Читать статью 'Анализ откликов в динамике площади морских льдов отдельных районов Арктики на изменение инсоляции' в журнале Арктика и Антарктика на сайте nbpublish.com
Рус Eng За 365 дней одобрено статей: 1960,   статей на доработке: 337 отклонено статей: 579 
Библиотека

Вернуться к содержанию

Арктика и Антарктика
Правильная ссылка на статью:

Анализ откликов в динамике площади морских льдов отдельных районов Арктики на изменение инсоляции

Фёдоров Валерий Михайлович

кандидат географических наук

ведущий научный сотрудник, Географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

119991, Россия, г. Москва, ул. Ленинские Горы, 1, оф. 1904Б

Fedorov Valerii Mikhailovich

PhD in Geography

Leading Scientific Associate, the faculty of Geography, M. V. Lomonosov Moscow State University

119991, Russia, g. Moscow, ul. Leninskie Gory, 1, of. 1904B

fedorov.msu@mail.ru
Другие публикации этого автора
 

 
Гребенников Павел Борисович

инженер, Географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

119991, Россия, г. Москва, ул. Ленинские Горы, 1, оф. 1904Б

Grebennikov Pavel Borisovich

Engineer, the faculty of Geography, M. V. Lomonosov Moscow State University

119991, Russia, g. Moscow, ul. Leninskie Gory, 1, of. 1904B

grebennikovp@list.ru
Другие публикации этого автора
 

 
Фролов Денис Максимович

научный сотрудник, Географический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

119991, Россия, г. Москва, ул. Ленинские Горы, 1, оф. 1904Б

Frolov Denis Maksimovich

Scientific Associate, the faculty of Geography, M. V. Lomonosov Moscow State University

119991, Russia, g. Moscow, ul. Leninskie Gory, 1, of. 1904B

denisfrolovm@mail.ru
Другие публикации этого автора
 

 

DOI:

10.7256/2453-8922.2020.2.31875

Дата направления статьи в редакцию:

29-12-2019


Дата публикации:

01-06-2020


Аннотация.

Предметом исследования являлся корреляционный анализ изменения площади морских льдов в отдельных районах Арктики и уровни внутренних региональных связей между многолетними месячными изменениями площади морских льдов различных морей и всего Северного ледовитого океана. Также предметом исследования являются особенности в годовом ходе амплитуды межгодовой изменчивости месячных значений площади морского льда для отдельных районов Арктики, межрегиональные связи в годовом ходе этой амплитуды межгодовой изменчивости и выявление связи годовых значений площади морских льдов с годовой инсоляционной контрастностью (ИК) для различных районов Арктики. Методом исследования является корреляционный анализ данных о площади распространения морских льдов в различных района Арктики и инсоляционной контрастности (ИК). Также строится алгоритм оценочного прогноза изменения площади морских льдов на основе. На основе анализа внутренних связей многолетних и внутригодовых изменений площади морских льдов в регионах Арктики, а также их связей с инсоляцией и ИК предложен алгоритм оценочного прогноза изменения площади морских льдов в отдельных районах Арктики и Северного полушария в целом. Перспективными районами для прогноза многолетних изменений площади морских льдов по ИК и внутригодовым связям являются: море Баффина, Гренландское море, Карское и Баренцево моря и Северное полушарие в целом.

Ключевые слова: морские льды, изменение площади, инсоляция Земли, инсоляционная контрастность, корреляционный анализ, алгоритм прогноза, моря Арктики, региональные связи, спутниковые наблюдения, регрессионная модель

Работа выполнена в рамках госбюджетной темы № 01201154424 – Геоэкологическая безопасность Российской Арктики и «Картографирование, моделирование и оценка риска опасных природных процессов» (№ АААА-А16-116032810093-2).

Abstract.

The subject of this research is the correlation analysis of changes in the area of sea ice in separate regions of the Arctic, and levels of internal regional correlations between multiyear monthly changes in the area of sea ice of different seas and the entire Arctic Ocean. The author also examines peculiarities in the annual amplitude course of interannual variability of monthly indices of the area of sea ice for separate districts of the Arctic, interregional links in the annual course of this amplitude of interannual variability, and determination of correlation between the annual indices of the area of sea ice with annual insolation contrast for various Arctic regions. The research method is the correlation data analysis on the area of distribution of sea ice in different districts of the Arctic and insolation contrast. The author builds an algorithm of the value forecast in the changes of sea ice area. Based on the analysis of internal correlations between multiyear and annual changes in the sea ice area in the Arctic regions, and connection with the insolation and insolation contrast, an algorithm is proposed for the value forecast of changes in the sea ice area in separate districts of the Arctic and Northern Hemisphere overall. For long-term forecast of annual values of the changes in sea ice area, the promising districts are Baffin Bay, Kara Sea, Barents Sea, Greenland Sea and Northern Hemisphere as a whole.

