КРОМКА ЛЬДОВ ПРИ ТЯЖЕЛЫХ (1981-2001 гг.) И ЛЕГКИХ (2002-2018 гг.) ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЯХ В ВОСТОЧНЫХ АРКТИЧЕСКИХ МОРЯХ
Межгодовая изменчивость среднего положения кромки для всей суммарной восточной акватории от Северной Земли до Аляски показывает, что ряд наблюдений 1981-2018 гг. состоит из двух принципиально различающихся частей в зависимости от преобладающего знака аномалии ледового показателя; причем эта двусоставность характерна и для августа, и для сентября (рис. 2).
В августе в течение 1981-2001 гг. среднее положение кромки на суммарной акватории составило 74,4° с.ш., а в 18 случаях из 21 наблюдались отрицательные аномалии положения кромки со средним многолетним значением аномалии в -0,69 величины с.к.о. Напротив, в течение 2002-2018 гг среднее положение кромки составило 77,3° с.ш., а в 16 случаях из 17 наблюдались положительные аномалии положения кромки со средним многолетним значением аномалии в +0,85 величины с.к.о. Разница между двумя средними многолетними состояниями кромки равняется 2,9 градуса широты или 1,54 величины с.к.о., а разница между экстремальными значениями в 1984 г. и 2007 г. составляет 7,6 градусов широты, или 4,04 величины с.к.о.
Рис. 2. Средняя широта положения кромки льдов на суммарной акватории восточных арктических морей в конце августа (1) и сентября (2) в течение 1981-2018 гг.
Fig. 2. Mean latitude of ice edge position at the total area of the eastern Arctic seas in late August (1) and late September (2) during 1981-2018
В сентябре в течение 1981-2001 гг. среднее положение кромки составило 74,9° с.ш., а в 20 случаях из 21 наблюдались отрицательные аномалии положения кромки со средним многолетним значением аномалии в -0,75 величины с.к.о. Напротив, в течение 2002-2018 гг. среднее положение кромки составило 78,7° с.ш., а в 16 случаях из 17 наблюдались положительные аномалии положения кромки со средним многолетним значением аномалии в +0,93 величины с.к.о. Разница между двумя средними многолетними состояния кромки равняется 3,8 градуса широты, или 1,68 величины с.к.о., а разница между экстремальными значениями в 1996 г. и 2007 г. составляет 9,0 градусов широты, или 4,00 величины с.к.о.
Отдельно отметим, что сентябрьская разница между значениями в экстремальные годы составляет около 9 градусов широты, т.е. в XXI в. по сравнению с двадцатым кромка между минимальным и максимальным положением на момент завершения летнего очищения акватории ото льдов в среднем для всей зональной полосы протяженностью в 100 градусов по меридиану сместилась к северу на расстояние около 1000 км.
Картированное представление кромки льдов в среднем за 1981-2001 гг. и в среднем за 2002-2018 гг. показывает основные пространственные изменения, происходящие в августе и в сентябре при переходе от природного режима XXI в. к режиму XXI в. (см. рис. 1). При сохранении общей квазисинусоидальной конфигурации кромка в целом сместилась в северном направлении; причем в сентябре больше, чем в августе. В августе среднее положение кромки составило: в 1981-2001 гг. 74,5° с.ш., а в 2002-2018 гг. 77,1° с.ш., т.е. кромка сместилась на север на 2,6° широты (или около 290 км). В сентябре среднее положение кромки составило: в 1981-2001 гг. 74,9° с.ш., а в 2002-2018 гг. 78,4° с.ш., т.е. кромка сместилась на север на 3,5° широты (или около 390 км).
Если в 1981-2001 гг. кромка в августе и сентябре проходила по северной периферии Новосибирских островов и через пролив Лонга к югу от о. Врангеля, то в 2002-2018 гг. кромка сместилась на север на 2-3° широты в море Лаптевых и на 4-5° широты -- в морях Восточно-Сибирском и Чукотском.
