CC BY
204
Relationships between primary production and vertical particle export at the Atlantic-Arctic boundary (Fram Strait, 79° N, 40 E) / A.Forest, P.Wassmann, D.Slagstadt et al. // Polar Biol. 2010. V. 33(12). P. 1733-1746.
Simulating the long term variability of liquid freshwater export from the Arctic Ocean / R.Gerdes, M.Karcher, C.Koberle, K.Fieg // Arctic-Subarctic Ocean Fluxes: Defining the role of the Northern Seas in climate. Berlin: Springer, 2008. P. 405-425.
Soltwedel T., Klages M. The Hausgarten - from snap-shots to time-series // Biological studies in Polar Oceans: Exploration of life in icy waters; 35 research reports and reviews. Bremerhaven: Wirtschaftsverl NW, 2009. 352 p.
Surface massbalance changes of the Greenland ice sheet since 1866 / L.Wake, P.Huybrechts, J.Box et al. // Ann. Glaciol. 2009. V. 50. P. 178-184.
Synoptic airborne thickness surveys reveal state of Arctic sea ice cover / C.Haas, S.Hendricks, H.Eicken, A.Herber // Geophys. Res. Lett. 2010. 37(L09501):5. doi: 10.1029/2010GL042652.
Temporal Change in deep-sea benthic ecosystems: A review of the evidence from recent time-series studies / A.Glover, A.Gooday, D.Baily et al. // Adv. Mar. Biol. 2010. V. 58. P. 1-95.
Unprecedented Arctic ozone loss in 2011 / G.Manney, M.Santee, M.Rex et al. // Nature. 2011. V. 478(7370). P. 469-475.
УДК 551.465 (268.4)
Г.Г.Матишов, С.Л.Дженюк, В.В.Денисов, А.П.Жичкин, Д.В.Моисеев
Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН, г. Мурманск, Россия
УЧЕТ ВЕКОВОЙ ДИНАМИКИ КЛИМАТА БАРЕНЦЕВА МОРЯ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ МОРСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Аннотация
Приведены результаты исследований состояния климатической системы Баренцева моря в XX-начале xXi веков. Дана характеристика современных климатических трендов температуры воды и ледового покрова в Баренцевом море как основных индикаторов состояния морских экосистем Западной Арктики. Сделан вывод о близком завершении теплой фазы климатических колебаний и возвращении функционирования экосистемы Баренцева моря к среднему многолетнему состоянию. Выдвинуто предположение, что дальнейшие изменения климатической системы будут носить циклический характер с периодом, близким к 30 годам. Рассмотрено потенциальное воздействие климатических изменений на ведущие отрасли морского хозяйства - рыболовство, морской транспорт, добычу нефти и газа на шельфе.
G.G.Matishov, S.L.Dzhenyuk, V.V.Denisov, A.P.Zhichkin, D.V.Moiseev TAKING INTO ACCOUNT OF THE BARENTS SEA CLIMATE SECULAR DYNAMICS IN COURSE OF MARINE ACTIVITY PLANNING Abstract
Results of the Barents Sea climate system studies in the 20th-early 21st centuries are introduced. Characteristics of current climate trends of water temperature and ice cover anomalies in the Barents Sea are given. They serve as the main indicators of the European Arctic marine ecosystems' state. A conclusion is made on the near end of the present warm phase and return of the Barents Sea ecosystem functioning to the mean long-term state. It has been suggested that fur
ther changes in climate system will be of cyclic character, with a period close to 30 years. Potential influence of climatic changes on main branches of marine economy: fishery, transportation, oil and gas shelf production is considered.
Введение
Климатические изменения морских экосистем - одна из важнейших проблем современной океанологии. Среди внешних факторов воздействия ведущее место занимают климатические аномалии, которые непосредственно влияют на биологическую продуктивность и биоресурсы морей, а связанная с ними изменчивость ледового покрова определяет условия жизнедеятельности морских организмов на всех трофических уровнях. Вместе с тем, в условиях расширяющейся экономической деятельности в морях Западной Арктики возрастает важность комплексных природных исследований, среди которых особое значение имеет изучение региональных особенностей термохалинных и ледовых условий и их климатической изменчивости.
Одним из важнейших районов мониторинга климатических изменений в Западной Арктике в течение XX-начала XXI веков является Баренцево море. Этот крайний северо-восточный участок системы Гольфстрима отличатся значительной пространственно-временной изменчивостью термохалинных и ледовых характеристик (Гидрометеорология ..., 1990). Для корректной оценки этой изменчивости используется уникальная система наблюдений на стандартных гидрологических разрезах, в первую очередь, на разрезе “Кольский меридиан” по 33o30’ в. д. Относительная регулярность этих наблюдений позволяет выполнять необходимые оценки систематически и в различных временных масштабах.
В данной статье рассматриваются особенности климатической изменчивости термохалинных и ледовых условий, наблюдавшихся в Баренцевом море в XX-начале XXI веков и их воздействие на морскую деятельность.
