ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2007, № 6, с. 26-42
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ПОЛЯРНЫЙ ГОД 2007-2008
УДК 523.58(551.54:919.8)
ДИНАМИКА ЦИРКУЛЯЦИИ АТМОСФЕРЫ И ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЭКСТРЕМУМОВ В АРКТИКЕ
© 2007 г. Н. К. Кононова
Институт географии РАН Поступила в редакцию 30.03.2007 г.
Рассмотрена динамика продолжительности циклонической и антициклонической циркуляции во всех секторах Арктики за период 1899-2006 гг. в прибрежной (69-80° с.ш.) и приполюсной (80-90° с.ш.) зонах в холодное и теплое полугодие.
По данным 15 метеостанций, находящихся в Российской Арктике севернее 69° с.ш., определены экстремальные средние месячные температуры воздуха и месячные суммы осадков за весь период наблюдений. Для отобранных месяцев проанализированы элементарные циркуляционные механизмы (ЭЦМ в типизации Б.Л. Дзердзеевского). Установлено, какие ЭЦМ способствовали формированию выявленных экстремумов. Установлено, что максимум положительных экстремумов температуры и осадков отмечался в 30-е годы, максимум отрицательных экстремумов температуры приходился на 60-е годы. С этого времени общее количество экстремумов уменьшается.
Введение. В научной программе Международного Полярного года большое внимание уделяется взаимосвязи изменения климата Арктики и глобальных изменений климата, о чем свидетельствует проведение ряда международных конференций по этой тематике. Эта работа является продолжением анализа изменения характера циркуляции атмосферы [6] и климата Арктики севернее 69° с.ш. за весь период метеорологических наблюдений [9]. Здесь будут рассмотрены особенности циркуляции атмосферы по секторам, месяцы с экстремальными температурами воздуха и суммами осадков на каждой метеостанции, а также циркуляционные механизмы, способствовавшие формированию выявленных экстремумов.
Методы и материалы. Для анализа особенностей атмосферной циркуляции и ее изменения во времени использована типизация циркуляционных про-
цессов северного полушария, разработанная под руководством Б.Л. Дзердзеевского [5] и насчитывающая к настоящему времени 108-летний период наблюдений. Материалы типизации включают:
- Описание элементарных циркуляционных механизмов (ЭЦМ), их динамические схемы и примеры высотных карт для отдельных случаев [2-4];
- средние карты приземного давления, температуры на уровне моря, высоты изобарической поверхности 500 гПа и температуры воздуха на уровне 500 гПа за период 1970-1978 гг. [10];
- Календарь последовательной смены ЭЦМ за 1899-2006 гг., построенный по ежедневным картам погоды и высотным картам северного полушария, создаваемым в Гидрометцентре РФ;
- таблицы продолжительности ЭЦМ и групп ЭЦМ с различными траекториями барических об-
разований для северного полушария в целом и для секторов;
- даты начала и продолжительность шести циркуляционных сезонов (предвесенья, весны, лета, осени, предзимья и зимы) по годам.
Все данные за период 1899-2006 гг. представлены на сайтах: http://igranKononova.narod.ru и www.ataospherю-tirculatюn. ги [7, 8].
Средние месячные температуры воздуха и месячные суммы осадков за весь период наблюдений 15 метеостанций, находящихся в Российской Арктике севернее 69° с.ш., проанализированы по данным метеорологического архива Г.В. Груза и Э.Я. Раньковой [1].
1. Продолжительность циклонической и антициклонической циркуляции в различных секторах Арктики. Для выявления роли каждого ЭЦМ в формировании циркуляционных особенностей различных регионов Арктики проведено разделение ЭЦМ на циклонические и антициклонические для каждого сектора Арктики (табл. 1). По данным этой таблицы были построены графики многолетнего хода циклонической и антициклонической циркуляции в холодное и теплое полугодие в семи секторах Арктики.