Отдельный интерес представляет анализ той скорости, с которой произошел переход от прежнего, многолетнего состояния кромки в конце XX в. к новому, многолетнему состоянию кромки в XXI в. Наибольшее изменение ледовых показателей, как августа, так и сентября, приходится на временной период 2004-2007 гг. Так, в августе 2004 г. среднее положение кромки льдов в восточных арктических морях было 74,2° с.ш., а в 2007 г. -- уже 80,6° с.ш.; за три года кромка поднялась к северу на 6,4° с.ш., или в среднем на 2,1° с.ш. в год (что соответствует расстоянию примерно в 230 км). На отдельных створах продвижение кромки на север было еще больше: для створа 170° в.д. положение кромки за три года изменилось с 70,7° с.ш. на 83,0° с.ш., т.е. скорость смещения кромки льдов составила 4,1° с.ш. в год (или около 450 км в год). Для сентября наблюдаются близкие к августовским значения.
Так, в сентябре 2004 г. среднее положение кромки льдов в восточных арктических морях было 76,0° с.ш., а в 2007 г. -- уже 82,5° с.ш.; за три года кромка поднялась к северу на 6,5° с.ш., или в среднем на 2,2° с.ш. в год (что соответствует расстоянию примерно в 240 км). На отдельных створах продвижение кромки на север было еще больше: для створа 170° в.д. положение кромки за три года изменилось с 73,0° с.ш. на 85,5° с.ш., т.е. скорость смещения кромки льдов составила 4,2° с.ш. в год (или около 460 км в год).
Таким образом, переход от одного климатического состояния к другому осуществился за относительно короткий временной промежуток продолжительностью примерно в 3 года (2004-2007 гг.). 2007 год был годом абсолютного максимума в продвижении кромки льдов на север. После 2007-го кромка опустилась к югу примерно на 3-4 градуса широты и в течение последнего десятилетия сохраняет определенное пространственное постоянство своего положения примерно в зональной полосе 78-80° с.ш. Отметим, что в сентябре положение кромки было примерно одинаковым в течение нескольких лет до и после 2007 г. и составляло в среднем за 2005-2006 гг. 78,4° с.ш., а в среднем за 2008-2018 гг. 78,9° с.ш.
ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ РАЗЛИЧИЯ В ИЗМЕНЕНИИ ПОЛОЖЕНИЯ КРОМКИ ЛЬДОВ К ЗАПАДУ И К ВОСТОКУ ОТ НОВОСИБИРСКИХ ОСТРОВОВ
Еще одна режимная особенность состоит в том, что интенсивность смещения кромки от августа к сентябрю существенно увеличилась в течение XXI в. по сравнению с XXI в.: в течение 1981-2001 гг. она составила в среднем для всех створов 0,4° широты, а в течение 2002-2018 гг. -- уже 1,3° широты, т.е. смещение на север в сентябре увеличилось примерно в три раза. Но еще более важно, что это сентябрьское усиление смещения кромки в XXI в. различно в западной и восточной частях исследуемой акватории, граница между которыми проходит примерно по долготе о. Новая Сибирь.
В 1981-2001 гг. сентябрьское смещение кромки на север составило:
- к западу от о. Новая Сибирь (т.е. между меридианами 100° в.д. и 150° в.д.) в среднем около 0,3° широты;
- к востоку от о. Новая Сибирь (т.е. между меридианами 160° в.д. и 160° з.д.) в среднем около 0,6° широты;
- различие в западной и восточной частях шельфа составляет около 0,3° широты.
В 2002- 2018 гг. сентябрьское смещение кромки на север составило:
- к западу от о. Новая Сибирь (т.е. между меридианами 100° в.д. и 150° в.д.) в среднем около 0,8° широты;
- к востоку от о. Новая Сибирь (т.е. между меридианами 160° в.д. и 160° з.д.) в среднем около 1,9° широты;
- различие в западной и восточной частях шельфа составляет около 1,1° широты.
Другими словами, пространственная экспансия кромки на север в XXI в. была в несколько раз больше к востоку от меридиана Новосибирских островов, чем к западу от указанной границы, т.е. выделяются обширные по площади акватории с повышенной и пониженной интенсивностью изменения режима пространственного положения кромки льдов в XXI в. По этой причине вся зональная полоса восточных арктических морей между 100° в.д. и 160° з.д. может быть разделена на две части -- западную и восточную -- и многолетний анализ пространственного смещения кромки, соответственно, должен быть проведен раздельно для обеих акваторий.
Такой раздельный анализ показывает, что ведущая пространственная особенность смещения кромки на север в первые два десятилетия XXI в. заключается в неоднородности формирования положительных аномалий в западной и восточной частях суммарной восточной арктической акватории в течение 2000-х гг. и 2010-х гг (рис. 3).
