Климат Арктики характеризуется продолжительной холодной зимой и коротким прохладным летом. В Арктике существует большая изменчивость климата , но все регионы испытывают экстремальную солнечную радиацию как летом, так и зимой. Некоторые части Арктики покрыты льдом ( морским льдом , ледниковым льдом или снегом ) круглый год, и почти во всех частях Арктики наблюдаются длительные периоды существования той или иной формы льда на поверхности.
Арктика состоит из океана, который в значительной степени 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 полярным льдом , не позволяет Северному полюсу быть самым холодным местом в Северном полушарии , и это также одна из причин того, что Антарктида намного холоднее, чем Арктика. Летом наличие близлежащей воды не дает прибрежным районам нагреваться так сильно, как могло бы в противном случае.
Существуют разные определения Арктики. Наиболее широко используемое определение — территория к северу от Полярного круга , где солнце не заходит в день июньского солнцестояния , — используется в астрономическом и некоторых географических контекстах. Однако два наиболее широко используемых определения в контексте климата — это территория к северу от северной границы деревьев и территория, в которой средняя летняя температура составляет менее 10 ° C (50 ° F), которые почти совпадают на большей части суши. области (NSIDC. Архивировано 30 января 2013 г., в Wayback Machine ).
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 переходит от арктического к субарктическому , как правило, менее чем за 500 километров (310 миль), а часто и за гораздо более короткий период. расстояние.
Из-за отсутствия крупных населенных пунктов в Арктике наблюдения за погодой и климатом в этом регионе, как правило, проводятся на большом расстоянии и непродолжительны по сравнению с средними широтами и тропиками. Хотя викинги исследовали части Арктики более тысячи лет назад, а небольшое количество людей проживало вдоль арктического побережья гораздо дольше, научные знания об этом регионе развивались медленно; Большие острова Северной Земли , расположенные к северу от полуострова Таймыр на материковой части России, не были открыты до 1913 года и не наносились на карту до начала 1930-х годов [2]
Большая часть исторических исследований Арктики была мотивирована поиском Северо -Западного и Северо-Восточного проходов . Экспедиции шестнадцатого и семнадцатого веков в основном проводились торговцами в поисках кратчайшего пути между Атлантикой и Тихим океаном. Эти набеги в Арктику не заходили далеко от побережий Северной Америки и Евразии, и им не удалось найти судоходный маршрут ни через один из проходов.
Национальные и коммерческие экспедиции продолжали детализировать карты Арктики на протяжении всего восемнадцатого века, но по большей части игнорировали другие научные наблюдения. Экспедиции с 1760-х годов по середину 19-го века также были сбиты с пути попытками плыть на север из-за убеждения многих в то время, что океан, окружающий Северный полюс, свободен ото льда . Эти ранние исследования действительно дали представление о состоянии морского льда в Арктике, а иногда и некоторую другую информацию, связанную с климатом.
К началу XIX века некоторые экспедиции ставили себе целью сбор более подробных метеорологических, океанографических и геомагнитных наблюдений, но они оставались спорадическими. Начиная с 1850-х годов во многих странах стали более распространены регулярные метеорологические наблюдения, и британский флот внедрил систему детальных наблюдений. [2] В результате экспедиции второй половины девятнадцатого века начали давать картину арктического климата.
Первой крупной попыткой европейцев изучить метеорологию Арктики стал Первый Международный полярный год (МПГ) с 1882 по 1883 год. Одиннадцать стран оказали поддержку в создании двенадцати наблюдательных станций вокруг Арктики. Наблюдения не были столь масштабными и продолжительными, как это было бы необходимо для детального описания климата, но они дали первое целостное представление о погоде в Арктике.
В 1884 году у берегов Гренландии были найдены обломки корабля «Брия», брошенного тремя годами ранее у восточного арктического побережья России. Это заставило Фритьофа Нансена осознать, что морской лед перемещается с сибирской стороны Арктики на атлантическую сторону. Он решил использовать это движение, вморозив специально сконструированный корабль « Фрам» в морской лед и позволив перевезти его через океан. Метеорологические наблюдения были собраны 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 серьёзные метеорологические исследования внутри ледникового щита Гренландии . Они предоставили знания о, пожалуй, самом экстремальном климате Арктики, а также сделали первое предположение о том, что ледниковый щит находится во впадине скальной породы внизу (теперь известно, что это вызвано тяжестью самого льда).
Через пятьдесят лет после первого МПГ, в 1932–1933 годах, был организован второй МПГ. Этот был больше первого и имел 94 метеорологические станции, 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 СССР создал первую из более чем 30 дрейфующих станций на Северном полюсе . Эта станция, как и более поздние, была установлена на толстой льдине и дрейфовала почти год, попутно наблюдая за атмосферой и океаном.
