hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/2073-6673.2025.18(4)-4ILIEEPhydrophysics-1478Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESТепломассоперенос через западную границу Баренцева моря по данным реанализа ORAS5Heat and mass transfer across the western boundary of the Barents Sea based on ORAS5 reanalysis dataСоколовА. А.SokolovA. A.

Соколов Андрей Андреевич ведущий инженер центра ледовой и гидрометеорологической информации «Север» (ЦЛГМИ)

199397, Санкт-Петербург, ул. Беринга, 38 

38 Berings Str., St. Petersburg, 199397 

a.sokolov@aari.ruАрктический и антарктический научно-исследовательский институтРоссияArctic and Antarctic Research InstituteRussian Federation2025221220251845065Copyright © Соколов А.А., 20252025Соколов А.А.Sokolov A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1478

В настоящее время к основным причинам изменчивости ледяного покрова Баренцева моря относят приток атлантических вод. В работе исследован адвективный тепломассоперенос через западную границу Баренцева моря за период 1993–2023 гг. на основании данных реанализа ORAS5. Установлено, что поток тепла через южную часть разреза (о. Медвежий–м. Нордкап) составляет 60 ТВт при переносе объема вод в 2,1 Св. В южной части разреза выделяются три ветви течений с увеличенным потоком тепла. Значимое увеличение тепломассопереноса со временем происходит в южной и центральной ветви, что определяется трендами как в скоростях течения, так и в температуре воды.

Общий поток тепла в бассейн Баренцева моря составляет 61 ТВт и имеет значимый положительный тренд с величиной 0,03 ТВт/мес. Оценка тренда показала, что за 31 год поток тепла в южной части разреза увеличился на 11 ТВт, а в северной части — на 3 ТВт. Таким образом, акцент в переносе тепла в Баренцево море значительно смещен к южной части исследуемого разреза. На основе вейвлет-анализа установлены квази-7-летние синхронные колебания температуры воды и скоростей течений до 2008 г., способствующие росту теплового потока. В 2008–2010 гг. произошёл «слом» тенденции, после чего в 2010–2023 гг. наблюдается их рассинхронизация и стабилизация потока тепла на более низком уровне. Во внутригодовом аспекте южная ветвь потока тепла демонстрирует высокую изменчивость, преимущественно обусловленную течениями, с максимумом зимой и минимумом летом, что связано с сезонной ветровой циркуляцией.

Currently, the primary drivers of ice cover variability in the Barents Sea are the influxes of Atlantic water. This study examines advective heat and mass transfer across the western boundary of the Barents Sea over the period 1993–2023, using reanalysis data from ORAS5. The heat flux through the southern segment of the section (from Bear Island to Nordkapp Cape) is estimated at 60 TW, with a volumetric water flux of 2.1 Sv. Three current branches with elevated heat flux are identified in the southern part of the section.

A significant increase in heat and mass transfer over time is observed predominantly in the southern and central branches, correlating with trends in both current velocity and water temperature. The total heat flux into the Barents Sea basin is approximately 61 TW, showing a notable positive trend of 0.03 TW per month. Trend analysis indicates that over the 31-year period, heat transport in the southern part of the section increased by about 11 TW, while the northern part saw an increase of roughly 3 TW. Consequently, there has been a substantial shift in the spatial distribution of heat transfer toward the southern coastal region of the Barents Sea.

Wavelet analysis revealed quasi-7-year synchronous oscillations in water temperature and current velocity prior to 2008, contributing to an increase in heat flux. A shift in this pattern occurred during 2008–2010, followed by a desynchronization of these parameters from 2010 to 2023, which resulted in the stabilization of heat flux at a lower level. On an intra-annual scale, the southern branch of the heat flux exhibits high variability, driven primarily by current velocity, with a winter maximum and summer minimum associated with seasonal wind circulation patterns.

