Ледовые условия в районе архипелага земля Франца-Иосифа Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Учет вековой динамики климата Баренцева моря при планировании морской деятельности / Г.Г. Матишов, С.Л. Дженюк, В.В. Денисов и др. // Тр. КНЦ РАН. 2013. № 1(14). С. 56-71.

Climate and cyclic hydrobiological changes of the Barents Sea from the twentieth to twenty-first centuries / G. Matishov, D. Moiseev, O. Lyubina et al. // Polar Biol. 2012. V. 35, № 12.P. 1773-1790.

Loeng H. Features of the physical oceanographic conditions of the Barents Sea // Polar Research. 1991. V. 10(1), Р. 5-18.

Matishov G.G., Matishov D.G., Moiseev D.V. Inflow of Atlantic-origin waters to the Barents Sea along Glacial Troughs // Oceanologia. 2009. V. 51, № 3. P. 293-312.

Mass, Heat and Salt Balances in the Eastern Barents Sea Obtained by Inversion of Hydrographic Section Data / G. Panteleev, I. Motoyoshi, A. Grotov et al. // J. Oceanography. 2004. V. 60. Р. 613-623.

SBE 19plus SEACAT PROFILER // User Manual, Version 012, Bellevue. Washington (USA), 2005.

Schlitzer R. Ocean Data View, 2013 (URL: http://odv.awi.de).

World Ocean Database 2013 / S. Levitus (Ed.), A. Mishonov (Techn. Ed.). NOAA Atlas NESDIS 72. 2013a.

World Ocean Database 2013 User’s Manual / S. Levitus (Ed.), A. Mishonov (Techn. Ed.). NODC Internal Report 22, NOAA Printing Office, Silver Spring, MD, 2013. 172 p. (URL: http://www.nodc.noaa.gov/OC5/WOD13/).

УДК 551.467.3(268.45)

А.П. Жичкин

Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН, Мурманск, Россия ЛЕДОВЫЕ УСЛОВИЯ В РАЙОНЕ АРХИПЕЛАГА ЗЕМЛЯ ФРАНЦА-ИОСИФА Аннотация

Представлены результаты исследования особенностей климатических колебаний распределения льдов в районе арх. Земля Франца-Иосифа в 1977-2011 гг. Показана динамика межгодовой и сезонной изменчивости основных элементов ледового режима (площадь ледового покрова, положение кромки льда, продолжительность ледового периода). На основе электронной базы данных по ледовитости Баренцева моря выполнен сравнительный анализ среднегодовых значений параметров ледового режима в районе Земли Франца-Иосифа и всего Баренцева моря.

A.P. Zhichkin

Murmansk Marine Biological Institute KSC RAS, Murmansk, Russia ICE CONDITIONS IN THE FRANZ-JOSEF LAND REGION Abstract

The article discusses results of studies on climatic fluctuations of the ice conditions in the Franz-Josef Land region in 1977-2011. It examines the dynamics of inter-annual and seasonal variations of the main elements of the ice regime (area covered with ice, position of the ice edge, duration of ice cover). The article also presents a comparative analysis of average annual parameters of the ice regime in the area of the Franz-Josef Land Archipelago and the whole Barents Sea based on an electronic database on the Barents Sea ice regime.

82

Введение. В соответствии с географическим положением, преобладающими морскими течениями и воздушными переносами в районе арх. Земля Франца-Иосифа (ЗФИ) имеются свои региональные особенности ледовых условий. Основную специфику ледовых условий в районе определяет его высокоширотное (79-82° с. ш.) положение и потоки холодных вод, которые в течение всего года выносят льды из Карского моря (Зубакин, 1987; Гидрометеорология ..., 1990). В то же время заметную роль на ледовые условия архипелага оказывает отепляющее воздействие подповерхностных атлантических вод, распространяющихся с запада вдоль континентального склона и проникающих в Баренцево море по подводным желобам, к системе которых могут быть отнесены и глубокие (до 600 м) проливы между островами архипелага.

Ледовый покров существует при среднемноголетних условиях на протяжении всего года, а сезонные изменения ледовых условий во многом схожи с режимом арктических морей сибирского шельфа. Важной особенностью района является наличие припая в проливах архипелага и вдоль побережья, а также развитие заприпайных полыней в весенне-летний период. Наибольшая многолетняя изменчивость ледовых условий отмечается в теплый период годового цикла. В мае-июле могут возникать устойчивые заприпайные полыньи как на южном, так и на северном побережьях ЗФИ (Среда ..., 1994).

