Лёд и Снег • 2013 • № 1 (727)
УДК 551.582
Изменения температуры, осадков и снежного покрова в районах арктических морей
за 1981-2010 гг.
© 2013 г. В.Ф. Радионов, Е.И. Александров, Н.Н. Брязгин, А.А. Дементьев
Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург
vradion@aari.ru
Статья принята к печати 1 августа 2012 г.
Арктика, осадки, снежный покров, температура воздуха. Air temperature, Arctic, precipitation, snow cover.
Представлены результаты климатического обобщения и анализа рядов наблюдений за температурой, осадками и снежным покровом в районах арктических морей и на станциях Канадского Арктического архипелага севернее 70° с.ш. за период 1981-2010 гг. Использованы данные метеонаблюдений на стационарных береговых и островных станциях, на дрейфующих станциях «Северный полюс» и с дрейфующих буёв в Центральном Арктическом бассейне. Приведены количественные оценки тенденций изменения рассматриваемых метеохарактеристик за последние 30 лет в районах арктических морей и в Арктическом бассейне.
Введение
Современное глобальное потепление — одна из ключевых климатических проблем. Изменение температуры воздуха над покрытой льдами акваторией Северного Ледовитого океана влияет на летнее таяние снежного и ледяного покрова и их зимнее разрастание. Наиболее ярко глобальное потепление в высоких широтах Северного полушария проявилось в сокращении площади льда в океане в сентябре — месяце минимального распространения ледяного покрова [3]. Потепление влияет также на характеристики снежного покрова на льду в Арктическом бассейне и окраинных морей Северного Ледовитого океана: его толщину, а также сроки установления и продолжительности залегания. Снежный покров формируется под воздействием комплекса процессов в атмосфере и на поверхности. На снегонакопление влияют: количество выпадающих осадков; их тип и продолжительность; снегоперенос и сублимация; орографические условия; характер поверхности. К ключевым крупномасштабным физико-географическим и климатическим факторам, формирующим региональные особенности распределения снежного покрова, относятся: рельеф; наличие или отсутствие растительности; пространственное распределение отрицательных температур; локализация основных циклонических траекторий, переносящих влагу в Арктику. Температура воздуха — основной фактор, определяющий продолжительность залегания снежного покрова.
Для оценки произошедших за последние 30 лет изменений температуры воздуха, осадков и характеристик снежного покрова в высоких северных широтах использованы результаты наблюдений на
стационарных российских и зарубежных метеостанциях, расположенных на побережьях окраинных морей Северного Ледовитого океана, на дрейфующих станциях «Северный полюс» (СП), а также данные с дрейфующих буёв. В дальнейшем используются среднемесячные значения этих метеопараметров и их величины, пространственно осред-нённые по территориям климатически однородных районов Арктики, расположенных в широтной зоне 70—85° с.ш. По долготе границы этих районов следующие: атлантический (50° з.д. — 30° в.д.); североевропейский (30—60° в.д.); западносибирский (60—100° в.д.); восточносибирский (100—150° в.д.); чукотский (150° в.д. — 170° з.д.); аляскинский (170— 120° з.д.); канадский (120-50° з.д.) [5]. По существу, эти территории географически соответствуют акваториям окраинных морей океана и территории Канадского Арктического архипелага.
Климатические условия в атлантическом, североевропейском и западносибирском секторах формируются преимущественно под влиянием переноса тепла и влаги из Северной Атлантики. Климат в восточносибирском и чукотском секторах в значительной степени определяется условиями над северной частью Тихого океана и центром действия атмосферы над Восточной Сибирью. Аляскинский сектор также находится под влиянием атмосферных процессов, протекающих над северной частью Тихого океана. В канадском секторе климатические условия зимой регулируются как антициклонической циркуляцией над северо-западной Канадой и Арктическим бассейном, так и частым смещением областей низкого давления над провинцией Альберта в Канаде и синоптических систем над восточным побережьем Атлантики [11].
Рис. 1. Многолетний ход аномалий (норма за период 1961-1990 гг.) среднегодовой температуры воздуха: 1 - 0-90° с.ш.; 2 - 60-85° с.ш. Fig. 1. Interannual changes of mean annual air temperature anomalies (from a multiyear average for 1961-1990): 1 - 0-90° N; 2 - 60-85° N
Температура воздуха
В качестве характеристик изменения температуры воздуха использованы величины её аномалий, рассчитанные относительно средних значений температуры за базовый период Всемирной метеорологической организации на 1961—1990 гг. Для расчёта аномалий температуры воздуха, осреднённых по территории Северной полярной области и отдельным её частям, использован метод оптимального осреднения [4]. На рис. 1 показаны межгодовые изменения аномалий среднегодовой температуры воздуха в этой области (60—85° с.ш.) [5] и в Северном полушарии [12] с 1900 г. Как отмечалось в работе [8], рост температуры в Северной полярной области в 1920-30-е годы сменился быстрым её понижением, наблюдавшимся до середины 1960-х годов. Затем вновь начался рост температуры, продолжающийся до настоящего времени. Связь между изменениями температуры над Северной полярной областью и Северным полушарием в целом за весь период наблюдений с 1900 г. статистически значима на 5%-м уровне. Коэффициент корреляции более чем за столетие составляет 0,68. В периоды повышения температур он ещё выше: 0,73 - за период 1901-1940 гг.; 0,79 — за период 1965-2010 гг. В период понижения температуры в этой области (1941—1964 гг.) коэффициент корреляции снизился до значения 0,41.
