Характеристики облаков в Арктике: сравнительный анализ спутниковых данных и экспедиционных данных NABOS

Облака играют важную роль в климатической системе Арктики, обладая существенным отепляющим эффектом практически во все месяцы. Однако, существующие количественные оценки облачно-радиационных характеристик по разным данным существенно различаются. 

В данной работе проанализированы характеристики облачности, радиационных потоков, а также облачно-радиационных эффектов (форсинга) на поверхности на основе трех полярных экспедиций NABOS (Nansen and Amundsen basins observation system) в центральных районах Северного Ледовитого океана. Рейсы проводились в августе-сентябре 2013, 2015 и 2018 годов на НЭС "Академик Федоров" и НЭС "Академик Трешников". Облачно-радиационные характеристики, рассчитанные по данным экспедиционных наблюдений, сравниваются со спутниковыми данными CERES. Радиационные параметры рассчитывались для атмосферы над морскими акваториями отдельно для регионов с разной сплоченностью морского льда (ICE): ICE <5% (открытая вода); ICE от 5% до 95% (переходная сплоченность льда); ICE>95% (сплошной лед).

Установлено, что спутниковые данные демонстрируют более разорванную облачность по сравнению с наблюдениями NABOS, а также практически полное отсутствие эпизодов ясного неба. Это расхождение приводит к несколько менее выраженному отепляющему эффекту облачности, но значительно более слабому охлаждающему эффекту в данных CERES по сравнению с NABOS. В результате судовые наблюдения NABOS показывают, что облака вносят вклад в охлаждение поверхности: суммарный облачно-радиационный эффект −10,1 Вт м⁻², тогда как спутниковые данные CERES для тех же дат и регионов показывают отепляющее воздействие: суммарный облачно-радиационный эффект 30,2 Вт м⁻².

Проанализирована согласованность данных NABOS и CERES в зависимости от различных внешних параметров (сплоченность морского льда, высота Солнца, характеристики облаков). Наибольшие расхождения между данными отмечены для переходной концентрации льда: над полностью открытой или полностью ледовой поверхностью согласие выше. Получена разнонаправленная статистически-значимая зависимость потоков (разная для коротко- и для длинноволнового потока) от балла облачности. Выявлена зависимость от фазы облаков: в целом, для ледяных облаков соответствие между потоками выше, чем для водных.