1.1. Изменения циркуляции атмосферы на Северном полушарии в целом. В предыдущей работе [9] показано изменение годовой продолжительности типов циркуляции в отклонениях от их средних многолетних значений и дан анализ циркуляционных эпох XX - начала XXI века. Напомним, что в течение всего периода 1899-2006 гг. на уровне приземной синоптической карты преобладает меридиональная северная циркуляция (средняя продолжительность 193 дня в году). Исключение составляют несколько лет: 1932, 1938, 1939, 1940, 1945, 1951 и 1975 гг. В эти годы зональная циркуляция была продолжительнее меридиональной северной. Все эти годы, кроме 1975 г., относятся к зональной эпохе, периоду потепления Арктики. В 1989, 1991, 1992, 1994 и 1997 гг. наиболее продолжительной оказалась меридиональная южная циркуляция, при которой в арктическом бассейне развивается активная циклоническая деятельность. В 1988-1997 гг., в период наибольшей продолжительности меридиональных южных процессов, в Арктике наиболее часто глубокие циклоны сменялись мощными антициклонами, а на северном полушарии в целом - стремительные прорывы южных циклонов сменялись обвалами арктического воздуха по двум-четырем направлениям.
С 1998 г. продолжительность меридиональных северных процессов снова начала расти, и в последние 6 лет превышает свою среднюю величину, а продолжительность меридиональных южных процессов после периода максимальных за 108 лет значений начала уменьшаться. Хотя в 2006 г. она все еще в 1.8 раза выше средней (82 дня в году при
средней 45.4), это уже на 97 дней меньше, чем в 1997 г.
1.2. Изменения циркуляции атмосферы в различных секторах Арктики. Рассмотрим колебания продолжительности циклонической и антициклонической циркуляции за 1899-2006 гг. в холодное и теплое полугодие во всех секторах Арктики в абсолютных величинах и в отклонениях от их средних значений. Поскольку ход циклонических и антициклонических процессов зеркален, показываем изменения только циклонической циркуляции (рис. 1, 2). Обратим внимание на различие в соотношении циркуляционных процессов периодов потепления Арктики в 30-е годы и современного потепления. Отметим различия в приматериковой зоне (69-80° с.ш.) и в приполюсной (80-90° с.ш.). Проследим, как современные тенденции характера циркуляции атмосферы северного полушария отражаются в различных секторах Арктики.
1.2.1. Колебания продолжительности циклонической и антициклонической циркуляции в зоне 69-80° с.ш. в холодное полугодие. Как видно на рис. 1а, циклоническая циркуляция в холодное полугодие в течение всего периода наиболее продолжительна в Европейском секторе (140-170 дней), Западно-Сибирском (135-175 дней) и Атлантическом (120-160 дней) секторах. В других секторах ее продолжительность существенно меньше: в ВосточноСибирском - 60-100 дней, в Американском - 10-50. Соответственно продолжительность антициклонической циркуляции наибольшая в Американском секторе (160-180 дней) и наименьшая в Европейском, Западно-Сибирском и Атлантическом секторах (20-80 дней). В многолетнем ходе в первой половине ХХ в. отмечается три всплеска продолжительности циклонической циркуляции. Положительные отклонения от средней (рис. 16) выявились в начале XX в. в Дальневосточном, Восточно-Сибирском и Атлантическом секторах, в 20-30-е годы - в Атлантическом, Восточно-Сибирском, Европейском, в 40-50-е - в Восточно-Сибирском, Дальневосточном, Западно-Сибирском, Тихоокеанском и Американском. В 1930-1939 гг., в экстремальное десятилетие зональной эпохи и период наибольшего потепления Арктики, продолжительность циклонической и антициклонической циркуляции была близка к средней во всех секторах (рис. 16). В 60-70-е годы повышенная продолжительность циклонической циркуляции отмечалась только в Европейском секторе, а в последние 30 лет - в Тихоокеанском. В 90-е годы отмечалось некоторое повышение продолжительности циклонической циркуляции в Европейском и ЗападноСибирском секторах. Отрицательный тренд антициклонической циркуляции в течение всего периода во всех секторах закономерен в связи с ростом продолжительности ЭЦМ с циклонической циркуляцией на полюсе, о чем говорилось выше. Соот-
Таблица 1. ЭЦМ, характеризующиеся циклонической и антициклонической циркуляцией в различных секторах Арктики севернее 69° с.ш.
