Метеорологические и геофизические исследования - Г. Алексеев

Установлено, что наиболее существенным компонентом многолетней изменчивости метеорологических характеристик является годовая ритмика. Важнейшими её элементами, наряду с регулярным годовым ходом, являются межгодовая изменчивость годового хода среднемесячных значений и сезонная изменчивость синоптических процессов.

Выявлена согласованность слабых положительных трендов температуры воздуха и сильных трендов балла общей облачности, положительных зимой и отрицательных летом.

Получены свидетельства влияния синоптических систем на многолетние тренды температуры воздуха.

В дополнение к описанным выше метеорологическим архивам сотрудниками ТФ ЯУГМС и ААНИИ был создан уникальный архив данных наблюдений за состоянием морского ледяного покрова и подледного слоя воды в заливе Сого, на берегу которого расположена метеорологическая станция Тикси (см. рис. 1). На рис. 11 приведены все данные о толщине припайных льдов, содержащиеся в архиве за 1932–2007 годы.

Как видно из рис. 11, имеющиеся данные достаточно подробно описывают сезонную и межгодовую изменчивость толщины ледяного покрова, по крайней мере, на стадии его максимального развития. При этом, как следует из данного рис., и особенно из рис. 12, а, максимальная толщина припайных льдов за период наблюдений, варьировавшая в пределах 2–2.5 метров, не имеет сколь либо значимого тренда, особенно, если учитывать вероятную погрешность ее определения как вследствие возможного различного положения точек измерения, так и локального эффекта, обусловленного изменениями рельефа снежного покрова, который играет существенную роль в формировании ледяного покрова. Лишь аппроксимация временной изменчивости максимальной толщины ледяного покрова полиномом третьей степени (рис. 12, а) позволяет говорить о некотором ее увеличении в период похолодания Арктики в 1950-е – 1960-е годы и ее уменьшении в 1990-е годы. При этом, имея в виду вышесказанное о возможной ограниченности выводов, из рис. 12 все же можно заметить, что минимальная толщина припайных льдов в период их максимального развития наблюдалась в 1935 году, во время первого потепления Арктики, а максимальная в 1998 году. Интересно, что аномальность ледового режима Северного Ледовитого океана в 2000-е годы никак не отразилась на ледяном покрове исследуемого района. Даже в 2006 году максимальная толщина припайных льдов была выше, чем в некоторые годы середины двадцатого столетия.

Рис. 11. Толщина припайных льдов в заливе Сого по двадцатилетним периодам

Дополнительную информацию о характеристиках ледяного покрова в районе станции дают приведенные на рис. 12, б данные визуальных наблюдений о времени становления и взлома припая, к сожалению доступные лишь для периода 1940–1962 гг., а также о времени начала ледообразования и полного таяния ледяного покрова на акватории залива Сого. Как видно из рис., несмотря на малую статистическую обеспеченность, они указывают на известное увеличение продолжительности безледного режима, порядка 15 дней для всего периода наблюдений, и, с еще меньшей надежностью, на уменьшение продолжительности времени существования припая. Вероятно, кроме термодинамических процессов, обусловливающих более ускоренное таяние ледяного покрова в заключительный период его существования, данные о котором по понятным причинам отсутствуют, значительную роль, по крайней мере, в формировании и разрушении припая, играют динамические процессы, связанные с особенностями ветрового режима.

Рис. 12. Временная изменчивость максимальной толщины припайных льдов (а) и характеристик формирования ледяного покрова (б) в заливе Сого. o – взлом припая, □ – полное таяние льда, ◊ – начало образования льда, Δ – образование припая

Некоторым косвенным подтверждением роли тепловых процессов в формировании ледяного покрова служат приведенные на рис. 13 данные о временной изменчивости температуры и солености подледного слоя вод. Как видно из рис. 13, в исследуемый период, несмотря на значительную внутригодовую изменчивость, в целом наблюдалось повышение температуры замерзания морской воды в районе наблюдений и соответствующее понижение солености. Коэффициент корреляции между температурой воды и ее соленостью, составляющий -0.82, является значимым и характеризует, с одной стороны, взаимосвязанность процессов формирования гидрологического и ледового режимов, с другой – качество выполненных на станции определений солености, проведенных в разные годы различными методами.

