Гренландское море — регион, где во многом формируется схема глубинной конвекции северной части Атлантического океана и Атлантической меридиональной циркуляции — системы океанических течений в Атлантике, оказывающей существенное влияние на глобальный климат. Здесь холодные полярные воды встречаются с теплыми атлантическими массами, вследствие чего возникают сильные температурные градиенты. Через пролив Фрама выносится около 80 % морского льда из Арктического бассейна, при этом около 90 % этого льда тает именно в Гренландском море. Понимание процессов, контролирующих таяние морского льда в условиях изменения климата, является крайне важной научной задачей.
Авторы в течение нескольких лет изучали роль океанических мезомасштабных вихрей в изменении положения кромки морского льда в Гренландском море. Основной анализ проводился в период с апреля по июль 2007 года — время, когда положение кромки льда было относительно стабильным, что позволяло изучать баланс между динамическими процессами адвекции льда и термодинамическими процессами образования и таяния без влияния экстремальных сезонных событий, таких как быстрый летний распад льда.
«Вихри, как основной процесс горизонтального обмена через фронты, могут значительно ускорять отступление кромки льда, но их количественное влияние и механизмы ранее не были досконально изучены из-за недостаточного разрешения спутниковых данных и моделей», — рассказал один из авторов исследования, руководитель лаборатории морских полярных исследований МГИ РАН Игорь Козлов.
Для решения поставленной задачи ученые использовали высокоразрешающую конфигурацию океанической модели FESOM1.4, которая воспроизводит процессы в проливе Фрама с детализацией до 1 километра. Такое разрешение позволяет одновременно моделировать движение океанических течений и динамику морского льда, улавливая мельчайшие детали их взаимодействия.
Чтобы убедиться в достоверности результатов, ученые сопоставили модельные данные с реальными спутниковыми наблюдениями: измерениями концентрации морского льда со спутника AMSR-E и радиолокационными снимками, на которых видны вихревые структуры в океане. Это позволило впервые количественно оценить влияние мезомасштабных вихрей размером от 10 до 40 км на динамику ледовой кромки.
«Главный вывод нашей работы состоит в том, что океанические вихри действительно оказывают сильное локальное воздействие на кромку льда, вызывая ее отступление на 3-8 км в день за счет горизонтального переноса тепла и выноса льда в более теплые воды», — отметил Игорь Козлов.
Неожиданным открытием стало то, что интегральный эффект вихрей заключается не в необратимом отступлении льда, а в стабилизации его кромки. Когда кромка льда продвигается на восток, она попадает в зону высокой вихревой активности и усиленного таяния. Когда она отступает на запад, вихревая активность ослабевает, и положение кромки стабилизируется за счет постоянной адвекции льда из Арктики.
По словам ученых, полученные результаты важны прежде всего для повышения качества климатических моделей, которые дадут возможность строить более точные климатические прогнозы, особенно для чувствительных полярных регионов. Для судоходства более точное понимание динамики кромки льда может быть полезно при планировании маршрутов, например, на трассе Северного морского пути. Работа также вносит вклад в фундаментальную океанологию, проясняя роль вихрей в кросс-фронтальном переносе тепла и свойств воды в арктическом бассейне.