Главной особенностью возрастного состава ледового покрова является преобладание однолетних толстых льдов (примерно 75 %) и наличие в течение всего года небольшого количества многолетних льдов (5-10 %), выносимых из Арктического бассейна (Миронов, 2004).

Несмотря на большое количество научных публикаций, посвященных Арктике, ее высокоширотные районы еще недостаточно изучены. В условиях расширяющейся экономической деятельности в морях Западной Арктики возрастает важность комплексных природных исследований, среди которых особое значение имеет изучение региональных особенностей ледовых условий и их климатической изменчивости, в частности в районе арх. ЗФИ.

Материалы и методы. Анализ особенностей пространственно -временного распределения льдов на акватории Баренцева моря и динамики межгодовой и сезонной изменчивости основных элементов ледового режима в настоящей работе проведен на основе электронной базы данных по ледовитости Баренцева моря, сформированной в Мурманском морском биологическом институте (ММБИ). База содержит временные ряды ежемесячных значений общей ледовитости (площадь моря, покрытая льдом относительно всей площади моря) за 1960-2011 гг., а также 420 ежемесячных ледовых карт за 1977-2011 гг.

Расчеты площадей ледового покрова за 1977-2011 гг. выполнены в лаборатории океанографии и радиоэкологии ММБИ с помощью ГИС-

83

программы MapViewer. При этом вычисления общей ледовитости района ЗФИ производились относительно расчетной площади 120 тыс. км2. Расчетная область включает в себя как проливы между островами архипелага, так и акваторию прилегающего шельфа, расположенного в основном между 79 и 82о с. ш. и ограниченного с востока и запада глубоководными желобами Святой Анны и Франц-Виктория соответственно (рис. 1).

Рис. 1. Положение кромки льда в районе арх. ЗФИ в сентябре 1994 (а) и 2000 (б) гг.:

1 - расчетная область

Результаты и обсуждение. В соответствии с географическим положением, преобладающими морскими течениями и воздушными переносами в различных районах Баренцева моря имеются свои особенности ледового

84

режима. В таблице 1 приведены значения некоторых параметров ледового режима района ЗФИ за последние 35 лет, рассчитанные на основе нашей электронной базы данных по ледовитости Баренцева моря.

Т а б л и ц а 1

Преобладающие среднегодовые значения параметров ледового режима в районе ЗФИ и всего Баренцева моря (1977-2011 гг.)

Район

Максимальная Минимальная

ледовитость, % ледовитость, %

Продолжительность ледового периода, мес.

ЗФИ 100 (ноябрь-апрель) 45 (сентябрь)

Все море 54-57 (март-апрель) 3-6 (август-сентябрь)

12

12

Анализ пространственного распределения льдов на акватории района ЗФИ показывает, что ледовый покров существует здесь на протяжении всего года, за исключением аномально легких лет. Даже в самый малоледовитый для этого района месяц (сентябрь) площадь льда составляет около 50 % (табл. 1). В октябре значительная часть акватории покрывается льдами, в ноябре-апреле ледовитость достигает 100 %. Тяжелые ледовые условия сохраняются до июня, когда начинаются процессы таяния и разрушения льда.

Таким образом, с октября по июнь архипелаг постоянно окружен льдом, однако в короткий теплый период ледовая обстановка в его прибрежных водах чрезвычайно изменчива. Максимальная изменчивость ледовитости отмечается в августе-сентябре, когда наступает интенсивное разрушение льда и ледовитость в сентябре достигает сезонного минимума. Размах многолетних изменений площади льда здесь в эти месяцы составил 90-95 %. В августе-сентябре возможно возникновение ситуаций от полного закрытия льдом всех островов до полного очищения района ЗФИ (рис. 1). Такие ситуации резко участились с 1997 г.

Наименьшая изменчивость площади льда в районе ЗФИ наблюдается в холодный период, с декабря по февраль стандартное отклонение равно нулю.

Частичное освобождение прибрежной зоны ЗФИ от льда обычно длится 2-3 мес., с июля или августа по сентябрь. Примечательным исключением был период с 1993 по 1999 г. В 1993, 1996 и 1999 годах такие условия наблюдались только в сентябре, в 1994 г. прибрежная зона была полностью закрыта льдом во все месяцы. Вместе с тем, в 1997 и 1998 гг. те или иные участки были свободны от льда с мая по сентябрь.

Основные статистические характеристики ледовитости района ЗФИ для каждого месяца года приведены в табл. 2.

