И.О.Думанская

Зависимость ледовитости Белого моря

от макроциркуляционных атмосферных процессов


Белое море, географически расположенное значительно южнее Баренцева, по гидрологическому и ледовому режиму приближается к арктическим морям: здесь даже летом на глубине сохраняются отрицательные температуры, а зимой формируется мощный ледяной покров, являющийся основным препятствием для мореплавания в зимнее время. Относительная близость моря к полярной области планеты и «арктический» характер его ледового режима позволяют предположить, что основы методов долгосрочного прогноза, разработанных для арктических морей, могут оказаться приемлемыми для этого неарктического моря.

Практика долгосрочного прогнозирования по мнению М.И. Юдина [8] свидетельствует о том, что нельзя признать перспективными методы долгосрочного прогноза, основывающиеся на рассмотрении комплекса предикторов, характеризующих начальное состояние некоторого ограниченного района. В свое время Г.Я. Вангенгейм, анализируя различного рода классификации атмосферных процессов, писал: «Классификация явлений должна производиться с учетом макропроцессов атмосферы, так как в противном случае легко потеряться в деталях…необходимо, очевидно, рассмотрение синоптических процессов в их последовательном ходе таким образом, чтобы процессы всего изучаемого длительного промежутка времени могли быть расчленены на последовательно идущие друг за другом синоптические ситуации» [5]. Исследования Г.Я. Вангенгейма оформились в самостоятельную научную школу, разработавшую новый метод, который получил название макроциркуляционного.

В соответствии с принципами макроциркуляционного метода процессы в локальном районе следует изучать в связи с процессами в остальных районах земного шара, по крайней мере, полушария. В качестве форм циркуляции, проявляемой на высотных и наземных картах, целесообразно принять формы Е, W, C выявленные Г.Я. Вангенгеймом [5]. Однако, поскольку эти формы были установлены лишь для атлантико-евразийского сектора северного полушария, А.А. Гирс в свою очередь провел обобщение процессов в тихоокеанско-азиатском секторе в 3 типа (по аналогии с E, W, C-формами). Комбинация этих классификаций и дает 9 видов макросиноптических процессов: W3, WM1, WM2, E3, EM1, EM2, C3, CM1, CM2 [6].

Рис.1

Для того, чтоб использовать характерные особенности длинных волн в прогностических целях, представителями школы были выявлены характеристики связанных с ними полей метеорологических и гидрологических элементов. Получены данные о распределении среднего приземного давления, состоянии центров действия атмосферы северного полушария, интенсивности зональной циркуляции в поясе 40-70º с.ш., преобладающих траекториях наземных барических образований, распределении вертикальных движений воздуха, осадков, элементов теплового баланса, температуры воздуха, высоты тропопаузы, положения струйных течений, температуры воды в океане, стока рек, ледовитости арктических морей.

Рис.1.Схема положения высотных гребней и ложбин при макропроцессах W(1), E(2), C(3).


kложбтн

При макропроцессах W(1)

Главной особенностью зональной (западной) циркуляции (W, З) в северном полушарии являются наблюдающиеся в толще тропосферы волны малой амплитуды, которые быстро смещаются с запада на восток, что выражается в частности в движении в этом направлении наземных барических образований. Неравномерность распределения солнечной энергии с широтой и вращение земли обуславливают возникновение зональной циркуляции как основной формы циркуляции атмосферы нашей планеты. Атмосферная циркуляция – это огромный циклонический вихрь с центром в районе полюса и с западно-восточным движением воздуха – циркумполярный вихрь, который наблюдается до высоты 20 км летом и до 60 км зимой. Однако фактическая атмосферная циркуляция нередко нарушается меридиональными переносами из-за неравномерности нагревания суши и моря, циклонической деятельности на тропосферных фронтах, солнечной активности и т.д. Поэтому и образуются высотные гребни, распространяющиеся далеко на север и ложбины, распространяющиеся на юг (рис.1). Наличие меридиональных составляющих циркуляции атмосферы обуславливает междуширотный обмен массой, количеством движения и энергией.

А.А. Гирс [6] выявил некоторые региональные характеристики процессов форм Е, W, C. Вот какие особенности характерны для Баренцево-морского региона, соседствующего с интересующим нас районом Белого моря. Преобладание W-формы обуславливает понижение температуры воды на Кольском меридиане, увеличение ледовитости Баренцева моря, накопление запасов холода в Арктике и ослабление разгрузки Арктического бассейна ото льдов, что способствует повышению общего уровня ледовитости Арктики. При увеличении повторяемости формы Е в Атлантическом океане возникает тепловая неоднородность океана: в его восточной части формируется язык теплой воды, в западной – холодной воды. Происходит повышение температуры воды на Кольском меридиане и уменьшение ледовитости Баренцева моря. Для преобладания формы C характерно возникновение тепловой неоднородности поверхностного слоя в Атлантическом океане, следствием чего является понижение температуры воды на Кольском меридиане и повышение ледовитости Баренцева моря.

