Метеорологические и геофизические исследования - Г. Алексеев

В морской Арктике наиболее значительные климатические изменения произошли за последние 15 лет. Средняя за зимние (ноябрь – март) месяцы ПТВ повышалась здесь после 1991 года, а летняя – после 1996 года. До этого времени, начиная с 1951 года, ПТВ не повышалась. Наибольшее число значительных положительных аномалий ПТВ отмечено в последнее десятилетие, причем в теплую половину года с июня по октябрь.

В изменчивости температуры воздуха в атлантической части Арктики более 30 % составляет вклад 60-летнего колебания (АМО). Увеличение средней ПТВ в области к северу от 60 на фазе роста АМО в последние три десятилетия по сравнению увеличением в аналогичной фазе во время первого потепления максимально летом и отсутствует зимой.

Потепление особенно проявилось в быстром сокращении площади морских льдов, начавшемся в конце 1990-х годов. Связь между летним потеплением в Арктике и сокращением распространения морских льдов в сентябре усиливается по мере развития потепления и характеризуется корреляцией –0.90 между рядами летних ПМЛ и ПТВ за 1979–2010 гг.

Исследования, выполненные А.П. Недашковским на дрейфующей станции СП-35 в 2007/08 годах, обнаружили эмиссию СО2 в атмосферу с поверхности нарастающего льда и подтвердили активную роль морского льда в формировании сезонного максимума концентрации СО2 в атмосфере над Арктическим океаном.

Изменения в состоянии водных масс в Арктическом бассейне стали заметными с конца 1980-х – начала 1990-х годов, когда температура в слое АВ стала повышаться и достигла максимума в 2000-е годы. Предыдущие более слабые повышения приходятся на 1930-е и 1950-е гг. Минимумы глубины максимальной температуры в слое АВ и глубины верхней границы слоя АВ приходятся на эти же периоды. При этом междесятилетние изменения температуры в подповерхностном слое воды в Арктическом бассейне согласуются с изменениями температуры воды на поверхности в Северной Атлантике от тропиков до умеренных широт.

Причинами арктического усиления потепления помимо летнего сокращения площади льда, которое приводит к усилению тренда ПТВ в осенние месяцы с максимумом в ноябре, являются увеличение переноса тепла в высокие широты атмосферной циркуляцией и изменение радиационных притоков тепла в сторону увеличения потока нисходящей длинноволновой радиации вследствие роста содержания водяного пара в арктической атмосфере.

Сравнение части отмеченных изменений с результатами расчетов по ансамблю глобальных моделей климата показало существенную недооценку моделями наблюдаемого повышения летней температуры воздуха в Арктике и, как следствие, летнего сокращения площади морских льдов. Причина этих расхождений может быть связана с изменениями радиационного воздействия, вызванного увеличением доли приходящей длинноволновой радиации, которые не учтены в моделях.

Благодарности. Исследования проводились в рамках кластера проектов ААНИИ по программе МПГ 2007/08, целевой научно – технической программы Росгидромета на 2008–2010 гг. и при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 06–05–64054, 07–05–13358 офиц, 09–05–00232). Метеорологические данные арктических станций собраны Е.И. Александровым, массивы реанализа ERA-40 и Interim получены с сайта ECMWF. Данные реанализа NCEP обеспечены NOAA/OAR/ESRL PSD, Boulder, Colorado, USA, на сайте http://www.esrl.noaa.gov/psd/. Данные о площади льдов в Арктических морях предоставлены В.Ф. Захаровым, В.П. Карклиным и А.В. Юлиным, данные о льдах в Северном полушарии получены с сайта NSIDС. Океанографические данные в Арктическом бассейне были собраны многими экспедициями, в том числе по проектам МПГ 2007/08. Данные климатических моделей созданы разработчиками моделей и собраны участниками Программы диагноза и сравнения климатических моделей (PCMDI) в архиве CMIP3, который поддерживается управлением науки Министерства энергетики США.

ААНИИ http://www.aari.nw.ru/

Александров Е.И., Брязгин Н.Н., Дементьев А.А., Радионов В.Ф. Мониторинг климата приземной атмосферы северной полярной области // Тр. ААНИИ. 2007. Т. 447. С. 18–32.

Алексеев Г.В. Роль циркуляции атмосферы и других факторов в формировании климата Арктики / В кн.: Формирование и динамика современного климата Арктики. Под ред. проф. Г.В. Алексеева. СПб., Гидрометеоиздат, 2004. С. 27–46.

Алексеев Г.В., Данилов А.И., Катцов В.М., Кузьмина С.И., Иванов Н.Е. Морские льды Северного полушария в связи с изменениями климата в ХХ и ХХ1 веках по данным наблюдений и моделирования // Известия АН, сер. ФАО. 2009 а. Т. 45. № 6. С. 723–735.

Алексеев Г.В., Захаров В.Ф., Иванов Н.Е., Кузмина С.И. Зависимость между изменениями протяженности морского ледяного покрова и температурой воздуха на Северном полушарии // Материалы гляциологических исследований. 2005. Т. 99. С. 62–70.

Алексеев Г.В., Иванов Н.Е., Пнюшков А.В., Балакин А.А. Изменения климата в морской Арктике в начале XXI века // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010а. № 3(86). С. 22–34.