Баренцево мореатлантические водыадвективный тепломассопереносокеанский реанализBarents SeaAtlantic watersadvective heat and salt transportoceanic reanalysisДанное исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (РНФ), грант № 24-27-00221.This research was carried out with the support of the Russian Science Foundation (RSF), grant №. 24-27-00221.ReferencesАкперов М.Г., Семенов В.А., Мохов И.И. Влияние океанического притока тепла в Баренцево море на региональные изменения ледовитости и статической устойчивости атмосферы // Лёд и Снег. 2019. Т. 59, № 4. С. 529–538. EDN JKOCQU. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2019-4-417Akperov MG, Semenov VA, Mokhov II. The influence of oceanic heat transport in the Barents Sea on the regional sea ice and the atmospheric static stability. Led i Sneg. 2019;59(4):529–538. (In Russ).Farneti R., Vallis G.K. Meridional energy transport in the coupled atmosphere-ocean system: Compensation and partitioning // Journal of climate. 2013. Vol. 26, No. 18. P. 7151–7166. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00133.1Farneti R, Vallis GK. Meridional energy transport in the coupled atmosphere–ocean system: compensation and partitioning. Journal of Climate. 2013;26(18):7151–7166. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00133.1Смирнов А.В. Эволюция верхнего слоя океана в Северо-Европейском бассейне: автореф. Дис. … канд. геогр. наук. СПб.: СПбГУ, 2011. EDN QFEZDBSmirnov AV. Evolution of the upper ocean layer in the North European Basin: thesis abstract. St. Petersburg, St. Petersburg State University; 2011. (In Russ).Иванов В.В., Алексеев В.А., Алексеева Т.А. Арктический ледяной покров становится сезонным? // Исследования Земли из космоса. 2013. Вып. 4. С. 50–65. EDN QIWDAP. https://doi.org/10.7868/S0205961413040076Ivanov VV, Alekseev VA, Alekseeva TA. Is Arctic ice cover becoming seasonal? Issledovaniya Zemli Iz Kosmosa. 2013;2013(4):50–65. https://doi.org/10.7868/S0205961413040076 (In Russ).Onarheim I.H., Eldevik T., Årthun M. Skillful prediction of Barents Sea ice cover // Geophysical Research Letters. 2015. Vol. 42, No. 13. P. 5364–5371. EDN UQEFJZ. https://doi.org/10.1002/2015GL064359Onarheim IH, Eldevik T, Årthun M. Skillful prediction of Barents Sea ice cover. Geophysical Research Letters. 2015;42(13):5364–5371. https://doi.org/10.1002/2015GL064359Сумкина А.А., Иванов В.В., Кивва К.К. Тепловой баланс поверхности Баренцева моря в холодный период // Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2024. Vol. 79, No. 3. P. 123–134. EDN VLIIYL. https://doi.org/10.55959/MSU0579-9414.5.79.3.10Sumkina AA, Ivanov VV, Kivva KK. Heat budget of the Barents Sea surface in winter. Lomonosov Geography Journal. 2024;79(3):123–134. https://doi.org/10.55959/MSU0579-9414.5.79.3.10Aure J., Ljøen R. Wind effects on the lateral extension of the Norwegian Coastal Water // Continental Shelf Research. 1988. Vol. 8, No. 3. P. 239–253. https://doi.org/10.1016/0278-4343(88)90031-3Aure J, Ljøen R. Wind effects on the lateral extension of the Norwegian Coastal Water. Continental Shelf Research. 1988;8(3):239–253. https://doi.org/10.1016/0278-4343(88)90031-3Dickson R., Rudels B., Dye S. Current estimates of freshwater flux through Arctic and subarctic seas // Progress in Oceanography. 2007. Vol. 73, No. 3–4. P. 210–230. EDN MJTZSL. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2006.12.003Dickson R, Rudels B, Dye S. Current estimates of freshwater flux through Arctic and subarctic seas. Progress in Oceanography. 