Задача 1.4. Взаимодействие океан-атмосфера-лед в Арктике в условиях полярных и внетропических циклонов.В рамках этой задачи на Втором этапе создана база данных/климатология полярных циклонов для Арктики для периода 2000–2020 гг. Полярные циклоны имеют диаметр менее 1000 км и определялись на основе анализа облачных сигнатур, содержащихся на снимках спутниковых спектрорадиометоров, и критерия превышения порогового значения скорости приводного ветра по данным спутниковых скаттерометров. В этой задаче также определены конфигурации полей ветра и ветрового волнения в условиях циклонов в зависимости от синоптических условий и механизмов образования циклонов. По результатам задачи разработан способ прогнозирования вероятности генерации полярного циклона на основе текущих данных атмосферных реанализов и/или климатических моделей.
Задача 2.2. Атмосферные и океанические потоки тепла в Арктику.
В рамках этой задачи выполнена верификация моделирования меридиональных океанических и атмосферных потоков тепла в Арктику климатическими моделями CMIP6. Для этого использованы количественные оценки указанных потоков для периода 1958–2017 гг., полученные на Первом этапе выполнения проекта в 2021 году. Также выполнена регионализации атмосферных потоков тепла.
Задача 2.3. Воздействие северной Атлантики на Арктику.
В рамках этой задачи на Втором этапе выполнен анализ долгосрочной изменчивости потоков тепла и пресной воды через моря Северо-Европейского бассейна в связи с изменчивостью интенсивности атлантической меридиональной океанической циркуляции (АМОЦ). Анализ основывается на оценках долгосрочной изменчивости термохалинных характеристик океана и температуры атмосферы полярных областей в связи с изменчивостью интенсивности (АМОЦ), полученных на Первом этапе выполнения проекта в 2021 году.
Задача 2.4. Синтез вкладов различных механизмов в Арктическое усиление.
В рамках данной задачи на Втором этапе выполнен совместный анализ временных рядов меридиональных океанических и атмосферных потоков тепла в Арктику и Арктического усиления.
Задача 3.1. Проекции будущего климата Арктики на основе моделей CMIP6 и сценариев SSP.
На основе выбранных в 3.1.1 под-ансамблей моделей CMIP6 рассчитаны проекции будущего арктического климата для 21-го столетия для набора климатических параметров, позволивших получить количественные оценки будущих значений величины Арктического усиления, протяженности, толщины, объема и возраста морского льда, площадей многолетнего и однолетнего льда, компонентов гидрологического цикла, содержания и потоков пресной воды, атмосферных и океанических потоков тепла, первичной продуктивности и подкисления океана, характеристик экстремальных явлений погоды, таких как полярные и внетропические циклоны, блокирующие антициклоны, ледяной дождь и волны тепла.
Задача 4.1. Влияние изменений климата Арктики на ее окружающую среду.
По данным наблюдений и климатических моделей для периода 1980–2100 гг. получены оценки средних значений, изменчивости и трендов характеристик ледяного покрова Северного Ледовитого океана и его окраинных морей, включая протяженность, площадь, толщину, объем и возраст льда. Получено уточненное соотношение между толщиной льда и его возрастом. Определенны пространственно-временное распределение и характеристики внетропических и полярных циклонов, блокирующих антициклонов, волн тепла, холодных вторжений, случаев ледяного дождя за период 1950–2020 гг.
Задача 4.2. Влияние изменений климата Арктики на первичную продуктивность и подкисление океана.
Выполнен выбор и обоснование алгоритмов расчетов первичной продуктивности в окраинных морях Северного Ледовитого океана и в его пелагиальной зоне. Выполнена верификация алгоритмов на основе сравнения с соответствующими данными судовых измерений, доступных в PANGEA и статье Valente et al. (2016). Определена динамика подкисления Северного Ледовитого океана за период 1998–2021 гг. и выполнен анализ будущих тенденций подкисления в свете проекций климата Арктики на 21- е столетие.
Задача 5.3. Температурный сигнал в Северном полушарии, соответствующий погодному паттерну «теплая Арктика, холодный континент».
