Связь температуры воздуха, осадков и баланса массы ледников с макроциркуляционными процессами на северо-востоке Сибири и Полярном Урале
М.Д. Ананичева, Н.К. Кононова
Институт географии РАН, Москва
Статья поступила в редакцию 4марта 2007 г. Представлена к печати АН. Кренке
Проанализировано влияние элементарных циркуляционных механизмов (ЭЦМ) на состояние баланса массы ледников и корреляции ЭЦМ с летними температурами и осадками холодного периода; выделены селеопасные и лавиноопасные ЭЦМ.
Введение
В настоящей работе проанализированы связи климатических и гляциологических характеристик, влияющих на режим ледников, с циркуляцией атмосферы в Северном полушарии. Циркуляция атмосферы представлена в типизации Б.Л. Дзердзеевского [7, 8, 17—19]. Каталогизация макроциркуляционных процессов (элементарных циркуляционных механизмов — ЭЦМ) ведется с 1899 г. по настоящее время [9, 10, 13, 14]. Для анализа выбраны северо-восток Сибири (Северный массив гор Сунтар-Хаята) и Полярный Урал.
Температурный и влажностный режим для первого региона исследован на основе рядов средних месячных температур воздуха и сумм осадков 21 метеостанции, отобранной с учетом охвата всей территории, а для второго региона — четырех станций. Использованы данные ВНИИГМИ-МЦД и Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН [22], а также [5]. В горах Сунтар-Хаята выбран Ледник № 31, баланс массы которого получен на основе измерений и расчетов в [3] за 1957—2000 гг., а на Полярном Урале — ледник ИГАН, колебания летнего и зимнего баланса массы которого также установлены путем реконструкции по данным наблюдений за ХХ столетие [20].
Мы проанализировали связь циркуляционной ситуации над северо-востоком Сибири и Полярным Уралом с метеорологическими и гляциологическими параметрами по наибольшему числу высоких корреляций (относительно других) различных ЭЦМ с температурой теплого (Т ), осадками холодного (Х) периодов и годового/зимнего/летнего баланса (В, Взим, Влет) ледников. Твердая фракция осадков Хтв рассчитана с помощью метода Э.Г. Богдановой по универсальным зависимостям ее доли в их годовой сумме от средней месячной температуры для определенных интервалов высот [4].
В целом коэффициенты корреляции между климатическими/гляциологическими параметрами и повторяемостью отдельных ЭЦМ в году невелики и не могут считаться значимыми в традиционном
понимании (^=0,3—0,6). Однако нужно учесть, что анализируются длинные ряды (календарь ЭЦМ с
1899 по 2005 ^ ^ Хт^ ^ ^ Влет — с 193°-х годов до 2000 г). Исходя из вывода, сделанного на основе корреляции длинных статистических рядов [21], можно рассматривать полученные связи как значимые. Ожидать высоких корреляций в данном случае не приходится в силу разнородности по своей «природе» связываемых характеристик: повторяемости типов (частота процесса) и составляющих баланса массы ледника: температуры — осадков (интенсивность). Однако связь между суммарной повторяемостью определяющих эти характеристики типов ЭЦМ и Тлет, Хтв (также в сумме для станций определенных районов) более высокая — от 0,4 до 0,7, что позволяет перейти к количественным оценкам осадков и температуры по суммарной повторяемости благоприятных типов ЭЦМ для соответствующих районов.
Регионы исследований
Горные районы для настоящего исследования (рис. 1) выбраны неслучайно. Согласно данным ВНИИГМИ-МЦД (г. Обнинск), по аномалиям (отклонения от средних за 1961—1990 гг.) осредненной по территории России средней за зиму (декабрь—февраль) температуры воздуха за 1939—2006 гг. на втором месте после южно-европейского региона находится именно северо-восток Сибири (коэффициент линейного тренда равен 0,34°С/10 лет). Коэффициент тренда для весеннего периода немного ниже — 0,24°С/10 лет, а для летнего он составляет 0,7°С/10 лет (данные официального сайта ВНИИГМИ-МЦД [23].
Температурный режим на северо-востоке Сибири в ХХ в. представляется наиболее существенным фактором значительных изменений размеров ледников (их значительного отступания). По-видимому, исследуемый район аномален с точки зрения потепления климата в конце ХХ в. [1, 2].
На Полярном Урале, в отличие от востока Якутии, не наблюдается интенсивного потепления. По нашим расчетам, годовые тренды температуры на
Рис. 1. Карта сравниваемых регионов с указанием месторасположения изучаемых ледников Fig. 1. Map of the study regions with glacier locations
трех метеостанциях из четырех отрицательные, тренды летней температуры за последние 50 лет слабо положительные, либо нулевые. По данным ВНИИГМИ-МЦД, коэффициенты линейного тренда, обобщенные по материалам всех станций района, куда входит Полярный Урал, нулевые для зимних температур (за 1939—2006 гг.), незначительные для летних — 0,08°С/10 лет и существенны только для температур переходных сезонов — 0,24°С /10 лет.
Значения баланса массы ледников Полярного Урала, демонстрируя цикличность, в целом колеблются около нуля, в то время как для Ледника № 31 (горы Сунтар-Хаята) в последние десятилетия они отрицательны и продолжают уменьшаться, а ледник — отступать Таким образом, эти регионы в настоящее время находятся в различных гляциокли-матических условиях, что дает почву для сравнительного анализа.
