Воды арктических морей стали менее устойчивы к вертикальному перемешиванию
26.05.2026
Воды Баренцева и Карского морей стали менее устойчивы к вертикальному перемешиванию, а интенсивность внутренних волн в холодный период заметно возросла. К такому выводу пришли сотрудники Морского гидрофизического института РАН, проанализировав климатическую изменчивость вертикальной структуры вод этих морей за период с 1958 по 2022 год.
Результаты опубликованы в «Морском гидрофизическом журнале» и его англоязычной версии Physical Oceanography.
"Когда климат меняется, это отражается на всех компонентах морской экосистемы арктических морей: сроках установления и разрушения ледяного покрова, изменениях температуры, солёности, стратификации и динамических характеристик вод. Изучение текущих изменений важно для понимания будущих процессов и адаптации к ним. Баренцево и Карское моря являются важными регионами для судоходства и добычи ресурсов. Знание об особенностях внутренней структуры их вод способствует повышению безопасности и эффективности морской деятельности", — объясняет актуальность работы заведующий отделом океанографии МГИ РАН кандидат физико-математических наук Антон Алексеевич Букатов.
Несмотря на возросший научный интерес к Арктике, систематические натурные наблюдения здесь остаются редкими. Исследование изменчивости гидрологической структуры вод арктических морей на климатическом масштабе стало возможным благодаря использованию современных массивов данных реанализа.
"Использование данных реанализа позволило исследовать климатическую изменчивость гидрологической структуры вод арктических морей на основе длительных временных рядов высокого пространственного разрешения. Мы рассматривали, как в разные годы менялась устойчивость водной толщи к перемешиванию, анализировали свойства свободных внутренних волн, а также изучали влияние крупномасштабных атмосферных процессов на формирование аномальных гидрологических условий", — поясняет соавтор статьи, младший научный сотрудник отдела океанографии Неля Михайловна Соловей.
Для выявления климатических тенденций учёные рассчитывали профили частоты Вяйсяля – Брента — величины, характеризующей устойчивость водного столба к вертикальному перемешиванию, и параллельно определяли характеристики первой, доминирующей, моды свободных внутренних волн. Весь период был разделён на два тридцатилетних интервала: 1958–1990 и 1991–2022 годы.
"Использование данных реанализа позволило исследовать климатическую изменчивость гидрологической структуры вод арктических морей на основе длительных временных рядов высокого пространственного разрешения. Мы рассматривали, как в разные годы менялась устойчивость водной толщи к перемешиванию, анализировали свойства свободных внутренних волн, а также изучали влияние крупномасштабных атмосферных процессов на формирование аномальных гидрологических условий", — поясняет соавтор статьи, младший научный сотрудник отдела океанографии Неля Михайловна Соловей.
Для выявления климатических тенденций учёные рассчитывали профили частоты Вяйсяля – Брента — величины, характеризующей устойчивость водного столба к вертикальному перемешиванию, и параллельно определяли характеристики первой, доминирующей, моды свободных внутренних волн. Весь период был разделён на два тридцатилетних интервала: 1958–1990 и 1991–2022 годы.
Среднемноголетние значения максимума частоты Вяйсяля – Брента (a) и глубины его залегания (b) в Баренцевом и Карском морях
Анализ показал, что средний по морю климатический максимум частоты плавучести имеет тенденцию к уменьшению и заглублению как в Баренцевом, так и в Карском море.
"Это означает, что слои воды становятся менее устойчивыми к перемешиванию, и тепло с поверхности легче проникает вглубь, что критически важно для теплосодержания морской среды и, в конечном счёте, для ледовой обстановки", — подчёркивает Антон Букатов.
Наибольшие положительные тренды максимума частоты Вяйсяля – Брента отмечаются в южной части Баренцева моря в июне– ноябре, наибольшие отрицательные — в июне–августе в районе Земли Франца-Иосифа, Шпицбергена и Центральной Карской возвышенности.
