Климат Арктики - Climate of the Arctic

Карта Арктики. Красная линия - изотерма 10 ° C в июле, обычно используемая для определения арктического региона; также показан Полярный круг. Белая область показывает средний минимум степень морского льда летом 1975 г.[1]

В климат Арктический характеризуется продолжительной холодной зимой и коротким прохладным летом. Существует большая вариативность в климат по всей Арктике, но все регионы испытывают крайние солнечная радиация как летом, так и зимой. Некоторые части Арктики покрыты льдом (морской лед, ледяной лед, или же снег ) круглый год, и почти во всех частях Арктики наблюдаются длительные периоды существования некоторой формы льда на поверхности.

Арктика состоит из океана, который в основном окружен сушей. Таким образом, климат большей части Арктики смягчается океанской водой, температура которой никогда не может быть ниже -2 ° C (28 ° F). Зимой эта относительно теплая вода, хотя и покрыта полярный лед, сохраняет Северный полюс из самого холодного места в Северное полушарие, и это также одна из причин того, что Антарктида намного холоднее, чем в Арктике. Летом наличие близлежащей воды удерживает прибрежные районы от потепления, как в противном случае.

Обзор Арктики

Основная статья: Арктический

Есть разные определения Арктики. Наиболее широко используемое определение, территория к северу от Полярный круг, где солнце не садится на Июньское солнцестояние, используется в астрономическом и некоторых географических контекстах. Однако два наиболее широко используемых определения в контексте климата - это территория к северу от северной линия дерева, и район, в котором средняя летняя температура составляет менее 10 ° C (50 ° F), что практически совпадает на большей части суши (NSIDC ).

Страны, составляющие арктический регион.

Это определение Арктики можно разделить на четыре различных региона:

При перемещении вглубь суши от побережья над материковой частью Северной Америки и Евразии, сдерживающее влияние Северного Ледовитого океана быстро уменьшается, и климат меняется с Арктики на субарктический, как правило, менее 500 километров (310 миль), а часто и гораздо более короткие расстояния.

История наблюдения за климатом в Арктике

Смотрите также: Исследование Арктики

Из-за отсутствия крупных населенных пунктов в Арктике наблюдения за погодой и климатом в этом регионе, как правило, разнесены на большие расстояния и непродолжительны по сравнению со средними широтами и тропиками. Хотя викинги исследовали некоторые районы Арктики более тысячелетия назад, а небольшое количество людей жили вдоль арктического побережья гораздо дольше, научные знания об этом регионе развивались медленно; большие острова Северная Земля, к северу от полуострова Таймыр на материковой части России, не были обнаружены до 1913 года и не были нанесены на карту до начала 1930-х годов.[2]

Ранние европейские исследования

Многие исторические исследования Арктики были мотивированы поисками Северо-Запад и Северо-восточные проходы. Экспедиции шестнадцатого и семнадцатого веков в основном управлялись торговцами в поисках коротких путей между Атлантическим и Тихим океанами. Эти набеги в Арктику осуществлялись недалеко от побережья Северной Америки и Евразии и не привели к поиску судоходного маршрута через оба пролива.

Национальные и коммерческие экспедиции продолжали расширять детализацию карт Арктики в восемнадцатом веке, но в значительной степени игнорировали другие научные наблюдения. Экспедиции с 1760-х до середины 19-го века также были сбиты с толку попытками плыть на север из-за того, что многие в то время верили, что океан вокруг Северного полюса был свободен ото льда. Эти ранние исследования действительно дали представление о состоянии морского льда в Арктике, а иногда и другую информацию, связанную с климатом.

К началу 19 века некоторые экспедиции делали упор на сборе более подробных метеорологических, океанографических и геомагнитных наблюдений, но они оставались спорадическими. Начиная с 1850-х годов регулярные метеорологические наблюдения стали более распространенными во многих странах, и британский флот внедрил систему подробных наблюдений.[2] В результате экспедиции второй половины XIX века начали давать картину климата Арктики.

Ранние европейские наблюдательные усилия

Фотография первой станции МПГ на участке Карского моря зимой.

Первым крупным усилием европейцев по изучению метеорологии Арктики было Первое Международный полярный год (МПГ) с 1882 по 1883 год. Одиннадцать стран оказали поддержку в создании двенадцати станций наблюдений в Арктике. Наблюдения не были такими массовыми или продолжительными, как было бы необходимо для подробного описания климата, но они дали первый целостный взгляд на погоду в Арктике.

В 1884 году обломки Брия Корабль, брошенный тремя годами ранее у восточного арктического побережья России, был найден на побережье Гренландии. Это вызвало Фритьоф Нансен понять, что морской лед перемещается из сибирской стороны Арктики в атлантическую сторону. Он решил использовать это движение, заморозив специально сконструированный корабль, Фрам, в морской лед и позволяя переносить его через океан. Метеорологические наблюдения проводились с корабля во время его перехода с сентября 1893 по август 1896 года. Эта экспедиция также дала ценную информацию о циркуляции ледяной поверхности Северного Ледовитого океана.

В начале 1930-х годов были проведены первые значительные метеорологические исследования внутри Ледяной покров Гренландии. Они предоставили знания, возможно, о самом суровом климате Арктики, а также первое предположение о том, что ледяной щит лежит во впадине коренной породы внизу (теперь известно, что это вызвано весом самого льда).

Спустя пятьдесят лет после первого МПГ, с 1932 по 1933 год, был организован второй МПГ. Этот был больше, чем первый, с 94 метеорологическими станциями, но Вторая мировая война задержала или помешала публикации большей части данных, собранных во время нее.[2] Еще один важный момент в арктических наблюдениях перед Второй мировой войной произошел в 1937 году, когда в СССР была создана первая из более 30 Дрейфующие станции Северного полюса. Эта станция, как и более поздние, была установлена ​​на толстом льду. льдина и дрейфовал почти год, его команда наблюдала за атмосферой и океаном по пути.

Наблюдения эпохи холодной войны

После Второй мировой войны Арктика, лежащая между СССР и Северной Америкой, стала линией фронта Холодная война, непреднамеренно и значительно улучшив наше понимание климата. Между 1947 и 1957 годами правительства США и Канады создали цепочку станций вдоль арктического побережья, известную как Линия удаленного раннего предупреждения (DEWLINE) для предупреждения о советском ядерном нападении. Многие из этих станций также собирали метеорологические данные.

