Гляциоклиматические характеристики Арктического бассейна (по данным дрейфующих станций)
Е.И. Александров, Н.Н. Брязгин, А.А. Дементьев, В.Ф. Радионов
Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург
Представлены результаты метеорологических и радиационных исследований в околополюсном районе, в особенности в 2004—2006 гг.
Арктический бассейн занимает площадь 4,47 млн км2 к северу от арктических морей. Изученность этого района еще недостаточна, однако освещенность данными наблюдений более значительна, чем других океанов, чему способствовала организация на льдах дрейфующих станций «Северный полюс» (СП). Первая станция была открыта в 1937 г., вторая в 1952 г. и далее продолжали дрейф другие станции до 1991 г. (СП-31), сменяя друг друга по мере их выноса со льдами в Северную Атлантику. После 12-летнего перерыва наблюдения на дрейфующих станциях возобновились, и к настоящему времени уже поступили данные со станций СП-32, СП-33 и СП-34 (рис. 1).
Гляциоклиматические условия формируются в результате взаимодействия разнообразных климатооб-разующих факторов. Одна из основных особенностей климата высоких широт Северного полушария — чередование полярного дня и полярной ночи.
180*
Рис. 1. Маршруты дрейфа станций СП-32 в июне 2003 — феврале 2004 г., СП-33 в сентябре 2004 — августе 2005 г. и СП-34 в сентябре 2005 - мае 2006 г. Fig. 1. Routs of drifting stations NP-32 in June 2003 — February 2004, NP-33 in September 2004 — August 2005, NP-34 in September 2005 — May 2006
Полярный день начинается 19 марта на полюсе, уже через 12 дней доминирует во всем районе и длится в среднем 174 дня, как и полярная ночь, которая начинается 25 сентября на полюсе, через 12 дней преобладает во всем рассматриваемом районе и длится 164 дня.
Подстилающая поверхность здесь однообразна. Во время снегонакопления, в среднем с конца августа до конца июня, залегает ровный снег, иногда с застругами. В период таяния появляются снежницы и даже небольшие озера на льду, сам лед бугристый серо-белого цвета. Это многолетние паковые льды размерами от километров до сотен километров и толщиной 2—4 м. Среди них встречаются ледяные острова, отколовшиеся от шельфового ледника на о. Элсмира, толщиной от 10 до 65 м [4]. Известны 13 островов (на них были организованы 6 советских и 7 американских станций), дрейф которых в среднем продолжался по 4 года, максимально до 38 лет (американская станция Т-3). Поверхность ледяных островов такая же, как и паковых льдов. Наличие снежного покрова на льдах на протяжении 300—320 дней в году обусловливает высокие значения альбедо подстилающей поверхности и тем самым уменьшает количество поглощенной солнечной энергии в период таяния на 30—40% [5]. В среднем альбедо равно 77%.
Суммарная радиация значительна и равняется 2857 МДж/м2 за год. Максимум ее приходится на июнь (567 МДж/м2). Здесь велико значение рассеянной радиации (624 МДж/м2): она на 80% превышает прямую (147 МДж/м2). В период таяния суммарная радиация на 15—20% больше, чем на побережье арктических морей. Вследствие высокой отражательной способности подстилающей поверхности поглощенная радиация (полученная по соотношению Вк = Q (1-А/100)), составляет 682 МДж/м2 в год — это всего 24% суммарной радиации (табл. 1).
Максимум суммарной и поглощенной радиации отмечается в июне, когда высота солнца наибольшая (23° на полюсе), а максимум радиационного баланса приходится на июль — время наибольшего таяния вследствие снижения альбедо и высокой температуры воздуха. Радиационный баланс за год отрицательный (-141 МДж/м2), а за май—август положительный (365 МДж/м2) [1, 2, 8].
По данным станций, дрейфовавших в околополюсном районе в 1954—1988 гг., были рассчитаны
Таблица 1
Средние месячные и годовые значения элементов солнечной радиации (85—90°с.ш.), МДж/м2
Солнечная радиация I II III IV V VI VII ' VIII IX X XI : XII Год
Суммарная 23 : 356 704 760 567 : 362 85 0 2857
Поглощенная 6 68 126 170 187 110 15 0 682
Баланс -84 -80 -75 -29 38 101 155 71 -29 -54 -75 -80 -141
Альбедо 84 81 82 77 60 67 82 90
Таблица 2
Средние месячные значения температуры воздуха (Т, °С), давления (Р, гПа), осадков мм) и скорости ветра (V, м/с), их
среднеквадратические отклонения а и экстремумы в околополюсной области севернее 85' ' с.ш.