Keywords:

regional correlation, Arctic seas, prediction algorithm, correlation analysis, insolation contrast, Earth insolation, area change, sea ice, satellite observations, regression model

Ведение

Одним из важнейших компонентом природы в полярных районах Земли являются морские льды. В Северном полушарии в среднем морские льды занимают около 80% от всей покрытой льдом территории [1]. Сезонные изменения морского оледенения в Арктике в настоящее время происходят на площади 10 – 17 млн. км2. В летнее полугодие площадь морских льдов сокращается примерно вдвое по отношению к зимнему полугодию. Также приблизительно вдвое (на 46%) сокращается поступление солнечной радиации в зимнее полугодие по сравнению с летним полугодием [2, 3, 4]. Летний минимум площади морских льдов хронологически четко локализован в годовом ходе и приходится на сентябрь (осеннее равноденствие, окончание летнего астрономического полугодия в Северном полушарии). Максимум более растянут во времени и отмечается с февраля по апрель (период вблизи весеннего равноденствия, окончание зимнего и начало летнего астрономического полугодия в северном полушарии) [5]. Максимум в годовом ходе инсоляции в Северном полушарии приходится на июнь – июль, минимум – на декабрь – январь. То есть, экстремальные характеристики площади морского льда характеризуются сдвигом по фазе в годовом ходе относительно экстремальных значений в поступлении солнечной радиации приблизительно на два – три месяца.

Ледяной покров является результатом взаимодействия океана и атмосферы в определенных температурных условиях [5-10]. Важнейшей характеристикой ледяного покрова является его площадь. Площадь морских льдов испытывает изменения во времени: сезонные, межгодовые и многолетние. Изучение временных и пространственных изменений площади распространения морских льдов и причин, их вызывающих, составляет одну из наиболее актуальных задач криолитологии и морского ледоведения [5, 7-9].

Изменение площади морских льдов в разных районах Арктики определяется многими факторами, которые связаны с географическим положением региона и характерными для него особенностями циркуляционных процессов в атмосфере [11], морских течений и в приходе солнечной радиации. Одним из факторов динамики площади морских льдов также является их состояние (объем). Многолетние и однолетние морские льды по-разному откликаются на внешние воздействие.

Ранее нами были найдены тесные связи между многолетними изменениями площади морских льдов и многолетними изменениями инсоляционной контрастности в Северном полушарии [12, 13]. Инсоляционная контрастность (ИК) – это разность солнечной радиации, поступающей за год в область, являющуюся источником тепла (0° с.ш. – 45° с.ш.) и поступающей в область стока тепла (45° с.ш. – 90° с.ш.). Однако, в отдельных районах Арктики многолетние и межгодовые изменения в динамике площади морских льдов на фоне общей тенденции к сокращению имеют и различия. Цель работы – определить для отдельных районов Арктики, отклики изменения площади морских льдов на инсоляционный фактор. Это, таким образом, также позволит определить суммарную роль других факторов в динамике площади морских льдов для отдельных районов Арктики.

Для изучения этих откликов в работе используются выполненные ранее расчеты инсоляции Земли [2-4]. Также исследуются региональные связи в изменении площади морских льдов с целью определения алгоритма прогноза площади морских льдов и районов его возможного применения. Для этого анализировались корреляционные связи между показателями площади морских льдов в 9-ти районах Арктики (Баренцево и Карское моря – суммарно, Гренландское море, море Баффина, Берингово море, Охотское море, Гудзонов залив, залив Св. Лаврентия, заливы и проливы Канадского арктического архипелага, Арктический океан – центральная часть СЛО). Также анализировалась динамика площади морских льдов для всего Северного полушария.

Исходными данными по динамике площади морских льдов в Арктике были результаты спутниковых наблюдений, размещенные на электронном ресурсе Национального центра по изучению снега и льда [14]. Эти данные охватывали период с 1979 по 2012 гг.

Результаты и их обсуждение

Анализ региональных связей в многолетних изменениях месячных значений площади морских льдов

Для каждого региона исследовались внутренние региональные связи между многолетними рядами среднемесячных значений площади морских льдов. Например, определялся уровень корреляционной связи площади морских льдов в регионе за январь для периода с 1979 по 2012 гг. с данными за февраль, март и т.д. Далее февральские данные сравнивались с мартовскими, апрельскими и т.д. Такой последовательный корреляционный анализ проведен для каждого региона. Выявлены тесные внутренние связи в многолетней изменчивости месячных значений площади морских льдов в отдельных регионах. В табл. 1 приведены результаты, отражающие связи между многолетними рядами последовательных месяцев года (связь последующего месяца с предшествующим). По этому показателю исследованные регионы делятся на три группы с характерными, для каждой категории, типами связи.

