Variability of the Pechora Sea Ice Area and the Relationship between Its Area and Wind Speed According to Satellite Observations and Reanalysis Data

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Variability of the Pechora Sea ice area, wind speed at a height of 10 m and ice thickness were studied for the period from 2002 to 2023 (excluding the 2011/12 season) using satellite and reanalysis data. The influence of wind on the sea ice area was analyzed. The sea ice area values were calculated based on the product of sea ice concentration according to the AMSR2 satellite measurements. To analyze the wind variability, the daily average ERA5 reanalysis data was obtained by averaging hourly data. To analyze the sea ice thickness, irregular ICESat track measurement data over the Pechora Sea region were used. To study the spatial and temporal variability of the sea ice area and wind, maps of daily average parameter fields were constructed. Visual analysis of the maps and quantitative analysis of the sea ice area and wind values allowed to identify patterns in ice cover changes in the Pechora Sea, wind speed variability, and to highlight the days when intense cyclones were observed over the sea. To study the effect of wind on the sea ice area, the Pearson linear correlation was used for the days when the wind speed exceeded 7 m/s and had predominantly one direction over most of the water area (more than 75%). High values of inverse correlation were found only considering a time lag of two days. With such a lag, higher values of the inverse correlation coefficients between wind speed and sea ice area were found for the autumn–winter period (up to –0.39). During the passage of cyclones through the Pechora Sea area, a correlation was observed between the wind speed and the sea ice area (–0.32).

