Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Влияние заприпайных полыней арктических морей на гидрометеорологические условия в Северной полярной области

ВАК РФ 25.00.28, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Влияние заприпайных полыней арктических морей на гидрометеорологические условия в Северной полярной области"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ООЗ 1ТТ02Ьэ

Рубченя Андрей Валерьевич

ВЛИЯНИЕ ЗАПРИПАЙНЫХ ПОЛЫНЕЙ АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ НА ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ В СЕВЕРНОЙ ПОЛЯРНОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 25.00.28 - Океанология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географическнх,наук

\

Санкт-Петербург 2007

003177025

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете и ГУ «Арктики и Антарктики НИИ»

Научный руководитель Кандидат географических наук

Попов Андрей Вадимович

Официальные оппоненты

1 Доктор географических наук, профессор Алхименко Александр Петрович

2 Кандидат физико-математических наук Шутилин Сергей Валерьевич

Ведущая организация

Мурманский Морской Биологический Институт КНЦ РАН

Защита диссертации состоится 8 ноября 2007г в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212 232 21 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу 199178 Санкт-Петербург, Васильевский Остров, 10 линия, д 33

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета по адресу Университетская наб , д 7/9

Автореферат разослан «

2007г

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат географических наук Г И Мосолова

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Геополитическая обстановка, активное освоение шельфовой зоны Арктики, создание национального парка «Русская арктика», разведка новых запасов углеводородного сырья, строительство буровых платформ и трубопроводов влечет за собой повышенный интерес к процессам, протекающим в Аркической зоне Заприпайные арктические полыньи играют важную роль в климатической системе, они являются своеобразным окном для живых огранизмов, и изучение заприпайных полыней вызывает большой интерес представителей самых различных научных дисциплин - океанологами, гидробиологами, метеорологами и другими

В настоящее время известны основные характеристики большинства заприпайных полыней морей российской Арктики, имеются некоторые данные о влиянии полыней на гидрологический режим морей и метеорологические характеристики над прилегающей акваторией,

Заприпайные полыньи арктических морей представляют собой интересное явление как с научной, так и с практической точки зрения Изучение взаимодействия полыней и атмосферных образований может способствовать более точному прогнозу погоды, сами полыньи, как водные пространства свободные от мощных льдов, могут использоваться для зимней навигации Так же возможно прогнозирование летней ледовитости моря по данным о развитии полыней в зимний период (Попов, Карелин, Рубченя, 2007) крреляционный анализ связи временных рядов летней ледовитости и характеристик полыней выявил отчетливую зависимость летних ледовых условий от площади полыней в предшествующую зиму, что представляет несомненный интерес для прогноза ледовитости на навигационный период

Барические образования, взаимодействующие с полыньями и стационирующие в районе заприпайных полыней Карского моря (Попов, 2003) могут оказывать воздействие на буровые платформы и трубопроводы в

Баренцевом море - ветра северо-восточных румбов могут привести к навалам льдов в Баренцевом и Карском морях (Зубакин, Данилов, 2000).

1 - Северная Новоземельская; 2-Южная Новозсмедьская; З-Амдерминская; 4-Ямальская; 5-Обь-Еписей-ская; 6-Центральная Карская; 7-Западная Североземсльская; 8-Восточная Североземельская; 9-Ссвсро-восточная Таймырская; 10-Восточная Таймырская; 11-Анабаро-Лснская: 12-Западная Новосибирская: 13-С.еверная Новосибирская; 14-Восточная Новосибирская (запад); 15- Восточная Новосибирская (восток); 16-Айопская; 17-Заиадная Чукотская; 18-Восточная Чукотская (названия даны по (Карелин, 1997).

Рис. 1. Положение припая и заприпайных полыней в арктических морях Сибирского шельфа, для которых приняты следующие наименования.

Являясь значимым источником новых льдов и плотных вод, полыньи играют важную роль в формировании дальних связей, воздействуя как на гидрологический режим Северного ледовитого океана, так и Северной Атлантики - через формирование аномалий в полях температуры и давления, на макроциркуляционные процессы (Рубченя, Попов, 2006; Рубченя, 2006).

Исследование заприпайных полыней важно для задач краткосрочного и долгосрочного прогноза погоды (Гуков и др., 2000). Результаты исследований долгопериодной изменчивости характеристик полыней могут использоваться для прогнозирования климатических изменений. Так, данные анализа долгопериодной изменчивости площадей заприпайных полыней и продукции новых льдов можно использовать при прогнозе климатических изменений.

Основная цель работы. Целью работы является исследование взаимосвязи заприпайных полыней и гидрометеорологических условий в северной полярной области

При подготовке работы были поставлены следующие задачи

1 Исследование изменчивости заприпайных полыней, расче! энергопотоков, продукции льда и плотных вод в заприпайных полыньях морей Сибирского шельфа

2 Исследование влияния заприпайных полыней на летнюю ледовитость

3 Исследования влияния заприпайных полыней на термохалинные характеристики в Гренландском море

4 Оценка взаимосвязи заприпайных полыней и индексов глобальной циркуляции атмосферы (Arctic Oscillation - АО, North Atlantic Oscillation -NAO)

Положения, выносимые на защиту.

На защиту выносятся следующие положения

• Новые данные о характеристиках энергомассообмена в заприпайных полыньях морей Сибирского шельфа за период 19782000гг

• Заприпайные полыньи влияют на термохалинные характеристик в Гренландском море изменение температуры и солености в проливе Фрама происходит через 3-4 года после активного развития полыней

• Выявлены синхронные связи между характеристиками заприпайных полыней и индексом макроциркуляции Arctic Oscillation (АО)

Практическое значение работы. Результаты исследований, приведенные в работе, показывают, что заприпайные полыньи являются важной частью климатической системы Северной полярной области, оказывая влияние на гидрометеорологические параметры, как в местах своего развития,

так и в регионах, значительно удаленных от районов возникновения заприпайных полыней

Впервые показана возможность прогнозирования летней ледовитости арктических морей на основе данных о площадях заприпайных полыней зимой (на примере Карского моря и моря Лаптевых)

Результаты исследования взаимосвязи заприпайных полыней и термохалинных характеристик в северной Атлантике, взаимосвязи изменчивости заприпайных полыней и атмосферной циркуляции свидетельствуют о влиянии заприпайных полыней на формирование погоды, а так же, через накопление аномалий, полыньи влияют на климат Северной полярной области Таким образом, заприпайные полыньи представляют собой важный погодо- и климатообразующий фактор влияние на формирование погоды происходит через взаимодействие с циклоническими образованьями, влияние на климат - через накопление атмосферных воздействий и формирование новых льдов и вод, влияющих на гидрометеорологические условия в Арктике

Апробации работы и публикации Результаты исследований обсуждались или были представлены и на различных российских и зарубежных конференциях и семинарах международной научной конференции «Современные климатические и экосистемные процессы в уязвимых природных зонах (арктических, аридных, горных)» ЮНЦ РАН, ММБИ (Ростов-на-Дону, 2006), международной конференции «Комплексные исследования природы архипелага Шпицберген», ММБИ (Мурманск, 2006), международном семинаре Research Seminar Norwegian-Russian collaboration in Svalbard 9-10 March 2006, Norwegian Polar Institute, (Troms0, Norway, 2006), конференции General Assembly, Arctic Hazard (NH-6 03), EGUGU05-A-2304 (Vienna, Austria, 2005) Так же результаты исследований обсуждались на заседаниях и итоговых совещаниях совместной российско-норвежской лаборатории «Fram Arctic Climate Research Laboratory» в городах Санкт-Петербург и Тромсе (Troms«,