2007;73(3–4):210–230. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2006.12.003Maslowski W., Marble D., Walczowski W. On climatological mass, heat, and salt transports through the Barents Sea and Fram Strait from a pan‐Arctic coupled ice‐ocean model simulation // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004. Vol. 109, No. C3. P. 2001JC001039. EDN JZZZOS. https://doi.org/10.1029/2001JC001039Maslowski W, Marble D, Walczowski W. On climatological mass, heat, and salt transports through the Barents Sea and Fram Strait from a pan-Arctic coupled ice-ocean model simulation. Journal of Geophysical Research: Oceans. 2004;109(C3): C03012. https://doi.org/10.1029/2001JC001039Skagseth Ø., Furevik T., Ingvaldsen R., et al. Volume and heat transports to the Arctic Ocean via the Norwegian and Barents Seas // Arctic-Subarctic Ocean Fluxes. Springer, 2008. P. 45–64. EDN SLLDVZ. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6774-7_3Skagseth Ø, Furevik T, Ingvaldsen R, et al. Volume and heat transports to the Arctic Ocean via the Norwegian and Barents Seas. In: Arctic–Subarctic Ocean Fluxes. Springer; 2008. p. 45–64. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6774-7_3Smedsrud L.H., Ingvaldsen R., Nilsen J.E. Heat in the Barents Sea: Transport, storage, and surface fluxes // Ocean Science. 2010. Vol. 6, No. 1. P. 219–234. EDN MYENYR. https://doi.org/10.5194/os-6-219-2010Smedsrud LH, Ingvaldsen R, Nilsen JE. Heat in the Barents Sea: transport, storage, and surface fluxes. Ocean Science. 2010;6(1):219–234. https://doi.org/10.5194/os-6-219-2010Соколов А.А., Гордеева С.М. Изменение адвекции тепла в Баренцево море // Российская Арктика. 2019. № 4. С. 34–44. EDN VWXDQFSokolov AA, Gordeeva SM. Changes in heat advection in the Barents Sea. Russian Arctic. 2019;(4):34–44. (In Russ).Калавиччи К.А., Башмачников И.Л. Особенности взаимодействия в системе океан-атмосфера в Баренцевом море по данным реанализов // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57, № 2. С. 175–187. EDN XDMRVQ. https://doi.org/10.31857/S0002351521020061Kalavichchi KA, Bashmachnikov IL. Ocean–atmosphere interactions in the Barents Sea from reanalyses data. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2021;57(2):159–169. https://doi.org/10.1134/S0001433821020067Башмачников И.Л., Юрова А.Ю., Бобылев Л.П., Весман А.В. Сезонная и межгодовая изменчивость потоков тепла в районе Баренцева моря // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2018. Т. 54, № 2. С. 239–250. EDN TIZXZO. https://doi.org/10.7868/S0003351518020149Bashmachnikov IL, Yurova AY, Bobylev LP, Vesman AV. Seasonal and interannual variations of heat fluxes in the Barents Sea region. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2018;54(2):213–222. https://doi.org/10.1134/S0001433818020032Визе В.Ю. Причины потепления Арктики // Советская Арктика. 1937. № 1. С. 1–7.Vize UV. Reasons of the Arctic warming. Soviet Arctic. 1937;(1):1–7. (In Russ).РД 52.10.918–2022. Положение о вековых океанографических разрезах на морях, омывающих берега Российской Федерации. Ижевск: Принт, 2022. 78 с.RD52.10.918–2022. Regulations on secular oceanographic sections in the seas washing the shores of the Russian Federation. Izhevsk Print; 2022. 78 p. (In Russ).Zuo H., Balmaseda M.A., Tietsche S. The ECMWF operational ensemble reanalysis-analysis system for ocean and sea ice: a description of the system and assessment // Ocean Science. 