Сайт DEWLINE в Пойнт-Лей, Аляска

Советский Союз также был заинтересован в Арктике и установил там значительное присутствие, продолжая дрейфующие станции на Северном полюсе. Эта программа действовала непрерывно, с 30 станциями в Арктике с 1950 по 1991 год. Эти станции собирали данные, которые по сей день ценны для понимания климата Арктического бассейна. Эта карта показывает расположение арктических исследовательских центров в середине 1970-х годов и следы дрейфующих станций между 1958 и 1975 годами.

Еще одним преимуществом «холодной войны» было получение наблюдений во время морских путешествий США и СССР в Арктику. В 1958 году американская атомная подводная лодка, то Наутилус был первым кораблем, достигшим Северного полюса. В последующие десятилетия подводные лодки регулярно бродили под арктическим морским льдом, собирая данные гидролокационных наблюдений за толщиной и протяженностью льда по мере их движения. Эти данные стали доступны после холодной войны и свидетельствуют об истончении арктического морского льда. Советский флот также действовал в Арктике, включая плавание атомного ледокола. Арктика к Северному полюсу в 1977 году, когда надводный корабль впервые достиг полюса.

Научные экспедиции в Арктику также стали более обычным явлением в течение десятилетий холодной войны, иногда с материально-технической или финансовой выгодой за счет военных интересов. В 1966 году в Camp Century был пробурен первый глубокий ледяной керн в Гренландии, что позволило получить представление о климате через последний ледниковый период. Этот рекорд был увеличен в начале 1990-х годов, когда два более глубоких керна были взяты недалеко от центра Гренландского ледникового щита. Начиная с 1979 года Программа буев Северного Ледовитого океана (Международная программа буев Северного Ледовитого океана с 1991 года) собирала метеорологические данные и данные о дрейфе льда в Северном Ледовитом океане с помощью сети из 20–30 буев.

Спутниковая эпоха

Распад Советского Союза в 1991 году привел к резкому сокращению регулярных наблюдений из Арктики. Правительство России положило конец системе дрейфующих станций на Северном полюсе и закрыло многие наземные станции в российской Арктике. Аналогичным образом правительства Соединенных Штатов и Канады сократили расходы на наблюдения в Арктике, поскольку предполагаемая потребность в DEWLINE снизилась. В результате наиболее полная коллекция приземных наблюдений в Арктике относится к периоду 1960–1990 гг.[2]

Обширный спектр спутниковых дистанционное зондирование Инструменты, которые сейчас находятся на орбите, помогли заменить некоторые наблюдения, которые были потеряны после холодной войны, и обеспечили освещение, которое без них было невозможно. Регулярные спутниковые наблюдения за Арктикой начались в начале 1970-х годов и с тех пор расширяются и улучшаются. Результатом этих наблюдений являются подробные записи протяженность морского льда в Арктике с 1979 г .; уменьшающаяся степень, видимая в этой записи (НАСА, NSIDC ) и его возможная связь с антропогенным глобальным потеплением способствовали повышению интереса к Арктике в последние годы. Сегодняшние спутниковые инструменты позволяют получать обычные изображения не только облаков, снега и морского льда в Арктике, но и других, возможно, менее ожидаемых, переменных, включая температуру поверхности и атмосферы, содержание влаги в атмосфере, ветры и концентрацию озона.

Гражданские научные исследования в Арктике, безусловно, продолжаются, и в период с 2007 по 2009 год они становятся все активнее, поскольку страны всего мира увеличивают расходы на полярные исследования в рамках третьего Международного полярного года. В течение этих двух лет тысячи ученых из более чем 60 стран будут сотрудничать для выполнения более 200 проектов, направленных на изучение физических, биологических и социальных аспектов Арктики и Антарктики (МПГ ).

Современные исследователи в Арктике также извлекают выгоду из компьютерные модели. Эти части программного обеспечения иногда относительно просты, но часто становятся очень сложными, поскольку ученые пытаются включать все больше и больше элементов окружающей среды, чтобы сделать результаты более реалистичными. Модели, хотя и несовершенные, часто дают ценную информацию по вопросам, связанным с климатом, которые невозможно проверить в реальном мире. Они также используются, чтобы попытаться предсказать будущий климат и влияние, которое изменения в атмосфере, вызванные человеком, могут оказать на Арктику и за ее пределами. Еще одним интересным применением моделей было их использование вместе с историческими данными для получения наилучшей оценки погодных условий на всем земном шаре за последние 50 лет, заполняя регионы, где не проводились наблюдения (ЕЦСПП ). Эти наборы данных реанализа помогают компенсировать отсутствие наблюдений над Арктикой.

Солнечная радиация

Изменения продолжительности дня в зависимости от широты и времени года. Атмосферный преломление заставляет солнце казаться выше в небе, чем оно геометрически, и поэтому продолжительность 24-часового дня или ночи немного отличается от полярных кругов.
Изменения продолжительности светового дня в зависимости от широты и времени года. Меньший угол, под которым солнце пересекает горизонт в полярных регионах, по сравнению с тропиками, приводит к более длительным периодам сумерек в полярных регионах и объясняет асимметрию графика.

Почти вся энергия, доступная поверхности и атмосфере Земли, поступает от Солнца в виде солнечная радиация (свет от солнца, включая невидимый ультрафиолет и инфракрасный свет). Различия в количестве солнечной радиации, достигающей различных частей Земли, являются основным фактором глобального и регионального климата. Широта является наиболее важным фактором, определяющим среднегодовое количество солнечной радиации, достигающей верхних слоев атмосферы; падающая солнечная радиация плавно спадает от экватора к полюсам. Следовательно, температура имеет тенденцию к снижению с увеличением широты.

Кроме того, продолжительность каждого дня определяется время года, оказывает значительное влияние на климат. 24-часовые дни у полюсов летом приводят к тому, что в этих регионах большой среднесуточный поток солнечной энергии достигает верхних слоев атмосферы. Во время июньского солнцестояния в течение дня на Северном полюсе на 36% больше солнечной радиации достигает верхних слоев атмосферы, чем на экваторе.[2] Однако за шесть месяцев после Сентябрьское равноденствие к Мартовское равноденствие Северный полюс не получает солнечного света.