Норвегия) в 2004, 2005 и 2006гг Работа над диссертацией была поддержана стипендией им Ф Нансена для аспирантов СПбГУ (The NANSEN Grant) в 2003 г

Результаты исследований, проведенных автором по теме диссертационной работы, отражены в 5 печатных работах (из них 1 статья в рецензируемом журнале)

Структура и объем работы. Диссертация состой! из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Текст работы изложен на 115 страницах Содержит 36 иллюстраций, 19 таблиц Список литературы включает 70 наименований, из них 24 на иностранном языке

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность изучения заприпайных полыней, определены цель и основные задачи исследования, раскрыта научная новизна и практическая ценность полученных результатов, сформулированы положения, выносимые на защиту, дан краткий обзор содержания диссертации Глава 1. Современное состояние исследуемого вопроса. Раздел 1.1. В разделе 1.1.1 на основе литературных данных подробно рассмотрен район исследования (моря Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское), показаны его основные особенности Дано географическое положение, метеорологические, гидрологические и ледовые условия исследуемого района Описано расположение полыней, даны их названия -согласно литературным источникам

Раздел 1.1.2 посвящен обзору исследований заприпайных полыней, выполненных российскими и зарубежными учеными Рассмотрены основные механизмы и факторы, обуславливающие существование заприпайных полыней, в основном это отжимные ветра

Из всех морей Российской Арктики заприпайные полыньи наиболее хорошо выражены в морях Карском и Лаптевых По сравнению с полыньями морей Баренцева, Восточно-Сибирского и Чукотского они обладают наибольшими

размерами и повторяемостью Средние площади полыней достигают 9028 тыс км2 в Карском море и 10263 в море Лаптевых Максимальные площади значительно больше - до 66000 79000 тыс км2 соответственно При этом разброс средних и максимальных значений составляет 4000 30000 тыс км2 Экстремальные площади полыней наблюдаются в двухтысячные годы

Описание исходных данных представлено в разделе 1.1.3. Динамика площадей заприпайных полыней морей Сибирского шельфа, повторяемость различных полыней, описана в разделе 1.1.4. Отмечены закономерности изменения площадей полыней и их повторяемости - с начала 80-х годов наблюдается рост площадей и эпизодов существования заприпайных полыней

Глава 2. Энергопотоки и продукция новых льдов и вод в заприпайных полыньях.

Раздел 2.1 Расчет энергопотоков в заприпайных полыньях. Раздел посвящен расчету энергопотоков в заприпайных полыньях, и исследованию их динамики в период 1978-2002гг С полыньями связана большая теплоотдача в атмосферу в зимний период, осолонение и развитие конвекции (Martin, Cavalieri, 1989, Schneider and Budeus, 1995, Захаров, 1996) В разделе 2 1.1 дано описание используемой модели, показаны ее основные усовершенствования, сделанные автором. Характеристики теплообмена океана и атмосферы были рассчитаны по модели Отдела взаимодействия ААНИИ с внесенными в нее изменениями (учтено ослабление потока тепла при нарастании льда в полынье) Расчетная модель использует параметризацию Зилитинкевича-Чаликова (на основе полуэмпирической теории турбулентности Монина-Обухова) пограничного слоя атмосферы для ледовых морей Основным уравнением сохранения энергии в этом случае является уравнение теплового баланса для верхней и нижней поверхности льда (Макштас, 1984)

H + LE + R + F = EH (1)

EH = Ф 0 + Ф (2)

где

Н, ЬЕ - вертикальные турбулентные потоки явного и скрытого тепла,

Я, Р - длинноволновый и коротковолновый радиационный баланс,

ЕН - поток тепла через снежно ледяной покров

Ф0 - поток тепла от перемешанного слоя к нижней поверхности льда,

Фк - поток тепла, формирующийся вследствие выделения или поглощения

тепла при таянии и нарастании льда на нижней поверхности,

Вертикальные турбулентные потоки явного и скрытого тепла рассчитываются по формулам

Я = срР ^ и (Ть-Г0) (3)

где

- температура воздуха на высоте 2м, Г,, - температура верхней границы снежно-ледяного покрова,

- коэффициент переноса тепла и влаги, определяемые с использованием параметризации приледного слоя атмосферы,

Ь - удельная теплота испарения, ср — удельная теплоемкость воздуха, и — скорость ветра,

ца - удельные влажности воздуха вблизи снежно-ледяной поверхности и на высоте 2 м, р - плотность воздуха

При этом через и выражено через давление насыщенного водяного пара при температурах Г, и Та, которые, в свою очередь, рассчитываются по эмпирической формуле Магнуса Таким образом, окончательные формулы для расчета qч и имеют вид

9, =

0 622e,

a, (T -274) |o_-jQfr,<7;-271)

(5)

P

_ 0 622е0/ -.»ti,(7,-271)

(6)

P

где p, f - давление и относительная влажность воздуха, at а2, е„ - эмпирические константы Раздел 2.1.2 посвящен рассмотрению динамики изменения энергопотоков в полыньях, выявлены основные закономерности изменения потока энергии из океана в атмосферу (в заприпайных полыньях), выполнены сравнения с литературными данными Рассчитанные потоки энергии от океана в атмосферу составляют от 200 до 1000 1200 Вт/м2, что согласуется с данными других авторов (Сабинин, 1980, Martin S , Cavaheri D J 1994, Lemke P , 2001), и позволяет считать заприпайные полыньи энергоактивными зонами океана В разделе 2.1.3 даны оценки влияния заприпайных полыней на баланс энергии в Северной полярной области, показано, что при развитых полыньях, суммарный поток энергии из океана в атмосферу может достигать значительных величин Влияние энергетических потоков на циркуляцию атмосферы рассмотрено в главе 4

Раздел 2.2 Расчет продукции льдов и вод в заприпайных полыньях.

Заприпайные полыньи оказывают значительное влияние на ледообразование и таяние льда в море в холодный период они представляют пояс интенсивного ледообразования, в литературе полыньи называют даже «фабриками льда» (Захаров, 1996) - по данным исследователей, в полыньях может образовываться до 70%, от суммарного объема льда, образовавшегося в холодный период в море В весенне-летний период полыньи являются аккумуляторами тепла и центрами очищения моря ото льдов (Карелин, 1981, 1996)

Как показал Ю Ф Захаров, до 70% объема новых льдов морей Сибирского шельфа продуцируются в заприпайных полыньях соответствующих морей (Захаров, 1996) В разделе 2.2.1 описаны модели для расчета продукции плотных вод и новых льдов в заприпайной полынье (по (Martin, Cavalieri, 1989,

1994)), исследована изменчивость продукции новых вод и льдов (разделе 2.2.2), показано, что наблюдается увеличение продукции в девяностых-двухтысячных годах, выполнен анализ временной изменчивости, отмечены характерные периоды колебаний и оценен вклад продукции заприпайных полыней в формирование ледяного покрова, донных и плотных шельфовых вод Северного ледовитого океана Четко выделяется тренд увеличения продукции новых льдов и вод, сформированных в полыньях Карского и Лаптевых морей Это связано, в основном, с ростом площадей и повторяемости заприпаиных полыней

В 1984-1985 и 1991 годах, как было отмечено выше, наблюдается локальное уменьшение продукции льда, что связано с уменьшением общей площади полыней в эти периоды Во временном распределении продукции вод наблюдаются приблизительно те же особенности, что так же связано с локальным уменьшением площади полыней В разделе 2 проведены сравнения с ранее полученными данными других авторов

Глава 3. Заприпайные полыньи и летняя ледовитость.

