Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)

Двадцатая международная конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»

XX.D.44

Об изменениях климата западной части российской Арктики в 1980-2021 годы

Серых И.В. (1,2), Толстиков А.В. (3)
(1) Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
(2) Геофизический центр РАН, Москва, Россия
(3) Карельский научный центр РАН, Петрозаводск, Россия
Потепление климата Арктики подтверждается изменениями основных гидрометеорологических величин атмосферы и океана за многолетний период времени, и наиболее ярко оно проявляется в последние десятилетия [Serykh and Kostianoy, 2019; Серых и др., 2022]. Свидетельства этого процесса в высоких широтах: повышение температуры приповерхностного слоя атмосферы [Серых и Толстиков, 2020; Serykh and Tolstikov, 2020], сокращение площади морского льда и уменьшение его толщины, повышение температуры поверхностного слоя воды в морях [Серых и Костяной, 2021], таяние многолетней мерзлоты, увеличение доли жидких осадков в течение года [Толстиков и др., 2022].
Использовались среднемесячные данные температуры воздуха на высоте 2 метра от поверхности, общего количества осадков за сутки, скорости ветра на высоте 50 метров от поверхности, температуры верхних 1,5 метров почвы, толщины и фракционной площади снежного покрова, влагосодержания верхнего слоя почвы толщиной 1 метр и влажности воздуха на высоте 2 метра от поверхности из реанализа спутниковых измерений NASA MERRA-2 на сетке 0.5ºш. х 0.625ºд. за период 1980–2021 гг.
По всем исследуемым среднемесячным данным в каждом узле их сетки рассчитан средний годовой ход за период 1980-2021 гг. Затем этот средний годовой ход в каждом узле сетки вычтен из данных для получения среднемесячных аномалий относительно среднего годового хода (далее – просто аномалии).
По исследуемым данным для региона западной части российской Арктики (60°–75° с.ш., 30°–85° в.д.) рассчитаны и построены следующие поля:
1. Средние значения за периоды 1980-2000 гг. и 2001-2021 гг.
2. Средние изменения между периодами 1980-2000 гг. и 2001-2021 гг. (разность средних значений между этими периодами).
3. Средние значения для зимних (декабрь-февраль) и летних (июнь-август) сезонов и 12 месяцев года за периоды 1980-2000 гг. и 2001-2021 гг.
4. Средние изменения для зимних (декабрь-февраль) и летних (июнь-август) сезонов и 12 месяцев года между периодами 1980-2000 гг. и 2001-2021 гг. (разность средних значений между этими периодами).
5. Скорость (линейный тренд) изменений среднемесячных аномалий относительно годового хода за периоды 1980-2000 гг. и 2001-2021 гг., оцененная с помощью приближения полиномами 1-ой степени методом наименьших квадратов (1-ая производная).
6. Ускорение (квадратичный тренд) изменений среднемесячных аномалий относительно годового хода за периоды 1980-2000 гг. и 2001-2021 гг., оцененное с помощью приближения полиномами 2-ой степени методом наименьших квадратов (2-ая производная).
Подтверждено существенное потепление климата западной части российской Арктики в 1980-2021 гг. Причем, наиболее сильное увеличение температуры отмечается для ноября и апреля, что свидетельствует о произошедшем смещении границ сезонов – более позднем начале зимы и раннем ее завершении [Серых и Толстиков, 2022а]. Обнаружено, что в период 2001-2021 гг. температура быстрее всего росла в акваториях Баренцева, Карского и Белого морей, и этот рост происходил с ускорением. Таким образом, уменьшилась разница температуры между югом и севером западной части российской Арктики. Предположено, что одной из причин этого ускоренного роста температуры могла послужить альбедная обратная положительная связь с площадью морского льда.
Выявлено увеличение количества осадков, особенно явно проявляющееся для летнего сезона и сентября. Вызванное этим увеличение поступления пресных вод в моря способствовало распреснению и усилению стратификации верхнего слоя воды, более раннему образованию морского льда, сокращению потоков тепла из океана в атмосферу и понижению приповерхностной температуры воздуха в зимние периоды в локальных районах впадения крупных рек в Карское и Баренцево моря.
Обнаружено значительное изменение циркуляции атмосферы в исследуемом регионе. В зимние сезоны 2001-2021 гг. в Баренцевом и Карском морях произошло усиление южного ветра по сравнению с 1980-2000 гг. Это могло привести к ветровому нагону морского льда с юга на север Баренцева и Карского морей, сокращению площади льда и усилению перемешивания верхнего слоя воды на юге этих морей. В летний сезон 2001-2021 гг. произошло усиление западного ветра по сравнению с 1980-2000 гг., что способствовало усилению западного переноса тепла и влаги из Северной Атлантики в исследуемый регион.
Обнаружено повышение температуры верхних 1,5 метров почвы (ТП) в 2001-2021 гг. по сравнению с 1980-2000 гг. приблизительно на 0.5°С на западе исследуемого региона [Серых и Толстиков, 2022б]. Это может привести к сокращению и даже полному исчезновению островной многолетней мерзлоты на Кольском полуострове, где средняя ТП в 2001-2021 гг. практически всюду выросла и стала превышать +3 °С. В 2001-2021 гг. начался ускоряющийся рост ТП также и на северо-востоке западной части российской Арктики. Таким образом, в настоящее время на большей части исследуемого региона наблюдается ускоряющийся рост ТП, что может привести к таянию многолетней мерзлоты.
Показано сокращение толщины снежного покрова на западе и востоке исследуемого региона в 2001-2021 гг. по сравнению с 1980-2000 гг., за исключением Приуралья. На западе исследуемого региона также произошло существенное сокращение площади снежного покрова в ноябре и апреле. Из-за чего могла усилиться альбедная обратная положительная связь между температурой и свободной от снега поверхностью, что могло явиться одной из причин сокращения длительности зимнего сезона в западной части российской Арктики.
Рост удельной влажности воздуха на высоте 2 метра от поверхности (ВВ) начался на западе исследуемого региона, и в особенности над акваторией Белого моря, еще в 1980-2000 гг. В 2001-2021 гг. увеличение ВВ распространилось на центр и восток исследуемого региона, с наибольшей скоростью роста над акваториями морей, причем рост ВВ происходил с положительным ускорением. Вероятно, увеличение влажности воздуха над акваториями Белого, Баренцева и Карского морей связано с усилением испарения с их поверхностей вследствие роста температуры поверхности воды и сокращения площади морского льда. Дополнительно к росту ВВ в 2001-2021 гг. на западе и востоке исследуемого региона наблюдался еще и рост влагосодержания почвы.
Исследованная пространственно-временная динамика роста температуры и влажности западной части российской Арктики имеет тенденцию распространения с запада на восток, что можно объяснить усилением влияния Северной Атлантики на исследуемый регион. Данный процесс можно назвать «атлантификацией» климата западной части российской Арктики [Аксенов и Иванов, 2018]. Увеличение температуры и влажности воздуха исследуемого региона привело к росту теплосодержания нижнего слоя атмосферы – увеличению его тепловой энергии. Вследствие этого можно ожидать увеличения количества, силы и продолжительности экстремальных погодных явлений в западной части российской Арктики.
Таким образом, за рассмотренный временной период произошли существенные изменения климата западной части российской Арктики. Усилился западный перенос из Северной Атлантики, возросло количество выпадающих атмосферных осадков и произошел ускоренный рост температуры. Все это способствовало «атлантификации» климата западной части российской Арктики и приближению его к переломной точке, после которой климатическая система может установиться вокруг другого состояния равновесия.
Исследование выполнено в рамках проекта РНФ № 21-77-30010 «Системный анализ динамики геофизических процессов в российской Арктике и их воздействие на развитие и функционирование инфраструктуры железнодорожного транспорта» (2021-2024 гг.).