Авторы статьи определи, что динамические характеристики внутренних волн также меняются на климатическом масштабе. В холодное полугодие средний по морю максимум амплитуды вертикальной составляющей скорости первой моды устойчиво возрастает: с января по май разница между периодами 1958–1990 и 1991–2022 годов достигает примерно 25 %. Одновременно глубина залегания этого максимума увеличивается, то есть наиболее интенсивные вертикальные колебания воды смещаются в более глубокие горизонты.
"Взаимодействие верхнего слоя океана с атмосферой — важный фактор, влияющий на изменение климата. Усиление вертикальных движений в верхнем слое может изменить тепловой обмен между океаном и атмосферой. В Баренцевом и Карском морях увеличение максимума амплитуды вертикальной составляющей скорости в холодный период сопровождается его заглублением", — поясняет Екатерина Анатольевна Павленко.
Практическое значение полученных результатов охватывает сразу несколько сфер. Параметры стратификации характеризуют толщину и глубину высокоградиентного слоя, ослабляющего воздействие тёплых атлантических вод на ледяной покров, а значит, напрямую влияют на точность прогнозирования ледовой обстановки. Внутренние волны влияют на процессы горизонтального и вертикального обмена энергией, способствуют обогащению вод кислородом и питательными веществами, необходимыми для жизни морских организмов. Понимание тенденций их изменчивости может быть использовано при планировании промысловой деятельности и обеспечении безопасности подводных конструкций и судоходства в арктическом регионе.
Авторы планируют продолжить исследования, распространив анализ пространственно-временной изменчивости стратификации и характеристик внутренних волн на другие моря Русской Арктики. Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ (проект FNNN-2024-0001).
Источник: Российская академия наук
"Это означает, что слои воды становятся менее устойчивыми к перемешиванию, и тепло с поверхности легче проникает вглубь, что критически важно для теплосодержания морской среды и, в конечном счёте, для ледовой обстановки", — подчёркивает Антон Букатов.
Наибольшие положительные тренды максимума частоты Вяйсяля – Брента отмечаются в южной части Баренцева моря в июне– ноябре, наибольшие отрицательные — в июне–августе в районе Земли Франца-Иосифа, Шпицбергена и Центральной Карской возвышенности.
Авторы статьи определи, что динамические характеристики внутренних волн также меняются на климатическом масштабе. В холодное полугодие средний по морю максимум амплитуды вертикальной составляющей скорости первой моды устойчиво возрастает: с января по май разница между периодами 1958–1990 и 1991–2022 годов достигает примерно 25 %. Одновременно глубина залегания этого максимума увеличивается, то есть наиболее интенсивные вертикальные колебания воды смещаются в более глубокие горизонты.
"Взаимодействие верхнего слоя океана с атмосферой — важный фактор, влияющий на изменение климата. Усиление вертикальных движений в верхнем слое может изменить тепловой обмен между океаном и атмосферой. В Баренцевом и Карском морях увеличение максимума амплитуды вертикальной составляющей скорости в холодный период сопровождается его заглублением", — поясняет Екатерина Анатольевна Павленко.
Практическое значение полученных результатов охватывает сразу несколько сфер. Параметры стратификации характеризуют толщину и глубину высокоградиентного слоя, ослабляющего воздействие тёплых атлантических вод на ледяной покров, а значит, напрямую влияют на точность прогнозирования ледовой обстановки. Внутренние волны влияют на процессы горизонтального и вертикального обмена энергией, способствуют обогащению вод кислородом и питательными веществами, необходимыми для жизни морских организмов. Понимание тенденций их изменчивости может быть использовано при планировании промысловой деятельности и обеспечении безопасности подводных конструкций и судоходства в арктическом регионе.
Авторы планируют продолжить исследования, распространив анализ пространственно-временной изменчивости стратификации и характеристик внутренних волн на другие моря Русской Арктики. Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ (проект FNNN-2024-0001).
Источник: Российская академия наук