Глава содержит результаты исследования влияния заприпайных полыней на летнюю ледовитость В разделе 3.1 дано феноменологическое описание взаимосвязи полыней с летней ледовитостыо - заприпайные полыньи мо>>т оказывать влияние на формирование ледовых условий в летний период посредством двух разных механизмов

• Через цепочку преобразований атмосферной циркуляции от зимних

процессов к летним

• Через непосредственное тепловое воздействие

Очевидно, что изменения площади полыней в феврале и марте не могут напрямую влиять на летние ледовые условия в морях Сибирского шельфа Поскольку в этот период происходит интенсивная теплоотдача и охлаждение вод в области полыньи в условиях полярной ночи. Поэтому, единственным объяснением высоких значений коэффициентов корреляции связи временных

рядов площадей полыней и ледовитости морей Сибирского шельфа, может

быть изменение альбедо и влияние зимних ледовых условий на особенности перестройки атмосферной циркуляции и изменений потоков радиационного тепла над чистой водой и льдом В весенний период заприпайные полыньи представляют собой область аккумуляции тепла, поэтому в дальнейшем они становятся очагами разрушения ледяного покрова Чем больше площадь полыньи в апреле-мае, тем больше тепла накопит водная толща на начальном этапе радиационного прогрева, тем быстрее начнется процесс таяния окружающих льдов В разделе 3 2 на примере Карского моря показана возможность прогноза ледовых условий в летний период по данным о площадях полыней зимой и весной Оправдываемость прогноза и фактических данных составляет в среднем 94,7% (Попов, Карелин, Рубченя, 2007)

Глава 4 посвящена влиянию заприпайных полыней на гидрометеорологические условия в Северной полярной области Раздел 4.1 описывает влияние полыней на гидрологические условия в Гренландском море Рассмотрены районы в Гренландском море у арх Шпицберген Основные идеи изложены в разделе 4.1.1 на формирование термохалинных характеристик водных масс в исследуемых районах Гренландского моря оказывают различные факторы, в том числе, как показано, заприпайные полыньи морей Сибирского шельфа. Полыньи являются значимым источником новых льдов в Арктическом бассейне, как показано в главе 2 Образование льда в полыньях сопровождается генезисом новых водных масс, лед и образовавшиеся воды вовлекаются в систему дрейфа и течений Северного ледовитого океана, и в конечном итоге оказываются в районе архипелага Шпицберген, где выносятся через пролив Фрама в Северную Атлантику (Aagaard, Coachman, 1981, Kwok, Rothrok, 1999, Никифоров, 1999) В разделе 4.1.2 показана связь временных рядов интегральных аномалий ледопродуктивности полыней Карского моря и температуры вод Западно-Шпицбергенского течения, которая описывается очень высокими положительными коэффициентами корреляции, они более 0 8 Временной сдвиг - от 3 до 6 лет, что соответствует времени «добегания»

климатического сигнала от морей Сибирского Шельфа до пролива Фрама (Рубченя, 2006, Rubchenia, 2006)

Раздел 4.2 озаглавлен «Заприпайные полыньи и полярная атмосфера» В разделе 4.2.1 описано взаимодействие циклонов и заприпайных полыней, далее, в разделах 4.2.2 и 4.2.3 приводятся результаты исследования взаимосвязи заприпайных полыней и индексов глобальной циркуляции атмосферы (Arctic Oscillation - АО, North Atlantic Oscillation - NAO) Интегральной характеристикой глобальной изменчивости циркуляции в полярной области являются, в частности, индексы АО и NAO (Thompson and Wallace, 1998) Влияние процессов в заприпайных полыньях на ледовый и гидрологический режим Северного Ледовитого океана имеет инерционный, накопительный характер Анализ энергообмена атмосферы и океана в районе заприпайных полыней (освященный так же в главе 2), свидетельствует о весьма значительном влиянии полыней на полярную атмосферу Основные предпосылки изложены в разделе 4.2.2. Реакция полярной атмосферы на резкое увеличение повторяемости и площадей заприпайных полыней Карского моря и моря Лаптевых в 1980-е и 1990-е годы, выразилась в том, что все больше циклонов, попадая в данный регион, получали энергетическую подпитку и оставались здесь в течение нескольких суток Таким образом, тепло океана в виде скрытого тепла и эффективного турбулентного потока поступало в нижние слои атмосферы, и далее, в передней части стационирующих циклонических вихрей, выносилось в центральную Арктику В тыловой части циклонов холодный арктический воздух выносился на Европейскую территорию России По-видимому, именно этот процесс, объясняет формирование длительных термических и барических аномалий в Арктике и на материке и определяет тот или иной знак индексов АО и NAO (Popov, Rubchenia, 2005) Согласно поставленной задаче было исследованы связи характеристик заприпайных полыней (в первую очередь площадей и продукции новых льдов) и индексов макроциркуляции Был выполнен совместный статистический анализ временных изменений индексов АО, NAO и

характеристик заприпайных полыней, результаты представлены в разделе 4.2.2 выявлены синхронные связи между характеристиками заприпайных полыней и индексом макроциркуляции Arctic Oscillation (АО) прослеживается связь временных рядов характеристик полыней и индекса АО, описываемая положительными коэффициентами г от 0 46 до 0 8 без временного сдвига, и несколько менее выраженная связь (с коэффициентами г от 0 49 до 0 74) при сдвиге в 1-3 года

Работа завершается разделом «Заключение», в котором изложены основные результаты и выводы, полученные в работе

1 В период с 1978 по 2002 годы наблюдается увеличения количества эпизодов существования полыней (т е повторяемости) и площадей заприпайных полыней Площади заприпайных полыней подвержены значительным временным изменениям разного масштаба синоптическим, сезонным, межгодовым Выделено несколько основных периодов - 1-2 года и 8-10 лет

2 Энергопотоки в заприпайных полыньях от океана в атмосферу в полыньях в среднем составляют 400Вт/м2 и могут достигать 800-1000Вт/м2, что позволяет считать полыньи зоной активного энергообмена между океаном и атмосферой При среднем многолетних значениях площадей полыней - 72600 км2 (менее 4% от общей площади Арктического бассейна и морей Сибирского шельфа) и среднем потоке 400Вт/м2 интегральный поток составляет 29 04*1012Вт - в 2,5 раза меньше потерь тепла атмосферой за счет уходящего противоизлучения атмосферы над всем океаном