После Второй мировой войны Арктика, расположенная между СССР и Северной Америкой, стала линией фронта « холодной войны» , что непреднамеренно и значительно расширило наше понимание ее климата. Между 1947 и 1957 годами правительства США и Канады создали вдоль арктического побережья сеть станций, известную как « Линия дальнего раннего предупреждения» (DEWLINE) , для предупреждения о советской ядерной атаке. Многие из этих станций также собирали метеорологические данные.
Советский Союз также интересовался Арктикой и установил там значительное присутствие, продолжая работу дрейфующих станций на Северном полюсе. Эта программа действовала непрерывно, с 30 станциями в Арктике с 1950 по 1991 год. Эти станции собирали данные, которые ценны и по сей день для понимания климата Арктического бассейна. На этой карте показано расположение арктических исследовательских объектов в середине 1970-х годов и пути дрейфующих станций в период с 1958 по 1975 год.
Еще одним преимуществом «холодной войны» стало получение данных наблюдений во время морских путешествий США и СССР в Арктику. В 1958 году американская атомная подводная лодка « Наутилус » стала первым кораблем, достигшим Северного полюса. В последующие десятилетия подводные лодки регулярно бродили подо льдом Арктики, собирая гидролокационные наблюдения за толщиной и протяженностью льда. Эти данные стали доступны после Холодной войны и предоставили доказательства истончения морского льда в Арктике. Советский военно-морской 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 распространенными в течение десятилетий холодной войны, иногда получая логистическую или финансовую выгоду от военных интересов. В 1966 году в Кэмп Сенчури был пробурен первый глубокий ледяной керн в Гренландии, что позволило получить представление о климате последнего ледникового периода . Этот рекорд был продлен в начале 1990-х годов, когда два более глубоких керна были взяты недалеко от центра Гренландского ледникового щита. Начиная с 1979 года Программа буев в Северном Ледовитом океане (с 1991 года — Международная программа арктических буев) собирает метеорологические данные и данные о дрейфе льдов в Северном Ледовитом океане с помощью сети из 20–30 буев.
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 США и Канады сократили расходы на наблюдения в Арктике, поскольку предполагаемая потребность в DEWLINE снизилась. В результате наиболее полная коллекция приземных наблюдений в Арктике приходится на период с 1960 по 1990 годы [2].
Обширный набор спутниковых инструментов дистанционного зондирования, находящихся сейчас на орбите, помог заменить некоторые наблюдения, которые были утеряны после холодной войны, и обеспечил покрытие, которое было невозможно без них. Регулярные спутниковые наблюдения за Арктикой начались в начале 1970-х годов и с тех пор расширяются и совершенствуются. Результатом этих наблюдений стали подробные данные о распространенности морского льда в Арктике с 1979 года; уменьшение масштабов, наблюдаемое в этой записи (архив НАСА от 21 февраля 2011 г., в Wayback Machine , NSIDC), и его возможная связь с антропогенным глобальным потеплением помогли повысить интерес к Арктике в последние годы. Сегодняшние спутниковые инструменты обеспечивают регулярные наблюдения не только за облаками, снегом и морским льдом в Арктике, но и за другими, возможно, менее ожидаемыми переменными, включая температуру поверхности и атмосферы, содержание влаги в атмосфере, ветры и концентрацию озона.
Гражданские научные исследования на местах, безусловно, продолжаются в Арктике, и они получают импульс с 2007 по 2009 год, 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 реализации более 200 проектов по изучению физических, биологических и социальных аспектов Арктики и Антарктики (МПГ).
Современные исследователи Арктики также извлекают выгоду из компьютерных моделей . Эти части программного обеспечения иногда относительно просты, но часто становятся очень сложными, поскольку ученые пытаются включить все больше и больше элементов окружающей среды, чтобы сделать результаты более реалистичными. Модели, хотя и несовершенны, часто дают ценную информацию по вопросам, связанным с климатом, которые невозможно проверить в реальном мире. Они также используются для прогнозирования будущего климата и воздействия, которое изменения в атмосфере, вызванные деятельностью человека, 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 по всему земному шару за последние 50 лет с заполнением регионов, где не проводились наблюдения (ECMWF). Эти наборы данных реанализа помогают компенсировать недостаток наблюдений за Арктикой.
Почти вся энергия, доступная поверхности и атмосфере Земли, поступает от Солнца в виде солнечной радиации (света Солнца, включая невидимый ультрафиолетовый и инфракрасный свет). Вариации количества солнечной радиации, достигающей разных 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 убывает от экватора к полюсам. Поэтому температура имеет тенденцию к снижению с увеличением широты.
