ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2011, № 3, с. 17-32
= ТЕОРИЯ И СОЦИАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ ГЕОГРАФИИ
УДК 551.465 (268.4)
КЛИМАТ МОРЕЙ ЗАПАДНОЙ АРКТИКИ В НАЧАЛЕ XXI ВЕКА © 2011 г. Г.Г. Матишов, С.Л. Дженюк, А.П. Жичкин, Д.В. Моисеев
Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра РАН Поступила в редакцию 16.07.2010.
По материалам экспедиционных исследований и базы океанографических данных Мурманского морского биологического института, а также с учетом изменений климата за последние 20 тыс. лет, проведен анализ современных климатических показателей морей Западной Арктики. С начала 2000-х годов наблюдалась длительная положительная аномалия температуры воды в Баренцевом море, сопровождавшаяся снижением ледовитости. Однако в последние годы (2007-2009) климатические условия возвращаются к норме. Реакция морской экосистемы на эти изменения неоднозначна, наиболее чувствительны к ним бентосные сообщества. Обсуждается влияние климатических изменений на морскую деятельность в Западной Арктике.
Введение. В последнее время в мире растет интерес к проблемам изменения климата. Это обусловлено как растущей зависимостью мировой экономики от климатических факторов, так и увеличением объема знаний об основных параметрах, характеризующих климатическую динамику: температуре воздуха и водных масс Мирового океана, площади и объеме материковых ледников и морских льдов, продуктивности наземных и морских экосистем. Широкой популярностью пользуется концепция глобального потепления, вызванного ростом концентрации парниковых газов в атмосфере. Первоначально она была сформулирована как научная гипотеза [4], теперь же воспринимается как общепризнанный факт и средство политической борьбы [7].
Установлено, что в геологическом прошлом Земли периоды потепления сменялись эпохами похолодания с сопутствующим оледенением полярных, субполярных и даже умеренных районов. Продолжительность периодов потепления или похолодания варьирует от нескольких миллионов до нескольких тысяч лет [23-27].
Проблемы материкового оледенения, морского и океанического перигляциала в Северной Атлантике и Западной Арктике являются производными глобальной климатической динамики. Многие десятилетия эти ключевые вопросы находятся в фокусе работ Мурманского морского биологического института (ММБИ). Начиная с 1935 г. (года создания ММБИ), здесь проводятся систематические экспедиционные исследования среды и морских экосистем Западной Арктики [2, 11, 17-19, 33, 36, 37, 45, 49, 61], ежегодно выполня-
ются океанографические наблюдения на вековых разрезах в Баренцевом море [62]. Наряду с этим в кооперации с Национальной администрацией по океану и атмосфере США (НОАА) выполнен цикл работ по архивации данных океанологических наблюдений и созданию электронных климатических атласов морей Западной Арктики, а так же юга России [35, 39-43].
Эволюция климата и материкового оледенения Западной Арктики за последние 20 тыс. лет. Мировой океан - это относительно стабильная система, поэтому мгновенные катаклизмы в нем маловероятны. Лито- и биостратиграфические работы, радиоуглеродные датировки позволяют реконструировать историю ледниковых покровов на шельфе, а значит, и историю климата [22, 46, 48, 51-54]. Поздневюрмское (21-18 тыс. лет назад) материковое оледенение охватывало почти все пространство североамериканских и европейских шельфов в полярных и умеренных широтах и, возможно, было одним из максимальных по мощности льда и площади его распространения (рис. 1). Основные центры покровных оледенений находились в Гренландии, Исландии, на Шпицбергене, Новой Земле и других гористых островах и архипелагах высоких широт. Толщина ледникового покрова составляла 0.5-1.5 км. Развитие поздневюрмского оледенения на шельфе имело определенные ритмы. Они характеризовались стадиями наступания ледников и межста-диалами, при которых происходила деградация оледенения. Можно выделить следующие основные стадии наступания ледников: внешнюю (максимальную), внутришельфовую, прибрежную
к
со ЕЯ М
О
н к
£ я
о м ч
к ^
ч и
0 ч
1 ©
к л и
о
70°
60°
& К
Е
о ю
а
й
Рис. 1. Реконструкция ледниковых покровов на шельфе и обстановки в открытой части Северной Атлантики и Норвежско-Гренландского бассейна в эпоху последнего оледенения. 1 - внешний край шельфа; граница ледниковых покровов, 2- максимум поздневюрмского оледенения, 3- внутришельфовая (16-14 тыс. лет) стадия, ^ 4 - прибрежная (13.5 - 12.4 тыс. лет) стадия, 5 - фьордовая (11.3 - 10.2 тыс. лет) стадия, 6 - шельфовые ледники в максимум последнего оледенения, 7 - айсберги и паковые льды, 8 - ареал айсбергов, 9 - современные ледники, 10 - вероятное растекание в позднеледниковье материкового льда. На врезке - участок шельфа в Норвежек ском море.
и фьордовую (рис. 1). Каждая из последующих стадий была слабее, ледники занимали меньшую площадь. В периоды максимального оледенения уровень океана понижался примерно на 120 м, современный шельф был сушей. Скандинавия и Кольский полуостров полностью освободились ото льда около 7.5-8.5 тыс. лет назад [23-27, 46, 54].
