ИЗВЕСТИЯ РАИ. ФИЗИКА АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА, 2009, том 45, № 4, с. 554-564
УДК 551.506:551:582
ПОЛЯРНАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ (РЕЗУЛЬТАТЫ РОССИЙСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В 2003-2006 гг.)
© 2009 г. А. И. Данилов, В. Е. Лагун
Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт 199397 Санкт-Петербург, ул. Беринга, 38 E-mail: lagun@aari.nw.ru Поступила в редакцию 16.03.2009 г.
Представлен обзор результатов российских полярных исследований в 2003-2006 гг., подготовленный в Комиссии по полярной метеорологии Национального геофизического комитета для Национального отчета по метеорологии и атмосферным наукам к XXIV Генеральной ассамблее Международного союза геодезии и геофизики (г. Перуджа, 2-13 июля 2007 г.).*
1. ИССЛЕДОВАНИЯ ПО МЕТЕОРОЛОГИИ АРКТИКИ
Динамика современного климата Арктики и возможные механизмы формирования климатических аномалий, включая влияние естественных и антропогенных факторов, рассмотрены в [1, 2]. Это исследование основано на оригинальном историческом наборе данных о параметрах атмосферы, океана и морского льда, созданном в Арктическом и антарктическом научно-исследовательском институте для XX и начала XXI столетий [1]. В конце 1970-х годов было зафиксировано потепление Арктики, которое усиливалось в течение 1990-х годов. Средние годовые значения температуры воздуха в Северной полярной области выросли примерно на 0.5°С. Влияние изменения атмосферной циркуляции на изменчивость температуры воздуха, вклад аэрозоля и содержания парниковых газов в формирование вертикального распределения температуры в арктической атмосфере и возможной положительной обратной связи морской лед-альбедо проанализировано в [2].
История организации и основные научные результаты комплексных исследований, проводимых в центральной части Арктического бассейна на отечественных дрейфующих станциях "Северный полюс", представлены в [3]. Обобщение приземных метеорологических данных, полученных на дрейфующих станциях "Северный полюс", для периода 1937-1938 гг., 1950-51 гг. и 1954-1991 гг. выполнено в [4], включая параметры пространственно-временной изменчивости приземной температуры, влажности, давления, скорости ветра, осадков, солнечной
* Russian National Report. Meteorology and Atmospheric Sciences. 2003-2006 / Edited by I.I. Mokhov and A. A. Krivolutsky. National Geophysical Committee RAS. Moscow: MAX Press, 2007. 180 p. См. также: Мохов И.И. Российские исследования в области метеорологии и атмосферных наук в 2003-2006 гг. // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45. < 2. C. 163.
радиации, облачности и атмосферные явления над акваторией Северного Ледовитого океана. В работе
[5] приводятся оценки долгопериодных колебаний приземной температуры воздуха и атмосферного давления для периода 1875-2000 гг., выполненные на основе композитного временного ряда.
Указанный набор данных размещен на http://www. irontier.iarc.uaf.edu/~igor/research/data/airtemppres.php. Анализ аномалий температуры воздуха выявил значительные низкочастотные колебания, которые определяют изменчивость климата Арктики в масштабах нескольких десятилетий (50-80 лет), включая тренд приземной температуры и смену стадий потепления (1920-1950 гг., конец 1970-х гг. до настоящего времени) и стадий похолодания (в период до 1920-х и в 1960-1970-е гг.) в Северной полярной области. К причинам формирования указанных периодов потепления Арктики принято относить естественную изменчивость и увеличение содержания париниковых газов в атмосфере.
Макромасштабные особенности атмосферной циркуляции над Арктическим регионом описаны в
[6]. В работе впервые опубликован дополненный многолетний календарный каталог (1950-2005 гг.) основных форм атмосферной циркуляции в Северном полушарии по классификации Вангенгейма-Гирса.
Региональные и сезонные особенности многолетних изменений приземной температуры воздуха на Северо-Западном Таймыре изучены в [7] по данным полярных станций мыс Челюскин (19322001 гг.) и Остров Диксон (1916-2001 гг.) и в низовье. Енисея по данным станций Туруханск (19112001 гг.) и Подкаменная Тунгуска (1935-2001 гг.). Описаны метаданные указанных станций. Установлен циклический характер изменений температуры водуха в Средней Сибири и на побережье арктических морей с выраженным потеплением в весенне-летний сезон.
