THE WINTER LAPTEV SEA POLYNYA AND ARCTIC OSCILLATION DURING THE LAST 300 YEARS: RECONSTRUCTIONS ON GEOCHEMICAL PROXY

A. S. Astakhov; Астахов А. С.; V. V. Babich; Бабич В. В.; A. Yu. Gukov; Гуков А. Ю.; A. V. Alatorcev; Алаторцев А. В.

doi:10.31857/S2686739723600406

THE WINTER LAPTEV SEA POLYNYA AND ARCTIC OSCILLATION DURING THE LAST 300 YEARS: RECONSTRUCTIONS ON GEOCHEMICAL PROXY

Authors: Astakhov A.S.¹, Babich V.V.², Gukov A.Y.³, Alatorcev A.V.¹
Affiliations:
1. V.I. Il’ichev Pacific Oceanological Institute, Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences
2. V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
3. Yakutsk Department of Hydrometeorology
Issue: Vol 511, No 1 (2023)
Pages: 86-92
Section: OCEANOLOGY
Submitted: 14.10.2023
Published: 01.07.2023
URL: https://journal-vniispk.ru/2686-7397/article/view/135815
DOI: https://doi.org/10.31857/S2686739723600406
EDN: https://elibrary.ru/RXTGLU
ID: 135815

Cite item

Full Text

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

It is shown that the area of winter Siberian polynya in the Laptev Sea has a negative correlation with the Arctic oscillation index (AO) for the winter period. Using this, a transfer function has been developed that connects the variations of winter polynya (the time series of the winter AO) and the geochemical time series of bottom sediments accumulated during the instrumental period (1898–2018) in the zone of distribution of the Lena polynya. The influence of winter polynya on sedimentation is determined by the formation of highly saline and cold waters entering to the bottom horizons. During the summer and in subsequent seasons, they determine the stratification of the water column of the shelf and make it difficult to convection. As a result, an oxygen deficit is formed in the bottom horizons, and the bottom sediments are enriched with redox-sensitive elements of anoxic environments and depleted of redox-sensitive elements of oxide environments. Reconstructions using the developed transfer function of the polynya during the last three centuries showed that its active development increases the average annual air temperature in the adjacent areas, but multidirectional affects the duration of the ice-free period.

Keywords

paleoclimatology, bottom sediments, geochemistry, winter polynya, Arctic oscillation, Laptev Sea, transarctic drift

References

Захаров В.Ф. Морские льды в климатической системе СПб.: Гидрометеоиздат. 1996. 213 с.
Львова Е.В., Животовская М.А., Заболотских Е.В., Балашова Е.А., Барановский С.В. Характеристики заприпайных полыней Карского моря по данным спутниковых микроволновых измерений сплоченности морского льда // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 7. С. 203–214.
Купецкий В.Н. Стационарные полыньи в замерзающих морях // Вестн. Ленинградского ун-та. 1958. №. 12. С. 172–184.
Попов А.В., Карелин И.Д., Рубченя А.В. Роль зимних заприпайных полыней в формировании ледовых и гидрологических условий в морях Сибирского шельфа в летний период // Метеорология и гидрология. 2007. № 9. С. 65–74.
Darby D.A., Ortiz J.D., Grosch C.E., Lund S.P. 1500-year cycle in the Arctic Oscillation identified in Holocene Arctic sea-ice drift // Nature geoscience. 2012. V. 5. P. 897‒900.
Крутских Б.А. Основные закономерности изменчивости режима арктических морей в естественных гидрологических периодах Л.: Гидрометеоиздат. 1978. 91 с.
Proshutinsky A.Y., Johnson M.A. Two circulation regimes of the wind-driven Arctic Ocean // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. № 6. P. 12493–12514.
Rigor I.G., Wallace J.M., Colony R.L. On the response of sea ice to the Arctic Oscillation // J. Clim. 2002. V. 15. P. 2648–2668.
Morison J., Kwok R., Peralta-Ferriz C., Alkire M., Rigor I., Andersen R., Steele M. Changing Arctic Ocean freshwater pathways // Nature. 2012. V. 481. P. 66–70.
Magny M. Holocene climate variability as reflected by mid-European lake-level fluctuations and its probable impact on prehistoric human settlements // Quat. Int. 2004. V. 113. P. 65–79.
Lamy F., Arz H.W., Bond G.C., Bahr A., Pätzold J. Multicentennial-scale hydrological changes in the Black Sea and northern Red Sea during the Holocene and the Arctic/North Atlantic Oscillation // Paleoceanography. 2006. V. 21. PA1008.
Плотников В.В., Вакульская Н.М., Мезенцева Л.И., Дубина В.А., Пустошнова В.И. Изменчивость ледовых условий в Чукотском море и их связь с арктической осцилляцией // Известия ТИНРО. 2020. Т. 200. № 1. С. 155‒167.
Лемешко Е.Е., Лемешко Е.М., Новицкая В.П. Влияние арктической осцилляции на формирование режимов циркуляции вод в секторе Северного, Норвежского и Баренцева морей // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2021. № 2. С. 47–64.
Астахов А.С., Калугин И.А., Ши Сюефа, Аксентов К.И., Дарьин А.В., Ху Лимин, Бабич В.В., Мельгунов М.С., Плотников В.В. Роль ледяного покрова в формировании химического состава донных осадков восточносибирского шельфа // Геохимия. 2021. Т. 66. № 6. С. 526‒540.
Astakhov A.S., Aksentov K.I., Babich V.V., Darin A.V., Kalugin I.A., Melgunov M.S., Sattarova V.V., Hu L., Shi X. Ice Coverage of the Laptev Sea and Air Temperature Variation during Recent Centuries: Observed Data and Reconstructions Using a Geochemical Proxy // Curr. Chinese Sci. 2022. V. 2. № 3. P. 198–212.
Astakhov A.S., Babich V.V., Shi X., Hu L., Obrezkova M.S., Aksentov K.I., Alatortsev A.V., Darin A.V., Kalugin I.A., Karnaukh V.N., Melgunov M.S. Climate and Ice conditions of East Siberian Sea during Holocene: reconstructions based on sedimentary geochemical multiproxy // The Holocene. 2023. V. 33. № 1. P. 3‒13.
Бабич В.В. Итерационный метод целевого классифицирования и упорядочения объектов / В кн: Распознавание образов в задачах качественного прогноза рудных месторождений. Глава 6. Новосибирск: Наука, Сиб. отд. 1980. С. 59‒67.
Гуков А.Ю. Экосистема Сибирской полыньи. Москва: Научный мир, 1999. 334 с.
Обзор гидрометеорологических процессов в Северном Ледовитом океане. 2007. Ред.: Фролов И.Е. СПб: ААНИИ, 2008, 85 с.
Kinnard C., Zdanowicz C.M., Fisher D.A., Isaksson E., de Vernal A., Thompson L.G. Reconstructed changes in Arctic sea ice over the past 1,450 years // Nature. 2011. V. 479. № 7374, 509.