Кроме того, продолжительность каждого дня, определяемая сезоном , оказывает существенное влияние на климат. Летом 24-часовые сутки вблизи полюсов приводят к тому, что большой среднесуточный поток солнечной энергии достигает верхних слоев атмосферы в этих регионах. Во время июньского солнцестояния на Северном полюсе в течение дня верхних слоев атмосферы достигает на 36% больше солнечной радиации, чем на экваторе. [2] Однако в течение шести месяцев от сентябрьского равноденствия до мартовского равноденствия 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 изменения в количестве солнечной радиации, достигающей поверхности в местах, находящихся на одной и той же широте. Различия в альбедо поверхности , вызванные, например, наличием или отсутствием снега и льда, сильно влияют на долю солнечной радиации, достигающей поверхности, которая отражается, а не поглощается.
В зимние месяцы с ноября по февраль солнце в Арктике остается очень низко в небе или вообще не поднимается. Там, где оно восходит, дни короткие, а низкое положение Солнца на небе означает, что даже в полдень не так уж много энергии достигает поверхности. Кроме того, большая часть небольшого количества солнечной радиации, достигающей поверхности, отражается ярким снежным покровом. Холодный снег отражает от 70% до 90% достигающей его солнечной радиации [2] , а зимой снег покрывает большую часть суши и ледяной поверхности Арктики. Эти факторы приводят к незначительному поступлению солнечной энергии в Арктику зимой; единственное, что удерживает Арктику от непрерывного охлаждения всю зиму, - это перенос более теплого воздуха и океанской воды в Арктику с юга и передача тепла от недр суши и океана (оба они получают тепло летом и отдают его зимой ) на поверхность и в атмосферу.
В марте и апреле арктические дни быстро удлиняются, а солнце поднимается выше в небе, что приносит в Арктику больше солнечной радиации, чем зимой. В эти первые месяцы весны в Северном полушарии большая часть Арктики все еще находится в зимних условиях, но с добавлением солнечного света. Продолжающиеся низкие температуры и сохраняющийся белый снежный покров означают, что эта дополнительная энергия, достигающая Арктики от Солнца, не оказывает существенного воздействия, поскольку она в основном отражается, не нагревая поверхность. К маю температура повышается, поскольку 24-часовой световой день достигает многих областей, 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 южную часть Берингова моря, где океан свободен ото льда, а также некоторые участки суши, прилегающие к этим морям, где сдерживающее влияние открытой воды способствует раннему таянию снега. [2]
На большей части территории Арктики значительное таяние снега начинается в конце мая или где-то в июне. Это начинает обратную связь, поскольку тающий снег отражает меньше солнечной радиации (от 50% до 60%), чем сухой снег, позволяя поглощать больше энергии и таяние происходит быстрее. По мере исчезновения снега на суше лежащие под ним поверхности поглощают еще больше энергии и начинают быстро нагреваться.
На Северном полюсе в день июньского солнцестояния, около 21 июня, солнце делает круг под углом 23,5° над горизонтом. Это знаменует полдень годового дня поляка ; с этого момента и до сентябрьского равноденствия солнце будет медленно приближаться все ближе и ближе к горизонту, доставляя на полюс все меньше и меньше солнечной радиации. Этот период захода солнца также примерно соответствует лету в Арктике.
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 со стороны 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 уменьшает количество солнечного света, отражаемого льдом, и способствует еще большему таянию льда. По краям Северного Ледовитого океана лед растает и расколется, обнажив океанскую воду, которая поглощает почти всю достигающую ее солнечную радиацию, сохраняя энергию в толще воды. К июлю и августу большая часть земли становится голой и поглощает более 80% солнечной энергии, достигающей поверхности. Там, где сохраняется морской лед, в центральном Арктическом бассейне и в проливах между островами Канадского архипелага, многочисленные тающие пруды и отсутствие снега приводят к поглощению около половины солнечной энергии, [ 2] но в основном это идет на таяние льда. поскольку поверхность льда не может нагреться выше точки замерзания.
Частый облачный покров, частота которого превышает 80% над большей частью Северного Ледовитого океана в июле, [2] уменьшает количество солнечной радиации, достигающей поверхности, отражая большую ее часть до того, как она достигнет поверхности. Необычные ясные периоды могут привести к усилению таяния морского льда или повышению температуры (архив NSIDC от 23 декабря 2007 г., в Wayback Machine ).
Гренландия: Внутренняя часть Гренландии отличается от остальной части Арктики. Низкая частота облачности весной и летом, а также большая высота над уровнем моря, которая уменьшает количество солнечной радиации, поглощаемой или рассеиваемой атмосферой, в совокупности обеспечивают этому региону наибольшее количество поступающей солнечной радиации на поверхность из любой точки Арктики. Однако большая высота и соответствующие более низкие температуры помогают предотвратить таяние яркого снега, ограничивая согревающий эффект всей этой солнечной радиации.
Летом, когда тает снег, инуиты живут в хижинах-палатках, сделанных из шкур животных, натянутых на каркас.