3 Показано, что заприпайные полыньи являются значимым источником новых льдов и вод, объемы новых льдов, нарастающих в полыньях морей Карского и Лаптевых сравнимы с количеством льдов, образованных на всей площади этих морей - заприпайные полыньи являются «фабриками льда», где ледообразование идет интенсивно в течение всего холодного сезона, в случае, если полыньи открыты Экстремальное развитие заприпайных полыней приводит к экстремальному повышению продукции новых вод и льдов Четко

выделяется тренд увеличения продукции новых льдов и вод за исследуемый период

4 Рассмотрено влияние заприпайных полыней на летние ледовые условия В весенний период заприпайные полыньи представляют собой область аккумуляции тепла, поэтому в дальнейшем они становятся очагами разрушения ледяного покрова Чем больше площадь полыньи в апреле-мае, тем больше тепла накопит водная толща на начальном этапе радиационного прогрева, тем быстрее начнется процесс таяния окружающих льдов Проведенный анализ характеристик заприпайных полыней и летней ледовитости моря показал, что существует взаимосвязь между летней ледовитостью и площадями полыней в зимний и весенний период В работе показана возможность прогноза ледовых условии в летний период по данным о площадях полыней зимой и весной

5 Проведен анализ взаимосвязи пространственно-временной изменчивости характеристик полыней и термохалинных характеристик в Г ренландском море - в проливе Фрама В частности показано, что существует связь, между характеристиками полыней и температурой и соленостью в проливе Фрама, которая описывается высокими положительными коэффициентами корреляции Временной сдвиг — около 3 лет, что соответствует времени «добегания» климатического сигнала от морей Сибирского шельфа до пролива Фрама

7 Проведен анализ взаимосвязи пространственно-временной изменчивости характеристик полыней и индексов макроциркуляции АО и NAO Выявлены синхронные связи между характеристиками заприпайных полыней и индексом макроциркуляции Arctic Oscillation (АО) прослеживается связь временных рядов характеристик полыней и индекса АО, описываемая положительными коэффициентами г от 0 46 до 0 8 без временного сдвига, и несколько менее выраженная связь (с коэффициентами г от 0 49 до 0 74) при сдвиге в 1 -3 года

Основные публикации по теме диссертации:

1. Попов А.В., Карелин И.Д., Рубченя А.В. Роль зимних заприпайных полыней в формировании ледовых и гидрометеорологических условий в морях Сибирского шельфа в летний период. II «Метеорология и гидрология», N9 2007 — с.65-73.

2 Рубченя А.В. Заприпайные полыньи арктических морей и их влияние на климат полярной области // Тезисы докладов международной научной конференции «Современные климатические и экосистемные процессы в уязвимых природных зонах (арктических, аридных, горных)» ЮНЦРАН, ММБИ, Ростов-на-Дону, 2006-с169-171

3 Рубченя А.В., Попов А.В Влияние заприпайных полыней морей Сибирского шельфа на формирование термохалинных характеристик водных масс в районе архипелага Шпицберген // Труды международной конференции «Комплексные исследования природы архипелага Шпицберген», ММБИ, Мурманск, 2006 - с 270-279

4 Rubchenia A. Long-period variability of thermohaline structure and circulation of water in Fram Strait and Euro-Arctic Seas // Research Seminar Norwegian-Russian collaboration in Svalbard 9-10 March 2006, Norwegian Polar Institute, Tromso, Norway

5 Popov A , Rubchenia A. Influence of Polynyas of Arctic Shelf on Arctic Oscillation Formation // Papers of General Assembly, Arctic Hazard (NH-6 03), EGUGU05-A-2304, Vienna, Austria, 2005

Подписано в печать 01.10 2007 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная Тираж 100 экз Уел п л 1,0 Заказ № 639

Отпечатано в ООО «Издательство "ЛЕМА"»

199004, Россия, Санкт-Петербург, В О., Средний пр , д 24, тел /факс 323-67-74 e-mail- izd_lema@mail ru

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Рубченя, Андрей Валерьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность работы.

Цели и задачи исследования.

Положения, выносимые на защиту.

Практическое значение работы.

Структура и объём работы.

ГЛАВА 1. Современное состояние исследуемого вопроса.

Раздел 1.1 Физико-географическое описание, обзор литературы и исходные данные.

Раздел 1.1.1 Физико-географическое описание района исследований.

Раздел 1.1.2 Заприпайные полыньи как природный феномен.

Раздел 1.1.3 Обзор литературы.

Раздел 1.1.4 Исходные данные.

Раздел 1.2 Динамика площадей и повторяемости заприпайных полыней морей

Сибирского шельфа.

ГЛАВА 2. Энергопотоки и продукция новых льдов и вод в заприпайных полыньях

Раздел 2.1 Расчёт энергопотоков в заприпайных полыньях.

Раздел 2.1.1 Используемая модель.

Раздел 2.1.2 Изменчивость энергопотоков в заприпайных полыньях.

Раздел 2.2 Расчёт продукции льдов и вод в заприпайных полыньях.

Раздел 2.2.1 Используемые модели.

Раздел 2.2.2 Временная изменчивость продукции льда и новых вод.

ГЛАВА 3. Заприпайные полыньи и летняя ледовитость.

Раздел 3.1 Взаимосвязь заприпайных Польшей и летней ледовитости.

Раздел 3.2 Прогноз ледовых условий.

ГЛАВА 4. Заприпайные полыньи и гидрометеорологические условия в Северной полярной области.'.

Раздел 4.1 Заприпайные полыньи и гидрологические условия в Гренландском море.

Раздел 4.1.1 Влияние заприпайных Польшей на термохалинные характеристики в

Гренландском море.

Раздел 4.1.2 Анализ временных изменений температуры и солёности в проливе Фрама и характеристик заприпайных полыней.

Раздел 4.2 Заприпайные полыньи и полярная атмосфера.

Раздел 4.2.1 Заприпайные полыньи и циклонические образования.

Раздел 4.2.2 Заприпайные полыньи и крупномасштабная циркуляция атмосферы в

Северной полярной области.

Раздел 4.2.3 Анализ временных изменений индексов АО, NAO и характеристик заприпайных Польшей.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Влияние заприпайных полыней арктических морей на гидрометеорологические условия в Северной полярной области"

Актуальность работы

Геополитическая обстановка, активное освоение шельфовой зоны Арктики, создание национального парка «Русская арктика», строительство буровых платформ и трубопроводов влечёт за собой повышенный интерес к процессам, протекающим в Аркической зоне. Заприпайные арктические полыньи играют важную роль в климатической системе, являются своеобразным окном для живых огранизмов, и изучение заприпайных полыней представляет большой интерес представителям самых различных научных дисциплин - океанологами, гидробиологами, метеорологами и другими.

В настоящее время известны основные характеристики большинства заприпайных полыней морей российской Арктики, имеются некоторые данные о влиянии полыней на гидрологический режим морей и метеорологические характеристики над прилегающей акваторией.

Заприпайные полыньи арктических морей представляют собой интересное явление как с научной, так и с практической точки зрения. Изучение взаимодействия полыней и атмосферных образований может способствовать более точному прогнозу погоды, сами полыньи, как водные пространства свободные от мощных льдов, могут использоваться для зимней навигации. Так же возможно прогнозирование летней ледовитости моря по данным о развитии полыней в зимний период (Попов, Карелин, Рубченя, 2007): крреляционный анализ связи временных рядов летней ледовитости и характеристик полыней выявил отчётливую зависимость летних ледовых условий от площади полыней в предшествующую зиму, что представляет несомненный интерес для прогноза ледовитости на навигационный период.

