Влиянии их на метеорологический режим в западном районе Арктики
Исследования атмосферных процессов, проводимых в течение многих лет в отделе Долгосрочных метеорологических прогнозов (ДМП) ГНЦ ААНИИ, показали, что в крупномасштабной циркуляции атмосферы наблюдаются естественные стадии с однонаправленным развитием атмосферных процессов различного временного масштаба [2, 7]. К настоящему времени установлены следующие естественные стадии развития процессов:
- элементарный синоптический процесс продолжительностью 3-7 дней;
- однородный циркуляционный период продолжительностью 7-14 дней;
- однородный внутригодовой период продолжительностью 2-5 месяцев;
- стадия циркуляционной эпохи продолжительностью 2-8 лет;
- циркуляционная эпоха продолжительностью 10 и несколько десятков лет.
В отделе ДМП ААНИИ при диагнозе непрерывного развития атмосферных процессов выделяются временные границы этих стадий и определяются для каждой стадии преобладающая форма циркуляции атмосферы и их разновидности [9]. По классификации Г.Я.Вангенгейма установлены три основные формы развития крупномасштабных атмосферных процессов: одна зональная с индексом W и две меридиональные с индексами Е и С. Каждая из трех форм циркуляции атмосферы имеет принципиальные отличия в направленности атмосферных процессов и характере их проявления в термобарических условиях для отдельно взятых районов атлантико-евразийского сектора северного полушария и Арктики [1, 2].
В исследовании межгодовой изменчивости процессов в Арктике и влиянии их на метеорологический режим на район юга Баренцева и Карского морей наибольший интерес представляют эпохи атмосферной циркуляции, а также их внутриэпохальные стадии.
В таблице 4.8 представлены временные границы эпох циркуляции и их стадий. Кроме того, в ней приведены расчетные данные средних по эпохам и их стадиям средние аномалии температуры воздуха для района шельфовой зоны юга Баренцева и Карского морей.
За период с 1891 по 2000 гг. установлено 7 эпох с однонаправленным развитием атмосферных процессов.
Для макропроцессов в эпохи 1891-1899 и 1900-1928 гг. характерно следующее. При аномальном развитии W формы циркуляции в тропосфере наблюдались волны малой амплитуды, быстро смещающиеся с запада на восток. Циклоны смещались с запада на восток в умеренной зоне полушария. Межширотный воздухообмен был ослаблен. Вследствие этого на рассматриваемый район Арктики частое влияние оказывал арктический антициклон. Преобладание на районе адвекции холодных воздушных масс с северной, северо-восточной составляющей обусловило устойчивый отрицательный фон температуры воздуха, за исключением периода 1921-1924 гг., а также 1925-1928 гг.
Таблица 4.8 - Средние значения аномалий температуры воздуха за периоды циркуляционных эпох и их стадий по району Баренцева и Карского морей, оС
| Эпохи циркуляции | Преобладающая форма циркуляции | Стадии эпох | Аномалия температуры | |
| стадий | эпохи | |||
| 1891-1899 | W + С | 1891-1899 | -1,2 | -1,2 |
| 1900-1928 | W | 1900-1902 | -1,6 | -0,5 |
| 1903-1907 | -0,5 | |||
| 1908-1911 | -0,9 | |||
| 1911-1915 | -2,4 | |||
| 1916-1920 | -1,6 | |||
| 1921-1924 | 2,1 | |||
| 1925-1928 | 1,1 | |||
| 1929-1939 | Е | 1929-1933 | 1,3 | 1,6 |
| 1934-1937 | 1,8 | |||
| 1936-1939 | 1,7 | |||
| 1940-1948 | С | 1940-1942 | -0,4 | 0,6 |
| 1943-1944 | 1,6 | |||
| 1945-1948 | 0,5 | |||
| 1949-1971 | Е + С | 1949-1951 | 0,3 | -0,1 |
| 1952-1956 | 1,5 | |||
| 1957-1960 | -0,5 | |||
| 1961-1968 | -1,2 | |||
| 1969-1971 | -0,6 | |||
| 1972-1995 | Е | 1972-1976 | 0,9 | 0,4 |
| 1977-1980 | -0,8 | |||
| 1981-1984 | 0,5 | |||
| 1985-1987 | 0,4 | |||
| 1988-1995 | 1,2 | |||
| 1996-2000 | W + С | 1996-2000 | -0,1 | -0,1 |
Таблица 4.9 - Межгодовая изменчивость воздушных переносов и аномалий температуры (оС) в весенний, летний, осенний и зимний сезоны в юго-западной части Карского моря
| Весенний сезон | Летний сезон | ||||
| Однородные периоды | Направление воздушных переносов | Сезонная аномалия температуры | Однородные периоды | Направление воздушных переносов | Сезонная аномалия температуры |
| 1930-31 | СВ | -0.4 | 1930-45 | СЗ | 0.8 |
| 1932-35 | ЮЗ | 0.5 | 1946-52 | С | -0.7 |
| 1936-39 | ЮЗ | 1.6 | 1953-65 | ЮВ | 0.5 |
| 1940-42 | СВ | -1.2 | 1966-70 | СВ | -0.6 |
| 1943-47 | Ю | 1.7 | 1971-77 | ЮВ | 0.9 |
| 1948-49 | СВ | -0.5 | 1978-80 | С | -1.0 |
| 1950-56 | Ю | 1.3 | 1981-84 | З | 1.5 |
| 1957-62 | СВ | 0.2 | 1985-87 | СВ | 0.3 |
| 1963-66 | С | -1.3 | 1988-95 | В | 1.2 |
| 1967-77 | В | 0.9 | 1996-99 | С | -0.3 |
| 1978-81 | СВ | -1.1 | |||
| 1982-87 | СЗ | 0.9 | |||
| 1988-97 | Ю | 2.4 | |||
| 1998-99 | СВ | -0.2 |
| Осенний сезон | Зимний сезон | ||||
| Однородные периоды | Направление воздушных переносов | Сезонная аномалия температуры | Однородные периоды | Направление воздушных переносов | Сезонная аномалия температуры |
| 1930-31 | Ю | 3.6 | 1930-39 | ЮЗ | 2.8 |
| 1932-33 | В | -1.6 | 1940-41 | СВ | -2.1 |
