Ice regime of the West Svalbard island fjords

Abstract

В данной работе исследуется эволюция морского ледяного покрова во фьордах архипелага Шпицберген. Проведены расчёты сезонной эволюции толщины припайного льда с применением статистического и термодинамического методов. Впервые получены оригинальные эмпирические выражения (метод регрессионного анализа) для расчёта толщины припайного льда в одном из фьордов архипелага (залив Билле-фьорд) по данным наблюдений российской метеорологической станции «Пирамида». Показано, что полученные зависимости можно использовать для прогностических расчётов при наличии ограниченной метеорологической информации. С использованием математической модели морского льда, разработанной в ААНИИ, проведены расчеты сезонной эволюции припая для двух фьордов архипелага (заливы Грен-фьорд и Билле-фьорд). Показано, что одномерная балансовая модель удовлетворительно воспроизводит основные элементы ледового режима фьордов. Продемонстрировано преимущество использования информации с наземных метеостанций (начальные и граничные условия модели) по сравнению с аналогичными данными, полученными из реанализа ERA-Interim. Проведены численные эксперименты по исследованию чувствительности модели к заданию потока тепла от океана. Сформулированы предложения, направленные на улучшение расчетных схем модели.

In this paper, the evolution of the sea ice cover in the Svalbard fjords is investigated. Calculations of the seasonal evolution of the fast ice thickness using statistical and thermodynamic methods were made. The original empirical expressions (the regression analysis method) for the fast ice thickness calculating in one of the fjords of the archipelago (Billefjord) were obtained for the first time according to observations of the Russian meteorological station “Pyramiden”. It is shown that the obtained dependences can be used for prognostic calculations in the presence of limited meteorological information. Using the mathematical model of sea ice developed at the AARI, calculations of the seasonal evolution of fast ice for two archipelago fjords (Grenfjord and Billefjord gulfs) were made. It is shown that a one-dimensional balance model satisfactorily reproduces the main elements of the ice regime of the fjords. The advantage of using information from terrestrial meteorological stations (initial and boundary conditions of the model) is shown in comparison with similar data obtained from ERA-Interim reanalysis. Numerical experiments on the model sensitivity to the heat flux from the ocean have been made. Proposals, aimed at improving the model's calculation schemes, are formulated.