Пространственное положение кромки льдов в августе - сентябре в восточных морях России в начале XXI в.

Среднее положение кромки льдов в сентябре (аномалии в долях с.к.о.) по меридиональным створам в морях Лаптевых (ЧМ), Восточно-Сибирском (ВСМ) и Чукотском (ЧМ)

Table 2

Mean ice edge location (anomalies in fractions of the standard deviation) in September at the meridians of the Laptev, East-Siberian and Chukchi Seas

Период 1996-2001 гг. Ледовые условия вновь ухудшились, во всех шести годах наблюдалась отрицательная аномалия широтного положения кромки. По сравнению с предыдущим периодом на большей части акватории кромка сместилась в южном направлении и примерно вернулась к состоянию периода 1981-1988 гг. В целом эти два периода -- 1981-1988 гг. и 1996-2001 гг. -- очень схожи, разница среднего положения кромки для всех створов составляет только 0,4 градуса широты (и увеличивается лишь в Чукотском море до 1,5 градуса широты). Наибольшее ухудшение ледовых условий, т.е. смещение кромки в южном направлении -- по сравнению с периодом 1989-1995 гг. -- произошло в Восточно-Сибирском море (до 3,0-3,5 градусов широты). В результате граница льдов вновь стала проходить по Новосибирским островам и о. Врангеля.

Период 2002-2006 гг. Впервые за весь имеющийся ряд наблюдений устойчиво отрицательные аномалии положения кромки льдов меняются на устойчиво положительные аномалии, которые наблюдались в четырех случаях из пяти лет; однако величины этих положительных аномалий еще сравнительно невелики. Именно в течение этого 5-летнего периода начинается однонаправленная и крупномасштабная трансформация в пространственном положении кромки льдов и ее устойчивое смещение в северном направлении. По сравнению с предыдущим периодом кромка сместилась на север в среднем на 2,6 градуса широты; на отдельных створах (150° в.д., 160° в.д., 180° в.д.) -- до 4,5-5,0 градусов широты (т.е. примерно на 500-550 км).

Важнейшая пространственная особенность состоит в том, что наибольшее смещение кромки происходит к востоку от Новосибирских островов, т.е. на акватории Восточно-Сибирского и Чукотского морей (среднее смещение на 3,4 градуса широты), а в море Лаптевых изменения в несколько раз меньше (среднее смещение на 1,1 градус широты). В пространственном отношении кромка льдов поднялась выше Новосибирских островов и о. Врангеля примерно на 4 градуса широты.

Период 2007-2010 гг. Тенденции, сформировавшиеся в предыдущий период, получили последовательное развитие, и в течение всех четырех лет наблюдалась положительная аномалия положения кромки, причем ее величина -- по сравнению с предыдущим периодом -- увеличилась в 4-5 раз. По сравнению с периодом 2002-2006 гг. кромка сместилась на север еще в среднем на 2,6 градуса широты; на отдельных створах (170° в.д. - 170° з.д.) -- до 4,5-5,0 градусов широты. Важнейшая пространственная особенность повторяет тенденцию предыдущего периода и заключается в том, что наибольшее смещение кромки все так же наблюдалось в Восточно-Сибирском и Чукотском морях (среднее смещение кромки на 4,0 градуса широты), а в море Лаптевых изменения были примерно в 3-4 раза меньше (среднее смещение кромки на 1,1 градус широты). В 2007 г. был зафиксирован абсолютный максимум северного продвижения кромки, за счет, прежде всего, восточной части акватории (в Восточно-Сибирском море аномалия составила +3,13 величины с.к.о., в Чукотском море +2,94 величины с.к.о., а в море Лаптевых -- только +0,28 величины с.к.о.). В пространственном отношении кромка льдов в среднем за период достигла на меридиане о. Врангеля 80-й параллели, а на меридиане Новосибирских островов -- даже 81-й. В среднем для всей восточной арктической зональной полосы этот период был кульминацией северной экспансии кромки льдов.