Барические образования, взаимодействующие с полыньями и стационирующие в районе заприпайных полыней Карского моря (Попов, 2003) могут оказывать воздействие на буровые платформы и трубопроводы в

Баренцевом море - ветра северо-восточных румбов могут привести к навалам льдов в Баренцевом и Карском морях (Зубакин, Данилов, 2000).

Являясь значимым источником новых льдов и плотных вод, полыньи играют важную роль в формировании дальних связей, воздействуя как на гидрологический режим Северного ледовитого океана, так и Северной Атлантики - через формирование аномалий в полях температуры и давления, на макроциркуляционные процессы (Рубченя, Попов, 2006; Рубченя, 2006).

Исследование заприпайных полыней важно для задач краткосрочного и долгосрочного прогноза погоды (Гуков и др., 2000). Результаты исследований долгопериодной изменчивости характеристик полыней могут использоваться для прогнозирования климатических изменений. Так, данные анализа долгопериодной изменчивости площадей заприпайных полыней и продукции новых льдов можно использовать при прогнозе климатических изменений.

Цели и задачи исследования

Основной целью работы является исследование взаимосвязи заприпайных полыней и гидрометеорологических условий в северной полярной области.

При подготовке работы были поставлены следующие задачи:

1. Исследование изменчивости заприпайных полыней; расчёт энергопотоков, продукции льда и плотных вод в заприпайных полыньях морей Сибирского шельфа.

2. Исследование влияния заприпайных полыней на летнюю ледовитость.

3. Исследования влияния заприпайных полыней на термохалинные характеристики в Гренландском море.

4. Оценка взаимосвязи заприпайных полыней и индексов глобальной циркуляции атмосферы (Arctic Oscillation - АО; North Atlantic Oscillation-NAO).

Положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся следующие положения:

• Новые данные о характеристиках энергомассообмена в заприпайных полыньях морей Сибирского шельфа за период 1978-2000гг.

• Заприпайные полыньи влияют на термохалинные характеристик в Гренландском море: изменение температуры и солёности в проливе Фрама происходит через 3-4 года после активного развития полыней

• Выявлены синхронные связи между характеристиками заприпайных полыней и индексом макроциркуляции Arctic Oscillation (АО).

Практическое значение работы

Результаты исследований, освещенные в работе, показывают, что заприпайные полыньи являются важной частью климатической системы Северной полярной области, оказывая влияние на гидрометеорологические параметры, как в местах своего развития, так и в регионах, значительно удалённых от районов возникновения заприпайных полыней.

Показана возможность прогнозирования летней ледовитости арктических морей на основе данных о площадях заприпайных полыней зимой (на примере Карского моря и моря Лаптевых).

Результаты исследования взаимосвязи заприпайных полыней и термохалинных характеристик в северной Атлантике, взаимосвязи изменчивости заприпайных полыней и атмосферной циркуляции свидетельствуют о влиянии заприпайных полыней на формирование погоды, а, через накопление аномалий, и влияние на климат Северной полярной области - таким образом, заприпайные полыньи представляют собой важный погодо- и климатообразующий фактор: влияние на формирование погоды происходит через взаимодействие с циклоническими образованиями, влияние на климат - через накопление атмосферных воздействий и формирование новых льдов и вод, влияющих на гидрометеорологические условия в Арктике.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Текст работы изложен на 115 страницах. Содержит 36 иллюстраций, 19 таблиц. Список литературы включает 70 наименований, из них 24 на иностранном языке.

Заключение Диссертация по теме "Океанология", Рубченя, Андрей Валерьевич

Основные выводы, сделанные в статье, следующие: полыньи поддерживаются отжимными ветрами; ветра по направлению к берегу быстро закрывают полынью; холодные периоды и при активном действии ветров поток тепла от океана в атмосферу достигает 600-700вт/м , а иногда - превышает 1000вт/м2 (что согласуется как с другими авторами (Winsor and Bjork, 2000; Häkkinen, Cavalieri, 1989, Lemke, 2001) и др., так и с данными, полученными в настоящей работе); общая продукция льда в полыньях за зимний период (октябрь-июнь) может достигать 20м, при условии, что весь лёд (по достижении толщины в 30см) мгновенно выносится отжимными ветрами и полынья остаётся открытой. Необходимо заметить, что авторы оценивают, таким образом, верхнюю величину продукции льдов, тогда как реальное количество новых льдов меньше, что и показано в данном исследовании, т.к. нарастающий лёд значительно ослабляет поток энергии, и при толщине в 30 см поток ослабляется более чем вдвое (см. Рис.2.3.). Авторы отмечают, что море Лаптевых - это крупный источник льда, особенно учитывая его небольшие размеры. Аналогичные выводы можно сделать - на основании данной работы, и в отношении Карского моря, а так же, в несколько меньшей степени, морей Восточно-Сибирского и Чукотского.

И.А.Дмитренко, С.А.Кириллов, В.А.Грибанов, Х.Кассенс в статье «Оценка ледопродуктивности стационарных полыней на шельфе морей Карского и Лаптевых на основе многолетних гидрологических наблюдений» (Метеорология и гидрология, N12 2001) оценивают ледопродуктивность полыней морей Лаптевых и Карского. На основе данных зимних гидрологических съемок с 1960 по 2000 годы, и спутниковых ледовых наблюдений, исследуется межгодовая изменчивость распределения зимой солености в поверхностном слое морей Карского и Лаптевых. Авторами показано, что в прикромочных районах стационарных заприпайных полыней удвоенное среднеквадратическое отклонение солености от среднемноголетнего значения на поверхности моря (3,4—5,2%0) может рассматриваться как оценка осолонения при ледообразовании в полыньях. Предложен способ расчета среднемноголетней суммарной ледопродуктивности стационарных заприпайных полыней, основанный на данных гидрологических, а не ледовых наблюдений. За оценку ледопродуктивности полыньи принимается толщина льда, который должен образоваться для увеличения среднемноголетней солености в поверхностном слое на величину ее удвоенного среднеквадратического отклонения. Рассчитанные авторами величины ледообразования изменяются от 3.5 м до 4.5 м и в целом совпадают с опубликованными ранее данными и качественно совпадают с данными, полученными в настоящей работе.

Попов A.B., Иванов Б.В., Карелин И.Д. в статье «Заприпайные полыньи моря Лаптевых и изменения климата» представляют оценки ледопродуктивности полыней моря Лаптевых и рассматривают вклад полыней в формирование изменений климата. Для каждой полыньи выполнены расчеты параметров энергообмена океана и атмосферы. С использованием модели С.Мартина и Д.Кавальери (Martin, Cavalieri, 1989) выполнены расчеты объемов новых льдов и вод, продуцируемых в заприпайных полыньях моря Лаптевых. Авторами получены верхние оценки ледопродуктивности полыней, результаты, полученные в настоящей работе ближе к реальным и отличаются от представленных авторами на 15-34%. Следуя авторам, анализ временной изменчивости полученных рядов свидетельствует о значительной роли заприпайных полыней моря Лаптевых в изменениях климата Северной Полярной области. В частности авторами показана связь процессов генезиса льдов и вод с формированием феномена Великих Соленостных Аномалий.

