УДК 551.578.46(215-17)
Пространственно-временная изменчивость высоты снежного покрова в Северном полушарии
Л. М. Китаев*
Рассмотрена пространственно-временная изменчивость высоты снежного покрова в Северной Америке и на севере Евразии в 1967—1982 гг. Выявлены существенные различия высоты снежного покрова и ее региональных многолетних трендов. Имеются слабые корреляции изменения снегозапасов в разных регионах. Пространственные особенности корреляций снегозапасов и индекса североатлантического колебания соответствуют особенностям атмосферной циркуляции.
Цель исследований, исходные материалы
Снежный покров, будучи важным звеном климатической и гидрологической систем, служит хорошим индикатором изменений региональных и глобальных природных процессов. Выявление особенностей формирования снежного покрова крупных регионов Северного полушария и является целью данной работы.
Сравнительная характеристика изменений снежного покрова проведена для севера Евразии (страны СНГ и Балтии) и севера Северной Америки (Канада), т. е. для территорий между 30—40° с. ш. и 80—85° е. ш. Исследуемые территории были разделены на крупные физико-географические регионы (рис. 1). Для севера Евразии в соответствии с ранее проведенными исследованиями [I] выделены Восточно-Европейская равнина, Урал, север Сибири, Западная Сибирь, Восточная Сибирь, Дальний Восток и Казахстан. Такие крупные горные системы, как Кавказ, Алтай, Саяны, отроги Тянь-Шаня и Памира, не рассматривались, так как формирование снежного покрова здесь имеет особый режим и требует специального исследования. В Северной Америке выделены западный, центральный и восточный регионы в границах Канады. Западный регион включает в себя среднегорья с высотами не менее 1000 м. Он объединяет Аляскинский и Береговой хребты, Скалистые горы и горы Маккензи, входящие в систему Кордильер. В центральном районе расположены предгорная равнина, ограниченная с востока побережьем Гудзонова залива, и Арктический архипелаг. Восточный регион, располагаясь в зоне с осадками 500—1000 мм в год, примыкает к Атлантическому океану и включает в себя п-ов Лабрадор, о-в Ньюфаундленд и бассейн р. Святого Лаврентия.
* Институт географии Российской академии наук.
зо'ел во за по т т
Рис. 1, Границы регионов и расположение метеостанций, данные которых использовались для анализа высоты снежного покрова.
а) северная часть Северной Америки; 6) север Евразии.
Для анализа состояния снежного покрова означенных территорий были использованы данные наблюдений за высотой снежного покрова станций, включенных в список ВМО (см, рис. 1). На территории севера Евразии их 284, в северной части Северной Америки — 142. Рассматривался период с 1967 по 1982 г. Выводы основаны на анализе снегозапасов в феврале, как максимальных за зиму практически во всех исследуемых регионах.
Пространственно-временная изменчивость снежного покрова
Пространственное распределение высот снежного покрова рассматриваемых территорий соответствует распределению температуры воздуха и осадков зимнего периода, в целом высота снежного покрова уменьшается с севера на юг. Максимальная высота снежного покрова (> 60 см) в феврале на севере Евразии наблюдается в бассейнах рек Печора и Северная Двина Восточно-Европейской равнины и на Камчатке, где в результате поступления теплых воздушных масс в зимний период происходит интенсивное выпадение осадков. В северной части Северной Америки высота снежного покрова > 60 см отмечена на п-ове Лабрадор, между Гудзоновым заливом и Великими американскими озерами, что обусловлено значительным количеством осадков зимой, а также в верховьях р. Маккензи, где по-
29
Таблица 1
Высота снежного покрова в феврале в 1967—1982 гг.
Характеристика Северная часть Северной Америки Север Евразии
Минимум, см 26,4 26,5
Максимум, см 62,2 34,5
Среди« многолетнее, см 46,0 29,9
Стандартное отклонение, см 7,878 2,210
Тренд, см/год -0,333 0,240
вышенная скорость снегонакопления может быть связана с орографией, частыми выходами циклонов и преобладающим в годовом ходе количеством зимних осадков. Минимальная высота снежного покрова в феврале (< 10 см) отмечена в местах с недостатком осадков и высокой температурой воздуха зимой. На севере Евразии это — юг Восточно-Европейской равнины, Туранская равнина и Казахстан (южнее 50° с. ш.), в северной части Северной Америки — это верховья рек Фрейзер и Колумбия, районы оз. Виннипег и Великих американских озер.
В целом при близком широтном расположении — между 30—40° с. ш. и 80—85° с. ш. — в среднем для 1967—1982 гг. в северной части Северной Америки высота снежного покрова была в 1,5 раза больше, чем на севере Евразии, а максимальный снегозапас больше в 2 раза (табл. 1). Это подтверждают и данные о снегозапасах в отдельных регионах. Во всех рассматриваемых регионах Северной Америки среднемноголетняя высота снежного покрова в феврале не менее 35 см (максимум 50—70 мм), тогда как на севере Евразии — на Восточно-Европейской равнине и Дальнем Востоке — не более 30 см (максимум 30—37 см), в Казахстане и на Туран-ской равнине мощность снеговой толщи составляет всего 10 см (табл. 2).