В сентябре и октябре дни резко становятся короче, а в северных районах солнце полностью исчезает с неба. Поскольку количество солнечной радиации, доступной поверхности, быстро уменьшается, температура следует за ней. Морской лед начинает повторно замерзать и в конечном итоге покрывается свежим снежным покровом, в результате чего он отражает еще больше уменьшающегося количества попадающего на него солнечного света. Аналогичным образом, в начале сентября как северные, так и южные районы суши покрываются зимним снежным покровом, что в сочетании с уменьшением солнечной радиации на поверхности гарантирует конец теплых дней, которые могут наблюдаться в этих районах летом. К ноябрю на большей части Арктики в самом разгаре зима, и небольшое количество солнечной радиации, все еще достигающей региона, не играет существенной роли в его климате.
Арктику часто воспринимают как регион, застрявший в постоянном глубоком замерзании. Хотя на большей части региона действительно наблюдаются очень низкие температуры, существуют значительные различия как в зависимости от местоположения, так и в зависимости от сезона. Зимние температуры в среднем ниже нуля на всей территории Арктики, за исключением небольших регионов на юге Норвежского и Берингова морей, которые остаются свободными ото льда в течение всей зимы. Средние температуры летом выше нуля во всех регионах, кроме центральной части Арктического бассейна, где морской лед сохраняется в течение всего лета, и внутренней части Гренландии.
Карты справа показывают среднюю температуру в Арктике в январе и июле, как правило, в самые холодные и самые теплые месяцы. Эти карты были созданы на основе данных повторного анализа NCEP/NCAR , который включает 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 приземных температур; в частности, большинство арктических климатологий показывают, что температура в центральной части Северного Ледовитого океана в июле в среднем чуть ниже нуля, что на несколько градусов ниже, чем показано на этих картах [2] [3] (СССР, 1985) [ нужна ссылка ] . Более ранняя климатология температур в Арктике, полностью основанная на имеющихся данных, показана на этой карте из Атласа полярных регионов ЦРУ. [3]
Всемирная метеорологическая организация признала в 2020 году температуру -69,6 ° C (-93,3 ° F), измеренную вблизи топографической вершины ледникового щита Гренландии 22 декабря 1991 года, самой низкой в Северном полушарии. Рекорд был зафиксирован на автоматической метеостанции и обнаружен спустя почти 30 лет. [4]
Среди самых холодных мест Северного полушария также находятся внутренние районы Дальнего Востока России, в правом верхнем квадранте карт. Это связано с континентальным климатом региона , вдали от сдерживающего влияния океана, а также с долинами 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) в Оймяконе 6 февраля 1933 года, а также -67,8 °C (-90,0 °F) в Верхоянске 5 и 1933 года. 7 февраля 1892 г. соответственно. Однако этот регион не является частью Арктики, поскольку его континентальный климат также позволяет иметь теплое лето со средней температурой июля 15 ° C (59 ° F). На рисунке ниже, показывающем климатологию станции, график Якутска репрезентативен для этой части Дальнего Востока; В Якутске немного менее суровый климат, чем в Верхоянске.
Арктический бассейн обычно покрыт морским льдом круглый год, что сильно влияет на его летние температуры. Здесь также наблюдается самый продолжительный период отсутствия солнечного света среди всех частей Арктики и самый продолжительный период непрерывного солнечного света, хотя частая облачность летом снижает важность этого солнечного излучения.
Несмотря на свое расположение на Северном полюсе и длительный 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 несколько смягчить климат, сохраняя средние зимние температуры на уровне от -30 до -35 ° C (-22 до −31 °F). Минимальная температура в этом регионе зимой составляет около -50 ° C (-58 ° F).
Летом морской лед не дает поверхности нагреваться выше нуля. Морской лед в основном представляет собой пресную воду, поскольку соль отталкивается льдом по мере его формирования, поэтому температура тающего льда составляет 0 °C (32 °F), и любая дополнительная энергия солнца идет на растапливание большего количества льда, а не на прогревание 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 она, как правило, находится в пределах градуса замерзания с очень небольшими колебаниями в разгар таяния. время года.
На рисунке выше, показывающем климатологию станций, нижний левый график для NP 7–8 представляет условия в Арктическом бассейне. На этом графике показаны данные дрейфующих станций советского Северного полюса под номерами 7 и 8. Он показывает, что средняя температура в самые холодные месяцы составляет -30 градусов, а температура быстро повышается с апреля по май; Июль — самый теплый месяц, и сужение линий максимальной и минимальной температуры показывает, что в середине лета температура не сильно отличается от нуля; с августа по декабрь температура неуклонно падает. Небольшой суточный диапазон температур (длина вертикальных полосок) обусловлен тем, что высота солнца над горизонтом в этом регионе в течение одних суток не меняется сильно или вообще не меняется.