Период 2011-2015 гг. В течение всех пяти лет наблюдались положительные аномалии положения кромки, однако -- по сравнению с предыдущим периодом -- их величины уменьшились в среднем примерно на 1/4 (от 1,47 до 1,12 величины с.к.о.). Впервые с периода 1996-2001 гг. было отмечено возвратное движение осредненной для всех створов кромки льдов, которая сместилась в южном направлении -- по сравнению с периодом 2007-2010 гг. -- в среднем на 0,8 градуса широты; на отдельных створах (160° в.д. и 180° в.д.) -- на более 5,0 градусов широты. Важнейшая пространственная особенность, не наблюдавшаяся раньше, заключалась в перемещении области наибольших положительных аномалий с восточной части исследуемой акватории на ее западную часть. Если в течение периодов 2002-2006 гг. и 2007-2010 гг. наибольшие аномалии положения кромки отмечались в Чукотском море, то в течение периода 2011-2015 гг. они наблюдались уже в море Лаптевых, где кромка льдов -- по сравнению с предыдущим периодом -- поднялась к северу в среднем на 2,6 градуса широты (а на створе 120° в.д. -- даже на 3,7 градуса широты). Другая пространственная особенность состояла в том, что смещение кромки на юг в восточной части акватории наблюдалось именно на тех акваториях, где в течение двух предыдущих периодов происходило наиболее активное смещение кромки в противоположном направлении, на север; на совместной акватории восточной части Восточно-Сибирского моря и Чукотского моря кромка в среднем опустилась к югу на 3,9 градуса широты по сравнению в периодом 2007-2010 гг. В 2014 г. был зафиксирован второй по рейтингу максимум северного продвижения кромки, за счет, прежде всего, западной части акватории (в море Лаптевых аномалия составила +2,67 величины с.к.о., в Восточно-Сибирском море +1,15 величины с.к.о., а в Чукотском море только +0,80 величины с.к.о.). В пространственном отношении кромка льдов в среднем за период в море Лаптевых поднялась на север до 82-й параллели, а в Восточно-Сибирском море опустилась на юг до 75-й параллели.

Период 2016-2018 гг. Текущее трехлетие еще не оформилось в законченный временной интервал, и он, возможно, продлится еще несколько лет. В течение всех трех уже истекших лет наблюдались положительные аномалии положения кромки, однако их величина уменьшилась: по сравнению с периодом 2007-2010 гг. -- примерно на 40 %, а по сравнению с периодом 2011-2015 гг. -- примерно на 20 %. Как следствие, в течение текущего периода продолжает развиваться тенденция, оформившаяся в предыдущий период, а именно: движение кромки в южном направлении, которая в среднем для всех створов сместилась к югу на 1,3 градуса широты по сравнению с периодом 2007-2010 гг. и на 0,5 градуса широты по сравнению с периодом 2011-2015 гг. По сравнению с предыдущим периодом наибольшее смещение кромки на юг (около 3 градусов широты) наблюдалось на западе исследуемой акватории, в центральной части моря Лаптевых на створах 120-130° в.д. Еще одной важной особенностью является отсутствие сильной неоднородности в пространственном расположении положительных аномалий широтного положения кромки. Если в 20072010 гг. наибольшие аномалии были локализованы к востоку от Новосибирских островов, а в 2011-2015 гг. -- к западу от них, то в течение 2016-2018 гг. величина аномалий во всех трех арктических морях примерно одинакова и составляет всего лишь +0,76...+0,86 величины с.к.о. В пространственном отношении кромка льдов спустилась к югу в море Лаптевых до 79-й параллели, а в Восточно-Сибирском море -- до 76-й параллели.

Сравнительный анализ режима кромки льдов в однородных периодах позволяет уточнить некоторые особенности многолетней ледовой изменчивости в конце XX и начале XXI в.