Параметр I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Т -32,7 -34,8 -33,0 -25,6 -12,4 -2,7 -0,3 -1,8 -9,4 -19,5 -27,9 -30,7
°т 3,2 3,0 3,0 2,4 1,6 0,8 0,2 0,8 2,0 2,8 2,8 3,4
Tmax -26,5 -28,9 -28,7 -20,6 -9,5 -1,5 0,1 -0,6 -5,7 -14,1 -19,5 -20,0
Tmin -39,5 -39,8 -39,6 -29,0 -15,0 -4,4 -0,7 -3,5 -13,7 -23,7 -31,9 -37,0
Абс.тах Т -1,2 -0,2 -4,5 -0,6 0,3 3,8 4,3 2,1 1,0 -0,2 -2,9 -1,3
A6c.min Т -51,9 -56,0 -50,4 -50,0 -27,3 -14,4 -5,1 -13,1 -32,5 -43,3 -47,3 -49,6
Р 1016,7 1015,4 1015,7 1020,3 1019,8 1011,7 1009,6 1009,8 1009,9 1010,3 1017,7 1015,7
°P 6,6 6,9 8,8 5,6 4,9 5,5 3,7 4,3 3,7 5,4 5,9 6,1
P max 1028,1 1027,3 1030,1 1027,2 1028,8 1021,2 1015,2 1018,2 1016,0 1024,9 1031,2 1027,5
P min 1005,6 995,7 998,0 1004,4 1011,7 1004,1 1002,5 1001,6 1001,7 998,3 1009,8 1004,6
Абс.тах P 1060,7 1047,6 1055,3 1052,7 1046,1 1034,1 1030,9 1034,8 1038,8 1036,9 1047,2 1052,2
Абс. min P 969,5 965,6 964,1 965,1 977,2 981,7 976,1 985,6 982,9 952,4 974,2 961,3
q 11,3 10,1 11,6 8,2 8,1 10,8 20,5 22,8 23,2 18,6 11,9 9,9
°q 6,7 7,9 5,8 6,4 6,4 6,0 8,6 8,4 10,8 6,3 7,8 5,6
qmax 28,0 29,3 22,4 20,1 27,6 21,2 38,5 41,6 56,2 30,8 30,3 24,4
qmin 3,1 0,7 0,6 0,5 0,8 0,4 9,6 9,1 6,7 7,6 1,1 1,0
Суточный max q 12,0 14,2 13,2 10,3 3,3 6,6 13,8 10,6 11,8 7,0 8,7 8,0
V 5,3 4,8 5,3 4,7 4,5 4,6 4,6 4,8 5,1 5,3 4,8 4,8
°V 1,0 1,1 0,8 0,8 0,9 0,8 0,7 0,9 0,9 1,2 0,8 1,1
V max 7,4 6,4 7,5 6,4 5,8 6,0 5,7 7,0 6,8 7,3 6,6 7,1
V min 3,1 2,7 3,6 2,8 2,7 3,0 3,4 3,6 3,4 2,2 3,1 2,9
Vmax B CP0K 24 25 18 16 14 14 14 21 18 24 18 21
среднемноголетние значения гляциоклиматических характеристик (табл. 2). Данные новых дрейфующих станций и судна «Фрам» приведены в табл. 3. Как видно из таблицы, температуры воздуха в приполюсной области за столетие со времени дрейфа «Фрама» существенно повысились. Результаты наблюдений за температурой воздуха на дрейфующих станциях СП-32, СП-33 и СП-34 и сопоставление их с многолетней нормой для района дрейфа станций (см. табл. 2) также свидетельствуют о происходящем изменении термического режима за последние 50 лет в околополюсном районе Арктического бассейна [7].