Рис. 3. Средняя аномалия широты положения кромки льдов (доли с.к.о.) к западу (1) и к востоку (2) от Новосибирских островов в конце сентября
Fig. 3. Mean anomaly of the latitude of ice edge position (in fractions of the standard deviation) to the west (1) and to the east (2) of the New Siberia Archipelago in late September
1. В течение 2002-2010 гг. в 7 случаях из 9 наибольшие положительные аномалии зонального положения кромки наблюдались в восточном фрагменте суммарной акватории; среднее значение аномалии для створов 100-150° в.д. составляет 0,39 величины с.к.о., а для створов 160° в.д.-160° з.д. среднее значение аномалии составляет 1,06 величины с.к.о. (т.е. почти в три раза больше); в 2007 г. зафиксировано экстремально северное положение кромки к востоку от Новосибирских островов (среднее значение на восточных створах составляет 84,0° с.ш.).
2. В течение 2011-2018 гг. в 6 случаях из 8 наибольшие положительные аномалии зонального положения кромки наблюдаются уже в западном фрагменте азиатского шельфа; среднее значение аномалии для створов 100-150° в.д. составляет 1,25 величины с.к.о., а для створов 160° в.д.-160° з.д. среднее значение аномалии составляет 0,67 величины с.к.о. (т.е. примерно в 2 раза меньше); в 2014 г. зафиксировано экстремально северное положение кромки к западу от Новосибирских островов (среднее значение на западных створах составляет 84,5° с.ш.).
3. Переход от периода преобладания наибольших изменений на востоке к периоду преобладания наибольших изменений на западе произошел в самом начале 2010-х гг. (примерно в 2011 г.), так что годы с двумя наибольшими аномалиями в 2007 г. на востоке и 2014 г. на западе находятся в пространственно различающихся временных периодах.
Таким образом, экспансия в северном направлении кромки льдов в восточных арктических морях, наблюдаемая в первые два десятилетия XXI в., представляет собой единое природное явление, состоящее из двух взаимосвязанных частей. Исходным моментом этой эволюции является период 1981-2001 гг., когда в морях Лаптевых, Восточно-Сибирском и Чукотском в конце летнего сезона наблюдалось примерно такое положение кромки, которое было характерным для большей части XX в. (рис. 4). В течение 2000-х гг. ситуация изменилась так, что кромка стала достаточно быстро продвигаться к северу, прежде всего в восточной части акватории, к востоку от Новосибирских островов. В течение 2002-2010 гг. средняя сентябрьская аномалия положения кромки для створов 160° в.д.-160° з.д. (т.е. большая часть Восточно-Сибирского моря и Чукотское море) составила 0,92 величины с.к.о.; к западу от Новосибирских о-вов, при перемещении с востока на запад от одного меридионального створа к другому, аномалия кромки постепенно уменьшалась, и на акватории моря Лаптевых и в западной части Восточно-Сибирского моря (в среднем для створов 100-150° в.д.) аномалия кромки составила только 0,23 величины с.к.о. В течение 2010-х гг. началась вторая фаза многолетнего природного процесса, когда смещение кромки на север, ранее начавшись на востоке, охватило и западную часть акватории к западу от меридиана о. Новая Сибирь. В течение 2011-2018 гг. наибольшие значения аномалии сентябрьского положения кромки наблюдались уже в море Лаптевых (средняя аномалия для створов 100-150° в.д. составила 1,16 величины с.к.о.), и при движении с запада на восток эти аномалии уменьшились примерно в 2 раза (средняя аномалия в Восточно-Сибирском и Чукотском морях для створов 160° в.д.-160° з.д. составила 0,60 величины с.к.о.).
Рис. 4. Среднее положение кромки льдов в сентябре по створам в восточных арктических морях (1 -- период 1981-2001 гг., 2 -- период 2002-2010 гг., 3 -- период 2011-2018 гг.)