Климат Арктики также зависит от количества солнечного света, достигающего поверхности и поглощаемого ею. Изменения облачного покрова могут вызвать значительные колебания количества солнечной радиации, достигающей поверхности в местах с той же широтой. Различия в поверхности альбедо из-за, например, наличия или отсутствия снега и льда, сильно влияет на долю солнечной радиации, достигающей поверхности, которая отражается, а не поглощается.

Зима

В зимние месяцы с ноября по февраль в Арктике солнце остается очень низко в небе или вообще не встает. Там, где оно действительно поднимается, дни короткие, а низкое положение солнца в небе означает, что даже в полдень на поверхность поступает мало энергии. Кроме того, большая часть небольшого количества солнечной радиации, достигающей поверхности, отражается ярким снежным покровом. Холодный снег отражает от 70% до 90% попадающей на него солнечной радиации,[2] а зимой снег покрывает большую часть арктической суши и ледяной поверхности. Эти факторы приводят к незначительному поступлению солнечной энергии в Арктику зимой; Единственное, что удерживает Арктику от постоянного охлаждения в течение всей зимы, - это перенос более теплого воздуха и океанской воды в Арктику с юга и перенос тепла из недр суши и океана (оба из которых получают тепло летом и выделяют его зимой ) на поверхность и в атмосферу.

Весна

Арктические дни быстро удлиняются в марте и апреле, и солнце поднимается выше в небе, и оба приносят больше солнечной радиации в Арктику, чем зимой. В эти первые месяцы весны в Северном полушарии большая часть Арктики все еще находится в зимних условиях, но с добавлением солнечного света. Сохраняющиеся низкие температуры и устойчивый белый снежный покров означают, что эта дополнительная энергия, достигающая Арктики от солнца, медленно оказывает значительное влияние, потому что она в основном отражается, не нагревая поверхность. К маю температура повышается, поскольку дневной свет круглосуточно достигает многих районов, но большая часть Арктики все еще покрыта снегом, поэтому поверхность Арктики отражает более 70% солнечной энергии, которая достигает ее во всех областях, кроме Норвежского моря. и южная часть Берингова моря, где океан свободен ото льда, и некоторые участки суши, прилегающие к этим морям, где сдерживающее влияние открытой воды способствует раннему таянию снега.[2]

На большей части Арктики значительное таяние снега начинается в конце мая или где-то в июне. Это запускает обратную связь, поскольку тающий снег отражает меньше солнечной радиации (от 50% до 60%), чем сухой снег, что позволяет поглощать больше энергии и таять быстрее. По мере того как снег исчезает на суше, нижележащие поверхности поглощают еще больше энергии и начинают быстро нагреваться.

Летом

На Северном полюсе во время июньского солнцестояния, около 21 июня, солнце обращается под углом 23,5 ° над горизонтом. Это отмечает полдень в поляке годичный день; с этого момента и до сентябрьского равноденствия солнце будет медленно приближаться все ближе и ближе к горизонту, предлагая полюсу все меньше и меньше солнечной радиации. Этот период заходящего солнца также примерно соответствует лету в Арктике.

На этой фотографии, сделанной с самолета, показан участок морского льда. Светло-синие области - это талые пруды, а самые темные - открытая вода.

Поскольку в это время Арктика продолжает получать энергию от солнца, земля, которая к настоящему времени в основном свободна от снега, может нагреваться в ясные дни, когда ветер не дует с холодного океана. Над Северным Ледовитым океаном снежный покров на морском льду исчезает, и на морском льду начинают образовываться пруды с талой водой, что еще больше снижает количество солнечного света, отражаемого льдом, и способствует большему таянию льда. По краям Северного Ледовитого океана лед будет таять и разрушаться, обнажая океанскую воду, которая поглощает почти все поступающее к нему солнечное излучение, сохраняя энергию в толще воды. К июлю и августу большая часть суши обнажается и поглощает более 80% солнечной энергии, которая достигает поверхности. Там, где остается морской лед, в центральной части Арктического бассейна и проливах между островами Канадского архипелага, многочисленные талые пруды и отсутствие снега вызывают поглощение примерно половины солнечной энергии,[2] но это в основном идет в сторону таяния льда, поскольку поверхность льда не может нагреваться выше нуля.

Частые облачности, частота которых превышает 80% над большей частью Северного Ледовитого океана в июле,[2] уменьшает количество солнечной радиации, которая достигает поверхности, отражая большую ее часть, прежде чем она попадет на поверхность. Необычные ясные периоды могут привести к усилению таяния морского льда или повышению температуры (NSIDC ).

Гренландия: Интерьер Гренландии отличается от остальной части Арктики. Низкая частота весенних и летних облаков и большая высота над уровнем моря, которая снижает количество солнечной радиации, поглощаемой или рассеиваемой атмосферой, в совокупности обеспечивают этому региону больше всего приходящей солнечной радиации на поверхность из любой точки Арктики. Однако высокая высота и соответствующие более низкие температуры помогают удерживать яркий снег от таяния, ограничивая согревающий эффект всей этой солнечной радиации.

Осень

В сентябре и октябре дни становятся короче, а в северных районах солнце полностью скрывается с неба. Поскольку количество солнечной радиации, доступной для поверхности, быстро уменьшается, температуры следуют этому примеру. Морской лед начинает повторно замерзать и в конечном итоге покрывается свежим снежным покровом, заставляя его отражать еще больше уменьшающегося количества солнечного света, достигающего его. Аналогичным образом, в начале сентября как северные, так и южные районы суши покрываются зимним снежным покровом, который в сочетании с пониженной солнечной радиацией на поверхности обеспечивает конец теплым дням, которые могут быть в этих районах летом. К ноябрю зима в самом разгаре на большей части Арктики, и небольшое количество солнечной радиации, все еще достигающей региона, не играет значительной роли в его климате.