2019. Т. 15. The ECMWF operational ensemble reanalysis-analysis system for ocean and sea ice. No. 3. P. 779–808. EDN EIMTQU. https://doi.org/10.5194/os-15-779-2019Zuo H, Balmaseda MA, Tietsche S. The ECMWF operational ensemble reanalysis–analysis system for ocean and sea ice: a description of the system and assessment. Ocean Science. 2019;15(3):779–808. https://doi.org/10.5194/os-15-779-2019Liu C., Jin L., Cao N. et al. Assessment of the global ocean heat content and North Atlantic heat transport over 1993– 2020 // npj Climate and Atmospheric Science. 2024. Vol. 7, No. 1. P. 1–15. EDN QHSFFX. https://doi.org/10.1038/s41612-024-00860-6Liu C., Jin L., Cao N. et al. Assessment of the global ocean heat content and North Atlantic heat transport over 1993– 2020. npj Climate and Atmospheric Science. 2024;7(1):1–15. https://doi.org/10.1038/s41612-024-00860-6European Union-Copernicus Marine Service. Global Ocean Ensemble Physics Reanalysis. Mercator Ocean International, 2019. https://doi.org/10.48670/moi-00024European Union-Copernicus Marine Service. Global Ocean Ensemble Physics Reanalysis. Mercator Ocean International; 2019. https://doi.org/10.48670/moi-00024Bouffard T.J. Managing the Barents Sea: Comparing Norwegian & Russian Offshore Oil-Spill Prevention Policies. 2017. URL: https://api.semanticscholar.org/CorpusID:204845285 (дата обращения: 08.09.2025)Bouffard TJ. Managing the Barents Sea: comparing Norwegian & Russian offshore oil-spill prevention policies. 2017. URL: https://api.semanticscholar.org/CorpusID:204845285 (date of access: 08.09.2025)GEBCO Bathymetric Compilation Group 2024. The GEBCO_2024 Grid — a continuous terrain model of the global oceans and land. NERC EDS British Oceanographic Data Centre NOC, 2024.GEBCO Bathymetric Compilation Group 2024. The GEBCO_2024 Grid — a continuous terrain model of the global oceans and land. NERC EDS British Oceanographic Data Centre NOC; 2024.Смирнов А.В., Иванов В.В., Соколов А.А. Сравнительный анализ процессов тепломассопереноса, рассчитанных по инструментальным измерениям и по продуктам океанского реанализа, в проливе Фрама // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 3. С. 402–425. EDN GCHFLCSmirnov AV, Ivanov VV, Sokolov AA. Comparative analysis of heat and mass transport through Fram Strait calculated using the mooring and ocean reanalysis data. Physical Oceanography. 2024;31(3):364–386.Beszczynska-Möller A., Fahrbach E., Schauer U. Variability in Atlantic water temperature and transport at the entrance to the Arctic Ocean, 1997–2010 // ICES Journal of Marine Science. 2012. Vol. 69, No. 5. P. 852–863. EDN RITEWT. https://doi.org/10.1093/icesjms/fss056Beszczynska-Möller A, Fahrbach E, Schauer U. Variability in Atlantic water temperature and transport at the entrance to the Arctic Ocean, 1997–2010. ICES Journal of Marine Science. 2012;69(5):852–863. https://doi.org/10.1093/icesjms/fss056Haine T.W.N., Curry B., Gerdes R. Arctic freshwater export: Status, mechanisms, and prospects // Global and Planetary Change. 2015. Vol. 125. P. 13–35. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2014.11.013Haine TWN, Curry B, Gerdes R. Arctic freshwater export: status, mechanisms, and prospects. Global and Planetary Change. 2015;125:13–35. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2014.11.013Kanamitsu M., Ebisuzaki W., Woollen J. NCEP-DOE AMIP-II reanalysis (R-2) // Bulletin of the American Meteorological Society. 2002. Vol. 83, No. 11. P. 1631–1643. EDN UOOUNN. https://doi.org/10.1175/bams-83-11-1631Kanamitsu M, Ebisuzaki W, Woollen J. NCEP-DOE AMIP-II reanalysis (R-2). Bulletin of the American Meteorological Society. 