1. Несмотря на то, что активный этап изменения положения кромки начался в 2002-2006 гг, все-таки и в XX в. уже наблюдались некоторые предварительные признаки будущих изменений. Так, в течение периода 1989-1995 гг. произошли первые заметные изменения режима кромки в Восточно-Сибирском море, которые, однако, не получили пространственного развития на соседние моря (Лаптевых и Чукотское). Видимо, именно локальность этого северного смещения кромки, ограниченного пространством только между Новосибирскими островами и о. Врангеля, и не позволила ему трансформироваться в более крупномасштабное и по пространству, и по времени, и по значимости природное явление. В некотором смысле период 1989-1995 гг. был «предтечей» или «фальстартом» тех радикальных изменений, которые сначала начались, а затем и полностью реализовались в восточных арктических морях через несколько лет, уже в XXI в.

2. Крупномасштабное изменение положения кромки льдов в конце летнего периода, которое произошло в 2000-2010-е гг., представляет собой природное колебание по типу «ледовой волны». Это ледовое явление образовалось в Чукотском море в 2002-2006 гг., вовлекло в орбиту своего влияния восточную часть ВосточноСибирского моря и достаточно быстро в виде «гребня волны» продвинулось на север до 80-82-й широты, выйдя за пределы северной границы восточных арктических морей. После этого, достигнув пространственного максимума в 2007-2010 гг., гра- ница льдов в восточной части исследуемой акватории оказалась в фазе волнового обратного движения с севера на юг. Но одновременно к западу от Новосибирских о-вов в волновое движение включилась акватория моря Лаптевых, где кромка льдов, на гребне продвижения, быстро достигла широты северной оконечности Северной Земли; также достигнув пространственного максимума, но позднее, уже в 20112015 гг., граница льдов и в западной части исследуемой акватории волнообразно устремилась с севера на юг. В результате и в восточной, и в западной части восточных арктических морей в течение 2002-2015 гг. произошли типологически схожие, взаимосвязанные волнообразные колебания в положении кромки льдов сначала с юга на север, а затем с севера на юг. Некоторый единый природный процесс, возникнув, получил полное развитие и закончился (или, возможно, временно приостановился), так что в 2016-2018 гг «волнение» в колебаниях кромки сравнительно успокоилось.

3. Пространственные и временные особенности в многолетнем режиме кромки льдов, полученные при анализе ледовых условий в однородных периодах, позволяют составить некоторые представления о возможном будущем состоянии характеристик ледяного покрова. Если предположить, что после 2007-2010 гг началось устойчивое и последовательное возвратное движение кромки с севера на юг, и учесть скорость уменьшения положительных аномалий положения кромки в течение 2011-2015 гг. и 2016-2018 гг., то следует ожидать, что в середине -- второй половине 2020-х гг. среднее положение кромки льдов по створам между Северной Землей и Аляской будет примерно соответствовать уровню периода 2002-2006 гг. То есть по сравнению с текущим периодом 2016-2018 гг в течение ближайших десяти лет прогнозируется генеральное пространственное смещение кромки льдов в южном направлении примерно на 1,5 градуса широты.

Понятно, что пространственные изменения летнего положения льдов (как от периода южного положения кромки в 1981-2001 гг. к периоду ее северного положения в 2002-2018 гг., так и различия режима кромки в 2000-х и 2010-х гг. к западу и востоку от Новосибирских островов) соответствуют общим особенностям более крупномасштабных многолетних колебаний состояния ледяного покрова в арктических морях России и в целом в Арктике, которые, в свою очередь, имеют непосредственной причиной изменения атмосферной циркуляции в умеренных и северных широтах Северного полушария Земли [2, 10, 11]. Многолетняя волновая изменчивость атмосферной циркуляции и приземного поля давления воздуха вызывает целый спектр природных последствий [13], одним из которых являются соответствующие трансформации в состоянии характеристик ледяного покрова в конце летнего и в начале осеннего сезонов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пространственное положение кромки льдов в конце летнего сезона является информативным и объективным показателем, характеризующим ледовые условия не только на акватории восточных арктических морей России (Лаптевых, Восточно-Сибирского, Чукотского), но и смежных областей Арктического бассейна, где в начале XXI в. происходят радикальные изменения в состоянии природной среды.