Температура

Средняя температура января в Арктике
Средняя температура июля в Арктике

Арктику часто воспринимают как регион, застрявший в постоянной глубокой заморозке. Хотя большая часть региона действительно испытывает очень низкие температуры, существует значительная изменчивость как в зависимости от местоположения, так и от сезона. Зимние температуры в среднем ниже нуля по всей Арктике, за исключением небольших регионов в южной части Норвежского и Берингова морей, которые всю зиму остаются свободными ото льда. Средние температуры летом выше нуля во всех регионах, кроме центральной части Арктического бассейна, где морской лед сохраняется в течение всего лета, и внутренней Гренландии.[нужна цитата ].

На картах справа показана средняя температура в Арктике в январе и июле, как правило, в самые холодные и самые теплые месяцы. Эти карты были составлены с использованием данных NCEP / NCAR повторный анализ, который объединяет доступные данные в компьютерную модель для создания согласованного глобального набора данных. Ни модели, ни данные не идеальны, поэтому эти карты могут отличаться от других оценок температуры поверхности; в частности, большинство арктических климатологий показывают, что средняя температура над центральной частью Северного Ледовитого океана в июле была чуть ниже нуля, на несколько градусов ниже, чем показано на этих картах. [2][3](СССР, 1985)[нужна цитата ]. Более ранняя климатология температур в Арктике, полностью основанная на имеющихся данных, показана в эта карта из Атласа полярных регионов ЦРУ.[3]

Рекордно низкие температуры в северном полушарии

Самое холодное место в Северном полушарии находится не в Арктике, а в глубине Дальнего Востока России, в правом верхнем квадранте карт. Это связано с континентальный климат, вдали от сдерживающего влияния океана и в долины в регионе, которые могут задерживать холодный плотный воздух и создавать сильные температурные инверсии, где температура увеличивается, а не уменьшается с высотой.[2] Самая низкая официально зарегистрированная температура в Северном полушарии составляет -67,7 ° C (-89,9 ° F), которая наблюдалась в Оймякон 6 февраля 1933 г., а также в Верхоянск 5 и 7 февраля 1892 г. соответственно. Однако этот регион не является частью Арктики, потому что его континентальный климат также позволяет ему иметь теплое лето со средней температурой июля 15 ° C (59 ° F). На рисунке ниже, показывающем климатологию станций, график для Якутска является репрезентативным для этой части Дальнего Востока; В Якутске климат чуть менее суровый, чем в Верхоянске.

Месячные и годовые климатологические данные восьми населенных пунктов в Арктике и субарктике

Арктический бассейн

Основная статья: Арктический бассейн

Арктический бассейн обычно круглый год покрыт морским льдом, что сильно влияет на его летние температуры. Он также переживает самый продолжительный период без солнечного света в любой части Арктики и самый продолжительный период непрерывного солнечного света, хотя частая облачность летом снижает важность этого солнечного излучения.

Несмотря на его расположение в центре Северного полюса и продолжительный период темноты, это не самая холодная часть Арктики. Зимой тепло, передаваемое от воды с температурой −2 ° C (28 ° F) через трещины во льду и участки открытой воды, помогает смягчить климат, поддерживая средние зимние температуры от −30 до −35 ° C (−22 до -31 ° F). Минимальные температуры в этом регионе зимой составляют около -50 ° C (-58 ° F).

Летом морской лед предохраняет поверхность от нагревания выше нуля. Морской лед в основном представляет собой пресную воду, поскольку соль отторгается льдом по мере его образования, поэтому тающий лед имеет температуру 0 ° C (32 ° F), и любая дополнительная энергия от солнца идет на таяние большего количества льда, а не на утепление поверхности. Температура воздуха на стандартной высоте измерения около 2 метров над поверхностью может подняться на несколько градусов выше нуля в период с конца мая по сентябрь, хотя, как правило, в пределах некоторой степени замерзания с очень небольшими колебаниями во время таяния. время года.

На рисунке выше, показывающем климатологию станций, нижний левый график для НП 7–8 представляет условия в Арктическом бассейне. На этом графике показаны данные советских дрейфующих станций на Северном полюсе под номерами 7 и 8. На нем показано, что средняя температура в самые холодные месяцы находится в районе –30, а температура быстро повышается с апреля по май; Июль - самый теплый месяц, и сужение линий максимума и минимума показывает, что температура не сильно отличается от нуля в середине лета; с августа по декабрь температура стабильно понижается. Небольшой дневной температурный диапазон (длина вертикальных полос) объясняется тем, что высота Солнца над горизонтом не сильно или не меняется в этом регионе в течение одного дня.

Большая часть зимней изменчивости в этом регионе связана с облаками. Поскольку нет солнечного света, тепловое излучение Излучаемая атмосферой является одним из основных источников энергии в этом регионе зимой. Облачное небо может излучать намного больше энергии к поверхности, чем ясное небо, поэтому, когда облачно зимой, эта область имеет тенденцию быть теплой, а когда она ясная, эта область быстро остывает.[2]

Канадская брия

Зимой на Канадском архипелаге температуры аналогичны температурам в Арктическом бассейне, но в летние месяцы с июня по август наличие такой большой площади суши в этом регионе позволяет ему нагреваться больше, чем покрытый льдом Арктический бассейн. На приведенном выше рисунке климатологии станции график Резольюты типичен для этого региона. Наличие островов, большинство из которых летом теряет свой снежный покров, позволяет летним температурам подниматься намного выше нуля. Средняя высокая температура летом приближается к 10 ° C (50 ° F), а средняя низкая температура в июле выше нуля, хотя температуры ниже нуля наблюдаются каждый месяц в году.

Проливы между этими островами часто остаются покрытыми морским льдом в течение всего лета. Этот лед поддерживает температуру поверхности до точки замерзания, как и над Арктическим бассейном, поэтому в месте на проливе, вероятно, будет летний климат, больше похожий на Арктический бассейн, но с более высокими максимальными температурами из-за ветров, дующих поблизости. теплые острова.

Гренландия

Толщина ледяного покрова Гренландии. Обратите внимание, что большая часть зеленой территории имеет постоянный снежный покров, его толщина составляет менее 10 м (33 футов).

Климатически Гренландия разделена на два очень разных региона: прибрежный регион, большая часть которого свободна ото льда, и внутренний континент. ледяной покров. В Гренландский ледяной щит покрывает около 80% Гренландии, местами простираясь до побережья, и имеет среднюю высоту 2100 м (6900 футов) и максимальную высоту 3200 м (10 500 футов). Большая часть ледникового покрова круглый год остается ниже нуля, а климат здесь самый холодный из всех частей Арктики. Прибрежные районы могут подвергаться воздействию близлежащей открытой воды или теплопередачи через морской лед из океана, и многие части летом теряют свой снежный покров, что позволяет им поглощать больше солнечной радиации и нагревать больше, чем внутренняя часть.