Табл. 1. Значения коэффициента корреляции между многолетними рядами последовательных месячных значений площади морских льдов в отдельных регионах Арктики. Все значения коэффициента корреляции достоверны с вероятностью 0,99.

Месяцы года

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Первый тип связи

Охотское море

0,857

0,841

0,837

0,758

0,710

0,638

Берингово море

0,619

0,627

0,808

0,858

0,602

0,704

0,630

Залив Св.Лаврентия

0,828

0,839

0,769

0,709

0,687

Второй тип

Гудзонов залив

0,713

0,846

0,822

0,787

0.823

0,734

0,784

Арктический океан

0,828

0,775

0,845

0.921

0,972

0,960

0,778

0,641

Канадский архипелаг

0,665

0.716

0,663

0,681

0,918

0,818

0,621

Третий тип

Море Баффина

0,931

0,865

0,888

0,895

0,820

0,848

0,854

0,870

0.677

0,791

0.822

Гренландское море

0,900

0,923

0,821

0,858

0,867

0,871

0,849

0,921

0,880

0,839

0,832

Карское и Баренцево моря

0,926

0,836

0,873

0,919

0,916

0,964

0,907

0,910

0,850

0,792

0,853

Северное полушарие

0,961

0,917

0,877

0.926

0,769

0,951

0,954

0,982

0,962

0,903

0,944

Примечание: в столбце 2 – коэффициент корреляции многолетних изменений площади морских льдов в январе с многолетними изменениями в феврале.

Первый тип – тесная связь в первой половине календарного года (январь – май). Это период максимального развития площади морских льдов (включая максимум – март). Он характерен для Охотского моря, Берингова моря и залива Св. Лаврентия. Следует отметить, что только в этих из всех исследуемых регионов в летние месяцы (август – сентябрь) морской лед тает полностью.

Второй тип – тесная связь во вторую половину года. Она отмечается для Гудзонова залива, Арктического океана и Канадского архипелаг. На этот период приходится минимум морских льдов (сентябрь).

Третий тип – тесная связь площади морских льдов в последовательные месяцы года характерна для всего года. Этот тип связи характерен для моря Баффина, Гренландского моря, Карского и Баренцева морей (суммарно).

Кроме найденных связей в многолетней изменчивости последовательных месяцев, определены тесные (внутренние региональные) связи и между другими многолетними месячными значениями площади морских льдов. Для этого определялась корреляция между многолетним рядом январских значений площади морского льда в регионе с рядами февральских, мартовских и т.д. значений. Далее многолетние месячные значения февраля сравнивались с мартовскими, апрельскими и т.д. Такой корреляционный анализ выполнен для каждого региона, что позволило определить характер внутренних региональных связей в динамике площади морских льдов (табл. 2). Число связей рассчитано только для коэффициента корреляции превышающего 0,6.

Табл. 2. Общее число связей в многолетней изменчивости месячных значений площади морских льдов и среднее значение коэффициента корреляции для отдельных районов Арктики.

Район

Число связей (R>0,6)

R

(среднее)

Охотское море

9

0,746

Берингово море

10

0,720

Залив Св.Лаврентия

8

0,727

Гудзонов залив

16

0,710

Арктический океан

22

0,769

Канадский архипелаг

12

0,711

Море Баффина

39

0,754

Гренландское море

32

0,750

Карское и Баренцево моря

58

0,768

Северное полушарие

66

0,818

Сходные, с приведенными в табл. 1, типы связи отмечаются и для значений межгодовой изменчивости месячных значений площади морских льдов. Связи определялись для последовательных месяцев (табл. 3).

Табл. 3. Значения коэффициента корреляции между многолетними рядами межгодовой изменчивости последовательных месячных значений площади морских льдов в отдельных регионах Арктики

Месяцы года

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Первый тип связи

Охотское море

0,815

0,726

0,612

0,802

0,715

Берингово море

0,632

0,754

0,783

0,724

0,784

Залив Св.Лаврентия

0,650

0,644

Второй тип

Гудзонов залив

0,659

0,705

0,667

Арктический океан

0,757

0,699

0,831

0,796

0,902

0,859

0,691

0,641

Канадский архипелаг

0,752

0,640

0,726

0.812

0,690

Третий тип

Море Баффина

0,837

0,696

0,715

0,702

0,759

0,857

0,738

0,671

Гренландское море

0,747

0,857

0,718

0,794

0,824

0,779

0,867

0,763

0,721

0,642

Карское и Баренцево моря

0,839

0,736

0,802

0,845

0,885

0,818

0,845

0,738

Северное полушарие

0,777

0,662

0,710

0,741

0,639

0,712

0,916

0,791

0,667

Указаны значения R>0,6 (со статистической достоверностью 0,99).