Время, необходимое для того, чтобы образовался или растаял материковый лед, занимает тысячи лет. На фоне тысячелетних циклов потепления и похолодания наблюдаются менее продолжительные, с периодами в сотни и десятки лет. В XVII-XIX вв. в Западной Арктике по историческим данным регистрировалась кульминация так называемого Малого ледникового периода (МЛП). Этот период естественным образом сменился наблюдаемым сейчас периодом потепления.
Несомненно, что определяющее влияние на климат Северного Ледовитого океана оказывает заток атлантических вод. Один из индикаторов мощности затока вод атлантического происхождения - это положение полярного фронта, разделяющего холодные арктические и теплые атлантические трансформированные воды [27, 31, 47, 62]. Известно, что в ледниковые эпохи полярный фронт уходил далеко на юг, а айсберги распространялись до Азорских островов. С потеплением фронт сдвигался к северу [27]. По наблюдениям за положением полярного фронта можно судить об изменении климата западно-арктических морей.
В связи с этим следует упомянуть о развитии Антарктического ледникового покрова. Мощный материковый лед объемом около 24 млн. км3 до сих пор полностью покрывает континент и, естественно, оказывает огромное влияние как на циркуляцию и уровень вод Мирового океана, так и на глобальный климат. Во время максимального развития оледенения, в том числе и в вюрме, материковый лед достигал края шельфа, а дрейфующие айсберги проникали до 40-50° ю.ш. Считается, что объем льда на материке многократно изменялся в зависимости от климатических колебаний, но ледники, видимо, никогда полностью не исчезали. Лед и сейчас покрывает многие районы прибрежного шельфа в морях Росса, Уэдделла, Беллинсгаузена и др. [27, 29]. Значительных изменений Антарктического ледникового покрова пока не наблюдается.
В настоящее время нет единого мнения о причинах возникновения ледниковых периодов и сменяющих их климатических оптимумов. К основным "спусковым механизмам" и причи-
нам относят извержения вулканов, концентрацию парниковых газов, изменения положения Земли относительно Солнца, циклы солнечной активности [27].
Колебания климата морей Западной Арктики в XX-XXI вв. и его ожидаемые изменения.
Как уже отмечалось, среди факторов, определяющих климат морей Западной Арктики, ведущую роль играет адвекция тепла Североатлантическим течением. Благодаря распространению атлантических вод в Баренцевом море существует устойчивая фронтальная зона, отделяющая его незамерзающую юго-западную часть от остальной акватории с трансформированной водной массой и сезонным ледяным покровом (рис. 2, 6). Распространение атлантических вод вдоль подводных желобов, выпаханных материковым льдом [60], приводит к значительной пространственно-временной изменчивости температуры воды, поэтому для объективного суждения о климатических тенденциях необходимо использовать осредненные характеристики [31, 47, 62].
Мощность потока атлантических вод, его пространственно-временные изменения, положение полярного фронта лучше всего определяются в ходе анализа данных измерений температуры и солености на стандартных (вековых) разрезах. Это связано с трудоемкостью измерений скорости и направления течений in situ и с тем, что для вековых разрезов собрана наибольшая база данных именно по температуре и солености [31, 39-42, 58, 65]. В этой связи актуальным представляется анализ термохалинных характеристик водных масс на стандартных разрезах [44, 62] с учетом геоморфологии гляциального дна [26, 27].
Стандартный разрез "Кольский меридиан" по 33° 30' в.д., (рис. 2) уникален по длительности периода наблюдений, которые были начаты в 1900 г. [56], прерывались в 1907-1920 и 19421944 гг., а с 1945 г. по настоящее время образуют непрерывный ряд [62]. Как правило, регулярно исследуется только участок разреза до 74° с.ш. [16]. Однако гораздо больший интерес представляет исследование термохалинной структуры севернее 74° с.ш., что позволяет исследовать все струи атлантических вод, затекающих в Баренцево море, а также полярный фронт (рис. 2). В полярной океанологии общеупотребительным показателем климатической изменчивости морей Североевропейского бассейна остается средняя температура атлантических вод в слоях 0-50 и 0-200 м, что соответственно отражает процессы в деятельном слое моря и во всей водной толще [32].
Рис. 2. Схема циркуляции вод Баренцева моря и положение разреза "Кольский меридиан": 1-4 - течения (1 - теплые; 2 - холодные; 3 - местные прибрежные; 4 - распространение глубинных атлантических вод); 5-8 - климатические фронтальные зоны (5 - термические; 6 - термохалинные; 7 - халинные; 8 - слабовыраженные, неустойчивые); 9 - разрез "Кольский меридиан".
В вековой динамике климата теплые циклы отмечались неоднократно. Наиболее ярко выраженной была теплая климатическая фаза в 192030-е гг. (рис. 3 а). Она была связана с климатическим феноменом первой половины XX в., известным как "потепление Арктики". Оно проявилось в повышении температуры на побережьях и ос
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.