2002;83(11):1631–1643. https://doi.org/10.1175/bams-83-11-1631Ingvaldsen R., Loeng H., Asplin L. Variability in the Atlantic inflow to the Barents Sea based on a one-year time series from moored current meters // Continental Shelf Research. 2002. Vol. 22, No. 3. P. 505–519. EDN LRWMBV. https://doi.org/10.1016/S0278-4343(01)00070-XIngvaldsen R, Loeng H, Asplin L. Variability in the Atlantic inflow to the Barents Sea based on a one-year time series from moored current meters. Continental Shelf Research. 2002;22(3):505–519. https://doi.org/10.1016/S0278-4343(01)00070-XTorrence C., Compo G.P. A Practical Guide to Wavelet Analysis // Bulletin of the American Meteorological Society. 1998. Vol. 79, No. 1. P. 61–78. EDN LPIQSL. https://doi.org/10.1175/1520-0477(1998)079<0061:APGTWA>2.0.CO;2Torrence C, Compo GP. A practical guide to wavelet analysis. Bulletin of the American Meteorological Society. 1998;79(1):61–78. https://doi.org/10.1175/1520-0477(1998)079<0061:APGTWA>2.0.CO;2Бузин И.В., Гудкович З.М. Сезонные особенности климатических изменений в Баренцевом море // Проблемы Арктики и Антарктики. 2011. № 3 (89). С. 20–32. EDN OKBRRFBuzin IV, Gudkovich ZM. Seasonal features of climate change in the Barents Sea. Arctic and Antarctic Research. 2011;(3):20–32. (In Russ).Кононова Н.К. Типы глобальной циркуляции атмосферы: результаты мониторинга и ретроспективной оценки за 1899–2017 гг. // Фундаментальная и прикладная климатология. 2018. Т. 3. С. 108–123. EDN YNFLQT. https://doi.org/10.21513/2410-8758-2018-3-108-123Kononova NK. Types of the global atmospheric circulation: monitoring and retrospective assessment results of 1899–2017. Fundamental and Applied Climatology. 2018;3:108–123. https://doi.org/10.21513/2410-8758-2018-3-108-123 (In Russ).Мохов И.И., Семенов В.А. Погодно-климатические аномалии в российских регионах и их связь с глобальными изменениями климата // Метеорология и гидрология. 2016. № 2. С. 16–28. EDN VKQPRFMokhov II, Semenov VA. Weather and climate anomalies in Russian regions related to global climate change. Russian Meteorology and Hydrology. 2016;41(2):84–92. https://doi.org/10.3103/S1068373916020023Blunden J., Arndt D.S., Baringer M.O. State of the Climate in 2010 // Bulletin of the American Meteorological Society. 2011. Vol. 92, No. 6. P. S1-S236. EDN RHKNGL. https://doi.org/10.1175/1520-0477-92.6.s1Blunden J, Arndt DS, Baringer MO. State of the climate in 2010. Bulletin of the American Meteorological Society. 2011;92(6): S1–S236. https://doi.org/10.1175/1520-0477-92.6.s1Adlandsvik B. Wind-driven variations in the Atlantic Inflow to the Barents Sea // International Council for the Exploration of the Sea. 1989. Т. 18. С. 1–13. URL: https://www.ices.dk/sites/pub/CM%20Doccuments/1989/C/1989_C18.pdf (дата обращения: 08.09.2025)Adlandsvik B. Wind-driven variations in the Atlantic inflow to the Barents Sea. Council Meeting International Council for the Exploration of the Sea. 1989;18:1–13. URL: https://www.ices.dk/sites/pub/CM%20Doccuments/1989/C/1989_C18.pdf (date of access: 08/09/2025)Harms I.H. A numerical study of the barotropic circulation in the Barents and Kara Seas // Continental Shelf Research. 1992. Vol. 12, No. 9. P. 1043–1058. https://doi.org/10.1016/0278-4343(92)90015-CHarms IH. A numerical study of the barotropic circulation in the Barents and Kara Seas. Continental Shelf Research. 1992;12(9):1043–1058. https://doi.org/10.1016/0278-4343(92)90015-C

The authors declare that there are no conflicts of interest present.