УДК 551.326.7(268.45)
Особенности межгодовых и сезонных колебаний аномалий ледовитости Баренцева моря
А. П. Жичкин*
Представлены результаты исследования межгодовых и сезонных колебаний аномалий ледовитости Баренцева моря в 1899—2013 гг. На основе электронной базы многолетних данных о ледовом режиме моря выделены однородные периоды с преобладающим знаком аномалий. Выявлены особенности сезонных флуктуаций аномалий ледовитости в периоды максимального (февраль — апрель) и минимального (август — сентябрь) распространения льдов на акватории моря. С помощью созданного календаря аномалий ледовых условий Баренцева моря выполнен анализ временного распределения и повторяемости крупных и очень крупных аномалий ледовитости за последние 115 лет.
Ключевые слова: Баренцево море, ледовитость, межгодовые и сезонные колебания, площадь ледяного покрова.
Введение
Баренцево море из-за своих уникальных природных характеристик занимает особое место среди морей Северного Ледовитого океана. Из-за проникновения в Баренцево море теплых атлантических вод оно никогда полностью не замерзает. Вместе с тем постоянное наличие ледяного покрова (за исключением летних месяцев экстремально теплых лет) является важным фактором, который оказывает существенное влияние как на природные процессы, так и на хозяйственную деятельность человека.
Баренцево море является одним из богатейших промысловых районов Мирового океана. Сотни судов разных стран ведут здесь промысел ценных пород рыб и беспозвоночных. Научные исследования показали, что биологическая продуктивность и распределение водных биоресурсов Баренцева моря в значительной степени зависят от изменчивости всех компонентов климатической системы атмосфера — гидросфера — криосфера [6]. При этом ледовитость как интегральный климатический фактор существенно влияет на все основные звенья экосистемы моря — от планктона (первичная продукция) до высших консументов (тюлени и белые медведи) [9, 10]. Кроме того, ледовые условия порой ограничивают акваторию для ведения промышленного лова рыбы. В годы с большой ледовитостью промысел ведется в южной и юго-западной частях Баренцева моря, в годы с
* Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук; e-mail: zhichkin@mmbi.info.
малой ледовитостью акватория лова значительно расширяется в северном и восточном направлениях [11, 13, 19, 20].
Характерной чертой ледового режима Баренцева моря является большая межгодовая и сезонная изменчивость его ледовитости [8, 12, 21, 26]. Поэтому несомненный интерес (как научный, так и практический) представляют особенности формирования и развития аномальности ледовых процессов разного временного масштаба.
В данной статье рассматриваются межгодовые и сезонные колебания аномалий ледовитости Баренцева моря. Проводится анализ временного распределения и повторяемости крупных и очень крупных аномалий ледовитости за последние 115 лет.
Материалы и методы
Расчет ежемесячных и среднегодовых аномалий ледовитости Баренцева моря вы пол нен на осно ве электро нной базы мно голетних дан ных о ледовом режиме Баренцева моря, сформированной в лаборатории океанографии и радиоэкологии Мурманского морского биологического института (ММБИ). База содержит временные ряды значений общей ледовитости за 1899—2013 гг. При этом ряд для периода с 1899 по 1959 г. сформирован на основе данных работ [22, 23]. Этот ряд содержит месячные значения ледовитости за апрель — август 1899—1933 гг., а с 1934 г. — значения ледовитости за все месяцы года. Источником ежемесячных значений площади льда за 1960—1976 гг. послужила работа, выполненная в ММБИ [16]. Расчеты площади ледяного покрова с 1977 по 2013 г. выполнены автором с помощью ГИС-программы Map Viewer после оцифровки карт Национального ледового центра США (1977—1996 гг.) [27] и обзорных ледовых карт Северного Ледовитого океана ААНИИ за 1997—2013 гг. [28].
Для исследования особенностей межгодовых колебаний аномалий ле-до вых усло вий Ба рен це ва моря авто ром статьи был сформи ро ван вре мен-ной ряд, содержащий средние значения аномалий ледовитости за апрель — август 1899—2013 гг. Использование этих значений позволяет провести ана лиз и вы я вить за ко номер нос ти меж годо вых коле ба ний анома лий ледовых усло вий, по сколь ку меж ду ними и сред не годо вы ми значе ни я ми за все месяцы года существует значимая корреляция (r = 0,95). В качестве нормы были взяты среднемноголетние значения ледовитости, рассчитанные за ука зан ный пе ри од. При ис следо ва нии се зон ной ди на ми ки анома лий ледо-витости Баренцева моря были использованы ее ежемесячные значения с 1934 по 2013 г. (поскольку этот ряд содержит месячные значения ледови-тости за все месяцы года).
Для ха ракте рис ти ки аномаль нос ти ледо вых усло вий была ис поль зо ва на методика количественной классификации [6, 7, 16, 24]. Объективным критерием служила величина стандартного отклонения ледовитости от нормы а. Среднемесячные и годовые аномалии ледовитости сравнивали с определенными величинами стандартного отклонения ледовитости от нормы, и уровень аномалий оценивали по пяти градациям (табл. 1).