Рис. 13. Временная изменчивость солености (а) и температуры (б) подледного слоя воды в период существования припайных льдов

Подводя итог анализа данных ледовых и гидрологических наблюдений, выполненных на метеорологической станции Тикси, содержащихся в созданном электронном архиве данных, следует указать на очевидную сложность их интерпретации, обусловленную как очевидной многофакторностью формирования описанных выше характеристик ледового и гидрологического режима в прибрежном районе моря, так и отсутствием сколь-либо общепринятых подходов к описанию и моделированию формирования и разрушения припайных льдов вследствие динамических процессов. Ряд соображений о крупномасштабных особенностях формирования припая, обусловленных как термодинамическими, так и динамическими процессами, преимущественно статистического характера приведен в работах (Алексеев, Иванов, 1998; Белышев, Клеванцов, 1983; Боков, Бухановский, 2001).

Данная работа была во многом инициирована реализацией в рамках Международного Полярного Года проекта создания Гидрометеорологической обсерватории в Тикси. Её официальное открытие состоялось в августе 2010 года (см. статью в настоящем сборнике). Оборудованная по последнему слову техники, Обсерватория позволит существенно расширить как качество, так и перечень измеряемых гидрометеорологических параметров. Последнее, в свою очередь, даст возможность более корректно и полно описать физические процессы, обусловливающие формирование локального климата района, а совместно с данными международной сети полярных обсерваторий, и Северной полярной области в целом. В известной степени представленные выше результаты являются одним из итогов долгого и плодотворного пути исследований Арктики, начатого в первой половине ХХ века поколениями полярников, изо дня в день, невзирая на погодные условия, проводившиих наблюдения в одном из наиболее суровых районов Земного шара. Полученные ими данные, доступные теперь в электронном виде на сайте Арктического и антарктического института, явятся, мы надеемся, важной частью фундамента современных исследований климата полярных районов.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 09-05-00652-а.

Александров Е.И., Майстрова В.В. Мониторинг климата Северной полярной области // Проблемы Арктики и Антарктики. 1995. Вып. 69. C. 38–52.

Алексеев Г.В., Иванов Н.Е, Рожков В.А. Закономерности годовой ритмики и межгодовой изменчивости температуры воздуха в высоких и умеренных широтах Северного полушария // Известия РГО. 1998. Т. 130, вып. 3. C. 34–41.

Белышев А.П., Клеванцов Ю.П., Рожков В.А. Вероятностный анализ морских течений. Л., Гидрометеоиздат, 1983. 264 с.

Боков В.Н., Клеванцов Ю.П., Рожков В.А. Оценки межгодовой изменчивости скорости ветра над морем // Известия АН, Физика атмосферы и океана. 1993. Т. 29, № 3. C. 253–289.

Боков В.Н., Бухановский А.В., Иванов Н.Е., Рожков В.А. Пространственно-временная изменчивость поля ветра в умеренных широтах Северного полушария // Известия АН, Физика атмосферы и океана. 2001. Т. 37, № 2. C. 170–181.

Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. М., ВЦ АН СССР, 1968. 474 с.

Ван дер Варден Б.Л. Математическая статистика. М., Изд-во иностр. лит., 1960. 434 с.

Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М., Финансы и статистика. Т. 1. 1986. 366 с.

Майстрова В.В., Кифус Г.А., Курмачев А.А. Методические указания по машинной обработке и контролю данных гидрометнаблюдений. 1981. Вып. 4. 20 с.

Майстрова В.В., Кифус Г.А., Курмачев A.A. Система автоматизированной централизованной обработки, контроля и накопления аэрологической информации глобальной сети станций // Метеорология и гидрология. 1986. № 8. C. 112–117

Рожков В.А. Теория вероятностей случайных событий, величин и функций с гидрометеорологическими примерами. С-Пб., Прогресс-Погода, 1997. 559 с.

Рожков В.А. Теория и методы статистического оценивания вероятностных характеристик случайных величин и функций с гидрометеорологическими примерами. Книга 1. СПб, Гидрометеоиздат, 2001. 340 с.