Материал и методы
Исследование климатической динамики Баренцева моря проведено на основе базы океанологических данных ММБИ, полученных в собственных экспедициях более чем за 75 лет и по результатам международного обмена. Массивы термохалинных данных по стандартным разрезам Баренцева моря насчитывают более 220 тыс. гидрологических станций с 1900 по 2011 гг. (Climatic ..., 2004; The impact ..., 2004; Мегабаза ..., 2005; Matishov et al., 2009; Климат ..., 2011; Гидробиологические ..., 2011). По ним были рассчитаны среднемноголетние значения (нормы) и аномалии температуры воды. Океанографические наблюдения в летний период 2001-2011 гг. выполнялись в рамках ежегодных комплексных экспедиций ММБИ на НИС “Дальние Зеленцы”. Всего за указанный период на акватории исследований с помощью СТД-зонда SEACAT SBE 19plus было выполнено более 750 станций.
Анализ динамики общей ледовитости Баренцева моря в настоящей работе проводился на основе электронной базы данных, сформированной в ММБИ. База содержит временные ряды ежемесячных значений площади льда 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-программы MapViewer. Для построения ежемесячных карт использованы данные дистанционного зондирования Центра ледовой гидрометеорологической информации ААНИИ (Обзорные 2000-2012).
Результаты и обсуждение
Среди факторов, определяющих климат морей Западной Арктики, ведущую роль играет адвекция тепла Северо-Атлантическим течением. Благодаря распространению атлантических вод в Баренцевом море существует устойчивая фронтальная зона, отделяющая его незамерзающую юго-западную часть от остальной акватории с трансформированной водной массой и сезонным ледовым покровом (рис. 1). Распространение атлантических вод вдоль подводных желобов, выпаханных в геологическом прошлом материковым льдом, приводит к значительной пространственно-временной изменчивости температуры воды, поэтому для объективного суждения о климатических тенденциях необходимо использовать осредненные характеристики (Матишов и др., 1998; Ма^Иоу е! а1., 2009).
0° 15° 30° 45° 60° 75°
Рис. 1. Схема циркуляции вод, фронтальных зон Баренцева моря и положение разреза “Кольский меридиан”:
1 - теплые, 2 - холодные, 3 - местные прибрежные течения; 4 - распространение глубинных атлантических вод; 5 - термические, 6 - термохалинные, 7 - халинные, 8 - слабовыраженные, неустойчивые климатические фронтальные зоны; 9 - разрез “Кольский меридиан”
Мощность потока атлантических вод, его пространственно-временные изменения, положение полярного фронта лучше всего определяются в ходе анализа температуры и солености на стандартных (вековых) разрезах. Это связано с трудоемкостью измерений скорости и направления течений in situ и с тем, что для вековых разрезов собрана наибольшая база данных именно по температуре и солености (Матишов и др., 1998; Barents ..., 2009). При этом термохалинную структуру водных масс на стандартных разрезах обязательно необходимо рассматривать с учетом геоморфологии гляциального дна (Матишов, 1984; Matishov et al., 2009).
Разрез “Кольский меридиан” (рис. 1) уникален по длительности периода наблюдений, которые были начаты в 1900 г., прерывались в 1907-1920 и 19421944 гг., а с 1945 г. по настоящее время образуют непрерывный ряд. Как правило, регулярно исследуется только участок разреза до 74° с. ш. (Карсаков, 2010). Однако гораздо больший интерес представляет исследование термохалинной структуры севернее 74° с. ш., что позволяет исследовать все струи атлантических вод, затекающих в Баренцево море, а также полярный фронт. В океанологии общеупотребительным показателем климатической изменчивости морей СевероЕвропейского бассейна остается средняя температура атлантических вод в слоях 0-50 и 0-200 м, что соответственно отражает процессы в деятельном слое моря и во всей водной толще (Матишов и др., 2007).
В вековой динамике климата теплые циклы отмечались неоднократно. Наиболее ярко выраженной была теплая климатическая фаза в 1920-1930-е гг. (рис. 2). Она была связана с климатическим феноменом первой половины XX века, известным как “потепление Арктики”, которое проявилось в повышении температуры на побережьях и островах, сокращении сезонного ледового покрова в арктических морях (Зубов, 1945; Vinje, 2001). На разрезе “Кольский меридиан” были отмечены две волны потепления с аномалиями температуры до +1.0 оС в начале 1920-х гг. и на протяжении большей части следующего десятилетия.
По результатам анализа данных, полученных в экспедициях ММБИ, расчета и оценки термохалинных аномалий на разрезе “Кольский меридиан” выявляется аналогичный период потепления, начавшийся в конце 1980-х гг. и продолжающийся по настоящее время. Это свидетельствует о явном усилении адвекции теплых вод из Атлантики по си-стемг гляциальных желобов Баренцева моря.
На фоне длительного потепления отмечалось кратковременное похолодание 1997-1998 гг. (Биоокеанографические ..., 1999; Похолодание ..., 2001).
В начале XXI века теплая аномалия вод Баренцева моря в слое 0-50 м достигла пика с 2001 по 2007 гг. В 2008-2010 годах она сменилась тенденцией к по-холоданию (рис. 3). Таким образом, в многолетней динамике аномалий теплового состояния вод направленность тренда после 2007 г. реализуется как тенденция возврата к норме. В ближайшие годы можно ожидать возвращения режима функционирования экосистемы Баренцева моря к среднему многолетнему состоянию. В дальнейшем не исключен переход к периоду похолодания. Наши данные относятся к летним месяцам, но их можно с полным основанием распространить на все сезоны года, поскольку летний термический режим наиболее изменчив. Так, по данным научно-справочного пособия (Гидрометеорология ..., 1990), стандартное отклонение средней месячной температуры поверхностного слоя летом в разных районах Баренцева моря изменяеся от 1 до 3 оС, тогда как зимой - от 0.5 до 1.0 оС.