Алексеев Г.В., Пнюшков А.В., Иванов Н.Е., Ашик И.М., Соколов В.Т., Головин П.Н., Богородский П.В. Комплексная оценка климатических изменений в морской Арктике с использованием данных МПГ 2007/08 // Проблемы Арктики и Антарктики. 2009б. № 1(81). С. 7–14.

Алексеев Г.В., Нагурный А.П. Влияние морского ледяного покрова на концентрацию двуокиси углерода в атмосфере Арктики в зимний период // Доклады РАН. 2005. T. 401, № 6. C. 817–820.

Алексеев Г.В., Нагурный А.П. Роль морского льда в формировании годового цикла двуокиси углерода в Арктике. // Доклады РАН. 2007. T. 417. № 4. C. 541–544.

Алексеев Г.В., Нагурный А.П., Макштас А.П., Иванов Н.Е., Шутилин С.В. Роль морского льда в формировании годового цикла двуокиси углерода в высокоширотной морской Арктике. Проблемы Арктики и Антарктики. 2007а. Вып. 77. С. 28–36.

Алексеев Г.В., Радионов В.Ф., Александров Е.И., Иванов Н.Е., Харланенкова Н.Е. Климатические изменения в Арктике и северной полярной области // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010б. № 1(84). С. 67–80.

Алексеев Г.В., Священников П.Н. Естественная изменчивость характеристик климата Северной полярной области и северного полушария. Л., ГМИ, 1991. 159 с.

Алексеев Г.В., Фролов И.Е., Соколов В.Т. Наблюдения в Арктике не подтверждают ослабление термохалинной циркуляции в Северной Атлантике // ДАН. 2007б. Т. 413. № 2. С. 277–280.

Ашик И.М., Кириллов С.А., Макштас А.П., Смирнов В.Н., Соколов В.Т., Тимохов Л.А. Основные результаты морских исследований Арктики в ХХI веке // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010. № 1(84). С.100–115.

Визе В.Ю. Льды в полярных морях и общая циркуляция атмосферы // Журнал геофизики и метеорологии. 1924. Т.1. Вып.1.

Визе В.Ю. О потеплении климата полярного бассейна // Проблемы Арктики. 1941. № 4.

Визе В.Ю. Причины потепления Арктики // Сов. Арктика. 1937. № 1.

Виттельс Л.А. Циклоны северных морей и потепление Арктики // Метеорология и Гидрология. 1946. № 5. С. 32–40.

Голубев В.Н., Гребенников П.Б., Ржаницын Г.А., Сократов С.А., Фролов Д.А., Шишков А.В. Влияние арктического ледяного покрова на внутригодовые колебания содержания СО2 в атмосфере Северного полушария. // Материалы гляциологических исследований. 2006. Вып.101. С. 49–54.

Дзердзеевский Б.Л. К вопросу о потеплении Арктики // Изв. АН СССР., сер. геофизическая и географическая. 1943. № 2. С. 60–69.

Захаров В.Ф. Внутривековые изменения в распространении морских арктических льдов в ХХ столетии. В кн.: Формирование и динамика современного климата Арктики / Под. ред. Алексеева Г.В. СПб, Гидрометеоиздат, 2004. С. 112–159.

Захаров В.Ф. Морские льды в климатической системе. СПб., Гидрометеоиздат, 1996. 214 с.

Константинов Ю.Б., Грачев К.И. Высокоширотные воздушные экспедиции «Север» (1937, 1941–1993 гг.) / Под ред. В.Т.Соколова. СПб., Гидрометеоиздат, 2000. 176 с.

Кораблев А.А., Пнюшков А.В., Смирнов А.В. К вопросу о возможности использования данных реанализов ERA-40 и NCEP/NCAR для оценки изменений климата в Северной полярной области // Труды ААНИИ. 2007. Т.447. С. 44–67.

Недашковский А.П., Макштас А.П. Эмиссия СО2 в атмосферу при образовании арктического морского льда // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010. № 3(86). С. 35–44.

Тимофеев В.Т. Водные массы Арктического бассейна. Л., Гидрометеоиздат, 1960. 190 с.

Трешников А.Ф., Баранов Г.И. Структура циркуляции вод в Арктическом бассейне. Л.: Гидрометеоиздат, 1972, 158 с.

Фролов С.В., Федяков В.Е., Третьяков В.Ю., Клейн А.Э., Алексеев Г.В. Новые данные об изменении толщины льда в Арктическом бассейне // Доклады АН. 2009. Т. 425. № 1. С. 104–108.

Alekseev G.V., Johannessen O.M., A.A. Korablev, A.Y. Proshutinsky. Ocean and sea ice. In: Arctic Environment Variability in the Context of the Global Change / Edited by L.P.Bobylev, K.A. Kondratyev and O.M. Johannessen. Springer – Praxis, 2003. P.107–236.

Alekseev G.V., S.I. Kuzmina, A.P. Nagurny, N.E. Ivanov. Arctic sea ice data sets in the context of the climate change during the 20th century / In «Climate variability and extremes during the past 100 years». Series: Advances in Global Change Research, 2007. Vol.33. P. 47–63.