Согласно исследованиям (Aagaard et al., 1981) вклад шельфовых вод сибирского шельфа в формирование холодной воды галоклина составляет 2.5-5 Sv. Немецкие исследователи (Quadfasel, Rudels and Kurtz, 1991) оценили вклад плотных шельфовых вод в формирование донных вод СЛО в 0.5 Sv, что качественно совпадает с оценками, полученными в данной работе. На основании численной модели Jungclaus с коллегами (Jungclaus, Bakhaus and Fohrmann, 1995) изучали формирование шельфовых вод Сторфиорде (южный Шпицберген). Они получили, что через 120 модельных дней в полынье образуется соответственно

-1 л л

645км, 1160км и 1390км льда при различных вариантах моделирования. По достижении горизонта 2000м, в результате смешения с окружающими водами, л л результирующий вклад в донные воды СЛО составляет 2098 км , 6320 км и 10604 км3, т.е. происходи увеличение на 200-600% по сравнению с начальным объёмом.

Полученные в настоящей работе данные качественно совпадают с данными российских и зарубежных исследователей. По сравнению с рядом работ полученные данные представляются более приближенными к действительности. Так же анализ библиографии показал, что практически нет работ, посвященных взаимодействию заприпайных полыней и циклонов, чему посвящена глава «Заприпайные полыньи и барические атмосферные образования».

Раздел 1.1.4 Исходные данные

Достаточно надежные данные о полыньях появились только после запуска искусственных спутников Земли, позволивших получать снимки полыней в течение всего холодного периода - с ноября по июнь с дискретностью несколько суток. Эти материалы дали возможность для изучения процессов формирования полыней с полнотой достаточной для декадного осреднения. В данной работе по материалам наблюдений с 1936 по 2001 годы уточнены статистические характеристики заприпайных полыней моря Лаптевых, причем основной объем информации для декадных расчетов приходится на данные ИСЗ в период 19782001 годы.

Точность таких данных в достаточной степени соответствует требованиям для исследований глобального, синоптического и регионального масштабов (Исследования., 1972; Карелин, 1997, Проворкин, 1977).

В работе использовались три типа данных - о площадях полыней, метеоданные, и гидрологические, структура данных представлена на Рис. 1.7. Данные по площадям заприпайных полыней арктических морей любезно полыней

1 1

- «J

5 Гидрологически (температура, ж

Метеорологические солёность) X • - "Г

Банк данных

ДАНИИ

П.Д.Карелина)

Реанализ

I . r;t

Joint US Russian . Atlas of the ? Arctic Ocean) ршпШННЩкшшЯмЯ

МММ

Рис. 1.7. Структура данных, используемых в работе. предоставлены сотрудником ГНЦ РФ ААНИИ И.Д.Карелиным, которым создан банк данных, охватывающий исследуемый период - конец 1970-х - начало 2000-х. Поскольку данные ИСЗ малого разрешения наносятся на карту масштабом 1:5000000, то точность положения границ полыней не превышает 2-3 км. Ширина полыней, нанесенных на карту, не может быть оценена с точностью, большей, чем 3 км (толщина карандашной линии на карте). В данном случае за минимальную ширину полыней принято 5 км, хотя в действительности она может быть видна на снимках ИСЗ и при ширине 2 км. При средней ширине полыней 20-60 км относительная ошибка измерений составляет 5-15%. Это не превышает ошибок, получаемых при авиационных наблюдениях. Полыньи со льдом толщиной 5-30 см. определяются очень уверенно, как в оптическом, так и в инфракрасном диапазонах. Поэтому ошибки наблюдений за счет неверного дешифрирования границ полыней в зимний период практически исключены. Следует особо

-л подчеркнуть, что лед толщиной 5-30 см (т.е. до серо-белого включительно) дешифрируется как полынья.

Данные 1936-1978 гг. представляют собой результаты авиационных ледовых разведок, проводившихся в третью декаду каждого зимнего месяца (с февраля по май).

В заприпайных полыньях при низких температурах воздуха образуется лёд, который выносится отжимными ветрами и вовлекается в дрейф.

Первой формой образования льда являются ледяные иглы, которые возникают не только на поверхности моря, но иногда в результате переохлаждения и в его толще (внутриводный лед). Это кристаллы чистого льда до 10 см длиной, образующиеся из мельчайших частиц дисковой формы при срастании последних вокруг ядер кристаллизации.

Скопление в воде очень тонкого слоя смерзшихся и не смерзшихся ледяных игл, плавающих на водной поверхности в виде блестящих, напоминающих масляные, пятен, именуется салом. На поверхности моря, покрытой салом, при слабом ветре не образуется ряби: водная поверхность полыньи кажется гладкой и матовой (Номенклатура., 1974).

Снег, выпадающий на охлажденную ниже 0°С поверхность моря, ускоряет процесс ледообразования: пропитываясь водой, он не тает, а уплотняется и превращается в вязкую кашеобразную массу, именуемую снежурой.

При воздействии ветра и волн сало и снежура сбиваются в полосы и пятна, состоящие из рыхлых и белесоватых комков, пропитанных морской водой - шугу,

2 По данным некоторых исследователей к полыньям относятся молодые льды до 50см.

32 до 5см толщиной. Под влиянием сжатий толщина шуги увеличивается до 10см и более. Иногда шуга формируется изо льда, образующегося вследствие переохлаждения на дне моря и в толще воды и затем всплывшего на поверхность

Нилас образуется на спокойной поверхности полыньи путем смерзания сала и представляет собой тонкую, блестящую, эластичную корку, легко прогибаемую на волне и ломаемую ветром. При отсутствии штормовых условий и спокойном нарастании ниласовые льды представлены плоскими пластинами рыхлого, пропитанного водой льда толщиной до 5 см.

Верхняя поверхность ниласа влажная от пятен рассола. Если лед образуется при замерзании шуги и снежуры - верхняя поверхность шероховатая. Влажный рассол сохраняется на более мощном - до 15 см - сером льду. Блинчатым льдом именуются ледяные образования круглой формы, диаметром от 30 см до 2 м и толщиной обычно не более 5 см, появляющиеся преимущественно на свободной поверхности моря.

Блинчатый лед может образовываться из смерзшихся ледяных игл, сала, шуги и снежуры, а также из разбитой ледяной корки (ниласа) путем механического окатывания. По краям образований блинчатого льда в большинстве случаев возвышается закромка белого цвета. Образование блинчатого льда может происходить при очень низких температурах путем непосредственного замерзания воды.

При разламывании ниласа волнением и при дальнейшем выравнивании краев при трении льдин друг о друга может образоваться разновидность блинчатого льда - ложноблинчатый лед (Гуков, 1999).