В отделе долгосрочных метеорологических прогнозов ААНИИ более 50 лет изучаются закономерности в развитии атмосферных процессов различного пространственно-временного масштаба в рамках макроциркуляционного метода прогнозов атмосферных процессов для районов Арктики. При этом в оперативном режиме выделяются естественные стадии развития атмосферных процессов (ЕСР) разной продолжительности: элементарный синоптический процесс – 3-7 дней (ЭСП), однородный циркуляционный период 8-12 дней (ОЦП), однородный внутригодовой период 1-7 месяцев (ОВП), стадии эпох 3 года и более, эпохи циркуляции 10 лет и более.

Попытаемся найти связь (в пределах макроциркуляционных эпох и стадий эпох) между макроциркуляционными процессами, выраженными E, W, C-формами и ледовитостью Белого моря, рассчитанной за период с 1951 по 1994 гг.

А.А. Гирс [8] на основе анализа повторяемости и ее отклонений от нормы форм циркуляции Е, W, С (и их девяти разновидностей) для северного полушария за 1900-1972 гг. установил четыре циркуляционные эпохи: 1900-1928 гг. (29 лет) – W, 1929-1939 гг. (11 лет) – Е, 1940-1948 гг.(9 лет) – С, 1949-1972 гг.(24 года) – Е+С, предположив, что «в период после 1972 г. ожидается длительное развитие процессов формы W». По имеющимся на сегодня данным [1] есть возможность (и необходимость для поставленной относительно Белого моря задачи) уточнить ход эпохальных изменений, происшедших после 1972 г. В табл. 1 приведены данные, позволяющие охарактеризовать ту или иную эпоху. Для каждого года, начиная с 1900 г., определено преобладание формы циркуляции из следующих соображений. Году присваивался индекс E, W или С, если положительное отклонение от нормы повторяемости данной формы было максимальным и при этом положительное отклонение от нормы любой другой формы было<10. В случае, когда на фоне преобладания одной из форм наблюдалось значительное число вторжений какой-либо другой (положительное отклонение 10 и более), процесс представлялся как смешанный и при этом указывалась преобладающая форма (табл.1). Кроме того, в таблице приведены значения разности годовых повторяемостей E и W-форм циркуляции, позволяющие судить о степени интенсивности зональной циркуляции, что важно для анализа последних циркуляционных эпох.

Таблица 1

Определение преобладающей формы циркуляции (1900-2002 гг.)

Год	E-W	Ин- декс года	Пре- обл. фор- ма	Год	E-W	Ин- декс года	Пре- обл. фор- ма	Год	E-W	Ин- декс года	Пре- обл. фор- ма	Год	E-W	Ин- декс года	Пре- обл. фор- ма
W				1926	-53	W	W	1950	57	E	E	1976	220	E	E
1900	84	E+C	С	1927	65	E	E	1951	77	E	E	1977	148	E	E
1901	83	E+C	E	1928	-35	W	W	1952	80	E	E	1978	97	E	E
1902	19	C	C	E				1953	35	E	E	1979	134	E	E
1903	5	W	W	1929	32	E	E	1954	48	E	E	1980	133	E	E
1904	-56	W	W	1930	65	E	E	1955	57	E	E	1981	204	E	E
1905	-73	W	W	1931	7	W	W	1956	7	C	C	1982	62	E	E
1906	-5	W	W	1932	-38	W	W	1957	47	C	C	1983	53	E	E
1907	-39	W	W	1933	74	E	E	1958	116	E+C	E	1984	186	E	E
1908	-20	C	C	1934	38	E	E	1959	75	E+C	C	1985	97	E	E
1909	41	E	E	1935	52	E	E	1960	150	E	E	1987	65	E	E
1910	29	E+W	E	1936	104	E	E	1961	-3	W	W	1988	56	E	E
1911	-19	C	C	1937	163	E	E	1962	18	C	C	1989	56	E	E
1912	-15	C	C	1938	-7	W	E	1963	92	E+C	C	1990	38	E	E
1913	-61	W	W	1939	22	E	E	1964	45	C	C	Е+W ?
1914	-79	W	W	C				1965	61	C	C	1991	29	C	C
1915	-14	W	W	1940	54	C	C	Е				1992	13	W+C	C
1916	-40	W	W	1941	70	C	C	1966	137	E	E	1993	18	W	W
1917	-69	W+C	W	1942	-9	C	C	1967	146	E	E	1994	33	E	E
1918	15	W	W	1943	-23	C	C	1968	115	E+C	C	1995	-20	C	C
1919	15	W	W	1944	33	C	C	1969	151	E	E	1996	98	E+C	E
1920	88	E	E	1945	27	C	C	1970	126	E	E	1997	-35	W+C	C
1921	-57	W	W	1946	56	W+C	W	1971	116	E+C	E	1998	-16	W	W
1922	-11	W	W	1947	17	C	C	1972	190	E	E	1999	23	E+W	E
1923	-74	W	W	1948	-47	W+C	C	1973	72	E+C	E	2000	-26	W	W
1924	7	E+W	W	E+C				1974	168	E	E	2001	61	E	E
1925	-69	W	W	1949	-2	W	W	1975	121	E	E	2002	0	W	W