Результаты исследования возможных изменений полярного климата, проведенного на основе моделирования климата высоких широт с помощью набора глобальных совместных моделей общей циркуляции атмосферы и океана (AOGCM) представлены в [8-11]. Основные результаты указанной серии работ получены при анализе систематических ошибок моделей, используемых в расчетах параметров современного климата. Представлен также сранительный анализ оценок возможных изменений полярного климата XXI столетия, получаемых в расчетах по ансамблю IPCC AR4 AOGCM, при учете внешнего воздействия согласно последним сценариям IPCC об изменении содержания в атмосфере парниковых газов и аэрозоля - SRES (Special Report on Emission Scenarios). Новая версия AOGCM ГГО использована для исследования естественной и антропогенной изменчивости полярного климата в рамках международных проектов Atmospheric Model Intercomparison Project [12], Coupled Model Intercomparison Project [13] и программы АСИА (Arctic Climate Impact Assessment [14]. Методы и результаты оценивания воздействия глобальных атмосферных процессов на формирование метеорологического режима Арктики рассмотрены в [15-20]. При этом особое внимание уделено изучению эволюции климата Северной полярной области в двадцатом столетии с учетом естественных и антропогенных факторов. Оценки возможных изменений климата Арктики в двадцать первом столетии получены для различных сценариев антропогенного форсинга [21, 22]. Большинство результатов моделирования метеорологического режима Арктического региона с помощью современных моделей общей циркуляции атмосферы и океана хорошо согласуются с наблюдаемой в конце двадцатого века положительной аномалией приповерхностной температуры воздуха, в отличие от оценок потепления Арктики в середине столетия [9, 10, 13, 20].
В [23] оценены параметры изменчивости приземной температуры воздуха в двадцатом столетии в высоких широтах Северного полушария. Получено заключение о значительном росте за последние два десятилетия климатических изменений в Арктике, которые зачастую превосходят естественную изменчивость.
Условия формирования экстремально низких температур воздуха в Северном полушарии рассмотрены в [24] на основе сравнения текущих и исторических данных наблюдений на станциях Верхоянск и Оймякон за общий период наблюдений (1943-2004 гг.). В результате "полюсом" холода по ряду дополнительных критериев признана станция Оймякон (аэропорт). Такой анализ важен при построении процедуры комплексного контроля качества метеорологических данных.
Северные и арктические экосистемы являются значительными источниками парниковых газов, та-
ких как углекислый газ, метан и неметановые углеводороды. Полевые измерения концентрации парниковых газов выполнены в северной части Западной Сибири, в районе крупнейших мировых газовых местрождений и обширных заболоченных территорий и на акватории Северного Ледовитого океана [25-27]. Оценки суммарного вклада от местных естественных (природные болотные комплексы) и антропогеных источников (районы добычи газа и объектов транспортной инфраструктуры) в глобальный бюджет атмосферного метана получены в [28-29].
Использование систематических метеорологических наблюдений совместно с гидродинамическим моделированием для изучения формирования бюджета парниковых газов обеспечило получение информации высокого качества о распределении различных атмосферных газовых составляющих [30].
Возможность ассимиляции текущих метеорологических данных в региональной транспортной фотохимической модели, используемой для моделирования эмиссии и распределения атмосферного метана, продемонстрирована в [28]. Интенсивность природных и антропогенных источников определена на основе прямых измерений и регионального моделирования. Для оценки межгодовой изменчивости содержания парниковых газов в приземном слое и в тропосферном столбе использованы многолетние ряды наблюдений, полученные с помощью спектроскопической методики (1991-2001 гг.) и газохрома-тографической установки (1987-2001 гг.) [31]. Оценены многолетняя сезонная изменчивость и статистически значимые межгодовые тренды общего содержания и концентрации метана. Полученные результаты [31-33] сопоставлены с данными станций фонового мониторинга в Арктике, расположе-ными в Северной Европе, а также с трендом концентрации метана в глобальной атмосфере. Описанная модель способна усваивать и верифицировать новейшие спутниковые данные о суммарном содержании и профилях метана в атмосфере.
Результаты сезонных измерений концентрации полициклических ароматических углеводородов на станции Валькаркай (Чукотка) в августе-сентябре 2002 г. представлены в [34] в сравнении с данными станций полярной сети мониторинга. Вследствие сжигания ископаемого топлива содержание в атмосфере Чукотки полициклических ароматических углеводородов заметно выше, чем в других районах арктического побережья. В работах [35, 36] прана-лизиоованы данные о содержании полихлорирован-ных бифенилов, хлорорганических пестицидов и их метаболитов в приземном слое на станциях Амдер-ма и Валькаркай. Выраженное локальное превышение над уровнем фоновых концентраций связано с особенностями дальнего переноса и местных источников загрязняющих веществ.
Сезонное уменьшение концентрации ртути в приземном слое атмосферы на станции Амдерма зафиксировано в [37] в весенне-летний период по данным измерений за период с июня 2001 г. по февраль 2004 г.
Новые данные о природе формирования арктических дымок и туманов получены в [38] как результат оригинальных измерений аэрозоля в приводном слое над окраинными арктическими морями. Уникальные самолетные измерения микрофизических параметров слоистых облаков над морем Бофорта, включая профиль водности и спектры капель, представлены в [39].
Оценки долгопериодных изменений параметров
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.