В прибрежных регионах северной части Гренландии зимние температуры примерно такие же, как на Канадском архипелаге, или немного выше, со средними температурами января от -30 до -25 ° C (от -22 до -13 ° F). Эти регионы немного теплее, чем Архипелаг, из-за их более близкой близости к районам тонкого однолетнего морского ледяного покрова или к открытому океану в Баффинова заливе и Гренландском море.

Прибрежные районы в южной части острова больше подвержены влиянию воды открытого океана и частого прохождения циклоны, оба из которых помогают удерживать температуру там не ниже, чем на севере. В результате этих влияний средняя температура в этих районах в январе значительно выше, примерно от -20 до -4 ° C (от -4 до 25 ° F).

Внутренний ледяной покров в значительной степени избегает влияния теплопередачи со стороны океана или циклонов, а его большая высота также способствует более холодному климату, поскольку температура имеет тенденцию к снижению с высотой. В результате зимние температуры ниже, чем где-либо еще в Арктике, со средней температурой января от -45 до -30 ° C (от -49 до -22 ° F), в зависимости от местоположения и набора данных. Минимальные температуры зимой в более высоких частях ледникового покрова могут опускаться ниже -60 ° C (-76 ° F) (CIA, 1978). На приведенном выше рисунке климатологии станции центральный график представляет высокий ледяной щит Гренландии.

Летом в прибрежных регионах Гренландии температуры аналогичны температурам на островах Канадского архипелага: в июле они в среднем всего на несколько градусов выше нуля, а на юге и западе температура немного выше, чем на севере и востоке. Внутренний ледяной щит остается покрытым снегом в течение всего лета, хотя на значительной его части наблюдается некоторое таяние снега.[2] Этот снежный покров в сочетании с возвышенностью ледникового покрова помогает поддерживать здесь низкие температуры: в среднем в июле от -12 до 0 ° C (от 10 до 32 ° F). Вдоль побережья температура не меняется слишком сильно из-за сдерживающего влияния близлежащей воды или таяния морского льда. Внутри температура не может подняться намного выше нуля из-за заснеженной поверхности, но может упасть до -30 ° C (-22 ° F) даже в июле. Температура выше 20 ° C бывает редко, но иногда бывает на крайнем юге и в юго-западных прибрежных районах.

Безледные моря

Большинство арктических морей покрыто льдом в течение части года (см. Карту в разрезе морского льда ниже); «незамерзающие» здесь относятся к тем, которые не покрыты круглый год.

Единственные регионы, которые остаются свободными ото льда в течение года, - это южная часть Баренцева моря и большая часть Норвежского моря. У них очень небольшие годовые колебания температуры; средние зимние температуры поддерживаются около или выше точки замерзания морской воды (около -2 ° C (28 ° F)), поскольку незамерзший океан не может иметь температуру ниже этой, а летние температуры в тех частях этих регионов, которые считаются частью в Арктике в среднем ниже 10 ° C (50 ° F). За 46-летний период, когда велись погодные записи Остров Шемя в южной части Берингова моря средняя температура самого холодного месяца (февраль) составляла -0,6 ° C (30,9 ° F), а температура самого теплого месяца (август) была 9,7 ° C (49,5 ° F); температура никогда не опускалась ниже -17 ° C (1 ° F) и не поднималась выше 18 ° C (64 ° F); Западный региональный климатический центр )

Остальные моря покрыты льдом в течение некоторой части зимы и весны, но теряют его летом. В этих регионах летняя температура составляет от 0 до 8 ° C (от 32 до 46 ° F). Зимний ледяной покров позволяет температурам в этих регионах падать намного ниже, чем в регионах, свободных ото льда круглый год. В большинстве морей, покрытых льдом в сезон, средняя зимняя температура составляет от -30 до -15 ° C (от -22 до 5 ° F). Области вблизи кромки морского льда останутся несколько более теплыми из-за сдерживающего влияния близлежащей открытой воды. На приведенном выше рисунке по климатологии станций графики для мыса Барроу, Тикси, Мурманска и Исфьорда типичны для участков суши, прилегающих к морям, которые сезонно покрыты льдом. Наличие суши позволяет температурам достигать чуть более экстремальных значений, чем сами моря.

Практически свободная ото льда Арктика может стать реальностью в сентябре, где-нибудь с 2050 по 2100 год.[4]

Осадки

Осадки в большей части Арктики выпадают только в виде дождя и снега. На большинстве территорий снег является преобладающей или единственной формой осадков зимой, тогда как летом выпадают и дождь, и снег (Серрез и Барри, 2005). Основным исключением из этого общего описания является высокая часть Гренландского ледникового щита, на которую в любое время года выпадают все осадки в виде снега.

Точные климатологические данные о количестве осадков для Арктики составить сложнее, чем климатологии других переменных, таких как температура и давление. Все переменные измеряются на относительно небольшом количестве станций в Арктике, но наблюдения за осадками становятся более неопределенными из-за сложности улова измерителем всего выпадающего снега. Обычно ветром препятствует попаданию некоторого количества падающего снега на счетчики осадков, что приводит к занижению количества осадков в регионах, которые получают значительную часть своих осадков в виде снегопада. В данные вносятся поправки, чтобы учесть эти неуловленные осадки, но они несовершенны и вносят некоторую ошибку в климатологию (Серрез и Барри, 2005).

Имеющиеся наблюдения показывают, что количество осадков варьируется примерно в 10 раз по всей Арктике, при этом в некоторых частях Арктического бассейна и Канадского архипелага выпадает менее 150 мм (5,9 дюйма) осадков ежегодно, а в некоторых частях юго-восточной Гренландии выпадает более 1200 мм (47 дюймов) в год. В большинство регионов ежегодно поступает менее 500 мм (20 дюймов) (Серрез и Херст, 2000, СССР, 1985). Для сравнения, среднегодовое количество осадков по всей планете составляет около 1000 мм (39 дюймов); видеть Осадки ). Если не указано иное, все количества осадков, приведенные в этой статье, являются количествами в жидком эквиваленте, что означает, что замороженные осадки плавятся перед их измерением.