В рамках этой задачи на основе данных наблюдений и реанализа выполнены расчеты повторяемости и интенсивности экстремально холодных зим на территории России за период 1950–2020 гг. Выполнены также расчеты для выявления потенциальных связей повторяемости холодных зим на территории России с изменениями температуры в Арктике для периода 1950-2020 гг.
Иностранным партнером – Финским метеорологическим институтом – на Втором этапе в 2022 году выполнены следующие задачи:
Задача 1.1. Атмосферный пограничный слой.
В рамках этой задачи на Втором этапе продолжено исследование и описание процессов в стабильно-стратифицированном атмосферном пограничном слое и его взаимодействия с поверхностью морского льда.
Задача 1.2. Альбедо снега/морского льда и поверхностный энергетический баланс.
В рамках этой задачи на Втором этапе продолжены исследования процессов в системе лед- снег и их воздействия на поверхностный энергетический баланс.
Задача 1.3. Дрейф морского льда и его отклик на ветровую нагрузку.
В рамках этой задачи на Втором этапе начат анализ временных рядов скоростей дрейфа льда и ветра, а также ветрового фактора (отношения скорости дрейфа к скорости ветра) и угла отклонения вектора дрейфа от вектора ветра для отдельных морей Северного Ледовитого океана и для Арктики в-целом.
В свою очередь, другим Иностранным партнером – Норвежским исследовательским центром – на Втором этапе в 2022 году выполнены следующие задачи:
Задача 1.5. Физика и химия океана в связанной климатической системе Арктики.
В рамках этой задачи на Втором этапе для анализа трансформации водных масс на сибирском шельфе был выбран метод Abernathey et al. (doi: 10.1038/ngeo2749), использованный ранее для антарктических исследований. Для применения этого метода для сибирского шельфа были выбраны и обоснованы соответствующие выходные параметры связных арктических региональных моделей, таких как HIRHAM-NAOSIM, необходимые для анализа водных масс. Далее было выполнено ретроспективное моделирование трансформации водных масс на сибирском шельфе с помощью модели HIRHAM-NAOSIM для периода {1979…1988}–2021 гг., используя начальные поля параметров океана и морского льда из реанализа ORAS5, а также граничного форсинга из реанализов ERA5 and ORAS5. 14 Была исследована генерация внутренних волн субинерциальными приливами, в том числе и с помощью численного моделирования.
Задача 3.2. Циркуляционные сюжетные линии в проекциях моделей CMIP6.
Разработаны и проанализированы циркуляционные сюжетные линии для Северного полушария по данным моделирования климата для конца нынешнего столетия с помощью ансамбля моделей CMIP6 для высоко-эмиссионного сценария SSP5-8.5.
Результаты, которые получены на Втором этапе проекта, играют важную роль и занимают центральное место в выполнении проекта в-целом, создавая для этого необходимый базис. Для обоснования этого утверждения стоит напомнить главную цель проекта: «Определить основные параметры будущего климата Арктики, его воздействие на окружающую среду и экономическую деятельность в регионе, включая судоходство по Северному морскому пути, и механизмы его влияния на погоду и климат средних широт на основе нового, более высокого, уровня понимания ключевых физических и химических процессов взаимодействия атмосферы, океана и льда в Арктике, их отклика и влияния на будущие прогнозируемые изменения глобальной циркуляции атмосферы и создания инновационных ансамблей климатических проекций для арктического региона, основанных на (1) сценариях будущих эмиссий парниковых газов и изменений в землепользовании и (2) циркуляционных сюжетных линиях». В соответствии с этой целью на Втором этапе получены инновационные климатические проекции для арктического региона, основанные на современных климатических моделях CMIP6 и будущих сценариях SSP, позволившие определить предварительно основные параметры будущего климата Арктики, что является определяющим в данной цели. Разработаны также циркуляционные сюжетные линии для Северного полушария для расчета на их основе на Третьем этапе проекций будущего климата Арктики высокого разрешения, что позволит уточнить полученные на Втором этапе параметры будущего климата Арктики. За отчетный период получены также оценки воздействия будущего возможного климата Арктики на окружающую среду при различных сценариях, включая морской лед и подкисление Северного Ледовитого океана. Разработан способ прогнозирования вероятности генерации полярного циклона на основе текущих данных атмосферных реанализов и/или климатических моделей с целью получения на Третьем этапе проекта соответствующего патента на изобретение.