Рис. 2. Средневзвешенные аномалии температуры и солености воды на разрезе “Кольский меридиан” в слое 0-50 м с 1900 по 2011 гг. по данным ММБИ (выделен период “Великой соленостной аномалии”; по: Great ..., 1998)
Рис. 3. Динамика аномалий температуры (°С) и солености (%о) воды в слое 0-200 м на разрезе “Кольский меридиан” в летний период 2001-2011 гг. по данным экспедиций на НИС “Дальние Зеленцы”
Изменения температуры воздуха на побережьях морей Западной Арктики во второй половине XX-начале XXI веков следуют тем же закономерностям, хотя межгодовая изменчивость среднегодовой температуры воздуха значительно выше (аномалии разного знака чередуются с интервалами 1-2 года). В публикациях последних лет приведены результаты анализа рядов средней годовой температуры воздуха, выполненных по сходной методике для станций “Мурманск” (Кольский ..., 2009) и “Малые Кармакулы” на Южном острове Новой Земли (Зубакин, Бузин, 2008). В обоих случаях выявленные тренды значительно различаются в зависимости от интервала времени: если для 50-60-летнего ряда тренд близок к нулю, то в 1980-2005 гг. он составлял в обоих случаях порядка 0.5 оС/10 лет.
Проведенная нами выборка аномалий ежемесячных значений температуры воздуха в Мурманске начиная с 1919 г. показала, что хронологическое распределение аномалий близко к равномерному, в том числе и за последние два десятилетия, когда во многих районах мира прослеживался хорошо выраженный тренд потепления. Только в 2003-2008 гг. можно отметить явное преобладание положительных аномалий.
Одним из наиболее репрезентативных показателей состояния морских экосистем Западной Арктики является ледовитость Баренцева моря, рассчитанная при годовом или помесячном осреднении. В отличие от Норвежско-Гренландского бассейна, где ледовая обстановка от года к году меняется мало, и Карского моря, где вся изменчивость приходится на короткий летне-осенний период, для Баренцева моря характерны значительные межгодовые и внутригодовые колебания ледовитости в любые месяцы (Зубакин, 1987; Vinje, 2001; Sea ..., 2009). Ледови-тость тесно связана с температурой морских вод. Так, для Баренцева моря коэффициент корреляции между ледовитостью в августе и температурой воды на разрезе “Кольский меридиан” в том же месяце составляет -0.83±0.03 (Гидрометеорология ..., 1990). Вместе с тем, ряды как ледовитости, так и температуры не свободны от пропусков во времени и методических погрешностей, поэтому для объективной оценки климатических трендов следует использовать оба вида информации.
Анализ многолетней и сезонной изменчивости ледового режима морей Западной Арктики ранее был проведен Г.К.Зубакиным (1987) и Е.У.Мироновым (2004). Новые данные о ледовитости Баренцева моря и его отдельных районов приведены также в работах (Бузин, 2008; Зубакин, Бузин, 2008), а о современных изменениях ледового покрова Северного Ледовитого океана в целом в работе (Алексеев и др., 2007). Для выполнения собственных оценок климатической тенденции нами была использована электронная база ММБИ по ледовитости Баренцева моря за 1960-2011 гг., упомянутая ранее. По этим материалам были рассчитаны ежемесячные и среднегодовые нормы и аномалии ледовитости Баренцева моря за указанный период.
По изменениям среднегодовой ледовитости все рассматриваемое пятидесятилетие делится на два больших интервала: до начала 1990-х годов - период с преобладанием тяжелых ледовых условий, с начала 1990-х и до наших дней -период с благоприятными условиями (Жичкин, 2010). При этом на протяжении рассматриваемого промежутка времени происходило постепенное уменьшение площади льда до минимальных значений в 2006-2007 гг. Однако в 2008-2010 гг. наметилась тенденция к увеличению ледовитости (рис. 4).
Наибольшая положительная аномалия (высокая ледовитость) за последние полвека наблюдалась в 1969 г. (+18 %), а наибольшая отрицательная (низкая ледовитость) - в 2006 г. (-21 %).
15
10
-15 --20-
~i%0 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 rr
Рис. 4. Средние годовые аномалии ледовитости Баренцева моря в 1960-2011 гг.
В многолетнем ходе аномалии ледовитости отличаются высокой инерционностью. По нашим данным выделяются следующие периоды повышенной ледовитости (не ниже нормы в любом из месяцев) продолжительностью более одного года: январь 1963 г.-октябрь 1964 г. (22 мес.), январь 1966 г.-январь 1968 г. (25 мес.), март 1968 г.-декабрь 1969 г. (22 мес.), ноябрь 1979 г.-август 1981 г. (22 мес.), декабрь 1981 г.-декабрь 1982 г. (13 мес.), декабрь 1986 г.-март 1989 г. (26 мес.). После 1990 г. длительность периодов повышенной ледовитости не превышала 6 мес., а после 2000 г. только в одном случае достигла 5 мес. (ноябрь 2002 г.-март 2003 г.). Примечательно, что после исключения незначительной аномалии противоположного знака в феврале 1968 г. выделяется рекордно длительный период тяжелых ледовых условий, уложившийся строго в календарные рамки - с начала 1966 до конца 1969 гг.