About the authors

E. V. L’vova

Russian State Hydrometeorological University

Email: Lvova317@gmail.com
St. Petersburg, Russia

E. V. Zabolotskikh

Russian State Hydrometeorological University

St. Petersburg, Russia

References

  1. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 1. Баренцево море // Ред. Г.В. Гирдюк, С.Л. Дженюк, Г.Г. Зыкова, Ф.С. Терзиев. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 280 с.
  2. Горбунов Ю.А., Карелин И.Д., Лосев С.М. Природа нарушений сплошности морского ледяного покрова в зимнее время // Материалы гляциол. исследований. 1986. № 56. С. 131–134.
  3. Дымов В.И., Зубакин Г.К., Клеванцов Ю.П., Рожков В.А., Скутина Е.А. Ветер и волны в Печорском море // Проблемы Арктики и Антарктики. 2012. Т. 4 (94). С. 23–40.
  4. Жичкин А.П. Динамика межгодовых и сезонных аномалий ледовитости Баренцева и Карского морей // Вест. Кольского научного центра РАН. 2015. № 1 (20). С. 13–17.
  5. Заболотских Е.В., Балашова Е.А. Динамика морского льда в Печорском море зимой 2019/2020 // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021. Вып. 14 (1). С. 97–105. https://doi.org/10.7868/S207366732101010X
  6. Зеленько А.А., Реснянский Ю.Д., Струков Б.С. Режимные характеристики ветра и волнения в Печорском море по данным реанализа метеорологических полей и расчетов по волновой модели // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2016. Вып. 362. С. 19–36.
  7. Зубакин Г.К., Сухих Н.А., Иванов Н.Е., Нестеров А.В., Гудошников Ю.П. Изменчивость и сопряженность скорости течении, дрейфа льда и ветра в Печорском море в 2001–2003 гг. // Труды RAO / CIS OFFSHORE. 2015. С. 610–615.
  8. Иванов В.В., Алексеев В.А., Репина И.А. Возрастание воздействия атлантических вод на ледяной покров Северного Ледовитого океана // Турбулентность, динамика атмосферы и климата: Тр. междунар. конф. памяти академика А.М. Обухова. М.: ГЕОС, 2014. С. 267−273.
  9. Иванов В.В., Алексеев В.А., Алексеева Т.А. Арктический ледяной покров становится сезонным? // Исследование Земли из космоса. 2013. № 4. С. 50–65. https://doi.org/10.7868/S0205961413040076
  10. Котляков В.М. Морской лёд. // Большая российская энциклопедия. Т. 21. М.: Большая российская энциклопедия, 2012. С. 172.
  11. Львова Е.В., Заболотских Е.В. Изменчивость ледяного покрова в Печорском море и её корреляция с температурой поверхности Баренцева моря по данным спутниковых наблюдений и реанализа // Лёд и Снег. 2023. T. 63. № 4. С. 625–638. https://doi.org/10.31857/S2076673423040105
  12. Печорское море. Системные исследования (гидрофизика, гидрология, оптика, биология, химия, геология, экология, социоэкономические проблемы) / Ред. Е.А. Романкевич. М.: Море, 2003. 486 с.
  13. Рябченко С.В., Драчкова Л.Н., Евдокимова И.О., Зарубина Л.А., Попкова С.В. Тематический отчет № 2 по ледовым условиям Печорского моря. Архангельск: САФУ, 2020. 40 с.
  14. Суркова Г.В., Романенко В.А. Изменение климата и теплообмен между атмосферой и океаном в Арктике на примере Баренцева и Карского морей // Проблемы Арктики и Антарктики. 2021. Вып. 67 (3). С. 280–292. https://doi.org/10.30758/0555-2648-2021-67-3-280-292
  15. Шалина Е.В., Бобылев Л.П. Изменение ледовых условий в Арктике согласно спутниковым наблюдениям // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 28–41. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2017-14-6-28-41
  16. Beer E., Eisenman I., Wagner T.J.W. Polar amplification due to enhanced heat flux across the halocline // Geophysical Research Letters. 2020. V. 47. № 4. P. 1–10 https://doi.org/10.1029/2019GL086706
  17. Bintanja R., Graversen R., Hazeleger W. Arctic winter warming amplified by the thermal inversion and consequent low infrared cooling to space // Nature Geoscience. 2011. V. 4. P. 758–761. https://doi.org/10.1038/ngeo1285
  18. Copernicus Climate Change Service // Электронный ресурс. URL: https://climate.copernicus.eu/ (Дата обращения: 14.11.2024).
  19. Dai A., Luo D., Song M., Jiping L. Arctic amplification is caused by sea–ice loss under increasing CO2 // Nature Communications. 2019. V. 10. 121. https://doi.org/10.1038/s41467-018-07954-9
  20. Jakobson L., Vihma T., Jakobson E. Relationships between Sea Ice Concentration and Wind Speed over the Arctic Ocean during 1979–2015 // J. Clim. 2019. V. 32. P. 7783–7796. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0271.1
  21. Landrum L., Holland M.M. Extremes become routine in an emerging new Arctic // Nature Climatology Change. 2020. V. 10. P. 1108–1115. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0892-z
  22. Lundhaug M. ERS SAR studies of sea ice signatures in the Pechora Sea and Kara Sea region // Can. J. Remote Sen. 2002. V. 28. № 2. Р. 114–127. https://doi.org/10.5589/m02–022
  23. Pavlova O., Pavlov V., Gerland S. The impact of winds and sea surface temperatures on the Barents Sea ice extent, a statistical approach // J. Mar. Sys. 2014. V. 130. P. 248–255. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2013.02.011
  24. Schwarz C., Schröder J. Simulating sea ice drift in the Southern Ocean incorporating real wind data using the LSFEM // Proc. Appl. Math. Mech. 2021. Iss. 1. e202100130. https://doi.org/10.1002/pamm.202100130
  25. Sorteberg A., Kvingedal B. Atmospheric Forcing on the Barents Sea Winter Ice Extent // Climate. 2006. V. 19. 2006. P. 4772–4784. https://doi.org/10.1175/JCLI3885.1
  26. Spreen G., Kaleschke L., Heygster G. Sea ice remote sensing using AMSR–E 89–GHz channels // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. C02S03. https://doi.org/10.1029/2005JC003384
  27. Climate change 2013: the physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. / Eds. T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner et al. Cambridge; New York: Cambridge University Press, 2013. 1535 p.
  28. Wang Q. Stronger variability in the Arctic Ocean induced by sea ice decline in a warming climate: Freshwater storage, dynamic sea level and surface circulation // J. Geophys. Res. Oceans. 2012. V. 126. e2020JC016886. https://doi.org/10.1029/2020JC016886
  29. Zhang X., Sorteberg A., Zhang J., Gerdes R., Comiso J.C. Recent radical shifts of atmospheric circulations and rapid changes in Arctic climate system // J. Geophys. Res. Letters. 2008. V. 35. L22701. https://doi.org/10.1029/2008GL035607
  30. Архив данных AMSR-Е/AMSR2 // Электронный ресурс. URL: https://data.seaice.uni-bremen.de/ (Дата обращения: 13.03.2025).
  31. Архив данных ICESat/ICESat-2 // Электронный ресурс. URL: https://nsidc.org/data/icesat/data (Дата обращения: 13.03.2025).
  32. Архив данных реанализа ERA5 // Электронный ресурс. URL: https://cds.climate.copernicus.eu/datasets/reanalysis-era5-single-levels (Дата обращения 13.03.2025).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).