Український антарктичний журнал

Том 22 № 1(28) (2024): Український антарктичний журнал
Articles

Сніговий покрив на станції "Академік Вернадський": відгук на варіації вітру, температури та опадів

PDF (English)
  • Віталій Шпиг,
  • Олександр Щеглов,
  • Денис Пішняк
Віталій Шпиг
Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України, м. Київ, 03028, Україна
Олександр Щеглов
Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України, м. Київ, 03028, Україна
Денис Пішняк
Державна установа Національний антарктичний науковий центр МОН України, м. Київ, 01601, Україна
DOI: https://doi.org/10.33275/1727-7485.1.2024.724
Опубліковано September 7, 2024
Ключові слова
  • адвекція,
  • висота снігу,
  • вітер,
  • температура повітря,
  • фаза опадів
Як цитувати
Шпиг, В., Щеглов, О., & Пішняк, Д. (2024). Сніговий покрив на станції "Академік Вернадський": відгук на варіації вітру, температури та опадів. Український антарктичний журнал, 22(1(28), 6-23. https://doi.org/10.33275/1727-7485.1.2024.724

Авторське право (c) 2024 Український антарктичний журнал

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Анотація

У статті проаналізовано зміну висоти снігового покриву на різних часових масштабах (від доби до багатолітніх змін середньомісячних значень) та її залежність від фази опадів, вітрового режиму та температури повітря. У дослідженні було використано дані спостережень за сніговим покривом і регулярні метеорологічні спостереження за температурою повітря (2 м), опадами і вітром (напрямок і швидкість на висоті 10 м) за період з 2002 по 2022 роки. Обробка даних здійснювалася із використанням класичних кліматологічних методів. Для узгодження даних щодо висоти снігу із даними щодо опадів (їх фазового стану), температури повітря, швидкості і напрямку вітру застосовувалася інтерполяція за часом. Розглянуто річний розподіл опадів. Показано, що найчастіше мають місце опади у твердій фазі. Значний відсоток опадів у рідкій фазі спостерігається під час антарктичного літа та антарктичної осені. Частка змішаних опадів найменша протягом року. Вплив фаз опадів на накопичення/танення снігу має сезонний характер. Період з квітня по листопад сприятливий для накопичення снігу. У грудні тверді опади призводять до збільшення висоти снігу, але випадання опадів у змішаній та рідкій фазах сприяє її зменшенню. Найбільше сніговий покрив зменшується в січні-лютому внаслідок танення. У цій роботі акцент зроблено на локальному впливі зменшення висоти снігу внаслідок дії сильного вітру в умовах із супутнім впливом термічного фактора. Подальший аналіз показав, що параметром, найбільш тісно пов’язаним зі зменшенням висоти снігового покриву, була комбінація швидкості та напрямку вітру. Найсуттєвіше зменшення снігового покриву припадає на січень-березень за рахунок процесів танення, проте у добовому масштабі інтенсивність зменшення в цей період не є найвищою. Найбільша частота випадків інтенсивного зменшення висоти снігового покриву (більше, ніж на 1 см / 3 години) спостерігається при північному, північно-східному або південному напрямках вітру. Найбільш часто інтенсивне зменшення висоти снігового покриву спостерігається при північному та північно-східному напрямках вітру за додатних температур. Північний та північно-східний напрямки вітру здебільшого пов’язані з адвекцією тепла і тому зменшення снігового покриву відбувається за рахунок танення. Східний, північно-східний і південно-східний напрямки вітру можна пов’язати із впливом фенових вітрів за рахунок близькості континенту. При південному напрямку найбільша частка інтенсивного зменшення висоти снігового покриву протягом доби має місце за наявності високої швидкості вітру та від’ємної температури повітря.

PDF (English)

