В работе дается характеристика развития ледовых процессов в Южном океане в период МПГ и рассматриваются их основные особенности на основе совместного анализа данных спутниковых, судовых и станционных ледовых наблюдений.
Приводятся результаты анализа изменчивости суммарных ледовитостей Арктики и Антарктики за период инструментальных наблюдений с ИСЗ.
Колебания ледовитости Южного океана по ежедневным данным SSMR-SSM/1, обработанным с помощью алгоритма NASATEAM (Cavalieri and all,1996; Meier and all, 2006) в МЦД-Б по морскому льду (ААНИИ), демонстрируют присущий Антарктике высоко сбалансированный характер (рис. 1). Он обусловлен предположительным функционированием южно-полярной климатической системы в определяющем режиме полициклических автоколебаний с преобладающей квазидвухлетней периодичностью, наиболее ярко проявляющейся в сезонной смене знака ледовых аномалий (Коротков, 1995). Так, в период МПГ близкая к норме около 1,8 млн км2 остаточная ледовитость Южного океана летом 2007 и 2009 гг. сменилась к концу зимы повышенным распространением ледяного покрова на площади, соответственно, 19,0 и 19,1 млн км2 относительно среднемноголетнего значения 18,6 млн км2. Напротив, в 2008 г. увеличенная до 2,2 млн км2 ледовитость в феврале сочеталась с пониженной до 18,1 млн км2 ледовитостью в сентябре.
Период МПГ в Антарктике характеризовался в целом увеличенным количеством морского льда на протяжении большей части годового цикла его развития. Это было обусловлено преимущественно ранним началом устойчивого ледообразования осенью, повышенным нарастанием ледяного покрова зимой и, напротив, пониженной интенсивностью его весенне-летнего таяния и поздними сроками разрушения. В результате, запоздалым в среднем на месяц и ослабленным разрастанием отличались крупнейшие (средней площадью до 0,5 млн км2) стационарные полыньи – Росса и Уэдделла, которые как основные очаги таяния непосредственно ответственны за размеры соседствующих с ними ледяных массивов: Тихоокеанского, Балленского и Атлантического.
Единственное исключение представляла охватывающая акваторию у тихоокеанского побережья Антарктического полуострова и прилегающего к нему моря Беллинсгаузена область одноименного круговорота, которая подвержена сильному отепляющему воздействию циркумполярных глубинных вод (ЦГВ). Зимой ледовитость моря была пониженной, а летом оно практически полностью очищалось на протяжении всех 3 лет. Тем самым здесь по-прежнему сохранялась многолетняя тенденция к сокращению ледовитости (рис. 1з), которая в феврале уменьшилась с 1979 г. в среднем на 200 тыс. км2 и с 1989 г. очень часто сокращается ниже своеобразного порогового значения в 100 тыс. км2, что знаменует почти полное очищение ранее труднодоступного моря Беллинсгаузена.
Рис. 1. Изменчивость максимальной общей ледовитости в сентябре (квантильной 93 %-обеспеченности и среднемесячной) и минимальной приведенной ледовитости в феврале (среднемесячной и квантильной 7 %-обеспеченности) за 1979–2009 гг. а) Южный океан в целом, б) западная часть круговорота Уэдделла (30–60°з.д.) – Атлантический массив, в) восточная часть круговорота Уэдделла (30°з.д.–0°–30°в.д.) – область полыньи Уэдделла, г) круговорот моря Космонавтов (30–55°в.д.), д) круговорот моря Содружества (55–85°в.д.), е) восточная половина индийского сектора (85–150°в.д.) – зона дивергенции, ж) круговорот Росса (150°в.д.–180°–100°з.д.), з) круговорот Беллинсгаузена (60–100°з.д.)
Кардинальные изменения претерпели ледовые условия и собственно у тихоокеанского побережья Антарктического полуострова. По данным станции Беллинсгаузен продолжительность ледового периода в районе Южных Шетландских островов за последние 40 лет сократилась в среднем с 6 до 3 месяцев (рис. 2), а толщина образующегося здесь льда уменьшилась втрое – с 90 до 30 см. В период особенно «теплых» зим 1996–2006 гг. в сравнении с тождественной по продолжительности стадией 1968–1978 гг. ледообразование происходило на 1,5 месяца позже, тогда как очищение, напротив, примерно на месяц раньше. Отсутствие окончательного замерзания бухты Ардли стало не просто нормой, а наблюдалось в абсолютном большинстве лет. Более того, в 2004 г. припай вообще не образовался. Вместе с тем пример 2007 и 2009 гг. позволяет предположить возможное начало в ближайшие годы реставрации здесь прежнего ледового режима. Продолжительность ледового периода в 2007 г. лишь на полмесяца уступила рекордному значению 8,5 месяцев в 1969 г., а зимой 2009 г. припай снова, как и прежде, сковал бухту Ардли сроком на 3 месяца, что являлось нормой для 70-х годов прошлого столетия.
Рис. 2. Межгодовая изменчивость продолжительности ледового периода в районе станции Беллинсгаузен за период 1968–2009 гг.