Также для каждого региона исследовались связи между многолетними рядами месячных значений площади морских льдов и многолетними рядами межгодовой изменчивости площади морских льдов. Тесные связи между ними обнаруживаются только для районов с первым и вторам типами связи между многолетними рядами межгодовой изменчивости последовательных месячных значений площади морских льдов. В регионах с третьим типом, связи между многолетними рядами месячных значений площади морских льдов и многолетними рядами межгодовой изменчивости площади морских льдов не выявлены (табл. 4).

Табл. 4. Значения коэффициента корреляции (>0,6) между многолетними рядами последовательных месячных значений межгодовой изменчивости площади морских льдов в отдельных регионах Арктики.

Месяцы года

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Первый тип связи

Охотское море

0,674

0,686

0,737

0,606

0,671

0,761

Берингово море

0,727

0,762

0,682

0,616

0,625

0,654

0,762

0,723

Залив Св.Лаврентия

0,690

Второй тип

Гудзонов залив

0,716

0,729

0,707

Арктический океан

0,697

0,698

0,625

0,646

Канадский архипелаг

0,735

0,700

0,731

При этом для первого типа связи здесь связь проявляется в течение всего года (исключая период полного исчезновения льда летом). Для второго типа тесная связь отмечается в первой половине года.

Анализ межгодовой изменчивости площади морских льдов в годовом ходе

Анализировался годовой ход межгодовой изменчивости площади морских льдов. Амплитуда межгодовой изменчивость определялась средним модулем разности текущего и среднего многолетнего для месяца значения площади морских льдов. Делением полученных среднемесячных значений амплитуды (среднего модуля разности) на среднее многолетнее месячное значение площади морских льдов рассчитывалась амплитуда межгодовой изменчивости для каждого месяца года в процентах (табл. 5).

Табл. 5. Амплитуда межгодовой изменчивости площади морских льдов, % от среднемноголетней месячной площади льда в регионе (годовой ход межгодовой изменчивости)

Районы

Месяцы года

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Охотское море

20,74

13,84

12,53

15,46

33,54

22,24

15,60

18,99

38,91

Берингово море

20,86

21,73

18,14

20,47

37,58

35,40

13,74

24,63

23,53

53,20

35,68

Гудзонов залив

0,66

0,00

0,01

0,04

0,88

10,87

36,65

29,58

25,24

40,12

37,72

11,22

Море Баффина

12,22

9,73

10,20

9,30

7,17

9,54

20,79

47,60

27,13

38,99

18,65

10,32

Гренландское море

14,84

11,55

8,45

10,82

9,32

9,56

15,39

28,53

26,08

12,56

8,92

13,81

Карское и Баренцево моря

7,29

8,72

6,56

8,77

12,14

12,28

19,94

34,91

53,88

34,86

15,26

8,60

Арктический океан

0,16

0,09

0,04

0,03

0,20

1,52

3,39

6,96

8,84

6,04

1,48

0,30

Канадский архипелаг

0,00

0,00

0,00

0,05

0,61

2,59

4,43

12,55

20,51

8,77

0,74

0,01

Залив Св.Лаврентия

23,88

14,55

23,25

18,98

10,96

13,18

23,80

11,11

12,66

Северное полушарие

1,50

1,70

1,95

2,00

2,21

2,14

4,29

6,53

8,76

5,57

2,92

1,62

Максимальные амплитуды в % совпадают с минимальными значениями площади морского льда. Это может быть связано с тем, что относительные величины амплитуды определяются делением ее абсолютных значений на среднюю многолетнюю площадь, которая минимальна в этот период (рис. 1).

srednegod1_c

Рис. 1. Годовой ход амплитуды межгодовой изменчивости месячных значений площади морских льдов в отдельных районах Северного полушария (в %).

Из полученных результатов следует, что в трех регионах (Канадский архипелаг, Арктический океан и Гудзонов залив в первую половину года площадь морских льдов, в общем, остается постоянной, как год от года, так и в течение многих лет). Для Канадского архипелага и Арктического океана отмечаются минимальные значения межгодовой изменчивости площади морских льдов (менее 20%). Межгодовые и многолетние изменения площади морских льдов в этих (консервативных) районах связаны с летним полугодием. Межгодовая изменчивость отмечается для всех месяцев года в Охотском, Гренландском (здесь ее амплитуда не превышает 30%), Беринговом морях и в заливе Св. Лаврентия. Максимальные относительные значения амплитуды межгодовой изменчивости (более 50%) отмечаются в Баренцевом и Карском морях и в Беринговом море (рис. 1), то есть в пограничных районах СЛО с Атлантическим и Тихим океанами.