Большая часть зимней изменчивости в этом регионе обусловлена облаками. Поскольку солнечного света нет, тепловое излучение, испускаемое атмосферой, является одним из основных источников энергии в этом регионе зимой. Облачное небо может излучать к поверхности гораздо больше энергии, чем ясное небо, поэтому, когда зимой облачно, эта область имеет тенденцию быть теплой, а когда ясно, эта область быстро охлаждается. [2]
Зимой на Канадском архипелаге температура аналогична температуре в Арктическом бассейне, но в летние месяцы с июня по август наличие такого большого количества суши в этом регионе позволяет согревать больше, чем покрытый льдом Арктический бассейн. На приведенном выше рисунке климатологии станции график Резольют типичен для этого региона. Наличие островов, большая часть которых летом теряет снежный покров, позволяет летним температурам подниматься значительно выше нуля. Средняя высокая температура летом приближается к 10 ° C (50 ° F), а средняя низкая температура в июле выше нуля, хотя температура ниже нуля наблюдается каждый месяц в году.
Проливы между этими островами часто остаются покрытыми морским льдом в течение всего лета. Этот лед поддерживает температуру поверхности на уровне замерзания, как и в Арктическом бассейне, поэтому место в проливе, скорее всего, будет иметь летний климат, больше похожий на Арктический бассейн, но с более высокими максимальными температурами из-за ветров с близлежащих территорий. теплые острова.
Климатически Гренландия разделена на два совершенно отдельных региона: прибрежный регион, большая часть которого свободна ото льда, и внутренний ледниковый покров . Ледниковый щит Гренландии покрывает около 80% территории 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, и климат здесь самый холодный из всех частей Арктики. На прибрежные районы может влиять близлежащая открытая вода или передача тепла через морской лед из океана, а многие части летом теряют снежный покров, что позволяет им поглощать больше солнечной радиации и согревать больше, чем внутренние районы.
В прибрежных регионах северной половины Гренландии зимние температуры аналогичны или немного выше, чем на Канадском архипелаге, со средней температурой января от -30 до -25 ° C (от -22 до -13 ° F). В этих регионах немного теплее, чем на архипелаге, из-за их более близкой близости к областям тонкого однолетнего морского ледяного покрова или к открытому океану в Баффиновом заливе и Гренландском море.
Прибрежные районы в южной части острова больше подвержены влиянию вод открытого океана и частого прохождения циклонов , которые помогают поддерживать температуру там не такой низкой, как 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 ледниковый покров в значительной степени избегает влияния теплопередачи со стороны океана или циклонов, а его большая высота также приводит к более холодному климату, поскольку температура имеет тенденцию снижаться с высотой. В результате зимние температуры ниже, чем где-либо еще в Арктике, при этом средние температуры января составляют от -45 до -30 °C (от -49 до -22 °F), в зависимости от местоположения и от того, какой набор данных просматривается. Минимальные температуры зимой в более высоких частях ледникового покрова могут опускаться ниже -60 °C (-76 °F) (ЦРУ, 1978). На приведенном выше климатологическом рисунке станции график Centrale представляет собой высокий ледниковый щит Гренландии.
Летом в прибрежных районах Гренландии температура аналогична температуре на островах Канадского архипелага: в июле она в среднем всего на несколько градусов выше нуля, причем на юге и западе температура немного выше, чем на севере и востоке. Внутренний ледниковый покров остается покрытым снегом в течение всего лета, хотя на его значительных участках происходит некоторое таяние снега. [2] Этот снежный покров в сочетании с высотой ледникового покрова помогает поддерживать здесь более низкую температуру: средние значения июля составляют от -12 до 0 ° C (от 10 до 32 ° F). Вдоль побережья температура не меняется слишком сильно благодаря смягчающему влиянию близлежащей воды или таяния морского льда. Внутри страны температура не поднимается намного выше нуля из-за заснеженной поверхности, но может упасть до -30 ° C (-22 ° F) даже в июле. Температуры выше 20 °C редки, но иногда случаются на крайнем юге и юго-западных прибрежных территориях.
Большинство арктических морей часть года покрыты льдом (см. карту в разделе морского льда ниже); Под «свободными ото льда» здесь подразумеваются те территории, которые не покрыты круглогодично.
