Оптимизированные арктические наблюдения для улучшения прогноза погоды на Северном морском пути

Сокращение площади арктического морского льда вызывает непредсказуемые погодные явления в Северном Ледовитом океане (сильные ветры, высокие волны, быстрое движение льда, связанное с циклонами), а также в средних широтах (волны жары, суровые зимы). В этих меняющихся условиях для безопасной навигации по Северному морскому пути (СМП) и понимания климатической связи между Арктикой и средними широтами необходимы более точные прогнозы погоды. Однако это затруднено из-за малочисленности атмосферных наблюдений в Арктике. Поскольку организация дополнительных наблюдений в регионе сложна из-за ограниченной логистики, требуется оптимизированная по соотношению затрат и результатов сеть наблюдений.

В сентябре 2013 года международная команда под руководством доктора Дзюна Иноуэ из Национального института полярных исследований Японии провела совместные наблюдения с помощью радиозондов на научно-исследовательском судне Mirai и на метеостанциях вокруг Арктики (Ню-Олесунн, Алерт, Юрика). Высокая частота запусков (8 раз в сутки с Mirai, 6 раз в Ню-Олесунне, 4 раза на канадских станциях) позволила улучшить точность данных, используемых для оценки состояния атмосферы и прогнозов, поскольку большая часть данных включалась в начальные условия моделей в реальном времени.

Исследователи проанализировали влияние этих специальных наблюдений на прогноз для случая мощного антициклона над СМП 20 сентября 2013 года, вызвавшего сильные ветра и быстрое дрейф льда. Проведя серию экспериментов с моделью общей циркуляции атмосферы, они выяснили, что включение всех данных радиозондов снижает неопределенность в смоделированных полях ветра. Данные со станции Ню-Олесунн и судна Mirai оказались наиболее важными для прогноза этого события. Также было установлено, что наиболее рентабельной частотой наблюдений являются четыре запуска в сутки (каждые 6 часов).

Поскольку прогнозируемые поля приземного ветра используются в моделях прогноза льда, рост ошибок в таких прогнозах сильно зависит от точности ветровых полей. Запуск связанной модели «лед–океан» показал, что прогнозы льда, инициализированные полями ветра, включавшими специальные наблюдения, адекватно предсказывали быстрое ветровое перемещение льда вдоль СМП.

Команда пришла к выводу, что дополнительные атмосферные наблюдения эффективно улучшают прогноз как опасных погодных явлений, так и распределения морского льда, на которое влияет атмосфера. В рамках Года полярного прогнозирования (YOPP, 2017–2019 гг.) такие наблюдения и моделирование будут активизированы в международном формате и могут внести вклад в создание устойчивой сети наблюдений в Арктике.