На Втором этапе в 2022 году Фондом «Нансен-центр», Получателем гранта, выполнялись следующие задачи:
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.