Определялась корреляционная связь годового хода амплитуды межгодовой изменчивости (месячных значений) площади морских льдов между регионами (по значениям, приведенным в табл. 5). Тесные межрегиональные связи для морей, на которых лед в летний период не исчезает полностью, представлены в табл. 6.

Табл. 6. Значения коэффициента корреляции (>0,6) между годовым ходом амплитуды межгодовой изменчивости месячных значений площади морских льдов в отдельных регионах Арктики.

1

1

2

2

0,749

3

3

0,723

4

4

0,646

0,780

0,772

5

5

0,704

0,861

0,808

0,982

6

6

0,744

0,839

0,982

0,971

7

0,668

0,810

0,806

0,989

0,987

0,979

Примечание: 1 – Гудзонов залив, 2 – море Баффин, 3 – Гренландское море, 4 – Карское и Баренцево моря, 5 – Арктический океан. 6 – Канадский архипелаг, 7 – Северное полушарие.

Наиболее тесные связи в годовом ходе амплитуды межгодовой изменчивости характерны для Карского и Баренцева моря с Арктическим океаном и Канадским архипелагом, которые также тесно связаны между собой.

Анализ откликов в динамике площади морских льдов на изменение инсоляции в годовом ходе

Для определения отклика изменения площади морских льдов на изменение инсоляции анализировалась связь годового хода площади морских льдов в отдельных регионах с годовым ходом инсоляции Северного полушария (рис. 2).

image003

Рис. 2. Годовой ход инсоляции Вт/м2.

Наиболее тесная связь отмечается при сдвиге по фазе многолетних рядов месячных значений площади морского льда (за период с 1979 по 2012 гг.) на 2 месяца (июньские значения инсоляции в этом случае сопоставляются с августовскими значениями площади морского льда). При сдвиге на 3 месяца (июньские значения инсоляции в этом случае сопоставляются с сентябрьскими значениями площади морского льда) связь становится слабее (табл. 7).

Табл. 7. Связь годового хода площади морских льдов с годовым ходом инсоляции Северного полушария

Годовой ход инсоляции

Сдвиг на 2 месяца

Сдвиг на 3 месяца

Охотское море

-0,913

-0,794

Берингово море

-0,936

-0,821

Залив Св.Лаврентия

-0,866

-0,721

Гудзонов залив

-0,892

-0,898

Арктический океан

-0,721

-0,658

Канадский архипелаг

-0,714

-0,641

Море Баффина

-0,934

-0,896

Гренландское море

-0,820

-0,781

Карское и Баренцево моря

-0,869

-0,817

Северное полушарие

-0,950

-0,883

По представленным в табл. 7 результатам выделяются три группы с различной степенью связи. Максимально тесная связь с годовым ходом инсоляции характерна для Охотского, Берингова морей, моря Баффина и Северного полушария в целом.

Тесные связи отмечаются для залива Св.Лаврентия, Гудзонова залива, Гренландского моря, Карского и Баренцево морях. Менее тесные связи отмечаются для Арктического океана и Канадского архипелага (наиболее инертные с мощными многолетними льдами).

Годовой ход площади морских льдов в арктических регионах представлен на рис. 3.

srednegod3_c

Рис. 3. Годовой ход площади морских льдов в отдельных районах Северного полушария (км2)

Из рис. 3 также следует, что наиболее консервативные районы в Арктике – Канадский арктический архипелаг и Арктический океан (здесь площадь морских льдов почти не меняется или мало меняется летом). Отдельный тип – Охотское море, Берингово море и залив Св. Лаврентия. – в этих районах морской лед в летний период исчезает полностью. Еще один тип – море Баффина, Гренландское море, Карское и Баренцево моря, Гудзонов залив и все Северное полушарие в целом (летом площадь морского льда заметно сокращается, но он не исчезает полностью).

Определялась связь между площадью морских льдов (рис. 3) и межгодовой изменчивостью площади морских льдов (рис. 1) в годовом ходе (табл. 8).

Табл. 8. Значения коэффициента корреляции площади морских льдов и межгодовой изменчивости площади морских льдов в годовом ходе.

Район

R

Охотское море

-0,441

Берингово море

-0,319

Залив Св.Лаврентия

0,250

Гудзонов залив

-0,919

Арктический океан

-0,988

Канадский архипелаг

-0,991

Море Баффина

-0,845

Гренландское море

-0,782

Карское и Баренцево моря

-0,936

Северное полушарие

-0,924

По характеру связи в арктическом регионе также выделяются определенные ранее группы районов. Консервативные районы (Канадский архипелаг, Арктический океан) с максимальными значениями коэффициента корреляции. Мобильные районы (Охотское и Берингово моря, залив Св. Лаврентия) с минимальными значениями коэффициента корреляции межгодовой изменчивости площади морских льдов и площади морских льдов в годовом ходе. Для остальных районов характерны тесные связи межгодовой изменчивости площади морских льдов и изменением площади морских льдов в годовом ходе (табл. 8).