Продолжительность периодов аномально легких условий в 1960-х гг. не превышала 7 мес., позже имели место периоды более одного года: август 1972 г.-сентябрь 1973 г. (14 мес.), январь 1984 г.-март 1985 г. (15 мес.). Между 1985 и 2000 гг. понижения ледовитости были частыми, но относительно непродолжительными. С декабря 1999 г. по октябрь 2001 г. пониженная ледовитость сохранялась 23 мес. Далее после некоторой стабилизации (средний показатель за 2003 г. превысил норму на 2 %) наступил беспрецедентный период пониженной ледовитости (с февраля 2004 г. по декабрь 2008 г.). В ряду средних многолетних значений 2006, 2007 и 2008 гг. оказались наименее ледовитыми (соответственно 17, 18 и 22 %).
Полное очищение Баренцева моря от льда продолжительностью 1 мес. и более за рассмотренный период имели место 10 раз, все эти случаи произошли в августе-октябре. В 1972, 1984 и 2000 годах безледный период длился до 3 мес., тогда как в аномально теплые 2004 и последующие годы его продолжительность не превышала 2 мес.
Показатели, осредненные в гидрографических границах морей, не всегда дают полное представление об особенностях ледового режима, важных для функционирования морских экосистем. Для морей Западной Арктики большое значение имеют ледовые условия прибрежных зон. Здесь выделяются три типа побережий: 1) прибрежная зона незамерзающей части Баренцева моря, где, тем не менее, возможно образование льда в изолированных бухтах и на приливных осушках, а также его вынос с речным стоком; 2) побережье юго-востока Баренцева моря, включая баренцевоморский берег Новой Земли, где существует регулярное чередование ледовых и безледных периодов; 3) архипелаги Земля Франца-Иосифа и Шпицберген (кроме его относительно теплого юго-западного берега), где ледовый покров возможен в любом месяце.
В юго-западной части Баренцева моря наиболее важны при проведении морской деятельности ледовые условия Кольского залива, на который приходятся не менее 90 % населения прибрежной зоны и практически все гражданское судоходство. Со стороны открытого моря дрейфующие льды не подходили к Кольскому заливу ни разу за всю историю наблюдений. Непосредственно в заливе возможно образование льда вследствие более суровых зимних условий (по сравнению с открытым побережьем) и обильного речного стока. В зимы близкие к норме в заливе наблюдается только плавучий лед, который постоянно выносится в море приливными и стоковыми течениями. В аномально холодные зимы 1901/1902, 1935/1936, 1965/1966, 1997/1998 и 1998/1999 гг. акватория залива до среднего колена (о. Сальный) покрывалась припайным льдом, который сохранялся более месяца (Матишов, 2008; Кольский ..., 2009). Все эти случаи совпадали со значительными отрицательными аномалиями температуры воздуха при отсутствии ярко выраженных аномалий температуры, солености и ледового покрова в открытых районах моря.
На юго-востоке Баренцева моря сезонный ледовый покров отличается наибольшей стабильностью. Его формирование начинается обычно в ноябре в Печорской и Хайпудырской губах, после чего ледовый покров в короткий срок распространяется на всю береговую линию от мыса Канин Нос на западе района до пролива Карские Ворота на востоке и далее вдоль всего Баренцевоморского побережья Новой Земли. С января по апрель вся эта прибрежная зона стабильно покрыта льдом, кромка которого медленно смещается в центральную часть Баренцева моря, достигая максимального западного положения (до 40о в. д.), как правило, в апреле. Сокращение и разрушение льда обычно приходится на июнь. С 1960 по 2011 годы ледовый период на юго -востоке Баренцева моря длился не менее 4 мес. (январь-июнь), и только в аномальные сезоны 2007/2008 и 2008/2009 гг. сплошной ледяной покров здесь устанавливался в феврале. Однако в конце 2009 г. сроки его формирования приблизились к норме.
Арктические архипелаги постоянно окружены льдом с октября по июнь, однако в короткий теплый период ледовая обстановка в их прибрежных водах чрезвычайно изменчива. Так, для Земли Франца -Иосифа в августе-сентябре возможен набор ситуаций от полного закрытия льдом всех островов до полного очищения прибрежной зоны. В июне-июле (как исключение, в мае) могут возникать устойчивые заприпайные полыньи на южном и на северном побережьях Земли Франца-Иосифа (Среда ..., 1994). Такие ситуации резко участились с 1997 г.
Частичное освобождение прибрежной зоны Земли Франца-Иосифа от льда обычно длится 2-3 мес., с июля или августа по сентябрь. Примечательным исключением был период с 1993 по 1999 гг. 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.
Полное очищение прибрежных вод Земли Франца-Иосифа случалось 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 2009 г., когда кромка льда почти везде устойчиво проходила севернее Земли Франца-Иосифа. В ноябре-декабре 2009 г. ледовые условия Земли Франца-Иосифа вернулись к норме, но в целом на Баренцевом море сохранялись аномально легкие условия.
За этим единственным исключением полное замерзание прибрежных вод Земли Франца-Иосифа 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).
Таким образом, ледовые условия Баренцева моря во второй половине XX века в целом оставались стабильными. Крупная положительная аномалия температуры воды в первом десятилетии XXI века сопровождалась столь же ярко выраженным уменьшением общей ледовитости Баренцева моря. Однако закономерности изменчивости ледовых условий и, следовательно, среды обитания в разных прибрежных зонах были не столь однозначными. Наиболее продуктивные и чувствительные к разного рода воздействиям участки побережий подвержены более частым и разнонаправленным ледовым аномалиям.