Единственными регионами, которые остаются свободными ото льда в течение всего года, являются южная часть Баренцева моря и большая часть Норвежского моря. У них очень небольшие годовые колебания температуры; средние зимние температуры поддерживаются вблизи или выше точки замерзания морской воды (около -2 ° C (28 ° F)), поскольку незамерзший океан не может иметь температуру ниже этой точки, а летние температуры в тех частях этих регионов, которые считаются частью средней арктической температуры менее 10 ° C (50 ° F). В течение 46-летнего периода, когда на острове Шемя в южной части Берингова моря велись записи погоды , средняя температура самого холодного месяца (февраля) составляла -0,6 °C (30,9 °F), а самого теплого месяца (августа). составляла 9,7 °С (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 какую-то часть зимы и весны покрыты льдом, но летом теряют лед. Летние температуры в этих регионах составляют от 0 до 8 ° C (от 32 до 46 ° F). Зимний ледяной покров позволяет температурам падать в этих регионах значительно ниже, чем в регионах, свободных ото льда в течение всего года. В большинстве морей, сезонно покрытых льдом, средняя зимняя температура составляет от -30 до -15 ° C (от -22 до 5 ° F). Области вблизи кромки морского льда останутся несколько теплее из-за смягчающего влияния близлежащей открытой воды. На приведенном выше рисунке климатологии станций графики для Пойнт-Барроу, Тикси, Мурманска и Исфьорда типичны для участков суши, прилегающих к морям, которые сезонно покрываются льдом. Наличие суши позволяет температурам достигать немного более экстремальных значений, чем в самих морях.
Практически свободная ото льда Арктика может стать реальностью в сентябре, где-то с 2050 по 2100 год. [5]
Осадки на большей части Арктики выпадают только в виде дождя и снега. На большинстве территорий снег является доминирующей или единственной формой осадков зимой, тогда как летом выпадают как дождь, так и снег (Серрез и Барри, 2005). Главным исключением из этого общего описания является верхняя часть Гренландского ледникового щита, на которую все сезоны выпадают все осадки в виде снега.
Точную климатологию количества осадков составить для Арктики труднее, чем климатологию 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 уловить датчиком весь выпадающий снег. Обычно ветры не позволяют небольшому количеству выпадающего снега попасть в осадкомеры, что приводит к занижению количества осадков в регионах, которые получают большую часть осадков в виде снегопада. В данные вносятся поправки для учета этих неуловленных осадков, но они не идеальны и вносят некоторые ошибки в климатологию (Серрез и Барри, 2005).
Имеющиеся наблюдения показывают, что количество осадков варьируется примерно в 10 раз по всей Арктике: в некоторых частях Арктического бассейна и Канадского архипелага выпадает менее 150 мм (5,9 дюйма) осадков в год, а в некоторых частях юго-восточной Гренландии выпадает более 150 мм (5,9 дюйма) осадков в год. 1200 мм (47 дюймов) в год. Большинство регионов получают менее 500 мм (20 дюймов) в год. [6] Для сравнения, годовое количество осадков в среднем по всей планете составляет около 1000 мм (39 дюймов); см. Осадки ). Если не указано иное, все количества осадков, приведенные в этой статье, являются количествами, эквивалентными жидкости, а это означает, что замороженные осадки плавятся перед их измерением.
Арктический бассейн — одна из самых засушливых частей Арктики. На большей части бассейна выпадает менее 250 мм (9,8 дюйма) осадков в год, что характеризует его как пустыню . В меньшие регионы Арктического бассейна к северу от Шпицбергена и полуострова Таймыр выпадает примерно 400 мм (16 дюймов) в год. [6]
Сумма месячных осадков на большей части территории Арктического бассейна в среднем составляет около 15 мм (0,59 дюйма) с ноября по май и увеличивается до 20–30 мм (0,79–1,18 дюйма) в июле, августе и сентябре. [6] Сухие зимы являются результатом низкой частоты циклонов в регионе в это время и удаленности региона от теплой открытой воды, которая могла бы стать источником влаги (Серрез и Барри, 2005). Несмотря на небольшое количество осадков зимой, частота осадков выше в январе, когда от 25% до 35% наблюдений сообщили об осадках, чем в июле, когда от 20% до 25% наблюдений сообщили об осадках (Serreze and Barry 2005). Большая часть осадков, выпадающих зимой, очень легкая и, возможно, представляет собой алмазную пыль . Число 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, сообщающих об осадках, от 95% до 99% указывают на то, что они были заморожены. В июле от 40% до 60% наблюдений, сообщающих об осадках, указывают на то, что они были заморожены (Серрез и Барри, 2005).
Исключением из только что данного общего описания являются части бассейна к северу от Шпицбергена и полуострова Таймыр. Эти регионы получают множество ослабевающих циклонов с северо-атлантического штормового направления , которое наиболее активно 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.
Годовое количество осадков на Канадском архипелаге резко увеличивается с севера на юг. Северные острова получают такое же количество воды с таким же годовым циклом, как и центральный Арктический бассейн. Над Баффиновым островом и более мелкими островами вокруг него годовое общее количество увеличивается с чуть более 200 мм (7,9 дюйма) на севере до примерно 500 мм (20 дюймов) на юге, где чаще наблюдаются циклоны из Северной Атлантики. [6]
Годовые суммы осадков, приведенные ниже для Гренландии, взяты из рисунка 6.5 Серреза и Барри (2005). Из-за нехватки долгосрочных данных о погоде в Гренландии, особенно во внутренних районах, эта климатология осадков была разработана путем анализа годовых слоев снега для определения годового накопления снега (в жидком эквиваленте) и модифицирована на побережье с помощью модели для учета влияния местности на количество осадков.