Внутренние территории северо-востока Сибири, отличающиеся наибольшей степенью континенталь-ности климата в Евразии, охватывают обширные котловины — Оймяконскую, Янскую, Момо-Селеняхскую, невысокие (до 1500 м над ур. моря) нагорья (Верхоянское, Колымское, Эльгинское), высокие (до 3500 м) хребты с массивами ледников — Сунтар-Хаята, Черского, Верхоянский (Орулган), менее высокие гребни гор без ледников — Сегте-Дабан, Улахан-Бом, Омсугчанский и др. Климат отличается контрастами между очень холодными и сухими котловинами, межгорными долинами («полюса холода» Евразии) и более влажным с менее суровыми температурными условиями высокогорьем.
Для Уральских гор, вытянутых с севера на юг, характерно большое разнообразие климатических условий. Хребты не достигают снеговой линии, т.е. аккумуляция снега, обусловленная атмосферными осадками, на подавляющей площади недостаточна для питания ледников из-за значительного таяния летом. Тем не менее особые погодные условия (продолжительные и сильные ветры в течение холодного периода) обусловливают снегонакопление, превышающее количество выпадающих атмосферных осадков
в 1,5—2 раза вследствие их интенсивного перераспределения [16]. Благодаря этому в северной части горной страны (Полярный и Приполярный Урал) существуют ледники, занимающие часть каров, ранее вмещавших более обширное оледенение.
Связь летних и зимних типов ЭЦМ с климатическими характеристиками
Была проведена корреляция температуры воздуха за теплое полугодие и осадков за холодное с продолжительностью ЭЦМ, действующих в соответствующие полугодия. Для северо-востока корреляция выполнена по данным 21 метеостанции, находящейся между 60 и 70° с.ш. и 128 и 156° в.д. Из 20 ЭЦМ, характерных для теплого полугодия, 16 (2а, 2б, 2в, 3, 4б, 4в, 6, 7ал, 7бл, 8а, 8гл, 9а, 10а, 10б, 12бл, 13л) относятся к широтной (зональной) группе циркуляции для рассматриваемого района, что видно на динамических схемах ЭЦМ [7, 15]. При всех указанных ЭЦМ на эту территорию приходят циклонические серии с запада и юго-запада. Только при ЭЦМ 6 на самом востоке региона, восточнее 160° в.д. происходит арктическое вторжение — меридиональное смещение отрога арктического антициклона к югу и соединение его с субтропическим антициклоном (блокирующий процесс). Четыре ЭЦМ (8бл, 8вл, 12а, 12вл) относятся к долготной (меридиональной) группе циркуляции. При их действии по рассматриваемой территории проходят блокирующие процессы.
Из 21 ЭЦМ холодного полугодия при пяти (4а, 7аз, 7бз, 9б, 13з) район исследований находится под влиянием западных циклонов, а южнее располагается мощный сибирский антициклон. При остальных ЭЦМ над Восточной Сибирью развивается блокирующий процесс (полоса повышенного давления соединяет сибирский антициклон с арктическим), и эта территория оказывается в области повышенного давления.
Прохождение циклонов в теплое полугодие по территории с резко континентальным климатом способствует, как правило, понижению температуры воздуха, особенно в области холодного фронта. Однако, поскольку рельеф северо-восточной Сибири — это чередование горных хребтов с высокими плоскими котловинами, реакция температуры воздуха на прохождение циклона в разных ее частях будет неодинакова. Так, на наветренных склонах при вынужденном поднятии воздуха по склону происходит дополнительное понижение температуры. На подветренных склонах отмечается фёновый эффект: повышение температуры при нисходящем движении воздуха по склону.
ЭЦМ, продолжительность (D) которых на большей части территории связана положительными или отрицательными корреляциями с летней температурой воздуха, представлены ниже: положительные корреляции отрицательные корреляции
2а, 2в, 8вл, 9а, 12бл, 13л 2б, 3, 4б, 4в, 6, 7ал, 7бл,
8а, 8бл, 10а, 10б, 12а, 12вл
ЭЦМ
2а 2б
2в
3
4б 4в
7 ал
7 бл
Таблица 1
Характеристики некоторых ЭЦМ и корреляции их суммарной продолжительности с температурой воздуха
Число станций, на которых корреляция температуры воздуха с суммарной продолжительностью (число дней) ЭЦМ* положительная отрицательная
Характеристики
циклоны приходят с юго-запада
циклоны смещаются с запада по побережью Северного Ледовитого океана
выход южных и юго-западных циклонов
циклоны приходят с запада и перемещаются между 60—70°с.ш.
циклоны приходят с запада и перемещаются между 60—70°с.ш.
прохождение циклонов преимущественно по берегу Северного Ледовитого океана
к западу от 160° в.д. перемещаются западные циклоны между 60 и 70° с.ш.; восточнее 160° в.д. происходит арктическое вторжение
перемещение циклонов с запада в северной и южной части региона
циклоны проходят по берегу Северного Ледовитого океана, смещаясь к югу региона в восточной части
8 а способствует перемещению циклонов с запада в полосе 60—70° с.ш. 8 бл арктическое вторжение между 100 и 120° в.д. и восточнее отмечается малоградиентная область пониженного давления, которую
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.