Посилання

  1. Andres-Martin, M., Azorin-Molina, C., Serrano, E., Gonzalez-Herrero, S., Guijarro, J. A., Bedoya-Valestt, S., Utrabo-Carazo, E., & Serrano, S. M. V. (2024). Near-surface wind speed trends and variability over the Antarctic Peninsula, 1979–2022. Atmospheric Research, 309, 107568. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2024.107568
  2. Autret, G., Rémy, F., & Roques, S. (2013). Multiscale analysis of Antarctic surface temperature series by empirical mode decomposition. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 30, 649–654.
  3. Belokrinitskaya, L. M., Grischenko, V. F., Ivchenko, V. N., Klock, S. V., & Kruchenitsky, G. M. (2006). Long-term and seasonal variability of snow blanket thickness at the Galindez glacier. Ukrainian Antarctic Journal, (4–5), 295–300. https://doi.org/10.33275/1727-7485.4-5.2006.557
  4. Bormann, K. J., Brown, R. D., Derksen, C., & Painter, T. H. (2018). Estimating snow-cover trends from space. Nature Climate Change, 8, 924–928. https://doi.org/10.1038/s41558-018-0318-3
  5. Bozkurt, D., Bromwich, D. H., Carrasco, J., Hines, K. M., Maureira, J. C., & Rondanelli, R. (2020). Recent near-surface temperature trends in the Antarctic Peninsula from observed, reanalysis and regional climate model data. Advances in Atmospheric Sciences, 37(5), 477–493. https://doi.org/10.1007/s00376-020-9183-x
  6. Bozkurt, D., Rondanelli, R., Marin, J. C., & Garreaud, R. (2018). Foehn event triggered by an atmospheric river underlies record-setting temperature along continental Antarctica. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123, 3871–3892. https://doi.org/10.1002/2017JD027796
  7. Carrasco, J. F. (2013). Decadal changes in the near-surface air temperature in the western side of the Antarctic Peninsula. Atmospheric and Climate Sciences, 3(3), 275–281. https://doi.org/10.4236/acs.2013.33029
  8. Clem, K. R., Renwick, J. A., & McGregor, J. (2017). Large-scale forcing of the Amundsen Sea low and its influence on sea ice and West Antarctic temperature. Journal of Climate, 30(20), 8405–8424. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-16-0891.1
  9. Ding, Q., & Steig, E. J. (2013). Temperature change on the Antarctic Peninsula linked to the tropical Pacific. Journal of Climate, 26(19), 7570–7585. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00729.1
  10. Dong, X., Wang, Y., Hou, S., Ding, M., Yin, B., & Zhang, Y. (2020). Robustness of the recent global atmospheric reanalyses for Antarctic near-surface wind speed climatology. Journal of Climate, 33(10), 4027–4043. https://www.jstor.org/stable/26916960
  11. Evtushevsky, O. M., Kravchenko, V. O., Grytsai, A. V., & Milinevsky, G. P. (2020). Winter climate change on the northern and southern Antarctic Peninsula. Antarctic Science, 32(5), 408–424. https://doi.org/10.1017/S0954102020000255
  12. Franzke, C. (2010). Long-range dependence and climate noise characteristics of Antarctic temperature data. Journal of Climate, 23(22), 6074–6081. https://doi.org/10.1175/2010JCLI3654.1
  13. Gorbachova, L., Khrystiuk, B., Shpyg, V., & Pishniak, D. (2022). Estimation of tendencies, homogeneity and stationarity of air temperature at the Ukrainian Antarctic Akademik Vernadsky station during 1951–2020. Geophysical Journal, 44(4), 183–194. https://doi.org/10.24028/gj.v44i4.264848
  14. Gorodetskaya, I. V., Durán-Alarcón, C., González-Herrero, S., Clem, K. R., Zou, X., Rowe, P., Imazio, P. R., Campos, D., Santos, C. L.-D., Dutrievoz, N., Wille, J. D., Chyhareva, A., Favier, V., Blanchet, J., Pohl, B., Cordero, R. R., Park, S.-J., Colwell, S., Lazzara, M. A., ... & Picard, G. (2023). Record-high Antarctic Peninsula temperatures and surface melt in February 2022: a compound event with an intense atmospheric river. Npj Climate and Atmospheric Science, 6(1), 202. https://doi.org/10.1038/s41612-023-00529-6
  15. Greve, R., Chambers, C., Obase, T., Saito, F., Chan, W.-L., & Abe-Ouchi, A. (2023). Future projections for the Antarctic ice sheet until the year 2300 with a climate-index method. Journal of Glaciology. Published online 2023. https://doi.org/10.1017/jog.2023.41
  16. Grieger, J., Leckebusch, G. C., Raible, C. C., Rudeva, I., & Simmonds, I. (2018). Subantarctic cyclones identified by 14 tracking methods, and their role for moisture transports into the continent. Tellus A: Dynamic Meteorology and Oceanography, 70(1), 1454808. https://doi.org/10.1080/16000870.2018.1454808