Межгодовая изменчивость среднего положения кромки для всей суммарной восточной акватории от Северной Земли до Аляски (между меридианами 100° в.д. и 160° з.д.) показывает, что ряд наблюдений 1981-2018 гг. состоит из двух принципиально различающихся частей: 1981-2001 гг. с устойчиво южным положением кромки и 2002-2018 гг. с устойчиво северным положением кромки в августе - сентябре. При этом разница между двумя средними многолетними состояниями кромки составляет около 3,8 градуса широты, а разница между экстремальными значениями в 1996 г. и 2007 г. составляет около 9,0 градусов широты, т.е. при формировании экстремальной кромки в XXI в. граница морских льдов сместилась (относительно XX в.) в северном направлении примерно на 1000 км (в среднем для всей зональной полосы протяженностью в 100 градусов по меридиану). Переход от одного многолетнего состояния к другому произошел сравнительно быстро в течение 2004-2007 гг., при этом средняя скорость перемещения кромки льдов составила 200-250 км в год (в среднем для всех створов) и около 450 км в год (для отдельных створов).

Ведущая пространственная особенность смещения кромки на север в XXI в. заключается в неоднородности формирования ее положительных аномалий в западной и восточной частях суммарной восточной арктической акватории (граница -- меридиан острова Новая Сибирь) в течение 2000-х гг. и 2010-х гг. В течение 2002-2010 гг. наибольшие положительные аномалии зонального положения кромки наблюдались в восточном фрагменте суммарной акватории, и в 2007 г. было зафиксировано экстремально северное положение кромки к востоку от Новосибирских о-вов (среднее значение на восточных створах составило 84,0° с.ш.). Напротив, в течение 2011-2018 гг. наибольшие положительные аномалии зонального положения кромки наблюдались уже в западном фрагменте суммарной акватории, и в 2014 г. было зафиксировано экстремально северное положение кромки к западу от Новосибирских островов (среднее значение на западных створах составляет 84,5° с.ш.).

Многолетняя экспансия в северном направлении кромки льдов в восточных арктических морях, наблюдаемая в первые два десятилетия XXI в., представляет собой единое природное явление, состоящее из двух взаимосвязанных частей. В течение 2000-х гг кромка достаточно быстро продвигалась к северу, прежде всего в восточной части акватории, к востоку от Новосибирских островов. Затем в течение 2010-х гг. началась вторая фаза многолетнего природного процесса, когда смещение кромки на север охватило и западную часть акватории к западу от меридиана о. Новая Сибирь.

В результате многолетняя изменчивость положения кромки льдов в восточных арктических морях показывает сильную зависимость от двух показателей: во-первых, количественного -- от общей аномальности широтного положения кромки в среднем для всей акватории между 100° в.д. и 160° з.д., и, во-вторых, пространственного -- от различий в режиме кромки в западной и восточной частях исследуемой акватории, по разные стороны от меридиана о. Новая Сибирь. С учетом этих двух критериев выделено несколько условно однородных периодов, в течение каждого из которых наблюдаются схожие особенности количественного и пространственного положения кромки льдов.

В течение 1981-2001 гг. с устойчиво южным положением кромки выделено три однородных периода: 1981-1988 гг., 1989-1995 гг., 1996-2001 гг В течение 2002-2018 гг. с устойчиво северным положением кромки выделено четыре однородных периода: 2002-2006 гг., 2007-2010 гг., 2011-2015 гг., 2016-2018 гг. (еще не закончился).

Таким образом, в восточной и в западной частях восточных арктических морей в течение 2002-2015 гг. произошли типологически схожие, взаимосвязанные волнообразные колебания в положении кромки льдов сначала с юга на север, а затем с севера на юг. Некоторый единый природный процесс, возникнув, получил полное развитие и закончился (или, возможно, временно приостановился), так что в 2016-2018 гг. «волнение» в колебаниях кромки сравнительно успокоилось. Ожидается, что в течение ближайших десяти лет продолжится пространственное смещение кромки льдов в южном направлении примерно на 1,5 градуса широты, так что к концу 2020-х гг. среднее положение кромки льдов по створам между Северной Землей и Аляской будет примерно соответствовать уровню периода 2002-2006 гг.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Океанография и морской лед. М.: Paulsen, 2011. 432 с.