| 1934-44 | Ю | 2.5 | 1942-45 | Ю | 5.5 |
| 1945-46 | С | -0.3 | 1946-50 | СВ | -0.6 |
| 1947-55 | ЮЗ | 2.5 | 1951-56 | ЮЗ | 2.8 |
| 1956-60 | СВ | -1.1 | 1957-73 | СВ | -1.1 |
| 1961-63 | ЮЗ | 0.9 | 1974-76 | Ю | 1.6 |
| 1964-76 | СВ | -1.3 | 1977-79 | СВ | -1.8 |
| 1977-84 | ЮЗ | -0.9 | 1980-84 | ЮВ | 1.3 |
| 1985-87 | Ю | 3.5 | 1985-91 | СВ | -1.2 |
| 1988-92 | С | -1.6 | 1992-96 | ЮЗ | 1.8 |
| 1993-97 | З | 1.8 | 1997-99 | СВ | -2.5 |
| 1998-99 | СВ | -3.2 |
В эпохи 1929-1939, 1949-1971 и 1972-1995 гг. характерной особенностью развития процессов явилась аномально высокая повторяемость Е формы циркуляции. В толще тропосферы наблюдались стационарные волны большой амплитуды. Траектории наземных барических образований, зависящих от направления ведущего потока на высотах, приобретали значительную меридиональную составляющую, чем они существенно отличались от процессов западной (W) формы циркуляции. Циклоны из системы исландского минимума, блокированные на континенте антициклонами, смещались преимущественно в Арктику. Преобладание на район западной Арктики адвекции теплых воздушных масс с юго-западной составляющей обусловило в большинстве стадий данных эпох и эпох в целом положительный фон температуры воздуха.
В эпоху 1940-1948 гг. характерной особенностью развития процессов явилась аномально высокая повторяемость С формы циркуляции. Синоптические процессы при форме С, подобно процессам формы Е, характеризуют меридиональное состояние атмосферы. Вместе с тем процессы формы С имеют и принципиальные отличия от процессов формы Е: географическое положение высотных гребней и ложбин и связанных с ними наземных полей давления и температуры воздуха при этих формах противоположны. В эпоху С циркуляции циклоны Северной Атлантики, огибая гребень азорского максимума, смещались с севера на юг на европейскую часть России. В районе юга Баренцева и Карского морей преобладала адвекция воздушных масс с южной составляющей, обусловливленная преимущественно формированием положительных аномалий температуры воздуха.
Отмеченная выше крупномасштабная перестройка атмосферной циркуляции от квазиоднородного периода с зональными процессами (1891-1928 гг.) к периоду (1928-1995 гг.) с меридиональными процессами преимущественно Е формы циркуляции во многом предопределила, наряду с другими причинами, наличие устойчивого положительного тренда в многолетнем ходе температуры воздуха в Арктике. Устойчивое повышение во времени температурного фона во многом способствовало и понижению ледовитости в полярном районе Арктики [3, 8, 10,12].
В последние годы отмечается устойчивая тенденция к перестройке общей циркуляции атмосферы от меридиональных к зональным процессам. С 1978 г. наблюдается устойчивый во времени рост числа дней с процессами формы W циркуляции и падение числа дней с процессами Е формы. начиная с 1993 г., в большинстве лет среднегодовые значения числа дней с зональными процессами впервые после 1928 г. превысили норму. Наиболее четко наметившаяся тенденция в перестройка крупномасштабной циркуляции проявилась в холодный (осень-зима) период года. В теплый период года меридиональные процессы пока выше нормы. Ожидаемое дальнейшее повышение повторяемости зональных процессов и в теплый период года должно привести к понижению температурного фона и, как следствие, к повышению ледовитости в полярном районе Арктики [4, 5, 7].
Выделение циркуляционных эпох и стадий эпох произведено по фоновым, среднегодовым данным метеорологических характеристик: высотных и наземных полей давления, температуры воздуха и их аномалий; повторяемости и устойчивости определенных форм и типов циркуляции атмосферы северного полушария по классификации Г.Я.Вангенгейма - А.А.Гирса [1, 2]. Каждая из отмеченных циркуляционных эпох и их стадий характеризуется индивидуальными особенностями ее проявления как в различных районах северного полушария и Арктики, так и в различных сезонах года. Сказанное в значительной степени относится и к локальным районам Баренцева и Карского морей. В связи с этим на многолетнем ряду с 1930 по 1999 гг. были получены структурные особенности в межгодовой изменчивости воздушных потоков и аномалий температуры воздуха для различных сезонов года по территории юго-востока Баренцева и юго-востока Карского морей. Данные о характере воздухообмена и температурном режиме над рассматриваемыми районами Арктики для квазиоднородных периодов с однонаправленным развитием крупномасштабных атмосферных процессов представлены в таблице 4.9.
Оценив крупномасштабный циркуляционный фон и характер его проявления в межгодовой и сезонной изменчивости воздушных потоков и температуры в Баренцевом и Карском морях, обратимся к исследованию структурных особенностей барического поля, наблюдающихся в западном районе Арктики при различных вариантах перестройки атмосферных процессов более крупного масштаба, чем рассматриваемый район.