Ключевые слова: арктическое усиление, атлантификация Арктики, Баренцево море, Белое море, гидрометеорологические параметры, Карское море, климатический сдвиг, обратные связи, потепление климата, северо-запад России, циркуляция атмосферы.
Литература:
  1. Serykh I.V., Kostianoy A.G. Seasonal and interannual variability of the Barents Sea temperature // Ecologica Montenegrina. – 2019. – Vol. 25. – P. 113.
  2. Серых И.В., Костяной А.Г., Лебедев С.А., Костяная Е.А. О переходе температурного режима региона Белого моря в новое фазовое состояние // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. – 2022. – Т. 15, № 1. – С. 98–111.
  3. Серых И.В., Толстиков А.В. О причинах долгопериодной изменчивости приповерхностной температуры воздуха над Белым морем // Вестник Московского университета. Серия 5: География. – 2020. – № 4. – С. 83–95.
  4. Serykh I.V., Tolstikov A.V. On the climatic changes of the surface air temperature in the White Sea region // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2020. – Vol. 606. – 012054.
  5. Серых И.В., Костяной А.Г. О климатических изменениях температуры Баренцева моря и их возможных причинах. Глава в монографии «Система Баренцева моря» под редакцией Лисицина А.П. Москва. – 2021. – С. 166-179.
  6. Толстиков А.В., Серых И.В., Балаганский А.Ф. Климатические изменения стока рек и количества осадков в регионе Белого моря // Арктика экология и экономика. – 2022. Т. 12. № 4. Принята в печать.
  7. Серых И.В., Толстиков А.В. Изменения климата западной части Российской Арктики в 1980-2021 гг. Часть 1. Температура воздуха, осадки, ветер // Проблемы Арктики и Антарктики. – 2022а. – Т. 68, № 3. – С. 258-277.
  8. Серых И.В., Толстиков А.В. Изменения климата западной части Российской Арктики в 1980-2021 гг. Часть 2. Температура почвы, снег, влажность // Проблемы Арктики и Антарктики. – 2022б. – Т. 68, № 4. Принята в печать.
  9. Аксенов П.В., Иванов В.В. «Атлантификация» как вероятная причина сокращения площади морского льда в бассейне Нансена в зимний сезон // Проблемы Арктики и Антарктики. – 2018. – T. 64, №1. – С. 42–54.

Презентация доклада

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

454