Снегонакопление на льдах Арктического бассейна невелико. За год в рассматриваемом районе выпадает от 150 до 200 мм осадков [2]; их годовой ход представлен на рис. 2. Максимум общих осадков приходится на июль. В это время здесь выпадают и
жидкие осадки, всего за год они равны 28 мм (16%). Снегонакопление за счет снега составляет 14,2 г/см3. Однако не все жидкие осадки попадают в океан.
q,MM
Рис. 2. Годовой ход осадков q для акватории со льдами в
Арктическом бассейне, мм Fig. 2. Multiannual changes of precipitation q in the Arctic Ocean, mm
Таблица 3
Средние месячные температуры воздуха Т, их среднеквадратические отклонения ат и наибольшие Ттах и наименьшие
Тт1г| значения, измеренные в синоптические сроки в районе дрейфа станций СП-32, СП-33, СП-34 и судна «Фрам», °С*
Год Параметр I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
СП-32
2003 Т -1,6 -0,1 -0,9 -6,1 -18,3 -22,7 -33,2
°т 2,1 0,8 1,7 3,7 5,2 7,0 4,6
Ттах 1,1 2,4 2,1 0,0 -8,8 -4,6 -24,5
Ттт -9,0 -2,5 -6,5 -20,4 -31,9 -35,2 -42,4
2004 Т -31,7 -32,6
°Т 6,9 6,7
Ттах -22,0 -13,4
Ттт -42,8 -42,0
СП-33
2004 Т -9,6 -17,2 -27,7 -26,6
°Т 4,8 7,1 5,9 6,7
Ттах -0,3 -2,8 -15,3 -11,7
Ттт -23,4 -33,9 -39,9 -38,2
2005 Т -26,8 -28,7 -34,3 -24,2 -6,9 -1,4 0,0 -2,0
°Т 6,3 4,8 5,8 6,3 4,4 1,4 0,5 2,1
Ттах -5,5 -16,8 -18,6 -12,1 0,7 1,0 0,8 1,2
Ттт -40,4 -38,5 -45,2 -37,0 -19,5 -5,0 -1,6 -9,0
СП-34
2005 Т -7,1 -16,1 -25,4 -22,9
°Т 4,4 5,9 6,1 7,6
Ттах -2,3 -3,5 -10,5 -5,4
Ттт -19,2 -32,8 -34,4 -35,7
2006 Т -16,6 -31,2 -30,5 -13,3 -9,3
°Т 9,1 6,3 3,8 6,2 3,9
Ттах -0,8 -18,4 -17,4 -2,7 -0,4
Ттт -34,1 -41,7 -38,3 -30,0 -19,9
«Фрам»
1895 Т -33,4 -37,0 -34,7 -28,2 -12,0 -1,9 -0,1 -2,3 -9,7 -21,4 -31,3 -32,8
°Т 7,9 5,2 4,4 2,9 4,6 2,3 0,7 1,7 6,8 5,0 6,3 5,6
Абс.тах Т -12,0 -21,4 -22,3 -20,2 -4,2 1,1 1,7 1,2 0,6 -11,5 -13,0 -19,4
Абс.тт Т -50,1 -45,8 -41,8 -38,4 -23,2 -9,2 -2,2 -6,9 -25,6 -30,2 -43,8 -45,4
*Для станции СП-33 среднее значение рассчитано за период с 10 по 30 сентября, для станции СП-34 — с 1 по 25 мая и с 19 по 30 сентября.
Если на льду еще есть снег, они увлажняют его, а дожди после стаивания снега чаще стекают в снежницы и озера, где и аккумулируются, но какая-то часть (не более 10%) все же попадает в океан.
Рассмотрим отдельно осадки, измеренные на станциях СП-32, СП-33 и СП-34 с 2003 по 2006 г. В течение почти всего цикла наблюдений на станции СП-32 осадки выпадали часто. С июня по сентябрь каждый месяц отмечалось более 20 дней с осадками. В июле—августе выпадали в основном жидкие осадки, а начиная с сентября — преимущественно твердые. Месячные суммы осадков (скорректированные
значения) с июня 2003 г. по февраль 2004 г. в 1,5—3 раза превышали многолетние нормы, за исключением декабря 2003 г. (табл. 4).
За последние 3 года, после 12-летнего перерыва работы дрейфующих станций, количество осадков в этом районе увеличилось в среднем на 38 мм в год (208 и 170 мм). Это обусловлено общим повышением их количества в районе Северного Ледовитого океана в последнее время: жидких осадков почти вдвое — от 28 до 46 мм, твердых и смешанных — от 138 до 162 мм. Годовой ход общих осадков не изменился, минимум отмечается в марте и максимум в июле.
Таблица 4
Измеренные (q) и исправленные (qcorr) месячные суммы осадков и их суточные максимумы (max q, max qcorr) для района
дрейфа станций СП-32, СП-33 и СП-34, мм*
Г
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.