Арктический бассейн

Арктический бассейн - одна из самых засушливых частей Арктики. На большей части бассейна выпадает менее 250 мм (9,8 дюйма) осадков в год, что квалифицирует его как пустыня. Небольшие регионы Арктического бассейна к северу от Свальбард и Полуостров Таймыр получают до 400 мм (16 дюймов) в год (Серрез и Херст, 2000).

Ежемесячные суммы осадков на большей части Арктического бассейна в среднем составляют около 15 мм (0,59 дюйма) с ноября по май и повышаются до 20–30 мм (0,79–1,18 дюйма) в июле, августе и сентябре (Серрез и Херст, 2000). Сухие зимы - результат низкой повторяемости циклоны в регионе в то время, а также удаленность региона от теплой открытой воды, которая могла бы служить источником влаги (Серрез и Барри, 2005). Несмотря на небольшое количество осадков зимой, частота осадков выше в январе, когда от 25% до 35% наблюдений сообщалось об осадках, чем в июле, когда от 20% до 25% наблюдений сообщали об осадках (Серрез и Барри, 2005). Зимой выпадает много осадков, вероятно, очень мало. Бриллиантовая пыль. Количество дней с измеримыми осадками (более 0,1 мм [0,004 дюйма] в день) в июле несколько больше, чем в январе (СССР, 1985). Из январских наблюдений за осадками от 95% до 99% указывают на то, что они были заморожены. В июле от 40% до 60% наблюдений за осадками указывают на то, что они замерзли (Серрез и Барри, 2005).

Части бассейна к северу от Шпицбергена и полуострова Таймыр являются исключениями из только что приведенного общего описания. Эти регионы получают много ослабляющих циклонов из Северной Атлантики. след шторма, который наиболее активен зимой. В результате количество осадков в этих частях бассейна зимой больше, чем указано выше. Теплый воздух, переносимый в эти регионы, также означает, что жидкие осадки выпадают чаще, чем в остальной части Арктического бассейна, как зимой, так и летом.

Канадский архипелаг

Годовое количество осадков на Канадском архипелаге резко увеличивается с севера на юг. Северные острова получают такое же количество с аналогичным годовым циклом, что и центральный Арктический бассейн. Над Баффинова остров и меньших островов вокруг него, годовые суммы увеличиваются с немногим более 200 мм (7,9 дюйма) на севере до примерно 500 мм (20 дюймов) на юге, где циклоны из Северной Атлантики более часты (Serreze and Hurst 2000).

Гренландия

Годовое количество осадков, приведенное ниже для Гренландии, взято из рисунка 6.5 в работе Серрез и Барри (2005). Из-за нехватки долгосрочных метеорологических данных в Гренландии, особенно во внутренних районах, климатология осадков была разработана путем анализа годовых слоев снега для определения годового накопления снега (в жидком эквиваленте) и была модифицирована на побережье с помощью модели. чтобы учесть влияние местности на количество осадков.

Южная треть Гренландии выходит на тропу штормов в Северной Атлантике, регион, на который часто влияют циклоны. Эти частые циклоны приводят к большему количеству годовых осадков, чем на большей части Арктики. Это особенно актуально вблизи побережья, где местность поднимается от уровня моря до более чем 2500 м (8200 футов), увеличивая количество осадков из-за орографический подъемник. В результате годовое количество осадков составляет от 400 мм (16 дюймов) над южной внутренней частью до более 1200 мм (47 дюймов) около южного и юго-восточного побережья. В некоторых местах вблизи этих побережий, где местность особенно способствует возникновению орографического подъема, выпадает до 2200 мм (87 дюймов) осадков в год. Зимой, когда штормовая тропа наиболее активна, осадков выпадает больше, чем летом.

Западное побережье центральной трети Гренландии также подвержено влиянию некоторых циклонов и орографического подъема, а количество осадков на склоне ледникового покрова вблизи этого побережья достигает 600 мм (24 дюйма) в год. На восточном побережье центральной трети острова выпадает от 200 до 600 мм (7,9–23,6 дюйма) осадков в год, с увеличением количества осадков с севера на юг. Осадки над северным побережьем аналогичны осадкам в центральной части Арктического бассейна.

Внутренняя часть центрального и северного ледникового щита Гренландии - самая сухая часть Арктики. Годовые суммы здесь колеблются от менее 100 до примерно 200 мм (от 4 до 8 дюймов). В этом регионе постоянно ниже нуля, поэтому все осадки выпадают в виде снега, причем летом их больше, чем зимой. (СССР 1985).

Безледные моря

В Чукотском, море Лаптевых, Карском и Баффинова заливе выпадает несколько больше осадков, чем в Арктическом бассейне, с годовой суммой от 200 до 400 мм (от 7,9 до 15,7 дюйма); Годовые циклы в Чукотском море, море Лаптевых и Баффинова заливе аналогичны таковым в Арктическом бассейне: летом выпадает больше осадков, чем зимой, в то время как в Карском море годовой цикл меньше из-за увеличения зимних осадков, вызванных циклонами с севера. Тропа атлантического шторма.[5][6]

Лабрадорское, Норвежское, Гренландское и Баренцево моря, а также Дания и пролив Дэвиса сильно подвержены влиянию циклонов на североатлантическом штормовом пути, который наиболее активен зимой. В результате в этих регионах зимой выпадает больше осадков, чем летом. Годовое количество осадков быстро увеличивается с примерно 400 мм (16 дюймов) на севере до примерно 1400 мм (55 дюймов) в южной части региона.[5] Зимой часто выпадают осадки, поддающееся измерению общее количество выпадает в среднем за 20 дней каждого января в Норвежском море (СССР, 1985). Берингово море находится под влиянием тропы штормов в северной части Тихого океана, и здесь годовое количество осадков составляет от 400 до 800 мм (от 16 до 31 дюйма), также с зимним максимумом.

Морской лед

Основная статья: Арктический ледяной покров
Смотрите также: Морской лед
Оценки абсолютного и среднего минимума и максимума степень морского льда в Арктике по состоянию на середину 1970-х гг.