В зоне севернее 70° с.ш., т.е. в районах арктических морей и Арктического бассейна, изменения температуры также тесно (статистически значимо на 5%-м уровне) связаны с изменениями температуры в Северном полушарии. Лишь при понижении температуры в 1940-60-е годы связь была статистически не значима — коэффициент корреляции равен 0,23. Температура воздуха над акваториями арктических морей в эти годы понижалась более интенсивно, чем над всем Северным полушарием. Коэффициент линейного уменьшения
среднегодовой температуры с 1941 по 1964 г. составил -0,47 °С/10 лет над территорией севернее 70° с.ш. и -0,03 °С/10 лет над Северным полушарием в целом.
В последний 30-летний период (1981—2010 гг.) вошли восемь из первой десятки наиболее тёплых лет за весь период инструментальных наблюдений в Северной полярной области. После 1993 г. здесь наблюдались только положительные аномалии среднегодовой температуры воздуха. В общем, для широтной зоны к северу от 70° с.ш. линейное повышение среднегодовой температуры за последний 30-летний период составило около 2,2 °С, в то время как для Северного полушария — около 0,7 °С (табл. 1).
За период 1981—2010 гг. повышение среднегодовой температуры воздуха было статистически значимым на 5%-м уровне над всеми районами арктических морей (рис. 2, см. табл. 1). Наибольшее линейное увеличение температуры произошло над северной частью Канадского Арктического архипелага и морем Бофорта — 2,4 и 2,8 °С за 30 лет соответственно. Несколько меньшая величина потепления — около 1,8 °С за 30 лет — наблюдается в районах морей Лаптевых и Восточно-Сибирского.
Из табл. 1 также следует, что повышение среднегодовой температуры за последние 30 лет в Северном полушарии в значительной степени связано с ростом температуры в летний и осенний сезоны, а в зоне 70—85° с.ш. — в осенний и зимний. В различных частях «морской Арктики» (70—85° с.ш.) скорости потепления неодинаковы. Так, в зимний сезон повышение температуры в северных частях Гренландского, Норвежского и Баренцева морей составило немногим более 4 °С за 30 лет, а в районах морей азиатского сектора — Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского — повышение температуры за тот же период было в диапазоне от 0,4 до 1,1 °С за 30 лет. В осенний сезон основное повы-
Таблица 1. Коэффициенты линейного тренда Ь, °С/10 лет, (числитель) средней за сезон и за год температуры воздуха за период 1981-2010 гг. в различных частях Северной полярной области и в Северном полушарии и доля дисперсии, выбираемая линейным трендом В, %, (знаменатель)*
Широтная зона, район Зима Весна Лето Осень Год
Северная часть Гренландского и Норвежского морей 1,35/58,6 0,76/54,4 0,59/78,3 0,66/60,3 0,84/77,5
Баренцево море 1,40/57,4 0,54/36,6 0,32/39,4 0,67/48,1 0,75/68,1
Карское море 0,93/29,7 0,88/41,9 0,26/39,9 1,12/45,2 0,79/53,2
Море Лаптевых 0,12/7,0 0,69/40,7 0,52/47,5 0,98/51,8 0,57/48,8
Восточно-Сибирское море 0,14/11,1 0,71/37,9 0,40/45,8 1,35/63,7 0,71/61,0
Чукотское море 0,35/19,4 0,75/32,5 0,61/55,3 1,51/61,8 0,79/62,0
Море Бофорта 1,08/56,9 0,42/26,8 0,54/51,1 1,54/77,8 0,81/76,3
Канадский Арктический архипелаг 1,25/53,4 1,04/60,2 0,21/23,8 1,09/68,1 0,95/72,7
85—90° с.ш. 1,23/62,2 0,56/43,2 0,18/28,6 1,29/64,7 0,81/72,3
70—85° с.ш. 0,86/59,1 0,74/62,9 0,44/73,5 0,98/75,1 0,75/81,9
0—90° с.ш. 0,18/70,2 0,22/85,2 0,25/87,5 0,26/83,2 0,22/86,5
*Жирным шрифтом в табл. 1—3 выделены значения, статистически значимые на 5%-м уровне значимости.
Рис. 2. Межгодовой ход аномалий (от нормы за 1961-1990 гг.) среднегодовой температуры воздуха в районах арктических морей и над сушей в широтной зоне 70-85° с.ш. и их линейные тренды за 1981- 2010 и 2001-2010 гг.
Fig. 2. Interannual variations of anomalies (from a multiyear average for 1961-1990) of mean annual air temperature in the areas of the Arctic seas and over the land in the latitudinal zone of 70-85° N and their linear trends for 1981— 2010 and 2001-2010
шение температуры наблюдалось в районе Чукотского моря и моря Бофорта - около 4,5 °С за 30 лет.
Возобновление работы дрейфующих станций «Северный полюс» в Арктическом бассейне в 2003 г. после 12-летнего перерыва позволило оценить современное повышение температуры воздуха в околополюсном районе на основе инструментальных измерений [7, 9]. Средние многолетние значения (нормы) температуры, относительно к
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.