Полное очищение прибрежных вод ЗФИ случалось в отдельные месяцы лишь в виде исключения: в сентябре 1984 и 1985 гг., в августе и сентябре 2000 г., в сентябре 2005 и 2008 гг. Резко аномальным был октябрь

85

2009 г., когда кромка льда почти везде устойчиво проходила севернее района ЗФИ. В ноябре-декабре 2009 гг. ледовые условия ЗФИ вернулись к норме, но в целом в Баренцевом море сохранялись аномально легкие условия.

Т а б л и ц а 2

Статистические характеристики общей ледовитости (%) района арх. ЗФИ в течение годового ледового цикла (1977-2011 гг.)

Характеристика Месяцы

IX X XI XII I II III IV V VI VII VIII

Средняя 45 80 100 100 100 100 100 100 95 88 78 57

Минимальная 0 9 87 100 100 100 92 93 68 63 37 5

Максимальная 90 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Размах 90 91 13 0 0 0 8 7 32 37 63 95

Стандартное 27 26 2 0 0 0 1 1 9 11 20 27

отклонение

За этим единственным исключением, полное замерзание прибрежных вод ЗФИ всегда отмечалось в сентябре или октябре. Сроки разрушения льда были более изменчивы и на протяжении рассмотренного периода сместились к более ранним. Если в 1987-1997 гг. разрушение начиналось не раньше июня, то начиная с 2000 г. оно систематически отмечается в мае-июне (правда, это может объясняться и более полным выявлением полыней на спутниковых картах).

В районе ЗФИ в весенний период (май) практически ежегодно (особенно в последнее десятилетие) образуется полынья, развитие которой во многом определяет интенсивность очищения акватории от льдов в летний период. В течение последних 35 лет образование полыньи происходило на различных участках рассматриваемого района, но чаще всего южнее архипелага (особенно в июне), когда атмосферная циркуляция способствовала устойчивому отжиму плавучих льдов к югу и юго -западу. Площадь полыньи варьировала в значительных пределах. Так, например, в июне 1978 и 1992 гг. площадь полыньи составляла 7 и 5 %, а в июне 1991 и 1997 гг. 27 и 28 % соответственно от акватории района ЗФИ (рис. 2).

В отдельные годы здесь могут образовываться одновременно до 3-4 полыней как к югу и северу, так и к западу и востоку от островов. Такие случаи наблюдались в мае 2005 и 2010 гг. (по 4 полыньи), в июне 2000, 2008 и 2010 гг. (по 3 полыньи).

Анализ результатов свидетельствует о значительных межгодовых флуктуациях ледовитости района ЗФИ за последние 35 лет (рис. 3).

Размах межгодовых изменений площади льда за этот период составил 30 %. В целом весь рассматриваемый период можно разделить на две больших части: с 1977 г. до конца 1990-х гг. - холодный период (преоб-

86

ладание положительных аномалий ледовитости), а после этого и до наших дней - теплый период (значительные отрицательные аномалии). При этом плавного перехода от холодного периода к теплому не наблюдалось. На рубеже 1999 и 2000 гг. произошла резкая смена аномалии ледовитости с достаточно высокой (8 %) положительной на весьма значительную (13 %) отрицательную Высокие значения отрицательных аномалий ледовитости сохранялись (за исключением 2002 и 2003 гг.) на протяжении всего последнего десятилетия.

Рис. 2. Полыньи в районе арх. ЗФИ:

1 - июнь 1978 г.; 2 - июнь 1991 г.; 3 - расчетная область

15 г

10

10

15__I_I_I_I_I_I_I_1_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I

1977 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005 2009

Годы

Рис. 3. Аномалии ледовитости в районе арх. ЗФИ за 1977-2011 гг.

87

Вместе с тем, наиболее яркое проявление теплого периода в целом по Баренцеву морю наблюдалось в первом пятилетии XXI века (Матишов и др., 2007; Климат ..., 2011). При этом происходило постепенное уменьшение площади льда до минимальных значений в 2006 г., однако c 2007 г. наметилось увеличение общей ледовитости моря (Жичкин, 2010, 2012). При этом в районе ЗФИ, как и в остальных частях Баренцева моря, в последние годы прослеживалась аналогичная тенденция.

Заключение. Исследования показали, что за последние три с половиной десятилетия в северо-восточной части Баренцева моря наблюдались существенные климатические колебания ледовых условий. С октября по июнь архипелаг постоянно окружен льдом, в короткий теплый период ледовая обстановка в его прибрежных водах чрезвычайно изменчива. Максимальные колебания ледовитости отмечаются в августе-сентябре, когда наступает интенсивное разрушение льда и ледовитость в сентябре достигает сезонного минимума. Размах многолетних изменений площади льда здесь в эти месяцы составил 90-95 %. В августе-сентябре возможно возникновение ситуаций от полного закрытия льдом всех островов до полного очищения района ЗФИ.