Морской лед замороженная морская вода, плавающая на поверхности океана. Это преобладающий тип поверхности в течение года в Арктическом бассейне, и в какой-то момент в течение года он покрывает большую часть поверхности океана в Арктике. Лед может быть голым, или он может быть покрыт снегом или прудами с талой водой, в зависимости от места и времени года. Морской лед относительно тонкий, обычно менее 4 м (13 футов), с более толстыми гребнями (NSIDC ). NOAA Веб-камеры Северного полюса отслеживая Арктику летние переходы морского льда через весеннее таяние, летние талые пруды и осеннее ледостав поскольку первая веб-камера была развернута в 2002 году - по настоящее время.

Морской лед важен для климата и океана по-разному. Уменьшает передачу тепла от океана в атмосферу; он вызывает меньшее поглощение солнечной энергии на поверхности и обеспечивает поверхность, на которой может накапливаться снег, что еще больше снижает поглощение солнечной энергии; так как соль удаляется из льда по мере его образования, лед увеличивает соленость поверхностных вод океана, где она образуется, и снижает соленость там, где она тает, и то и другое может повлиять на циркуляцию океана.[7]

На карте справа показаны области, покрытые морским льдом, когда он максимален. степень (Март) и его минимальная протяженность (сентябрь). Эта карта была составлена ​​в 1970-х годах, и с тех пор площадь морского льда уменьшилась (Смотри ниже ), но это все же дает разумный обзор. В максимальной степени в марте морской лед покрывает около 15 миллионов км² (5,8 миллиона квадратных миль) в Северном полушарии, почти столько же, сколько площадь самой большой страны, Россия.[8]

Ветры и океанские течения заставляют морской лед двигаться. Типичная картина движения льда показана на карте справа. В среднем эти движения переносят морской лед с российской стороны Северного Ледовитого океана в Атлантический океан через район к востоку от Гренландии, в то время как они заставляют лед на североамериканской стороне вращаться по часовой стрелке, иногда в течение многих лет.

Ветер

Скорость ветра над Арктическим бассейном и западной частью Канадского архипелага составляет в среднем от 4 до 6 метров в секунду (от 14 до 22 километров в час, 9 и 13 миль в час) в любое время года. Во время штормов бывают более сильные ветры, часто вызывающие белое пятно условий, но они редко превышают 25 м / с (90 км / ч (56 миль / ч) в этих областях).[9]

В любое время года самые сильные средние ветры бывают в Североатлантических морях, Баффиновой заливе, Беринговом и Чукотском морях, где циклон активность встречается чаще всего. На атлантической стороне ветры самые сильные зимой, в среднем от 7 до 12 м / с (от 25 до 43 км / ч (от 16 до 27 миль в час), и самые слабые летом, в среднем от 5 до 7 м / с (от 18 до 25 км / ч). / ч (от 11 до 16 миль в час). На тихоокеанской стороне они в среднем от 6 до 9 м / с (от 22 до 32 км / ч (от 14 до 20 миль в час) круглый год. Максимальная скорость ветра в атлантическом регионе может приближаться к 50 м / с. (180 км / ч (110 миль / ч) зимой.[9]

Изменения арктического климата

Прошлый климат

Основная статья: Геологический температурный рекорд
Оледенение Северного полушария во время последнего ледниковые периоды. Создание ледяных щитов толщиной от 3 до 4 километров вызвало понижение уровня моря около 120 м.

Как и на всей планете, климат в Арктике со временем изменился. Около 55 миллионов лет назад считается, что в некоторых частях Арктики существовали субтропические экосистемы.[10] и что температура поверхности моря в Арктике поднялась примерно до 23 ° C (73 ° F) во время Палеоцен – эоцен термический максимум. В недавнем прошлом планета пережила серию ледниковые периоды и межледниковые периоды примерно за последние 2 миллиона лет, с последний ледниковый период достигнув максимума около 18 000 лет назад и закончившись примерно 10 000 лет назад. Во время этих ледниковых периодов большие площади северных Северная Америка и Евразия была покрыта ледяными щитами, подобными тому, который сегодня находится на Гренландии; Условия арктического климата простирались бы намного южнее, а условия в современном Арктическом регионе, вероятно, были бы холоднее. Температура прокси предполагают, что за последние 8000 лет климат был стабильным, с глобальными колебаниями средней температуры менее 1 ° C (34 ° F); (видеть Палеоклимат ).

Глобальное потепление

Основные статьи: Изменение климата в Арктике и Последствия глобального потепления
На изображении выше показано, где средние температуры воздуха (октябрь 2010 г. - сентябрь 2011 г.) были на 3 градуса Цельсия выше (красный цвет) или ниже (синий цвет) долгосрочного среднего значения (1981–2010 гг.).
На карте показана аномалия средней глобальной температуры за 10 лет (2000–2009 гг.) Относительно среднего значения за 1951–1980 гг. Наибольшее повышение температуры наблюдается в Арктике и на Антарктическом полуострове. Источник: Земная обсерватория НАСА [11]

Есть несколько причин ожидать, что климатические изменения, по какой бы то ни было причине, могут усилиться в Арктике по сравнению со средними широтами и тропиками. Во-первых, это обратная связь между льдом и альбедо, при которой начальное потепление вызывает таяние снега и льда, обнажая более темные поверхности, которые поглощают больше солнечного света, что приводит к еще большему потеплению. Во-вторых, поскольку более холодный воздух содержит меньше водяного пара, чем более теплый воздух, в Арктике большая часть любого увеличения радиации, поглощаемой поверхностью, идет непосредственно на нагревание атмосферы, тогда как в тропиках большая часть идет на испарение. В-третьих, поскольку структура температуры в Арктике препятствует вертикальному движению воздуха, глубина атмосферного слоя, который должен нагреваться, чтобы вызвать потепление приповерхностного воздуха, в Арктике намного меньше, чем в тропиках. В-четвертых, уменьшение площади морского льда приведет к передаче большего количества энергии из теплого океана в атмосферу, что усилит потепление. Наконец, изменения в атмосферной и океанической циркуляции, вызванные изменением глобальной температуры, могут привести к переносу большего количества тепла в Арктику, что приведет к потеплению Арктики.[12]

