary-layer with different turbulence parameterizations // Boundary-Layer Meteorology. 1996. V. 79. N. 1. C. 107-130.
- Markus T, Kottmeier C., Fahrbach E. Ice formation in coastal polynyas in the Weddell Sea and their impact on oceanic salinity // Antarctic Sea Ice Physical Processes, Interactions and Variability. Antarctic Research Series / Ed. M.O. Jeffries. AGU. 1998. V. 74. P. 273−292.
- Markus T., Burns B.A. A method to estimate sub-pixel scale coastal polynyas with satellite passive microwave data // J. Geophysical Research. 1995. V. 100. N. C3. P. 4473−4487.
- Martin S., Cavalieri D.J. Contribution of the Siberian Shelf Polynyas to the Arctic Ocean Intermediate and Deep Water // J. Geophysical Research. 1989. V. 94. N. C9. P. 12 725-12 738.
- Martin S., Drucker R., Kwok R., Holt B. Improvements in the estimates of ice thickness and production 170 in the Chukchi Sea polynyas derived from AMSR-E // Geophysical Research Letters. 2005. V. 32. L05505. doi: 10.1029/2004GL022013.
- Maykut C.A. Energy exchange over young sea ice in the central Arctic // J. Geophysical Research. 1978. V. 83. P. 3646-3658.
- Miller M.J., White A.A. On the non-hydrostatic equations in pressure and sigma coordinates // Quarterly
- J. Royal Meteorological Soc. 1984. V. 110. N. 464. P. 515-533.
- Miranda P.M.A., James I.N. Non-Linear Three-Dimensional Effects On Gravity-Wave Drag: Splitting Flow and Breaking Waves // Quarterly J. Royal Meteorological Soc. 1992. V. 118. N. 508. P. 1057- 1081.
- Piase C.H. The size of wind-driven polynyas // J. Geophysical Research. 1987. V. 92. P. 7049-7059. 34. Savijärvi H. Antarctic local wind dynamics and polynya effects on the Adélie Land coast // Quarterly J. Royal Meteorological Soc. 2011. V. 137. N. 660. P. 1804-1811.
- Schneider W., Budeus G. On the generation of the Northeast water polynya // J. Geophysical Research. 1995. V. 100. P. 4269-4286.
- Vihma T., Hartmann J., Lüpkes C. A Case Study Of An On-Ice Air Flow Over The Arctic Marginal Sea- Ice Zone // Boundary-Layer Meteorology. 2003. V. 107. N. 1. P. 189-217.
- Weingartner T.J., Cavalieri D.J., Aagaard K., Sasaki Y. Circulation, dense water formation, and outflow on the northeast Chukchi Shelf // J. Geophysical Research. 1998. V. 103. C. 7647-7661.
- Winsor P., Björk G. Polynya activity in the Arctic Ocean from 1958 to 1997 // J. Geophysical Research. 2000. V. 105. N. CA. P. 8789-8803.
- Zwally H.J., Comiso J.C., Gordon A.L. Antarctic offshore leads and polynyas and oceanographic effects Oceanology of the Antarctic Continental Shelf. Antarctic Research Series / Ed. S.S. Jacobs. AGU. 1985. V. 43. P. 203-226.