Анализ откликов многолетних изменений месячных значений площади морских льдов, на изменение инсоляционной контрастности

Анализировалась связь многолетних изменений месячных значений (многолетние ряды январских значений, февральских и т.д.) площади морских льдов (за период с 1979 по 2012 гг.) в регионах с ИК (инсоляционная контрастность) в СП. Напомним, что ИК – это разность солнечной радиации, поступающей за год в область, являющуюся источником тепла (0° с.ш. – 45° с.ш.) и поступающей в область стока тепла (45° с.ш. – 90° с.ш.). Таким образом, были определены региональные отклики изменения площади морских льдов на многолетние изменения годовой ИК Северного полушария (табл. 9).

Табл. 9. Значения коэффициента корреляции многолетних изменений годовых ИК для Северного полушария и многолетних месячных значений площади морского льда в отдельных районах Арктики (R>0,6)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Охотское море

Берингово море

-0,861

-0,797

-0,799

Залив Св. Лаврентия

-0,675

Гудзонов залив

-0,685

-0,677

-0,671

-0,686

-0,747

-0,757

-0,729

-0,603

Арктический океан

-0,657

-0,737

-0,792

-0,761

-0,656

Канадский архипелаг

Море Баффина

-0,759

-0,747

-0,649

-0,720

Гренланд-ское море

-0,694

-0,766

-0,667

-0,601

Карское и Баренцево моря

-0,686

-0,638

-0,712

-0,749

-0,679

-0,665

-0,769

Северное полушарие

-0,868

-0,809

-0,782

-0,728

-0,734

-0,901

-0,861

-0,821

-0,823

-0,823

-0,880

-0,886

Для многолетних рядов годовых значений площади морского льда (рис. 4) тесная связь с годовой ИК в Северном полушарии отмечается для Гудзонова залива (-0,768), моря Баффина (-0,662), Гренландского моря (-0,714), Арктического океана (-0,761), Северного полушария (-0,895). Ранее тесные отрицательные связи с годовой ИК Северного полушария были обнаружены в динамике баланса массы льда в ледниковых районах Северного полушария [15].

srednegod4_c

Рис. 4. Многолетняя изменчивость годовой площади морских льдов в отдельных районах Арктики

Определялась корреляционная связь между многолетними рядами годовых значений площади морских льдов отдельных регионов. В парной корреляции тесные связи отмечаются Гудзонов залив – море Баффина (0,777), Гудзонов залив – Канадский архипелаг (0,659), Гудзонов залив – Северное полушарие (0,712). Море Баффина также тесно связано с заливом Св. Лаврентия (0,642) и Северным полушарием (0.669). Гренландское море связано с Карским и Баренцевым морями (0,601) и Северным полушарием (0,717). Карское и Баренцево моря тесно связаны с Арктическим океаном (0,749) и с Северным полушарием (0,869). Арктический океан связан с Северным полушарием (0,898).

Найденные внутри региональные и межрегиональные связи важны для прогноза и понимания особенностей сезонной. межгодовой и многолетней динамики площади морских льдов в различных районах Арктики.

По результатам проведенного в работе анализа можно сделать следующие выводы:

1) В отдельных регионах Арктики определены уровни внутренних региональных связей между многолетними месячными изменениями. Так в море Баффина выделяются 39 тесных корреляционных связей между рядами многолетних месячных значений со средним коэффициентом корреляции (R), равным 0,754. Для Гренландского моря определяется 32 корреляционные связи со средним R, равным 0,750. Тесная связь между многолетними месячными изменениями установлена для Карского и Баренцева морей – 58 связей, со средним R, равным, 0,758. Для общей площади морских льдов всего Северного полушария отмечается тесная связь для всех многолетних рядов месячных значений площади морских льдов (66 корреляционных связей со средним значением R, равным 0,818).

2) Определены особенности в годовом ходе амплитуды межгодовой изменчивости месячных значений площади морского льда для отдельных районов Арктики. Найдены межрегиональные связи в годовом ходе амплитуды межгодовой изменчивости.

3) Для многолетних рядов годовых значений площади морских льдов тесная связь с годовой ИК отмечается для Гудзонова залива, (R = -0,768), моря Баффина (-0,662), Гренландского моря (-0,714), Арктического океана (-0,761), СП (-0,895).