2. IPCC. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press, 2013. 1535 p.

3. СеменовВ.А., МоховИ.И., ЛатифМ. Роль границ морского льда и температуры поверхности океана в изменениях регионального климата в Евразии за последние десятилетия // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48. № 4. C. 403-421.

4. Думанская И.О. Ледовые условия морей азиатской части России. Обнинск: ИГ-СОЦИН, 2017. 640 с.

5. Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Ковалев Е.Г, Смоляницкий В.М. Климатические изменения ледовых условий в арктических морях Евразийского шельфа // Проблемы Арктики и Антарктики. 2007. № 75. С. 149-160.

6. Шалина Е.В., Бобылев Л.П. Изменение ледовых условий в Арктике согласно спутниковым наблюдениям // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 6. С. 28-41.

7. Гудкович З.М., КирилловА.А., КовалевЕ.Г, СметанниковаА.В., Спичкин В.А. Основы методики долгосрочных ледовых прогнозов для арктических морей. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 348 с.

8. Визе В.Ю. Основы долгосрочных ледовых прогнозов для арктических морей // Труды АНИИ. 1944. Т. 190. 273 с.

9. ГорбуновЮ.А., КарелинИ.Д., КузнецовИ.М., Лосев С.М., СоколовА.Л. Основы физико-статистических методов ледовых прогнозов и расчетов для арктических морей заблаговременностью до 30 суток. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 288 с.

10. Алексеев ГВ., Радионов В.Ф., Александров Е.И., Иванов Н.Е., Харланенкова Н.Е. Изменения климата Арктики при глобальном потеплении // Проблемы Арктики и Антарктики. 2015. № 1 (103). С. 33-41.

11. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / Науч. рук. В.М. Катцов, С.М. Семенов. М.: Росгидромет, 2014. 1005 с.

12. Захаров В.Ф. Морские льды в климатической системе. СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. 213 c.

13. Ivanova N., Johannessen O.M., Pedersen L.T., Tonboe R.T. Retrieval of Arctic sea ice parameters by satellite passive microwave sensors: A comparison of eleven sea ice concentration algorithms // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2014. V. 52 (11). P. 7233-7246.

REFERENCES

1. Okeanografia i morskoi led. Oceanography and sea ice. М.: Paulsen, 2011: 432 p. [In Russian].

2. IPCC. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press, 2013: 1535 p.

3. Semenov V.A., Mokhov I.I., LatifM. The role of the boundaries of sea ice and sea surface temperature in regional climate changes in Eurasia over the last decade. Izvestiya Akademii Nauk. Fizika atmosfery okeana. Proc. of the Russian Academy of Sciences. Physics of Atmosphere and Ocean. 2012, 48, 4: 403-421. [In Russian].

4. Dumanskaia I.O. Ledovye usloviia morei aziatskoi chasti Rossii. Ice conditions of the seas of the Asian part of Russia. Obninsk: IG-SOTsIN, 2017: 640 p. [In Russian].

5. Frolov I.E., Gudkovich Z.M., Karklin V.P., Kovalev E.G., Smolianitskii VM. Climatic changes of ice conditions in the Arctic seas of the Euroasian shelf. Problemy Arktiki i Antarktiki. Problems of Arctic and Antarctic. 2007, 75: 149-160. [In Russian].

6. Shalina E. V., Bobylev L.P. Change of ice conditions in the Arctic according to satellite observations. Sovremennyeproblemy distantsionnogo zondirovaniia Zemli iz kosmosa. Current problems in remote sensing of the Earth from space. 2017, 14, 6: 28-41. [In Russian].