При отсутствии надежных прогнозов глобального климата необходимо быть готовыми к следующим вариантам развития процессов в морской Арктике: 1) продолжению потепления в соответствии с тенденцией двух последних десятилетий; 2) стабилизации на уровне, достигнутом к середине последнего десятилетия; 3) возврату к норме, за которую приняты условия второй половины XX века; 4) смене знака аномалии в сторону понижения температуры и ухудшения ледовых условий.
Современное морское хозяйство в целом адаптировано к сохранению климатической нормы. Это означает стабильность природных условий для рыбного промысла, транспортных операций и береговой деятельности. Существующая морская инфраструктура в этом случае будет использоваться наиболее эффективно, все научно-технические наработки прошлых лет сохраняют актуальность. Затяжное потепление уже повлияло на стратегию использования ледокольного флота, поставило под сомнение многие оценки гидрометеорологического и ледового режимов, полученные к концу прошлого столетия.
Наименее благоприятный сценарий похолодания в условиях рыночной экономики приведет к снижению всех показателей хозяйственной деятельности в Арктике, различной может быть только степень этого снижения. Сократятся запасы основных биоресурсов, часть современных районов промысла будет закрыта льдом. Снизится интенсивность морских перевозок, будут пересмотрены проекты освоения шельфа. Усилится отток населения из арктических регионов.
Сохранение или, тем более, усиление “потепления Арктики” повлечет за собой целый ряд геополитических, экономических и экологических следствий. В частности это скажется на рыбном хозяйстве, о чем свидетельствуют обобщенные данные о промысле трески в Баренцевом море (Жичкин, 2009). Так, в аномально холодные 1977-1979 гг. районы промысла были ограничены незамерзающей частью моря в области атлантических вод (к югу от 73о с. ш. и к западу от 40о в. д.), тогда как в теплый период 2004-2006 гг. они распространялись на северо-западе Баренцева моря до 79о с. ш., а на юго-востоке - до побережья Новой Земли (рис. 5).
Рис. 5. Пути миграций промысловых скоплений трески и положение районов промысла в аномально холодные и аномально теплые годы (Жичкин, 2009)
0° 15° 30° 45° 60° 75°
С экосистемной точки зрения современное расширение ареала промысловых скоплений трески, стабилизация ее регулируемого вылова в последнее десятилетие и повышенные экономические издержки более рассредоточенного и удаленного промысла расширяют возможности ведения рационального промысла трески в экосистеме Баренцева моря в результате однонаправленных, в целом положительных для сохранения вида тенденций в биологических, экономических и управленческих процессах.
Как было показано в ряде наших работ (Матишов, 2004; Climatic ..., 2004; The impact ..., 2004), ситуация в рыбной отрасли зависит прежде всего от объемов добычи и перелова ценных рыб, а также законодательного регулирования промысла. Климатический фактор играет важную, но не решающую роль. Поэтому ниже мы остановимся на секторах экономики, для которых зависимость от климата и ледового режима является критической: морском транспорте и добыче нефти и газа на шельфе.
Для морского судоходства в Арктике главным лимитирующим фактором был и остается морской лед. Для его преодоления был построен не имеющий аналогов в мире атомный ледокольный флот, создана система гидрографического и гидрометеорологического обеспечения. Это позволило организовать круглогодичную навигацию по западному участку Севморпути от Мурманска до Енисейского залива, а на его восточном участке - максимально использовать возможности летнего сезона для северного завоза.
Экономический кризис 1990-х гг. привел к оттоку населения из арктической зоны и резкому снижению экономической активности, что отразилось и на морских перевозках. По сравнению с максимальными показателями, достигнутыми в конце 1980-х гг., к 2000 г. завоз грузов в пункты Арктического побережья с запада снизился втрое, а с востока - более чем в 10 раз (Истомин, 2005). Полностью прекратились транзитные рейсы по Севморпути. Занятость ледокольного флота обеспечивалась главным образом круглогодичными перевозками медноникелевого концентрата из Норильска (порт Дудинка) на предприятия Кольской горно-металлургической компании в Мурманской области, а также круизными рейсами к арктическим островам и на Северный полюс. Между тем в западных странах (США, Германии, Норвегии) сохранялся интерес к эксплуатации Севморпути как кратчайшего пути из Северной Атлантики в Азиатско-Тихоокеанский регион, разрабатывались соответствующие технико-экономические обоснования. Так, в 1990-е гг. под руководством норвежского Института Фритьофа Нансена выполнялся международный проект INSROP (International Northern Sea Route Project) по комплексной оценке природных, инфраструктурных и экономических условий навигации по Севморпути.
Аномальные ледовые условия последних лет резко изменили ситуацию на Севморпути. Если в недавнем прошлом даже в теплые летние сезоны лед перекрывал отдельные участки трассы, и ее сквозной проход без сопровождения ледоколов был невозможен, то в 2007-2011 гг. полное освобождение Севморпути от льда наблюдалось неоднократно. В прошлом аналогичная ситуация отмечалась в период “потепления Арктики” в 1936 г. (Зубов, 1945).