4) Определены тесные связи между многолетними месячными значениями площади морских льдов и ИК (табл. 8). В Беринговом море тесные связи с ИК отмечаются для июльских, сентябрьских и октябрьских значений площади льда (среднее значение R = -0,819). В заливе Св. Лаврентия тесная связь отмечается для июня (R = -0,675), в Гудзоновом заливе с мая по декабрь (R = -0,694), в Арктическом океане с июля по ноябрь (R = -0,721), в море Баффина в июне, июле, ноябре и декабре (R = -0,719). В Гренландском море тесная связь отмечается с февраля по апрель и в ноябре (R = -0,682). В Карском и Баренцевом морях тесные связи характерны для января, марта, с июня по август, ноября и декабря (R = -0,7). Для Северного полушария тесная связь отмечается между всеми многолетними рядами месячных значений площади морских льдов (среднее значение R = -0,826).

5) На основе найденных связей предложен алгоритм оценочного прогноза изменения площади морских льдов. Для прогноза, например, многолетних месячных значений по ИК перспективными (по отклику) представляются районы с тесными связями изменения площади морских льдов с ИК Северного полушария. В этом случае изменение площади морских льдов прогнозируется по рассчитанным ранее значениям ИК на основе регрессионной модели. Для многолетних рядов месячных значений площади морских льдов, для которых связь с ИК слабая, прогноз осуществляется на основе найденных в регионе связей между многолетними рядами месячных значений. На этом этапе оценочный прогноз осуществляется (также по регрессионной модели) на основе выполненного прогноза многолетнего ряда месячных значений для ряда, с тесной корреляционной связью с ИК. Таким образом, многолетние оценочные прогнозы для региона выполняются по найденным связям многолетних рядов с ИК (для тех рядов, для которых такие связи определены). Далее прогнозы осуществляются по связям многолетних рядов месячных значений площади морских льдов, выявленных в регионе.

Заключение

На основе анализа внутренних связей многолетних и внутригодовых изменений площади морских льдов в регионах Арктики, а также их связей с инсоляцией и ИК предложен алгоритм оценочного прогноза изменения площади морских льдов в отдельных районах Арктики и Северного полушария в целом.

Перспективными районами для прогноза многолетних изменений площади морских льдов по ИК и внутригодовым связям являются: море Баффина, Гренландское море, Карское и Баренцево моря и Северное полушарие в целом.

Библиография
1.
Корякин В.С. Ледники Арктики. – М.: Наука, 1988. – 160 с.
2.
Федоров В.М. Инсоляция Земли и современные изменения климата. – М.: Физматлит, 2018. – 232 с.
3.
Федоров В.М. Пространственные и временные вариации солярного климата Земли в современную эпоху // Геофизические процессы и биосфера, – 2015. – Т. 14. – № 1. – С. 5 – 22.
4.
Fedorov V.M. Spatial and temporal variation in solar climate of the Earth in the present epoch. Izvestiya, Atmospheric and oceanic physics, – 2015. – V. 51. – № 8. – P. 779 – 791. DOI: 10.1134/S0001433815080034.
5.
Морской лед / Под ред. Фролова И.Е., Гаврило В.П. – СПб. – Гидрометеоиздат, 1997. – 402 с.
6.
Бурке А. Морские льды. – Л–М.: Главсевморпуть, 1940. – 96 с.
7.
Захаров В.Ф. Льды Арктики и современные природные процессы. –Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 136 с.
8.
Захаров В.Ф., Малинин В.Н. Морские льды и климат. – Спб.: Гидрометеоиздат, 2000. – 92 с.
9.
Зубов Н.Н. Морские воды и льды. – М.: Гидрометеоиздат, 1938. – 454 с.
10.
Ледяные образования морей западной Арктики / Под ред. Г.К. Зубакина. – СПб.: ААНИИ, 2006. – 272 с.
11.
Федоров В.М. Динамика баланса массы ледников в связи с макроциркуляционными процессами в атмосфере. – М.: Физматлит, 2011. – 378 с.
12.
Федоров В.М. Тенденции изменения площади морских льдов в Северном полушарии и их причины // Криосфера Земли, – 2015. – Т. 19. – № 3. – С. 52 – 64.
13.
Федоров В.М.. Гребенников П.Б. Инсоляционная контрастность Земли и изменение площади морских льдов в Северном полушарии // Арктика: экология и экономика, – 2018. – № 4 (32). – С. 88 – 94.
14.
http://nsidc.org. – электронный ресурс Национального центра по изучению снега и льда (National Snow and Ice Data Center, USA).
15.
Федоров В.М. Прогноз изменения баланса массы льда в ледниковых районах Северного полушария // Криосфера Земли. – 2018. – Т. XXII. – № 4. – С. 55 – 64.
References (transliterated)
1.
Koryakin V.S. Ledniki Arktiki. – M.: Nauka, 1988. – 160 s.
2.
Fedorov V.M. Insolyatsiya Zemli i sovremennye izmeneniya klimata. – M.: Fizmatlit, 2018. – 232 s.
3.
Fedorov V.M. Prostranstvennye i vremennye variatsii solyarnogo klimata Zemli v sovremennuyu epokhu // Geofizicheskie protsessy i biosfera, – 2015. – T. 14. – № 1. – S. 5 – 22.
4.
Fedorov V.M. Spatial and temporal variation in solar climate of the Earth in the present epoch. Izvestiya, Atmospheric and oceanic physics, – 2015. – V. 51. – № 8. – P. 779 – 791. DOI: 10.1134/S0001433815080034.
5.
Morskoi led / Pod red. Frolova I.E., Gavrilo V.P. – SPb. – Gidrometeoizdat, 1997. – 402 s.
6.
Burke A. Morskie l'dy. – L–M.: Glavsevmorput', 1940. – 96 s.
7.
Zakharov V.F. L'dy Arktiki i sovremennye prirodnye protsessy. –L.: Gidrometeoizdat, 1981. – 136 s.
8.
Zakharov V.F., Malinin V.N. Morskie l'dy i klimat. – Spb.: Gidrometeoizdat, 2000. – 92 s.
9.
Zubov N.N. Morskie vody i l'dy. – M.: Gidrometeoizdat, 1938. – 454 s.
10.
Ledyanye obrazovaniya morei zapadnoi Arktiki / Pod red. G.K. Zubakina. – SPb.: AANII, 2006. – 272 s.
11.
Fedorov V.M. Dinamika balansa massy lednikov v svyazi s makrotsirkulyatsionnymi protsessami v atmosfere. – M.: Fizmatlit, 2011. – 378 s.
12.
Fedorov V.M. Tendentsii izmeneniya ploshchadi morskikh l'dov v Severnom polusharii i ikh prichiny // Kriosfera Zemli, – 2015. – T. 19. – № 3. – S. 52 – 64.
13.
Fedorov V.M.. Grebennikov P.B. Insolyatsionnaya kontrastnost' Zemli i izmenenie ploshchadi morskikh l'dov v Severnom polusharii // Arktika: ekologiya i ekonomika, – 2018. – № 4 (32). – S. 88 – 94.
14.
http://nsidc.org. – elektronnyi resurs Natsional'nogo tsentra po izucheniyu snega i l'da (National Snow and Ice Data Center, USA).
15.
Fedorov V.M. Prognoz izmeneniya balansa massy l'da v lednikovykh raionakh Severnogo polushariya // Kriosfera Zemli. – 2018. – T. XXII. – № 4. – S. 55 – 64.