В течение исследуемого периода практически ежегодно в теплое время года происходило образование полыньи на различных участках рассматриваемого района, но чаще всего южнее архипелага. В отдельные годы (2005-2010) здесь наблюдалось образование одновременно до 3-4 полыней как к югу и северу, так и к западу и востоку от островов.

Вместе с тем с 2007 г. в Баренцевом море зимой стала возрастать повторяемость антициклональной формы циркуляции, ведущая к уменьшению интенсивности атлантической адвекции тепла, понижению температуры воды, сокращению оттепелей и, как следствие, к увеличению ледовитости (Современные ..., 2011). Таким образом, ледовая обстановка отражала динамику теплового состояния вод, т. е. ледовитость росла с уменьшением величин положительных аномалий воды.

Л и т е р а т у р а

Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 1. Баренцево море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия / Под ред. Ф.С. Терзиева и др. Л.: Гид-рометеоиздат, 1990. 280 с.

Жичкин А.П. Климатические аномалии ледовитости Баренцева моря // Природа шельфа и архипелагов Европейской Арктики. Комплексные исследования природы Шпицбергена: Матер. Междунар. науч. конф. (Мурманск, 27-30 октября 2010 г.). М.: ГЕОС, 2010. Вып. 10. С. 133-137.

Жичкин А.П. Климатические колебания ледовых условий в различных районах Баренцева моря // Метеорология и гидрология. 2012. № 9. С. 69-78.

Зубакин Г.К. О ледообмене Баренцева моря // Тр. ААНИИ. 1987. Т. 410. С.113-117.

Климат морей Западной Арктики в начале XXI века / Г.Г. Матишов, С.Л. Дже-нюк, А.П. Жичкин, Д.В. Моисеев // Изв. РАН. Сер. геогр. 2011. № 3. С. 17-32.

88

Матишов Г.Г., Голубев В.А., Жичкин А.П. Температурные аномалии вод Баренцева моря в летний период 2001-2005 годов // Докл. РАН. 2007. Т. 412, № 1. С.112-114.

Миронов Е.У. Ледовые условия в Гренландском и Баренцевом морях и их долгосрочный прогноз. СПб.: Изд. ААНИИ, 2004. 320 с.

Современные климатические тенденции в Баренцевом море / Г.Г. Матишов, В.В. Денисов, А.П. Жичкин и др. // Докл. РАН. 2011. Т. 441, № 3. С. 395-398.

Среда обитания и экосистемы Земли Франца-Иосифа (архипелаг и шельф) / Отв. ред. Г.Г. Матишов. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1994. 256 с.

УДК 551.46 (268.45) + 574.4:504.05

Г.В. Ильин

Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН, Мурманск, Россия

ХИМИЧЕСКИЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ В МОРСКОЙ СРЕДЕ

ВЫСОКОШИРОТНЫХ АРХИПЕЛАГОВ

Аннотация

Исследован уровень загрязненности морской среды высокоширотной зоны Баренцева моря органическими поллютантами, включая нефтяные углеводороды, пАу и стойкие хлорорганические соединения - пестициды, полихлорбифенилы, фенол. Показано, что уровень антропогенного воздействия на среду в регионе и концентрация загрязняющих веществ в воде и в донных отложениях значительно ниже, чем в морской среде центральной, западной и южной частей моря. Определяющими факторами загрязнения являются трансграничный водный и атмосферный перенос поллютантов. Дана характеристика токсичности морских донных отложений в районе архипелагов Шпицберген и Земля Франца-Иосифа.

G.V. Ilyin

Murmansk Marine Biological Institute KSC RAS, Murmansk, Russia

CHEMICAL POLLUTANTS IN THE SEA ENVIRONMENT

OF HIGH-ALTITUDE ARCHIPELAGOES

Abstract

The article analyzes levels of contamination in the northern Barents Sea by organic pollutants including petroleum hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons, and persistent organochlorides: pesticides, polychlorinated biphenyl, and phenol. The level of man-caused impacts on the environment of the region is much lower than in the central, western and southern parts of the Barents Sea, thus the levels of pollutants are much lower as well. The key factors of pollution in the region are transboundary marine and atmospheric transfer of contaminants. The article also characterizes levels of toxicity of bottom sediments off the Svalbard and Franz-Josef Land Archipelagos.

Введение. Морские евро-арктические акватории (и территории) в настоящее время играют важную роль в экономическом и геополитическом развитии страны. Будущее устойчивое развитие экономической активности требует своевременного продвижения в практику принципов экосистемно

89