По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), «потепление климатической системы однозначно», а средняя глобальная температура увеличилась на 0,6–0,9 ° C (1,1–1,6 ° F) за последнее столетие. В этом отчете также говорится, что «большая часть наблюдаемого повышения средних глобальных температур с середины 20-го века весьма вероятно [вероятность более 90%] из-за наблюдаемого увеличения антропогенных концентраций парниковых газов». МГЭИК также указывает, что за последние 100 лет среднегодовая температура в Арктике увеличилась почти в два раза по сравнению с глобальной средней температурой.[13] В 2009 году НАСА сообщило, что 45 или более процентов наблюдаемого потепления в Арктике с 1976 года, вероятно, было результатом изменений в крошечных частицах в воздухе, называемых аэрозоли.[14]

Климатические модели предсказывают, что повышение температуры в Арктике в следующем столетии будет по-прежнему примерно вдвое выше среднего глобального повышения температуры. К концу 21 века прогнозируется повышение среднегодовой температуры в Арктике на 2,8–7,8 ° C (от 5,0 до 14,0 ° F), а зимой - на 4,3–11,4 ° C (от 7,7 до 20,5 ° F). )) чем летом.[13] Ожидается, что уменьшение протяженности и толщины морского льда продолжится в течение следующего столетия, при этом некоторые модели предсказывают, что Северный Ледовитый океан освободится от морского льда в конце лета к середине или концу столетия.[13]

Исследование, опубликованное в журнале Наука в сентябре 2009 г. определили, что температуры в Арктике в настоящее время выше, чем они были в любое время за предыдущие 2000 лет.[15] Группа под руководством Даррелла Кауфмана из 23 мест использовала пробы из кернов льда, годичных колец и озерных отложений с 23 участков. Университет Северной Аризоны, чтобы сделать снимки меняющегося климата.[16] Геологи смогли отследить летние температуры в Арктике еще во времена римлян, изучая естественные сигналы в ландшафте. Результаты показали, что на протяжении 1900 лет температура неуклонно снижалась из-за прецессия земной орбиты это привело к тому, что в течение лета в Северном полушарии планета оказалась немного дальше от Солнца.[15][16] Эти орбитальные изменения привели к холодному периоду, известному как небольшой ледниковый период в течение 17, 18 и 19 веков.[15][16] Однако за последние 100 лет температура повысилась, несмотря на то, что продолжающиеся изменения орбиты Земли привели бы к дальнейшему похолоданию.[15][16][17] Самый большой рост произошел с 1950 года: четыре из пяти самых теплых десятилетий за последние 2000 лет приходятся на период с 1950 по 2000 год.[15] Последнее десятилетие было самым теплым за всю историю наблюдений.[18]

Смотрите также

Антарктида

Примечания

  1. ^ Всемирный справочник ЦРУ
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м Серрез, Марк С .; Барри, Роджер Г. (2005). Арктическая климатическая система. Издательство Кембриджского университета..
  3. ^ а б Национальный центр зарубежной оценки (США); Соединенные Штаты. Центральное Разведывательное Управление; Американский конгресс по геодезии и картированию (1978), Полярные регионы: атлас, [Национальный центр внешней оценки], ЦРУ, получено 12 июля, 2018
  4. ^ Стров Дж., Холланд М.М., Мейер В., Скамбос Т. и Серрез М., 2007. Сокращение морского льда в Арктике: быстрее, чем прогнозировалось. Письма о геофизических исследованиях, 34 (9).
  5. ^ а б Серрез, Марк С .; Херст, Кьяран М. (2000). «Представление среднего количества осадков в Арктике по результатам повторного анализа NCEP – NCAR и ERA». Журнал климата. 13 (1): 182–201. Bibcode:2000JCli ... 13..182S. Дои:10.1175 / 1520-0442 (2000) 013 <0182: ROMAPF> 2.0.CO; 2.
  6. ^ Серрез, Марк К. и Роджер Грэм Бэрри, 2005: Арктическая климатическая система, Cambridge University Press, Нью-Йорк, 385 стр.
  7. ^ NSIDC
  8. ^ ЮНЕП 2007
  9. ^ а б Przybylak, Rajmund, 2003: Климат Арктики, Kluwer Academic Publishers, Норвелл, Массачусетс, США, 270 стр.
  10. ^ Серрез, Марк К. и Роджер Грэм Бэрри, 2005: Арктическая климатическая система, Издательство Кембриджского университета, Нью-Йорк, 385 стр.
  11. ^ 2009 год закончился самым теплым десятилетием в истории. НАСА Изображение дня обсерватории Земли, 22 января 2010 г.
  12. ^ ACIA, 2004 г. Воздействие потепления в Арктике: оценка воздействия на климат Арктики В архиве 24 сентября 2017 г. Wayback Machine. Издательство Кембриджского университета.
  13. ^ а б c МГЭИК, 2007 г .: Изменение климата 2007: основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Четвертый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата (Соломон, С., Д. Цин, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К. Б. Аверит, М. Тигнор и Х. Л. Миллер (ред. .)). Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, 996 стр.
  14. ^ Аэрозоли могут вызвать значительную часть потепления в Арктике, НАСА, 4 августа 2009 г.
  15. ^ а б c d е Кауфман, Даррелл С .; Шнайдер, Дэвид П .; Маккей, Николас П .; Ammann, Caspar M .; Брэдли, Раймонд С .; Briffa, Keith R .; Miller, Gifford H .; Отто-Блиснер, Бетт Л .; Overpeck, Джонатан Т .; Винтер, Бо М. (2009). «Недавнее потепление обращает вспять долгосрочное похолодание в Арктике». Наука. 325 (5945): 1236–1239. Bibcode:2009Научный ... 325.1236K. Дои:10.1126 / science.1173983. PMID  19729653. S2CID  23844037.
  16. ^ а б c d «Самая теплая в Арктике за 2000 лет»'". Новости BBC. 3 сентября 2009 г.. Получено 5 сентября, 2009.
  17. ^ Уолш, Брайан (5 сентября 2009 г.). «Исследования Арктики указывают на тяжелую ситуацию». Время. Получено 5 сентября, 2009.
  18. ^ «Тенденция к естественному охлаждению изменилась». Financial Times. 4 сентября 2009 г.. Получено 4 сентября, 2009.

Библиография

внешняя ссылка

дальнейшее чтение