Рынок быстро отреагировал на изменившуюся ситуацию. Самым впечатляющим достижением 2011 г. стал ускоренный рост транзита по Севморпути. Так, в течение лета и осени несколько раз обновлялись рекорды грузоподъемности судов и скорости прохождения Севморпути в свободном плавании. По данным
ФГУП “Атомфлот”, учитывающим только рейсы под ледокольной проводкой, всего за летнюю навигацию 2011 г. транзитом по Севморпути прошли 34 судна, перевезено 820 тыс. т грузов. Общий объем перевозок по Севморпути, по экспертным оценкам, в 2011 г. составил 3-5 млн т (Интервью ..., 2011).
Дальнейшее развитие климатических процессов будет во многом определять стратегию обновления атомного ледокольного флота (Матишов, 2008). Уже выведены из эксплуатации атомные ледоколы “Арктика” и “Сибирь”. После 2014 г. из действующих 6 атомных ледоколов в эксплуатации останутся 1-2. Вместе с тем, очевидно, что даже на фоне многолетнего потепления в отдельные годы возможны ледовые аномалии противоположного знака. При отсутствии резервных мощностей ледокольного флота это приведет к дезорганизации морских перевозок, повышению природных и технологических рисков. Руководители и специалисты ФГУП “Атомфлот” полагают, что даже в условиях растущей ледокольной независимости перевозчиков потребность в атомных ледоколах на долгосрочную перспективу (2025-2040 гг.) составит 4-5 ед. (Атомный ..., 2011).
30° 40° 50° 60° 70°
Рис. 6. Основные месторождения углеводородного сырья на шельфе Западной Арктики:
Н - нефтяные, Г - газовые, ГК - газоконденсатные, НГК - нефтегазоконденсатные
Для морской нефтегазодобычи также характерна чрезвычайно высокая зависимость от условий среды. Положение нефтегазовых месторождений, разведанных в морях Западной Арктики, показано на рис. 6. Главными лимитирующими факторами на всех этапах разведки и эксплуатации месторождений являются морской лед и ветровое волнение, учитываемыми - метеорологические условия, обледенение судов и стационарных сооружений, течения, уровень моря. В арктических морях все они действуют в разных сочетаниях и в определенной мере
взаимозависимы. Так, в условиях потепления и сокращения ледового покрова усиливается циклоническая активность в атмосфере, возрастают разгоны волн и увеличивается продолжительность штормового сезона. Поэтому при наличии четко выраженных климатических тенденций технико-экономические и экологические обоснования проектов освоения шельфа должны постоянно корректироваться.
Эти соображения непосредственно относятся к двум важнейшим проектам, осуществляемым на Баренцевом море - освоению Штокмановского газоконденсатного и Приразломного нефтяного месторождений. Оба они находятся на подготовительной стадии уже более 20 лет. Сведения об истории этих проектов и их экологическом сопровождении приведены в работе (Матишов и др., 2009).
В ходе разработки Штокмановского проекта несколько раз менялся состав операторов, пересматривались сроки начала добычи газоконденсата, схемы его транспортировки, размещения береговых терминалов и завода по сжижению газа. По состоянию на начало 2012 г. еще не было принято окончательное решение о сроках строительства и ввода добычного комплекса. Такая неопределенность связана прежде всего с изменениями экономической ситуации: скачкообразными изменениями цен на нефть, освоением в США нового сырья - сланцевого газа, что ведет к снижению спроса на сжиженный природный газ.
Почти таким же затяжным стало освоение Приразломного месторождения, открытого в 1989 г. Основным объектом его обустройства является морская ледостойкая нефтедобывающая платформа “Приразломная”, с которой будет пробурено 40 наклонно-направленных скважин. В августе 2011 г. она была отбуксирована из Мурманска в район добычи, в марте 2012 г. началось бурение первой скважины.
За прошедший период в Баренцевом море изменялась не только экономическая, но и природная обстановка. Штокмановский район отличается высокой изменчивостью ледовых условий. Так, в работе (Научно-методические 1997) отмечено, что за 1934-1989 гг. в 43 % случаев дрейфующие льды здесь не наблюдались в течение года, т. е. вероятность появления льда хотя бы в одном из месяцев превышала 50 %. Вместе с тем, по имеющимся у нас данным о ледовом покрове Баренцева моря, за период с 1977 г., освещенный непрерывными спутниковыми наблюдениями, эта вероятность снизилась до 30 % (10 лет из 35). Од-новре-менно возрастает опасность айсбергов, так как при потеплении климата ускоряется разрушение береговых ледников арктических архипелагов. По многолетним данным, айсберги в центральной части Баренцева моря распространяются к югу до параллели 72о, т. е. значительно южнее Штокмановского района (Abramov, 1992).
Приразломное месторождение, в отличие от Штокмановского, находится в районе с тяжелыми, но более стабильными ледовыми условиями. Здесь, как правило, с ноября по июнь формируется сезонный ледовый покров, параметры которого хорошо изучены по результатам многолетних изысканий (Изменчивость ..., 2004). Потепление в этой части моря может привести к сокращению ледового периода, уменьшению толщины льдов, взломам припая с образованием мощных торосов, усилению штормовой активности на открытой воде, преимущественно осенью и в начале зимы.