Таблица 2
Региональные особенности высоты снежного покрова в 1967—1982 гг.
Регион Минимум, см Максимум, см Среднее многолетнее, см Стандартное отклонение, см Тренд, см/год
Северная часть Северной Америки
Западный 17,0 64,0 34,5 14,25 -0,23
Центральный 29,0 51,0 40,4 6,31 -0,40
Восточный 15,0 71,0 46,9 13,14 -0,28
Север Евразии
Восточно-Европейская равнина 16,5 30,8 24,5 4,80 0,29
Север Сибири 21,0 46,5 31,5 10,07 1,71
Запад Сибири 29,0 55,0 41,1 6,31 0,57
Восток Сибири 33,6 51,3 42,5 4,65 0,60
Дальний Восток 25,5 37,2 29,6 3,44 0,29
Урал 30,6 65,1 45,0 8,74 0,03
Туранская равнина и Казахстан 6,1 14,4 9,6 2,36 0,10
Кроме того, для регионов севера Евразии характерны более значимые различия снегозапасов по сравнению с северной частью Северной Америки, что обусловлено прежде всего климатическими особенностями этих регионов. На формирование климата Северной Америки прежде всего оказывают значительное влияние влажные океанические массы воздуха. Для Евразии характерно наличие значительных территорий с континентальным климатом. Имеют место относительно теплые центр и юг Восточно-Европейской равнины, Казахстан и Туранская равнина, Урал, как крупное орографическое препятствие на пути воздушных масс, область устойчивого сибирского антициклона. В результате здесь формируется ряд отрицательных аномалий снегозапасов [1], определяющих меньшие по сравнению с Северной Америкой снегозапасы.
Есть также и региональные различия временных изменений снегозапасов за исследуемый период — с 1967 по 1982 г. Стандартное отклонение снегозапасов в феврале в Северной Америке за исследуемый период в 3,5 раза больше стандартного отклонения снегозапасов на севере Евразии. Та же тенденция характерна и для отдельных регионов исследуемых территорий (см. табл. 1 и 2).
Тренды высоты снежного покрова севера Евразии и Северной Америки имеют противоположные знаки — соответственно 0,24 и -0,33 (табл. 1, рис. 2). Скорость изменений снежного покрова в Северной Америке больше, чем в Евразии, что соответствует различиям высот снежного покрова. Означенные тенденции характерны и для отдельных регионов (см. табл. 2). Наиболее значимые многолетние изменения снегозапасов в феврале отмечены в центральных частях континентов — в центральном регионе северной части Северной Америки и в Сибири.
Дальние связи между снегонакоплением в отдельных регионах
В целом для зимних месяцев 1967—1982 гг. между регионами каждого континента не существует значимых корреляций изменения высоты снежного покрова. На севере Евразии исключение составляют значимые коэффициенты корреляции многолетнего хода снегозапасов в феврале в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке (коэффициент корреляции 0,33), а также в Западной Сибири и в Казахстане (коэффициент корреляции 0,45). Для северной части Северной Америки отмечена близость многолетних изменений высоты снежного покрова в феврале в западном и центральном регионах (коэффициент корреляции 0,50). Относительное сходство изменений снегозапасов в этих соседствующих друг с другом регионах может быть связано с некоторой близостью региональных метеорологических условий.
Рис. 2. Многолетние изменения высоты снежного покрова в феврале в северной части Северной Америки {/) и на севере Евразии (2). Жирные линии — тренды.
Сходство между многолетним ходом снегозапасов на территориях рассматриваемых континентов практически отсутствует. Коэффициенты корреляции чрезвычайно малы. Значимая, но малая отрицательная теснота связи характерна только для многолетнего хода высоты снежного покрова в феврале на Дальнем Востоке и в западном регионе северной части Северной Америки (коэффициент корреляции -0,54) и в Восточной Сибири и центральном районе Северной Америки (коэффициент корреляции -0,51). В первом случае речь идет о наиболее близко расположенных регионах двух континентов, во втором — о регионах, расположенных в центральных частях Северной Америки и севера Евразии. Отрицательная корреляция соответствует разнонаправленным трендам многолетних изменений снегозапасов выделенных регионов.
Отдельный блок исследований был посвящен анализу связи между многолетней изменчивостью индекса североатлантического колебания (NAO), характеризующего изменения барического градиента над Атлантикой [3, 4], и высоты снежного покрова в феврале на исследуемых территориях. Для данных за 1967—1982 гг. были рассчитаны коэффициенты корреляции снегозапасов в феврале со средним за период снегонакопления значением индекса NAO и со значением NAO в феврале. Для анализа снегозапасов были использованы данные метеостанций за февраль по всем регионам северной части Северной Америки, Восточно-Европейской равнины, Туран-ской равнины и Казахстана, Урала и Западной Сибири. Как показал анализ, значимая связь между динамикой снегозапасов на ВосточноЕвропейской равнине и NAO практически отсутствует. При этом положительные коэффициенты корреляции отмечаются на севере равнины, а отрицатель
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.