Молодой тонкий лед с шероховатой влажной поверхностью, преимущественно светло-серого цвета, толщиной 5-20 см именуется молодиком. Образуется он из шуги, снежуры и блинчатого льда, а также путем непосредственного замерзания воды в спокойном состоянии. Молодик более прочен, чем нилас, и разламывается ветром и волнением значительно труднее. Таким образом, в соответствии с существующей в настоящее время классификацией (Номенклатура., 1974), в районе заприпайных

Рис.1.8. Заприпайная полынья с молодыми льдами (фотография Ю.П.Гудошникова, 2000). полыней арктических морей встречаются льды преимущественно одной категории, которая именуется "нилас и молодые льды" (Рис.1.8). Наиболее толстым (от 30 до 70 см) среди молодых льдов является белый лед, обычно имеющий устойчивый снежный покров. Средняя мощность снежного покрова на молодых льдах не превышает нескольких сантиметров, чаще всего 1-10см.

Как отмечают многие авторы - (Martin, Cavalieri, 1989; Popov, Karelin, Ivanov, 1999) и другие - заприпайные полыньи арктических морей открываются и поддерживаются отжимными ветрами. Они определяют внешнюю границу полыньи. На другой границе, у припая, по всей видимости, кроме действия ветра, имеет место турбулентный приток тепла от нижележащих слоев воды, однако, по имеющимся данным, этот процесс не наблюдается в морях Карском и Лаптевых, в виду того, что полыньи зачастую приурочены к двадцатиметровой изобате, и приток атлантических вод практически исключён. Но данный механизм может работать при возникновении полыней на больших глубинах. Т.о. основными механизмами поддержания полыньи является отжимной ветр.

Направление и повторяемость воздушных переносов благоприятных для образования заприпайных полыней в море Лаптевых представлено в Таблице 1.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Заприпайные полыньи, представляя собой уникальный природный феномен, оказывают влияние на гидрометеорологические процессы самых различных пространственных и временных масштабов. В работе рассмотрено образование в полыньях новых льдов и вод, оценены потоки энергии в атмосферу, влияние заприпайных полыней на летнюю ледовитость.

Воздействие полыней на атмосферу и океан происходит посредством двух механизмов. Во-первых, при открытии полыней из океана поступает большое количество тепла и влаги - полынья оказывается областью локального циклогенеза, и отмечается отепляющий эффект заприпайных полыней. Энергопотоки из океана в атмосферу в заприпайных полыньях достигают значительных величин, и при развитии полыней интегральный поток энергии в атмосферу может достигать значительных величин. Это непосредственное воздействие. Во-вторых, новые льды и плотные воды, образованные в полыньях, вовлекаются в систему течений и дрейфа льда Северного Ледовитого океана, и выносятся в итоге в Северную Атлантику через пролив Фрама. Поступление значительных объемов льда в Гренландское море и Северную Атлантику стимулирует появление здесь значимых аномалий термохалинных характеристик - из-за поступления большого количества распресненных вод влияние оказывается прежде всего на солёность. Что в свою очередь влияет на режим конвективных процессов, приводит к обострению полярного и субполярного гидрофронтов, и как следствие приводит к интенсификации системы течений, обеспечивающих адвекцию атлантических вод в Арктический бассейн: Гольфстрима, Северо-Атлантическго, Норвежского и Западно-Шпицбергенского. При этом, как известно, Северная Атлантика, и область у о.Ньюфаундленд является областью зарождения циклонов, и смещение субполярного гидрофронта может повлиять на траектории циклонов, что изменит макроциркуляцию в Северной полярной области.

Проведённые исследования и анализ полученных результатов позволяют сделать следующие основные выводы.

1. В период с 1978 по 2002 годы наблюдается увеличения количества эпизодов существования полыней (т.е. повторяемости) и площадей заприпайных полыней. Площади заприпайных полыней подвержены значительным временным изменениям разного масштаба: синоптическим, сезонным, межгодовым. Выделено несколько основных периодов - 1 -2 года и 8-10 лет.

2. Энергопотоки в заприпайных полыньях от океана в атмосферу в

2 2 полыньях могут превышать 500Вт/м и достигать 800-1000Вт/м, что позволяет считать полыньи зоной активного энергообмена между океаном и атмосферой. При среднем многолетних значениях площадей полыней

72602 км (менее 4% от общей площади Арктического бассейна и морей

Сибирского шельфа) и среднем потоке - 400Вт/м составляет

29.04* 1012Вт в 2,5 раза меньше потерь тепла атмосферой за счет уходящего противоизлучения атмосферы над всем океаном.

3. Показано, что заприпайные полыньи являются значимым источником новых льдов и вод, объемы новых льдов, нарастающих в полыньях морей Карского и Лаптевых сравнимы с количеством льдов, образованных на всей площади этих морей - заприпайные полыньи являются «фабриками льда», где ледообразование идёт интенсивно в течении всего холодного сезона, в случае, если полыньи открыты. Экстремальное развитие заприпайных полыней приводит к экстремальному повышению продукции новых вод и льдов. Чётко выделяется тренд увеличения продукции новых льдов и вод за исследуемый период.

4. Рассмотрено влияние заприпайных полыней на летние ледовые условия. В весенний период заприпайные полыньи представляют собой область аккумуляции тепла, поэтому в дальнейшем они становятся очагами разрушения ледяного покрова. Чем больше площадь полыньи в апреле-мае, тем больше тепла накопит водная толща на начальном этапе радиационного прогрева, тем быстрее начнется процесс таяния окружающих льдов. Проведённый анализ характеристик заприпайных полыней и летней ледовитости моря показал, что существует взаимосвязь между летней ледовитостью и площадями полыней в зимний и весенний период. В работе показана возможность прогноза ледовых условий в летний период по данным о площадях полыней зимой и весной.

5. Проведён анализ взаимосвязи пространственно-временной изменчивости характеристик полыней и термохалинных характеристик в Гренландском море - в проливе Фрама. В частности показано, что существует связь, между характеристиками полыней и температурой и солёностью в проливе Фрама, которая описывается высокими положительными коэффициентами корреляции. Временной сдвиг - около 3 лет, что соответствует времени «добегания» климатического сигнала от морей Сибирского шельфа до пролива Фрама.

7. Проведён анализ взаимосвязи пространственно-временной изменчивости характеристик полыней и индексов макроциркуляции АО и NAO. Выявлены синхронные связи между характеристиками заприпайных полыней и индексом макроциркуляции Arctic Oscillation (АО): прослеживается связь временных рядов характеристик полыней и индекса АО, описываемая положительными коэффициентами г от 0.46 до 0.8 без временного сдвига, и несколько менее выраженная связь (с коэффициентами г от 0.49 до 0.74) при сдвиге в 1-3 года.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Рубченя, Андрей Валерьевич, Санкт-Петербург

1. Арикайнен А.И. Особенности формирования Новосибирской заприпайной полыньи в зимний период. // Труды ААНИИ, т.372,, 1981 с.90-105

2. Алексеев Г.В. Современные изменения климата в Арктике // Проблемы Арктики и Антарктики Вып. 72, СПб, Гидрометиздат,, 2000 - с.42-71

3. Алексеев Г.В., Макштас А.П. Исследование процессов взаимодействия океана и атмосферы в арктическом бассейне // Проблемы Арктики и Антарктики Выпуск 71, СПб, Гидрометиздат, 1999 - с.48-60

4. Атлас CJIO. Электронная CD-ROM версия атласа СЛО. Joint US Russian Atlas of the Arctic Ocean for winter period (1997) and summer (1998). // Ed. by L.Timokhov, F.Tanis, Environment Working Group, NSIDC, Boulder, Colorado.