В целом же положительная климатическая аномалия способствует более эффективному проведению всех работ на шельфе - поиску и разведке, установке и эксплуатации стационарных платформ, транспортным операциям, прокладке трубопроводов. Если потепление будет развиваться, то станут доступными
шельфовые месторождения Карского моря. В дальнейшем речь может идти о ресурсах континентального склона Северного Ледовитого океана. Именно поэтому в последние годы обострились проблемы разграничения экономических зон между прибрежными государствами и допуска других стран в Арктический бассейн.
Заключение
Анализ данных наблюдений, расчет и оценка аномалий температуры и ле-довитости позволяют констатировать сохранение начавшегося в конце 1980-х гг. “теплого” периода в климатическом состоянии водной среды, соответственно, и “теплого” периода в функционировании баренцевоморской экосистемы (Matishov et al., 2009). Баренцево море является транзитным регионом, через который примерно 50 % атлантических вод поступает в Арктический бассейн. Следовательно, отражая состояние единой термодинамической системы Арктика-Северная Атлантика, спектр изменчивости характеристик атлантических вод в Баренцевом море должен охватывать все масштабы (от синоптического к междекадному долгопериодному), из которых 50-60-летние являются наиболее существенными (Variability ..., 2004). На их фоне развиваются более мелкомасштабные процессы (2-8 лет), проявляющиеся в виде известной череды “теплых” и “холодных” лет (например, похолодание 1997-1998 гг.), связанные с особенностями межгодовой изменчивости атмосферной и океанической адвекции и локальными атмосферными процессами непосредственно в шельфовом Баренцевом море.
Потепление Баренцева моря, отмеченное на рубеже XX и XXI веков, по интенсивности и продолжительности сопоставимо с потеплением 1920-1930-х гг. В последние годы (2008-2011) этот процесс сменился противоположным, и океанологические показатели начали приближаться к норме. Есть основания полагать, что дальнейшие изменения климатической системы будут носить циклический характер с периодом, близким к 30 годам.
В последнее десятилетие благодаря теплой климатической аномалии сложились благоприятные условия для арктической навигации, реализации проектов освоения шельфа, научно-экспедиционной деятельности. В арктических морях, по сравнению, например, с дальневосточными, значительно реже отмечались чрезвычайные ситуации, и их последствия были менее тяжелыми. Однако сохранение таких условий не гарантировано.
В современной неоднозначной ситуации, как никогда раньше, необходим комплексный климатический мониторинг, включающий дистанционное зондирование, традиционные океанологические съемки, попутные судовые наблюдения, размещение автоматических метеостанций и океанологических буев. Без этого будет бесполезен арсенал климатических моделей, которые уже разработаны в большом количестве и продолжают развиваться.
Россия, как известно, уступает другим ведущим государствам мира по абсолютной величине расходов на науку и их доле в государственном бюджете. Но если во многих областях знания (например, в математике, гуманитарных науках) это не препятствует получению выдающихся результатов, то успешность полярных исследований и, как следствие, защиты интересов России в Арктике, всецело зависит от создания инфраструктуры, отвечающей современному мировому уровню. Эти вопросы должны быть постоянно в поле зрения Госсовета, Морской коллегии и других органов, ответственных за государственную политику в Арктике.
Л и т е р а т у р а
Алексеев Г.В., Захаров В.Ф., Иванов Н.Е. Изменения современного климата Арктики // Тр. ААНИИ. 2007. Т. 447. С. 7-17.
Атомный ледокольный флот России и перспективы развития Северного морского пути / В.В.Рукша, А.А.Смирнов, М.М.Кашка, Н.Г.Бабич // Арктика: экология и экономика. 2011. № 1. С. 52-61.
Биоокеанографические признаки похолодания в Западной Арктике / Г.Г.Мати-шов, Е.Г.Берестовский, Д.Г.Матишов и др. // Докл. РАН. 1999. Т. 368. № 2. С. 254-258.
Бузин И.В. Оценки отдельных элементов ледового режима северо-восточной части Баренцева моря и шельфа Новой Земли // Тр. ААНИИ. 2008. Т. 450. С. 111-131.
Гидробиологические индикаторы циклических изменений климата Западной Арктики в ХХ-ХХ1 веках / Г.Г.Матишов, Д.В.Моисеев, О.С.Любина и др. // Вестн. Южного науч. центра РАН. 2011. Т. 7. № 2. С. 54-68.
Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 1. Баренцево море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия / Под ред. Ф.С.Терзиева и др. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 280 с.
Жичкин А.П. Атлас российского промысла трески в Баренцевом море. Мурманск: Радица, 2009. 212 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.). Вып. 10. М.: ГЕОС, 2010. С. 133-137.
Зубакин Г.К. Крупномасштабная изменчивость состояния ледяного покрова Северо-Европейского бассейна. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 160 с.
Зубакин Г.К., Бузин И.В. Характеристика многолетних изменений параметров климатической системы Баренцевоморского региона и возможный механизм ее развития // Тр. ААНИИ. 2008. Т. 450. С. 59-80.
ЗубовН.Н. Льды Арктики. М.: Главсевморпуть, 1945. 360 с.
Изменчивость природных условий в шельфовой зоне Баренцева и Карского морей. СПб.: Изд. ААНИИ, 2004. 432 с.
Интервью секретаря Совета безопасности РФ Н.Патрушева // Российская газета. 2011. 8 августа.
Истомин А.В. Северный морской путь: организационно-экономические перспективы возрождения и развития // Формирование основ современной стратегии природопользования в Евро-Арктическом регионе. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2005. С. 471-481.