  17. Grischenko, V. F., Timofeyev, V. E., & Klock, S. V. (2005). Impacts of components of glaciosphere to climate change at the Antarctic Penisnula region. Ukrainian Antarctic Journal, (3), 99–107. https://doi.org/10.33275/1727-7485.3.2005.574
  18. Hirasawa, N., Nakamura, H., Motoyama, H., Hayashi, M., & Yamanouchi, T. (2013). The role of synoptic-scale features and advection in prolonged warming and generation of different forms of precipitation at Dome Fuji station, Antarctica, following a prominent blocking event. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 118(13), 6916–6928. https://doi.org/10.1002/jgrd.50532
  19. Jones, M. E., Bromwich, D. H., Nicolas, J. P., Carrasco, J., Plavcová, E., Zou, X., & Wang, S.-H. (2019). Sixty years of widespread warming in the southern middle and high latitudes (1957–2016). Journal of Climate, 32(20), 6875–6898. https://doi.org/10.1175/jcli-d-18-0565.1
  20. Khrystiuk, B., Gorbachova, L., Shpyg, V., & Pishniak, D. (2022). Changes in extreme temperature indices at the Ukrainian Antarctic Akademik Vernadsky station, 1951–2020. Meteorology, Hydrology and Water Management, 10(1), 95–106. https://doi.org/10.26491/mhwm/150883
  21. Klok, S. (2015). The snow cover characteristics of the Ukrainian Antarctic Station Akademik Vernadsky. In Book of Abstract “VII International Antarctic Conference Antarctic Research: New Horizons and Priorities” (Kyiv, 12–14-th May, 2015, p. 121).
  22. Klok, S. (2016). Analysis of the major Formation Dates and selected characteristics of the snow cover at the region of the Ukrainian Antarctic base Academic Vernadsky. Ukrainian Antarctic Journal, (15), 35–40. https://doi.org/10.33275/1727-7485.15.2016.90
  23. Klok, S. V., & Afteniuk, A. A. (2017). Features of stratigraphy and dynamics of the snow thickness in the region of Ukrainian Antarctic Station “Academic Vernadsky”. In Book of Abstract “VIII International Antarctic Conference Dedicated to the 25th Anniversary of Ukraine’s Accession to the Antarctic Treaty” (Kyiv, 16–18-th May, 2017, p. 151).
  24. Klok, S. V., Kornus, A. O., & Kornus, O. H. (2021). The components of seasonal variability of the snow depth in the area of the Ukrainian Antarctic Akademik Vernadsky Station. In Book of Abstract “X International Antarctic Conference Dedicated to the 25th Anniversary of Raising of the National Flag of Ukraine at the Ukrainian Antarctic Akademik Vernadsky Station” (Kyiv, 11–13-th May, 2021, p. 89).
  25. Marshall, G. J., Orr, A., van Lipzig, N. P. M., & King, J. C. (2006). The impact of a changing Southern Hemisphere Annular Mode on Antarctic Peninsula summer temperatures. Journal of Climate, 19(20), 5388–5404. https://doi.org/10.1175/JCLI3844.1
  26. Marshall, G. J., Orr, A., & Turner, J. (2013). A predominant reversal in the relationship between the SAM and East Antarctic temperatures during the twenty-first century. Journal of Climate, 26(14), 5196–5204. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00671.1
  27. Massom, R. A., Pook, M. J., Comiso, J. C., Adams, N., Turner, J., Lachlan-Cope, T., & Gibson, T. T. (2004). Precipitation over the interior East Antarctic Ice Sheet related to midlatitude blocking-high activity. Journal of Climate, 17(10), 1914–1928. https://doi.org/10.1175/1520-0442(2004)017<1914:POTIEA>2.0.CO;2
  28. Nicolaus, M., Hoppmann, M., Arndt, S., Hendricks, S., Katlein, C., Nicolaus, A., Rossmann, L., Schiller, M., & Schwegmann, S. (2021). Snow depth and air temperature seasonality on sea ice derived from snow buoy measurements. Frontiers in Marine Science, 8. https://doi.org/10.3389/fmars.2021.655446
  29. Picard, G., Arnaud, L., Caneill, R., Lefebvre, E., & Lamare, M. (2019). Observation of the process of snow accumulation on the Antarctic Plateau by time lapse laser scanning. Cryosphere, 13, 1983–1999. https://doi.org/10.5194/tc-13-1983-2019
  30. Schlosser, E., Manning, K. W., Powers, J. G., Duda, M. G., Birnbaum, G., & Fujita, K. (2010). Characteristics of high-precipitation events in Dronning Maud Land, Antarctica. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 15(D14). https://doi.org/10.1029/2009jd013410