5. Бузуев А.Я., Горбунов Ю.А., Гудкович 3.M., Лосев С.М., Миронов Е.У. Исследование динамики и морфометрии ледяного покрова Арктического бассейна. // Проблемы Арктики и Антарктики Выпуск 71, СПб, Гидрометиздат, 1999 - с. 106-128

6. Буйницкий В.Х. Морские льды и айсберги Антарктики. // Ленинград, Издательство Ленинградского Университета, 1973.

7. Визе В.Ю. Моря советской Арктики Москва-Ленинград. // Издательство ГЛАВСЕВМОРПУТИ, 1948.

8. Визе В.Ю. Гидрометеорологические условия в области кромки льдов Арктических морей. // Труды АНИИ, т. 184,1944 с. 125-151

9. Визе В. Ю. Моря Советской Арктики // М. Л., 1948.

10. П.Гире А.А. Вертикальная структура, формирование и преобразование основных типов атмосферной циркуляции. // Издательство

11. ГЛАВСЕВМОРПУТИ, Москва, Ленинград, Труды Арктического НИИ, т.ЗЗ,, 1951 -с.151

12. Ы.Гуков А.Ю. Экосистема сибирской полыньи. // Москва, Научный мир, 1999.

13. Дмитриенко И.А., Тышко К.П., Холеманн Е.А., Эйкен X, Кассенс X Циркуляция вод и кристаллическое строение морского льда в прикромочном районе заприпайной полыньи в море Лаптевых // Метеорология и гидрология, N8 2002.

14. Добровольский А. Д., Залогин Б. С. // Моря СССР, М., 1965.

15. Дрогайцев Д.А. Взаимодействие Арктических морей с Атмосферой // Труды Центрального института прогнозов, вып. 013,- Москва, Ленинград, Гидрометеоиздат, 1949 -147 с.

16. Евгенов Н.И., Купецкий В.Н. Научные результаты полярнойэкспедиции на ледоколах "Таймыр" и "Вайгач" в 1910-1915 годах //; Отв. ред.

17. А. Ф. Трешников,, ил. 21 см, JI. Наука Ленингр. отделение 1985 184 с.22.3ахаров В.Ф. Роль заприпайных полыней в гидрохимическом и ледовом режиме моря Лаптевых. // Океанология. Вып. 24. - с. 168-179, 1966 с.168-179

18. Захаров В.Ф. Морские льды в климатической системе. // СПб, Гидрометеоиздат, 1996 213с.

19. Макштас А.П. Тепловой баланс арктических льдов в летний период. // Ленинград, Гидрометеоиздат, 1984.

20. Никифоров Е.Г. Термохалинная система и циркуляция вод Северного ледовитого океана // Проблемы Арктики и Антарктики Вып. 71, СПб, Гидрометиздат, с.192-210, 1999 - с.192-210

21. ЗА.Никифоров Е.Г., Шпайхер А.О. Закономерности формирования крупномасштабных колебаний гидрологического режима Северного Ледовитого океана. // Л, Гидрометиздат, 1980 268с.

22. Номенклатура морских льдов. Л, Гидрометеоиздат, 1974.

23. Попов A.B. Роль заприпайных полыней в Арктической климатической системе. // Раздел в отчёте по НТП-1 ААНИИ за 1999.

24. Попов A.B. Влияние заприпайных полыней на формировании погоды и трансформацию термобарического поля Северной Полярной области. Электронный Журнал «Новости ЕСИМО» (http://www.oceaninfo.ru/newsA, Обнинск, ВНИИГМИ-МЦД, № 13,2003.

25. Попов A.B., Карелин И.Д., Рубченя A.B. Роль зимних заприпайных полыней в формировании ледовых и гидрометеорологических условий вморях Сибирского шельфа в летний период. // «Метеорология и гидрология», N 2007.

26. АХ.Проворкин А.В. Использование снимков, полученных с метеорологических спутников в качестве основы для составления карт. // Тр. ДАНИИ. -Т. 343. -1977. -С. 34-39.

27. Сабинин К.Д. К вопросу о нарастании льда и зимней вертикальной циркуляции в заприпайных полыньях. // М., изд. МГУ, Вопросы Океанологии,, 1980 с.92 - 105

28. Aagaard К, Carmack Е. The Arctic Ocean and Climate: A Perspective. The Polar Oceans and Their Role in Sharping the Global Environment. // Geophis. Monograph 85,1994.

29. Cavalieri D.J., Martin S. The contribution of Alaskan, Siberian, and Canadian coastal polynyas to the halocline layer of Arctic Ocean. // Journal of Geophysical Research, vol. 99, No. C9,, September 15,1994 Pages 18,343-18,362

30. Dmitrenko I., Tyshko N., Kirillov S., Holemann J., Eicken H, Kassen H. Impact of flaw polynyas on the hydrography of the Laptev Sea // Global and Planetary Change 48 (2005) 9 -27,2005.

31. Jungclaus J.H., J.O. Bakhaus and H. Fohrmann Outflow of dense water from the Storfjord in Svalbard: A numerical model study. // J. Geophis. Res., 100,, 1995-pp. 24719-24728

32. Hakkinen S., Cavalieri D.J. A Study of Oceanic Surface Heat Fluxes in the Greenland, Norwegian, and Barents Seas. // Journal of Geophysical Research, vol. 94, No. C5,, May 15,1989 Pages 6145-6157.

33. Kwok R.f Rothrok D.A. Variability of Fram Strait ice flux and North Atlantic Oscillation. // J. geophys. Res., 104,1999 pp. 5177-5189.58 .Lemke P. Open Windows to Polar Oceans 11 Science 1 June 2001: Vol. 292, No 5522,, 2001 pp.670-1671.

34. Martin S., Cavalieri D.J. Contribution of the Siberian Shelf Polynyas to the Arctic Ocean Intermediate and Deep Water. // Journal of Geophysical Research, vol. 94, No. C9,, September 15,1989 Pages 12,725-12,738.

35. Piase C.H. The size of wind-driven polynyas // J.Geophys.Res, 92, , 1987 -pp.7049-7059

36. Popov A., Rubchenia A. Influence of Polynyas of Arctic Shelf on Arctic Oscillation Formation // Papers of General Assembly, Arctic Hazard (NH-6.03), EGUGU05-A-2304, Vienna, Austria, 2005.

37. Quadfasel D., Rudels B. and Kurtz K. Outflow from dense water from a Svalbard fjord into the Fram Strait. // Deep Sea Research, 35, ,1998 pp.11431150.

38. Schneider W. and Budeus G. On the generation of the Northeast water polynya // J.Geophys.Res, 100,, 1995 pp.269-4286.

39. Signorini S.j Cavalieri D.J. Modeling dense water production and salt transport from Alaskan coastal Polynyas // J.Geof.Res. Vol.107, NO C9, , doi. 10/1029/2000JC000491,2002 pp.3136.

40. Thompson D. and Wallace J. The Arctic Oscillation signature in the wintertime geopotential height and temperature fields // Geophysical Research Letters Vol. 25, No. 9,, May, 1998 pp.1297-1300

41. Winsor P. andBjork G. Polynya activity in the arctic ocean from 1958 to 1989. // Journal of Geophysical Research, vol. 105, No. C4, April 15,2000 Pages 87898803.