Синоптический мониторинг климатически значащих характеристик поверхности Южного океана на основе спутниковых и натурных наблюдений

Климатические изменения в Мировом океане достоверно оценить можно лишь осуществляя синоптический (от гр. sunoptikos, обозревающий все вместе) мониторинг его основных климатически значащих характеристик: низкочастотных колебаний уровня моря, флуктуаций температуры поверхности моря и ледового покрова. Наиболее доступны для прямых и дистанционных (спутниковых) наблюдений – сведения о температуре океанической поверхности.
Океан и Атмосфера беспрерывно и активно взаимодействуют друг с другом на поверхности своего раздела, которая составляет более 2/3 поверхности Земли. Именно поверхность океанов и морей – базовый источник тепла нижней атмосферы, поскольку она нагревается снизу.
Южный океан – один из важнейших компонентов климатической системы планеты. Однако, чёткому пониманию физических и динамических процессов, которые отличают Южный океан от других океанических бассейнов, препятствует скудость прямых океанографических наблюдений в этой удалённой и суровой для мореплавания части Мирового океана.
Главная особенность циркуляции вод Южного океана – самое мощное на Земле, направленное на восток, не встречающее сплошной поперечной преграды, Течение западных ветров – Антарктическое циркумполярное течение (АЦТ). АЦТ играет ключевую роль в глобальном переносе тепла, количества движения и массы, транслируя климатические сигналы из одного бассейна Мирового океана в другой. Характерная черта гидрологии поверхностных вод Южного океана – множественность фронтальных разделов водных масс различного происхождения. Главные из этих фронтов формируют АЦТ.
Основное направление исследований выполненных сотрудниками кафедры океанологии СПбГУ под руководством и при участии автора в составе сезонных 53–55; 57, 58 и 60-й Российских антарктических экспедиций (РАЭ) в 2007-2015 гг. – получение новых сведений о наличии (или отсутствии) изменений широтного местоположения основных фронтов Южного океана, как свидетельств проявлений глобального потепления в поверхностном слое вод Мирового океана.
Разработанная методология синоптического мониторинга поверхностных термических фронтов Южного океана позволяет использовать возможности ежегодных рейсов научно-экспедиционных судов РАЭ от Африки к Антарктиде и обратно для оперативных наблюдений за изменчивостью температуры поверхностного слоя моря (ТПСМ) и градиентов температуры поверхности моря (ТПМ) в реальном времени.
Сведения о широтном местоположении основных поверхностных климатических фронтов в начале (декабрь), и конце (февраль) астрального лета каждого года за многолетний промежуток времени, могут служить индикатором климатических изменений циркуляции вод Южного океана. Данные ежеминутных попутных измерений ТПСМ дают возможность изучать местоположение и пространственную структуру поверхностных фронтов, рассчитывая горизонтальные градиенты ТПСМ, существенно детальнее, чем это позволяли измерения на гидрологических станциях прежде: в лучшем случае, через 30 морских миль. В частности, получать такие сведения как, географическая широта положения фронта, протяжённость зоны фронта по широте, её ширина в км, диапазон температур на краях зоны фронта, средний для зоны фронта горизонтальный градиент ТПСМ в °С/км.
Результаты измерений ТПСМ судовой метеостанцией на борту судна оперативно сравниваются с результатами дистанционных (спутниковых) методов определения температуры поверхности океана. Это позволяет сопоставлять и уточнять линейные и площадные характеристики температурных неоднородностей поверхности океана при пересечении фронтальных зон Южного океана.
Совместный анализ градиентов непрерывно регистрируемой ТПСМ и градиентов ТПМ фиксируемых спутниковым радиометром AVHRR в ИК диапазоне электромагнитного спектра, позволяет оперативно и точно определять местоположение термических градиентных зон на поверхности Южного океана. В межгодовом изменении сезонного (летнего) широтного положения основных климатических фронтов на поверхности индоокеанского сектора Южного океана на протяжении 2009-2015 гг. выраженной тенденции к смещению на север или юг не выявлено. Следует увеличивать длительность периода наблюдений.