  31. Sinclair, M. R. (1996). A climatology of anticyclones and blocking for the Southern Hemisphere. Monthly Weather Review, 124(2), 245–264. https://doi.org/10.1175/1520-0493(1996)124<0245:ACOAAB>2.0.CO;2
  32. Souverijns, N., Gossart, A., Gorodetskaya, I. V., Lhermitte, S., Mangold, A., Laffineur, Q., Delcloo, A., & van Lipzig, N. P. M. (2018). How does the ice sheet surface mass balance relate to snowfall? Insights from a ground-based precipitation radar in East Antarctica. The Cryosphere, 12(6), 1987–2003. https://doi.org/10.5194/tc-12-1987-2018
  33. Tewari, K., Mishra, S. K., Salunke, P., & Dewan, A. (2022). Future projections of temperature and precipitation for Antarctica. Environmental Research Letters, 17(1), 014029. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac43e2
  34. Turner, J., Chenoli, S. N., Samah, A., Marshall, G., Phillips, T., & Orr, A. (2009). Strong wind events in the Antarctic. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 114(D18), D18103. https://doi.org/10.1029/2008JD011642
  35. Turner, J., Colwell, S. R., Marshall, G. J., Lachlan-Cope, T. A., Carleton, A. M., Jones, P. D., Lagun, V., Reid, P. A., & Iagovkina, S. (2005). Antarctic climate change during the last 50 years. International Journal of Climatology, 25(3), 279–294. https://doi.org/10.1002/joc.1130
  36. Turner, J., Lu, H., King, J., Marshall, G. J., Phillips, T., Bannister, D., & Colwell, S. (2021). Extreme temperatures in the Antarctic. Journal of Climate, 34(7), 2653–2668. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0538.1
  37. Turner, J., Marshall, G. J., Clem, K., Colwell, S., Phillips, T., & Lu, H. (2019). Antarctic temperature variability and change from station data. International Journal of Climatology, 40(6), 2986–3007. https://doi.org/10.1002/joc.6378
  38. Tymofeyev, V. E., & Grishchenko, V. F. (2010). Regional changes of climate and atmospheric circulation and balanse of mass of small glacier at Galindez Island. Ukrainian Antarctic Journal, (9), 249–262. https://doi.org/10.33275/1727-7485.9.2010.412
  39. Tymofeyev, V., Beznoshchenko, B., & Shcheglov, O. (2017). On the near-surface atmospheric circulation in the region of the Antarctic Peninsula. Ukrainian Antarctic Journal, (16), 66–80. https://doi.org/10.33275/1727-7485.16.2017.65
  40. Uotila, P., Vihma, T., & Tsukernik, M. (2013). Close interactions between the Antarctic cyclone budget and large-scale atmospheric circulation. Geophysical Research Letters, 40(12), 3237–3241. https://doi.org/10.1002/grl.50560
  41. van den Broeke, M. R. (2000). On the interpretation of Antarctic temperature trends. Journal of Climate, 13(21), 3885–3889. https://doi.org/10.1175/1520-0442(2000)013<3885:OTIOAT>2.0.CO;2
  42. van Lipzig, N. P. M., King, J. C., Lachlan-Cope, T. A., & van den Broeke, M. R. (2004). Precipitation, sublimation, and snow drift in the Antarctic Peninsula region from a regional atmospheric model. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 109(D24), D24106–D24112.
  43. van Lipzig, N. P. M., Marshall, G. J., Orr, A., & King, J. C. (2008). The relationship between the Southern Hemisphere annular mode and Antarctic Peninsula summer temperatures: analysis of a high-resolution model climatology. Journal of Climate, 21(8), 1649–1668. https://doi.org/10.1175/2007JCLI1695.1
  44. van Wessem, J. M., Reijmer, C. H., van de Berg, W. J., van den Broeke, M. R., Cook, A. J., van Ulft, L. H., & van Meijgaard, E. (2015). Temperature and wind climate of the Antarctic Peninsula as simulated by a high-resolution regional atmospheric climate model. Journal of Climate, 28, 7306–7326. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-15-0060.1
  45. Wever, N., Keenan, E., Amory, C., Lehning, M., Sigmund, A., Huwald, H., & Lenaerts, J. T. M. (2022). Observations and simulations of new snow density in the drifting snow-dominated environment of Antarctica. Journal of Glaciology, 69(276), 823–840. https://doi.org/10.1017/jog.2022.102
  46. Zou, X., Rowe, P. M., Gorodetskaya, I., Bromwich, D. H., Lazzara, M. A., Cordero, R. R., Zhang, Z., Kawzenuk, B., Cordeira, J. M., Wille, J. D., Ralph, F. M., & Bai, L.-S. (2023). Strong warming over the Antarctic Peninsula during combined atmospheric river and foehn events: contribution of shortwave radiation and turbulence. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 128(16), e2022JD038138. https://doi.org/10.1029/2022jd038138