Южная треть Гренландии выступает на североатлантической траектории штормов, регион, на который часто влияют циклоны. Эти частые циклоны приводят к увеличению годового количества осадков, чем на большей части территории Арктики. Это особенно актуально вблизи побережья, где местность поднимается от уровня моря до более чем 2500 м (8200 футов), что увеличивает количество осадков из-за орографического подъема . В результате годовое количество осадков составляет от 400 мм (16 дюймов) во внутренних районах юга до более 1200 мм (47 дюймов) у 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 траектория гроз наиболее активна, осадков выпадает больше, чем летом.
Западное побережье центральной трети Гренландии также находится под влиянием некоторых циклонов и орографического подъема, а общее количество осадков на склоне ледникового щита вблизи этого побережья составляет до 600 мм (24 дюйма) в год. На восточном побережье центральной трети острова выпадает от 200 до 600 мм (от 7,9 до 23,6 дюйма) осадков в год, причем их количество увеличивается с севера на юг. Осадки над северным побережьем аналогичны осадкам над центральной частью Арктического бассейна.
Внутренняя часть ледникового щита центральной и северной Гренландии является самой засушливой частью Арктики. Годовые суммы здесь колеблются от менее 100 до примерно 200 мм (от 4 до 8 дюймов). В этом регионе постоянно температура ниже нуля, поэтому все осадки выпадают в виде снега, причем летом их больше, чем зимой. (СССР 1985).
В Чукотском, Карском морях, морях Лаптевых и заливе Баффина выпадает несколько больше осадков, чем в Арктическом бассейне, с годовым количеством осадков от 200 до 400 мм (от 7,9 до 15,7 дюйма); Годовые циклы в Чукотском море, морях Лаптевых и заливе Баффина аналогичны таковым в Арктическом бассейне: летом выпадает больше осадков, чем зимой, тогда как в Карском море годовой цикл меньше из-за увеличения зимних осадков, вызванных циклонами с севера. Трек атлантического шторма. [6] [7]
Лабрадорское, Норвежское, Гренландское и Баренцево моря, а также Датский пролив и проливы Дэвиса находятся под сильным влиянием циклонов на североатлантическом маршруте штормов, 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. [6] Зимой часто выпадают осадки, их измеримое количество выпадает в среднем 20 дней в январе каждого года в Норвежском море (СССР, 1985). Берингово море находится под влиянием штормов в северной части Тихого океана, и годовое количество осадков составляет от 400 до 800 мм (от 16 до 31 дюйма), также с зимним максимумом.
Морской лед — это замороженная морская вода, плавающая на поверхности океана. Это доминирующий тип поверхности в Арктическом бассейне в течение всего года, и в какой-то момент в течение года он покрывает большую часть поверхности океана в Арктике. Лед может быть голым, а может быть покрыт снегом или прудами с талой водой, в зависимости от местоположения и времени года. Морской лед относительно тонкий, обычно менее 4 м (13 футов), с более толстыми хребтами (NSIDC). Веб-камеры Северного полюса NOAA отслеживают переходы морского льда в Арктике летом через весеннее таяние, летние тающие пруды и осеннее замерзание с тех пор, как первая веб-камера была развернута в 2002 году по настоящее время.
Морской лед важен для климата и океана по-разному. Это уменьшает передачу тепла от океана в атмосферу; это приводит к поглощению меньшего количества солнечной энергии на поверхности и образует поверхность, на которой может накапливаться снег, что еще больше снижает поглощение солнечной энергии; поскольку соль выводится из льда по мере его формирования, лед увеличивает соленость поверхностных вод океана там, где он образуется, и уменьшает соленость там, где он тает, и то, и другое может повлиять на циркуляцию океана. [8]
На карте справа показаны территории, покрытые морским льдом, когда он достигает максимальной степени (март) и минимальной (сентябрь). Эта карта была составлена в 1970-х годах, и с тех пор площадь морского льда уменьшилась (см. ниже), но она по-прежнему дает разумное представление. В максимальной степени, в марте, морской лед покрывает около 15 миллионов км 2 (5,8 миллиона квадратных миль) Северного полушария, что почти равно площади самой большой страны, России . [9]
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, а на североамериканской стороне они заставляют лед вращаться по часовой стрелке, иногда в течение многих лет.
Скорость ветра над Арктическим бассейном и западной частью Канадского архипелага в среднем составляет от 4 до 6 метров в секунду (от 14 до 22 километров в час, от 9 до 13 миль в час) во все времена года. Во время штормов случаются более сильные ветры, часто вызывающие белую погоду, но в этих районах они редко превышают 25 м/с (90 км/ч (56 миль в час) [10] .