Карсаков А.Л. Закономерности и особенности режима вод Баренцева моря (по наблюдениям на вековом разрезе “Кольский меридиан”): Дис. ... канд. геогр. наук. Мурманск, 2010. 199 с.
Климат морей Западной Арктики в начале XXI века / Г.Г.Матишов, С.Л.Дже-нюк, А.П.Жичкин, Д.В.Моисеев // Изв. РАН. Сер. географ. 2011. № 3. С. 17-32.
Кольский залив: освоение и рациональное природопользование. М.: Наука, 2009. 381 с.
МатишовГ.Г. Дно океана в ледниковый период. Л.: Наука, 1984. 176 с.
Матишов Г.Г. Что воздействует на величину морских рыбных ресурсов // Вестн. РАН. 2004. Т. 74. № 8. С. 690-695.
Матишов Г.Г. Влияние изменчивости климатического и ледового режимов на судоходство в арктических и южных морях // Вестн. РАН. 2008. Т. 78. № 10. С. 896-902.
Матишов Г.Г., Волков В.А., Денисов В.В. О структуре циркуляции теплых атлантических вод в северной части Баренцева моря // Докл. РАН. 1998. Т. 362. № 4. С. 553-556.
Матишов Г.Г., Голубев В.А., Жичкин А.П. Температурные аномалии вод Баренцева моря в летний период 2001-2005 гг. // Докл. РАН. 2007. Т. 412. № 1. С. 112-114.
Матишов Г.Г., Матишов Д.Г., Денисов В.В. Рациональное природопользование в связи с перспективой нефтегазодобычи в Арктике // Вестн. РАН. 2009. Т. 79. № 8. С. 696-700.
Мегабаза данных по океанографии и биологии морей Западной Арктики / Г.Г.Матишов, А.Н.Зуев, В.А.Голубев и др. // Докл. РАН. 2005. Т. 401. № 2. С. 252-255.
Миронов Е.У. Ледовые условия в Баренцевом и Гренландском морях и их долгосрочный прогноз. СПб.: Изд. ААНИИ, 2004. 320 с.
Научно-методические подходы к оценке воздействия газонефтедобычи на экосистемы морей Арктики (на примере Штокмановского проекта) / Под ред. Г.Г.Ма-тишова и Б.А.Никитина. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1997. 394 с.
Обзорные ледовые карты Северного Ледовитого океана [Электронный ресурс] / ГУ “Арктический и антарктический научно-исследовательский институт” (ГУ ААНИИ) -Электрон. дан. [2000-2012]. Режим доступа: http://www.aari.ru.
Похолодание Баренцева моря в период Эль-Ниньо 1997-1998 гг. / В.И.Бышев, Л.И.Галеркин, Н.Л.Галеркина и др. // Докл. РАН. 2001. Т. 376. № 3. С. 397-400.
Среда обитания и экосистемы Земли Франца-Иосифа (архипелаг и шельф) / Отв. ред. Г.Г.Матишов. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1994. 256 с.
Abramov V.A. Russian iceberg observations in the Barents Sea, 1933-1990 // Polar Res. 1992. V. 11(2). P. 93-97.
Barents Sea multidecadal variability / S.Levitus, G.Matishov, D.Seidov, I.Smolyar // Geophys. Res. Lett. 2009. V. 14. P. 1-13.
Climatic atlas of the Arctic Seas 2004 / G.Matishov, D.A.Zuyev, V.Golubev et al. NOAA Atlas NESDIS 58, World Data Center for Oceanography-Silver Spring, International Ocean Atlas and Information Series, V. 9, U.S. Government Printing Office, Wash., D C., 2004. 148 p. CD-ROM.
Great Salinity Anomalies in the North Atlantic / I.M.Belkin, S.Levitus, J.I.Anto-nov, S.-A.Malmberg // Prog. Oceanogr. 1998. V. 41. № 1. P. 1-68.
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.
Sea ice in the Barents Sea: seasonal to interannual variability and climate feedbacks in a global coupled model / T.Koenigk, U.Mikolajewicz, J.H.Jungclaus, A.Kroll // Climate Dynamics. 2009. V. 32. P. 1119-1138.
The impact of fisheries on the dynamics of commercial fish species in Barents Sea and the Sea of Azov, Russia: a historical perspective / G.G.Matishov, V.V.Denisov, S.L.Dzhenyuk et al. // Ambio. 2004. V. 33. № 1-2. P. 63-67.
Variability of the intermediate Atlantic water of the Arctic Ocean over the last 100 years / I.V.Polyakov, G.V.Alekseev, L.A.Timokhov et al. // J. Climate. 2004. V. 17. № 23. P. 4485-4497.
Vinje T. Anomalies and trends of sea-ice extent and atmospheric circulation in the Nordic Seas during the period 1864-1998 // J. Climаte. 2001. V. 14(3). P. 255-267.
УДК 581.526.325 (268.53)
Е.И.Дружкова, П.Р.Макаревич
Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН, г. Мурманск, Россия
ИССЛЕДОВАНИЯ ФИТОПЛАНКТОНА МОРЯ ЛАПТЕВЫХ: ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОСТЬ
Аннотация
Работа посвящена вопросам изучения фитопланктона моря Лаптевых в историческом аспекте и на современном этапе. В области образования припайных льдов и в заприпайных полыньях сообщество планктонных микроводорослей резко различается по количествен-
