Новые технологии помогают предсказать, где окажется морской ледовый покров по мере таяния Арктики

Будет ли морской ледовый покров за неделю тоньше, толще или его совсем не будет? Oceans Deeply рассказывает о новых видах спутниковых данных и более совершенном компьютерном моделировании, которые обеспечивают важную информацию для сообществ и отраслей Северного Ледовитого океана

В конце марта, когда толщина морского ледового покрова достигает минимального значения за сезон, ученые обратятся к спутниковым данным за 40 лет и попытаются определить, войдет ли 2018 год в учебники истории. Еще в феврале площадь морского ледового покрова была рекордно низкой, и это была самая теплая зима за всю историю наблюдений.

Однако по мере того, как глобальное потепление все больше и быстрее меняет повседневную жизнь в Арктике, правительства и ученые выдвигают на передний план использование новых технологий для составления максимально точных прогнозов по сезонному морскому ледовому покрову, а не просто для анализа ситуаций прошлого.

«Нам нужно больше информации по региону с высоким разрешением относительно того, где может оказаться морской ледовый покров», – говорит Хелен Уиггинс, директор программы Арктического исследовательского консорциума США, осуществляющего надзор за сетью прогнозирования морского ледового покрова.

В январе ученые, чиновники и представители других сфер со всего мира встретились в норвежском городе Тромсё, чтобы обсудить пути улучшения качества прогнозов по морскому ледовому покрову в Арктике.

Водные пути региона все больше открываются для бизнеса, суда отправляются раньше весной и возвращаются позднее летом. Исследователи хотят понять, как именно северные сообщества и другие сферы используют текущие прогнозы по морскому ледовому покрову и карты для планирования своих операций и снижения экономических рисков и рисков безопасности. В ближайшие годы ожидается увеличение объемов этой деятельности, так как в европейской части Арктики, Северо-Западном проходе и некоторых областях Северного морского пути летом остается все меньше морского ледового покрова.

Для большинства сфер, ведущих деятельность в Арктике, например, нефтегазовая промышленность или промысловое рыболовство, необходимы 1…3-суточные прогнозы по местоположению кромки морского ледового покрова – границы между льдом и открытой водой. С другой стороны, туристическим операторам может потребоваться сезонная информация на несколько лет вперед, чтобы спланировать, когда и куда направить свои круизные суда. Неточная или недостаточная информация по морскому ледовому покрову может привести к ситуациям, когда, к примеру, пассажирские или торговые суда застрянут во льдах, получат повреждения или будут вынуждены прервать свое путешествие.

И несмотря на то, что прогнозы по морскому ледовому покрову традиционно дают информацию по площади и движению льдов, сообщества и другие сферы также хотят знать сплоченность льда: это тяжелый многолетний лед? Или талый новый лед, через который можно легко пробиться?

В 1990-е годы Элизабет Ханк из Лос-Аламосской национальной лаборатории (штат Нью-Мексико) Министерства энергетики США создала модель, которую мы используем сегодня для прогнозирования контуров морского ледового покрова на Крайнем севере. Ученые вводят информацию по направлению ветра, океаническим течениям, температуре воздуха, солнечному излучению, влажности и температуре поверхности моря, а затем запускают модель. «Обычно мы запускаем ее вместе с моделью атмосферы или моделью океана», — говорит Ханк. Прежде всего, такая модель прогнозирует таяние и рост морского ледового покрова, а также его движение – как ветер и океанские течения перемещают лед. В зависимости от используемой информации, модель Ханк дает информацию на различных временных шкалах – неделя, месяц, сезон или тысячелетие.

На протяжении последних 20 лет в модель вносились изменения, но это не были кардинальные изменения. «Она используется многими группами для прогнозирования очень долгосрочных климатических ситуаций, на тысячи лет – но это, так сказать, общие проекции, а не конкретные прогнозы на конкретную дату, скажем, на 1 января 2100 года», – говорит Элизабет. Для краткосрочных прогнозов необходимы глубокие знания того, что происходит в атмосфере.

Прогнозисты по морскому ледовому покрову стремятся улучшить именно краткосрочные прогнозы того, что произойдет через несколько недель или месяцев.

Новые данные приведут к тому, что такое улучшение станет реальностью. В этом году ожидается запуск перспективного спутника НАСА IceSat-2 для сбора трехмерной информации по толщине морского ледового покрова – чего уже давно и безуспешно хотели прогнозисты. Новый спутник на полярной орбите NOAA-20, запущенный в ноябре 2017 года, также собирает важную информацию по морскому ледовому покрову, предоставляя наблюдения с разрешением до четверти мили (0,4 км). Он может использовать лунный свет для наблюдения того, как морской ледовый покров ведет себя ночью.

В конечном счете, Национальное управление океанических и атмосферных исследований США намеревается внести прогноз по морскому ледовому покрову в состав текущей модели прогнозирования погоды по всему миру, которая позволяет составлять прогнозы на срок до 16 дней. Такое включение прогноза морского ледового покрова, который влияет на погодные условия по всему миру, подчеркивает важность понимания того, как и куда движется лед.

И хотя в области прогнозирования морского ледового покрова происходили и продолжают происходить значительные успехи, не все люди могут использовать существующие прогнозы. Сеть прогнозирования морского ледового покрова была сформирована в 2013 году; в связи с ней по всему миру на протяжении последних четырех лет проходят круглые столы и семинары для прогнозистов и пользователей, где обсуждается, как наука может лучше служить обществу.

В Тромсё прогнозисты узнали, что различные отрасли используют информацию по-разному. К примеру, для рыбного промысла нужны данные в ином формате, чем для тех, кто работает в нефтегазовой промышленности. Карты морского ледового покрова должны быть доступны онлайн, чтобы суда могли загружать их в море, или представлены в виде радиолокационных карт высокого разрешения, которые можно использовать в навигации в режиме реального времени.

Приводя пример пользы прогнозов морского ледового покрова, Уиггинс говорит о новом проекте для северных сообществ: «Наблюдение за морским ледовым покровов для поиска моржей». Этот проект позволяет давать прогноз по льду и погоде, чтобы помочь местным охотникам на Аляске ориентироваться, где и когда охотиться на моржей. В свою очередь, охотники могут также делиться своими фотографиями и отчетами: это позволит другим сообществам знать, что происходит на месте, и послужит проверкой качества государственных прогнозов морского ледового покрова. Она считает, что такие проекты по коллективному использованию данных могут помочь в повседневной жизни людям, которые подвергаются самым быстрым и сильным воздействиям изменений климата.

«Становится все важнее помогать людям, которые живут и работают в Арктике и имеют дело со льдом, в прогнозировании ледовой обстановки – с учетом соображений цены, планирования и безопасности», — говорит она.