Во все сезоны наиболее сильные средние ветры наблюдаются в Северо-Атлантических морях, Баффиновом заливе, Беринговом и Чукотском морях, где наиболее распространена циклоническая деятельность. 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 составляют 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 достигать 50 м/с. (180 км/ч (110 миль в час) зимой. [10]
Как и на остальной планете, климат в Арктике менялся с течением времени. Считается, что около 55 миллионов лет назад некоторые части Арктики поддерживали субтропические экосистемы [11] и что температура поверхности моря в Арктике поднималась примерно до 23 °C (73 °F) во время палеоцен-эоценового термического максимума . В более недавнем прошлом планета пережила серию ледниковых периодов и межледниковых периодов в течение примерно последних 2 миллионов лет, при этом последний ледниковый период достиг своего максимума около 18 000 лет назад и закончился примерно 10 000 лет назад. Во время этих ледниковых периодов большие территории северной части Северной Америки и Евразии были покрыты ледниковыми щитами, подобными тому, что находится сегодня в Гренландии; Климатические условия Арктики распространились бы гораздо дальше на юг, а условия в современном арктическом регионе, вероятно, были холоднее. Температурные показатели предполагают, что за последние 8000 лет климат был стабильным, с глобальными средними колебаниями температуры менее 1 ° C (34 ° F); (см. Палеоклимат ).
Есть несколько причин ожидать, что изменения климата по какой бы то ни было причине могут усилиться в Арктике по сравнению со средними широтами и тропиками. Во-первых, это обратная связь с альбедо льда, при которой первоначальное потепление приводит к таянию 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, 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 вертикальным движениям воздуха, глубина атмосферного слоя, который должен прогреться, чтобы вызвать потепление приземного воздуха, в Арктике гораздо меньше, чем в тропиках. В-четвертых, сокращение площади морского льда приведет к передаче большего количества энергии из теплого океана в атмосферу, что усилит потепление. Наконец, изменения в характере циркуляции атмосферы и океана, вызванные глобальным изменением температуры, могут привести к передаче большего количества тепла в Арктику, что усилит потепление в Арктике. [13]
По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), «потепление климатической системы является однозначным», а средняя глобальная температура за последнее столетие выросла на 0,6–0,9 °C (1,1–1,6 °F). В этом отчете также говорится, что «большая часть наблюдаемого повышения глобальной средней температуры с середины 20-го века весьма вероятна (вероятность более 90%) из-за наблюдаемого увеличения антропогенных концентраций парниковых газов». МГЭИК также указывает, что за последние 100 лет среднегодовая температура в Арктике выросла почти вдвое больше, чем средняя глобальная температура. [14] В 2009 году НАСА сообщило, что 45 или более процентов наблюдаемого потепления в Арктике с 1976 года, вероятно, было результатом изменений в мельчайших частицах в воздухе, называемых аэрозолями . [15]
Климатические модели предсказывают, что повышение температуры в Арктике в следующем столетии будет примерно вдвое превышать повышение средней глобальной температуры. Прогнозируется, что к концу XXI века среднегодовая температура в Арктике увеличится на 2,8–7,8 °C (от 5,0 до 14,0 °F), при этом потепление будет сильнее зимой (от 4,3 до 11,4 °C (от 7,7 до 20,5 °F). )) чем летом. [14] Ожидается, что сокращение площади 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-концу столетия. [14]
Исследование, опубликованное в журнале Science в сентябре 2009 года, показало, что температура в Арктике в настоящее время выше, чем когда-либо за предыдущие 2000 лет. [16] Образцы ледяных кернов, годичных колец и озерных отложений из 23 участков были использованы командой под руководством Даррелла Кауфмана из Университета Северной Аризоны , чтобы получить снимки изменения климата. [17] Геологи могли отслеживать летние температуры в Арктике еще во времена римлян, изучая естественные сигналы в ландшафте. Результаты показали, что в течение примерно 1900 лет температура неуклонно падала, что было вызвано прецессией орбиты Земли , из-за которой летом в северном полушарии планета находилась немного дальше от Солнца. [16] [17] Эти орбитальные изменения привели к холодному периоду, известному как малый ледниковый период, в течение 17, 18 и 19 веков. [16] [17] Однако в течение последних 100 лет температура росла, несмотря на то, что продолжающиеся изменения на орбите Земли привели бы к дальнейшему охлаждению. [16] [17] [18] Наибольшее повышение температуры произошло с 1950 года, причем четыре из пяти самых теплых десятилетий за последние 2000 лет пришлись на период с 1950 по 2000 год. [16] Последнее десятилетие было самым теплым за всю историю наблюдений. [19]
Антарктида