Следует также отметить, что в море Дейвиса в районе обсерватории Мирный в 2002 г. впервые за всю ее полувековую историю, начиная с 1956 г., не произошло разрушение припая. Кроме того, в районе станции Прогресс в море Содружества с 2005 г. отчетливо обозначилась тенденция катастрофического увеличения количества айсбергов, увеличения примерно вдвое ширины образующегося здесь припая, с 25–30 до 50–55 км, и отдаления в среднем на полмесяца с января на февраль сроков его окончательного взлома (рис. 3).
Рис. 3. Ледовая обстановка в заливе Прюдс в декабре 2008 г.
Также с 2005 г. не взламывается 25-км ширины припай в вершине бухты Саннефьорд в районе соседней базы Дружная-4. Столь кардинальное изменение ледового режима юго-восточного побережья залива Прюдс связано с выдвижением фронта шельфового ледника Эймери в северо-восточном направлении более чем на 50 км по сравнению с 1980 г. и блокировкой им генерального дрейфа льда и айсбергов на запад.
Таким образом, в период МПГ продолжилась достаточно отчетливо наметившаяся с конца 70-х годов прошлого столетия тенденция к устойчивому росту ледовитости Антарктики. В Арктике в этот же период наблюдается противоположная тенденция – устойчивое сокращение ледовитости. В этой связи представляет интерес сопоставление суммарной среднегодовой ледовитости Антарктики и Арктики.
Экспресс-анализ изменчивости суммарных ледовитостей Арктики и Антарктики, равно как и планетарных изменений ледовитости в период МПГ относительно периода инструментальных измерений с ИСЗ (т. е. с 1978 г.) также может быть выполнен на основе ежедневных оценок общей сплоченности по данным SSMR-SSM/I ИСЗ серий Nimbus и DMSP США (алгоритм NASATEAM) и годовых скользящих средних, представленных на рис. 4. При этом, для полноты характеристики внутригодовых изменений ледовитости на рис. 4, а представлены несглаженные оценки параметра, а на рис. 4, б – сглаженные и отмасштабированные оценки.
Рис. 4. Изменения среднегодовой ледовитости в Арктике, Антарктике и в целом для Земли с 26.10.1978 по 31.12.2010 на основе расчетов по данным SSMR-SSM/I, алгоритм NASATEAM. а – ежедневные значения ледовитости и годовые скользящие средние, б – отмасштабированные годовые скользящие средние
При анализе рис. 4 в первую очередь важно отметить, что изменения ледовитости в Арктике и Антарктике в рассматриваемую эпоху происходили в противофазе (Фролов и др., 2007, Фролов и др., 2008).
Как видно из рисунка, среднегодовая ледовитость антарктических морей в 2008 г. достигла максимальных за весь с 1978 г. ряд наблюдений величин (12,3 млн км2), превысив общую площадь льдов в Арктике. Напротив, в период 2007–2008 гг. в Арктике отмечаются наименьшие среднегодовые величины ледовитости (10,7 млн км2). При этом, общее уменьшение ледовитости в Арктике за последние 32 года составило -1,5 млн км2 (иначе, -0.51 млн км2 / 10 лет), а общее увеличение ледовитости в Антарктике 0,5 млн км2 (иначе, 0.17 млн км2/ 10 лет). Соответственно, в целом на планете также наблюдается фоновое уменьшение ледовитости (-0.35 млн км2 / 10 лет). При анализе изменчивости в пределах нескольких лет следует отметить, что для последнего десятилетия хорошо выражены циклы среднегодовой ледовитости продолжительностью в 4–5 лет для Антарктики, и в меньшей степени – для Арктики. Это означает, что экстремальные ледовые условия в период МПГ можно в равной степени трактовать, как совпадение периода проведения МПГ с периодом экстремумов данных короткопериодных циклов.
Коротков А.И. Основные итоги и перспективы исследований ледового режима Южного океана // Проблемы Арктики и Антарктики. – Вып.70. – 1995. – С. 84–103.
Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Ковалев Е.Г., Смоляницкий В.М.(2007) Научные исследования в Арктике, т. 2, Климатические изменения ледяного покрова морей Евразийского шельфа, СПб: «Наука», 136 с.
Фролов И.Е., Гудкович З.М., Карклин В.П., Смоляницкий В.М. 60-летняя цикличность в изменениях климата полярных регионов. (2008) Материалы гляциологических исследований, Т. 105, С. 158–165.
Cavalieri, D., C. Parkinson, P. Gloersen, and H. J. Zwally. 1996, updated 2008. Sea ice concentrations from Nimbus-7 SMMR and DMSP SSM/I passive microwave data. Boulder, Colorado USA: National Snow and Ice Data Center. Digital media.
Meier, W., F. Fetterer, K. Knowles, M. Savoie, M. J. Brodzik. 2006, updated quarterly. Sea ice concentrations from Nimbus-7 SMMR and DMSP SSM/I passive microwave data, [1978.10.26 -2010.12.31]. Boulder, Colorado USA: National Snow and Ice Data Center. Digital media.
Abstract
Description of ice processes in the Southern Ocean during the IPY as well as discussion of their key features, based on a joint analysis of satellite data, ship and station ice observations are presented in the paper. A brief joint analysis of variability of the Arctic and Antarctic ice extent based instrumental observations from satellites is given.