В результате обработки массива полученных данных был создан календарь ледовых аномалий Баренцева моря за период с 1899 по 2013 г. На его осно ве вы пол нен анализ вре мен но го рас преде ле ния и по вто ря е мос ти
Таблица 1
Характеристика аномалий ледовитости Баренцева моря
Тип аномалии Условные обозначения Градации аномалий, доля а
Положительная
очень крупная +ОКР AS > 1,2а
крупная +КР 0,4а < AS < 1,2а
Около нормы (малая положительная
и отрицательная) Н |AS| < 0,4а
Отрицательная
крупная -КР 0,4а < -AS < 1,2а
очень крупная -ОКР -AS > 1,2а
крупных и очень крупных аномалий ледовитости за рассматриваемый период.
Межгодовые колебания аномалий ледовитости Баренцева моря
Результаты выполненных расчетов свидетельствуют о значительных флуктуациях аномалий ледовитости Баренцева моря в течение последних 115 лет. Проведенный анализ позволил выделить в пределах рассматриваемого отрезка времени ряд периодов похолоданий и потеплений разной продолжительности (рис. 1).
Рассматриваемый отрезок времени можно разделить на четыре большие фазы. Так, в течение первых трех десятилетий прошлого столетия (за
исключением 1922 и 1925 гг.) ледовитость превышала норму (средняя по-% ■
30 -
20 -I 10 0
-10
-20-1 "I
-30 -
_40 -Ь_и_и_и_и_и_и_и_и_и_и_и_и_и_и_и_и_и_и_и
С4 '—1 г'-, сг- I/", ■— I- Г--, 1Г. —' г<", ст* "*, ■—I Г-- Гг.
ОС 0> о. ^ с\ ст> оо
Рис. 1. Аномалии общей ледовитости Баренцева моря в 1899—2013 гг.
ложительная аномалия для этого периода составила 12%). В отдельные годы аномалии ледовитости достигали значений более 20%, ав 1917 г. — 33%.
В период 1930—1961 гг. в Баренцевом море наблюдалось уменьшение площади морских льдов вплоть до минимальных значений в 1954—1956 гг. Так, при средней для этого периода аномалии -4% отрицательные аномалии ледовитости в 1954—1956 гг. достигали -14...-15%. Только в отдельные годы тридцатилетнего периода (1932, 1935, 1941—1943 гг.) ледови-тость превышала норму.
Наиболее ярко выраженными промежутками экстремального развития гидрометеорологических процессов в Баренцевом море за последние полвека стали периоды похолодания 1962—1982 гг. и потепления 1983— 2013 гг.
В первом случае ослабление адвекции тепла атлантических вод из Норвежского моря, преобладание ветра северных направлений и интенсификация под его воздействием холодных течений приводили к формированию в этот период на акватории Баренцева моря суровых ледовых условий с максимальным значением аномалии 24% в 1969 г. Однако среднее значение аномалии ледовитости в эти годы было меньше, чем в холодный период 1899—1929 гг., и составляло 5%. Очевидно, это было вызвано коротким локальным потеплением в 1973—1977 гг. на фоне холодной фазы климатических колебаний.
Во втором случае смещение траекторий атлантических циклонов к северу и усиление западного атмосферного переноса в высоких широтах способствовали формированию отрицательных аномалий ледовитости в западном секторе российской Арктики, увеличению температуры воздуха и поверхностного слоя моря, замедлению процессов ледообразования. Ледяной покров в Баренцевом море, за исключением отдельных коротких промежутков времени (1986—1988, 1998—1999 гг.), не получил широкого распространения и распределялся на достаточно ограниченной даже для зимних сезонов акватории. При этом среднее значение аномалии ледовитости в 1983—2013 гг. составило -11%, что более чем в 2,5 раза больше (по абсолютной величине) среднего значения аномалии ледовитости в теплый период 1930—1961 гг. Наименьшая ледовитость наблюдалась в последнем десятилетии исследуемого периода с максимальными значениями аномалий ледовитости в 2006 и 2012 гг. (-30 и -26% соответственно).
Статистические характеристики ледовитости Баренцева моря и ее аномалий в пределах выделенных однородных по преобладающему знаку аномалий периодов приведены в табл. 2.
По мнению ряда авторов [3—5, 14, 15, 25, 26, 29], характерной особен-нос тью кли мати чес ких коле ба ний в Арктике явля ет ся сме на пе ри одов похолоданий и потеплений, сопряженных с изменчивостью крупномасштабной атмосферной циркуляции над Северной Атлантикой, а также с температурой поверхности воды в Северной Атлантике. В свою очередь в соответствии с климатическими изменениями в Арктике происходят колебания ледовых условий в арктических морях. Спектры колебаний, которые имеют полициклический характер, характеризуются более или менее значимыми пиками на периодах 50—60 лет, около 20, 8—12, 5—7 лет и 2—3 года.
Таблица 2
Статистические характеристики ледовитости Баренцева моря и ее аномалий в холодные и теплые периоды в 1899—2013 гг.
Период, годы Ледовитость, % Аномалия, %
максимум минимум средняя максимум минимум средняя
Продолжительные периоды
1899—1929 74 38 53 33,3 0,1 11,9
1930—1961 52 25 37 -15,3 0,3 -4,0
1962—1982 65 37 46 23,9 0,3 5,2
1983—2013 46 11 30 -30,0 0,3 -11,1
Короткие периоды
1922—1925 42 38 40 -3,1 0,5 -0,8
1941—1943 52 43
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.