Результаты процедуры рецензирования статьи

В связи с политикой двойного слепого рецензирования личность рецензента не раскрывается.
Со списком рецензентов издательства можно ознакомиться здесь.

Предметом, представленного на рецензирование исследования, являются особенности в годовом ходе амплитуды межгодовой изменчивости месячных значений площади морского льда для отдельных районов Арктики, а также межрегиональные связи в годовом ходе этой амплитуды межгодовой изменчивости и выявление связи годовых значений площади морских льдов с годовой инсоляционной контрастностью (ИК) для различных районов Арктики. Объектом исследования является изменение площади морских льдов в отдельных районах Арктики и уровни внутренних региональных связей между многолетними месячными изменениями площади морских льдов различных морей и всего Северного ледовитого океана. Методология исследования, используемая автором, позволяет сделать выводы, представляющие определенный научный интерес. Так, в частности, изменения площади морских льдов в отдельных районах Арктики и уровни внутренних региональных связей между многолетними месячными изменениями площади морских льдов различных морей и всего Северного ледовитого океана проводится на основе корреляционного анализа. Также используется методология математических наук при построении алгоритма оценочного прогноза изменения площади морских льдов. Статья содержит элементы научной новизны, отражающихся в выводах, которые делает автор публикации, где автор, в частности, представил алгоритм оценочного прогноза изменения площади морских льдов в отдельных районах Арктики и Северного полушария в целом. В целом, исследование безусловно станет основной для дальнейших исследований вопроса, о чем автор, в частности упомянул, определив перспективы направления для дальнейших исследованийй "Перспективными районами для прогноза многолетних изменений площади морских льдов по ИК и внутригодовым связям являются: море Баффина, Гренландское море, Карское и Баренцево моря и Северное полушарие в целом". Структура и содержание статьи соответствуют научному стилю публикаций. Материал содержит массу рисунков, таблиц и графиков наглядно и аргуметированно демонстрирующих ход мылси автора. Библиография публикации скудна, что, в свою очередь, объясняется практикоориентированной природой исследования. В статье дан краткий, но достаточный для понимания научных проблем обзор работ других исследователей по схожей тематике. Статья в целом заслуживает публикации.