Fig. 4. Mean position of ice edge at the meridians in the eastern Arctic seas (1 -- 1981-2001, 2 -- 2002-2010, 3 -- 2011-2018)
положение кромка лед море
По разные стороны от меридиана о. Новая Сибирь наблюдаются разные временные тенденции в многолетнем изменении широтного положения кромки льдов. В западной части акватории от периода 1981-2001 гг. к периоду 2002-2010 гг. и от периода 2002-2010 гг. к периоду 2011- 2018 гг. наблюдается одна и та же тенденция: средняя кромка льдов смещается с юга на север в течение 2002-2010 гг. на 2,2° с.ш. (от 77,2° с.ш. до 79,4° с.ш.) и в течение 2011-2018 г. -- еще на 1,8° с.ш. (от 79,4° с.ш. до 81,2° с.ш.). Напротив, в восточной части акватории от периода 1981-2001 гг. к периоду 2002-2010 гг. и от периода 2002-2010 гг. к периоду 2011-2018 гг. тенденции изменений противоположны: средняя кромка льдов смещается с юга на север в течение 2002-2010 гг. на 5,2° с.ш. (от 72,1° с.ш. до 77,3° с.ш.), а в течение 2011-2018 г. она смещается с севера на юг на 1,1° с.ш. (от 77,3° с.ш. до 76,2° с.ш.).
ОДНОРОДНЫЕ ПЕРИОДЫ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ КРОМКИ ЛЬДОВ В ВОСТОЧНЫХ АРКТИЧЕСКИХ МОРЯХ В 1981-2018 гг.
Многолетняя изменчивость положения кромки льдов в восточных арктических морях показывает сильную зависимость от двух показателей: во-первых, количественного -- от общей аномальности широтного положения кромки в среднем для всей акватории между 100° в.д. и 160° з.д., и, во-вторых, пространственного -- от различий в режиме кромки в западной и восточной части исследуемой акватории, по разные стороны от меридиана о. Новая Сибирь. Опираясь на эти критерии, ряд наблюдений 1981-2018 гг. может быть разделен на несколько условно однородных периодов, в течение каждого из которых наблюдаются схожие особенности количественного и пространственного положения кромки льдов. Всего выделяются 7 периодов (табл. 2), три -- для интервала 1981-2001 гг. с преимущественно южным положением кромки и четыре -- для интервала 2002-2018 гг. с северным положением кромки льдов в августе и сентябре (рис. 5).
Рис. 5. Карта пространственного положения кромки льдов в конце сентября в течение однородных периодов (1 -- 1981-1989 гг., 2 -- 1989-1995 гг 3 -- 1996-2001 гг, 4 -- 2002-2006 гг., 5 -- 2007-2010 гг., 6 -- 2011-2015 гг., 7 -- 2016-2018 гг)
Fig. 5. Ice edge position in late September within the uniform periods (1 -- 1981-1989, 2 -- 1989-1995, 3 -- 1996-2001, 4 -- 2002-2006, 5 -- 2007-2010, 6 -- 2011-2015, 7 -- 2016-2018)
Период 1981-1988 гг. В течение всех восьми лет на исследуемой акватории наблюдались отрицательные аномалии широтного положения кромки льдов, значения которой изменялись от -0,68 до -1,29 величины с.к.о. Аномально южное положение кромки в конце летнего периода примерно соответствовало тому фону ледовых условий, который наблюдался в арктических морях России во второй половине XX в. и сформировался после потепления 1930-1940-х гг. В восточной части исследуемой акватории отрицательные аномалии положения кромки были больше, чем в западной. В сентябре кромка отходила от восточного берега п-ова Таймыр, пересекала Новосибирские острова и блокировала побережье Чукотки на участке от мыса Шелагский до мыса Шмидта.
Период 1989-1995 гг. В 6 случаях из 7 наблюдалась также отрицательная аномалия широтного положения кромки льдов, однако степень аномальности уменьшилась примерно вдвое; только дважды (в 1992 г. и в 1994 г.) величина отрицательной аномалии приближалась к среднему уровню периода 1981-1988 гг. В целом ледовые условия стали заметно легче: по сравнению с предыдущим периодом наблюдалась одна важная особенность -- в центральной части Восточно-Сибирского моря кромка сместилась в северном направлении на 3-4 градуса широты, а в остальных морях -- Лаптевых и Чукотском -- осталась почти без изменений (или эти изменения совсем незначительны). В пространственном отношении кромка к концу сентября освобождала наиболее крупные острова и располагалась примерно на 1-2 градуса широты севернее Новосибирских островов и примерно на 0,5 градуса широты севернее о. Врангеля. В среднем для всей исследуемой акватории кромка сместилась на север на 1,3 градуса широты (по сравнению с периодом 1981-1988 гг.).