Сектор Широты ЭЦМ с циклонической циркуляцией ЭЦМ с антициклонической циркуляцией
полугодие
холодное теплое холодное теплое
Атлантический, 60° з.д.-0° 69-80 1а, 16, 5а, 56, 5в, 5г, 7бз, 8бз, 8вз, 10а, 11а, 11в, 11г, 12вз12вз, 12г, 13з 2а, 26, 2в, 46, 4в, 6, 7ал, 7бл, 8вл, 106, 12вл,13л 4а, 7аз, 8а, 8гз, 96, 116, 12бз 3, 8бл, 8гл, 9а, 12а, 12бл
80-90 16, 5а, 56, 5в, 5г, 11в, 11г, 13з 2а, 26, 2в, 7ал, 13л 1а, 4а, 7аз, 7бз, 8а, 8бз, 8вз, 8гз, 96, 10а, 11а, 116, 12бз, 12вз, 12г 3, 46, 4в, 6, 7бл, 8бл, 8вл, 8гл, 9а, 106, 12а, 12бл, 12вл
Европейский, 0°-60° в.д. 69-80 1а, 16, 5а, 5в, 5г, 7аз, 7бз, 8а, 8вз, 8гз, 96, 11а, 116, 11в, 11г, 12бз, 12г, 13з 2а, 26, 2в, 3, 6, 7ал, 7бл, 8бл, 8вл, 9а, 12а, 12бл, 12вл, 13л 4а, 56, 8бз, 10а, 12вз 46, 4в, 8гл, 106
80-90 16, 5а, 56, 5в, 7аз, 11а, 11в, 11г, 13з 2а, 26, 2в, 13л 1а, 4а, 5г, 7бз, 8а, 8бз, 8вз, 8гз, 96, 10а, 116, 12бз, 12вз, 12г 3, 46, 4в, 6, 7ал, 7бл, 8бл, 8вл, 8гл, 9а, 106, 12а, 12бл, 12вл
Западно-Сибирский, 60°-90° в.д. 69-80 1а, 16, 4а, 5а, 56, 5в, 7аз, 7бз, 8а, 8бз, 96, 10а, 11в, 11г, 12бз, 12вз, 12г, 13з 2а, 26, 2в, 3, 46, 6, 7ал, 7бл, 9а, 106, 13л 5г, 8вз, 8гз, 11а, 116 4в, 8бл, 8вл, 8гл, 12а, 12бл, 12вл
80-90 16, 5а, 56, 5в, 7аз, 11а, 11в, 11г, 13з 2а, 26, 2в, 13л 1а, 4а, 5г, 7бз, 8а, 8бз, 8вз, 8гз, 96, 10а, 116, 12бз, 12вз, 12г 3, 46, 4в, 6, 7ал, 7бл, 8бл, 8вл, 8гл, 9а, 10а, 106, 12а, 12бл, 12вл
Восточно-Сибирский, 90°-120° в.д. 69-80 1а, 16, 4а, 7аз, 7бз, 8а, 96, 10а 2а, 26, 2в, 3, 46, 4в, 6, 7ал, 7бл, 8вл, 8гл, 9а, 106, 12вл, 13л 5а, 56, 5в, 5г, 8бз, 8вз, 8гз, 11а, 116, 11в, 11г, 12бз, 12вз, 12г, 13з 8бл, 12а, 12бл
80-90 5а, 56, 5в, 7аз, 13з 2а, 26, 2в, 13л 1а, 16, 4а, 5г, 7бз, 8а, 8бз, 8вз, 8гз, 96, 10а, 11а, 116, 11в, 11г, 12бз, 12вз, 12г 3, 46, 4в, 6, 7ал, 7бл, 8бл, 8вл, 8гл, 9а, 106, 12а, 12бл, 12вл
Дальневосточный, 120°-170° в.д. 69-80 4а, 7аз, 8а 96, 10а 2а, 3, 46, 4в, 7ал, 7бл, 8гл, 9а, 106, 13л 1а, 16, 5а, 56, 5в, 5г, 7бз, 8бз, 8вз, 8гз, 11а, 116, 11в, 11г, 12бз, 12вз, 12г, 13з 26, 2в, 6, 8бл, 8вл, 12а, 12бл, 12вл
80-90 5а, 56, 5в, 7аз
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.