Особенности климатических изменений в регионе Антарктического полуострова в связи с крупномасштабными процессами в атмосфере Южной полярной области в Мировом океане тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.30, кандидат географических наук Александров, Виктор Яковлевич

• Александров, Виктор Яковлевич
• кандидат географических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат географических наук Александров, Виктор Яковлевич

Введение.

1 Физико-географическая характеристика района исследования

1.1 Рельеф и современное оледенение Антарктиды.

1.2 Географические особенности Антарктического полуострова.

1.3 Животный мир и растительность.

2 Данные наблюдений и методы исследований

3 Климат и циркуляция атмосферы.

3.1 Южная полярная область.

3.2 Атмосферная циркуляция

3.3 Регион Антарктического полуострова.

3.3.1 Барическое поле и его сезонные изменения

3.3.2 Воздушные массы.

3.3.3 Атмосферная циркуляция.

3.3.4 Метеорологический режим.

4 Современные изменения климата Антарктического полуострова и их причины.

4.1 Многолетние колебания температурного режима и их связь с глобальным потеплением климата.

4.2 Особенности многолетнего хода приземной температуры воздуха в регионе Антарктического полуострова.

4.3 Ледники как индикаторы изменений климата.

4.4 Длительные колебания циркуляции атмосферы в регионе Антарктического полуострова и их связь с изменениями температурного режима.

4.4.1 Особенности атмосферной циркуляции в Южной Полярной области.

4.4.2 Особенности многолетнего хода температуры воздуха на ст. Беллинсгаузен в связи с различными формами циркуляции атмосферы в Южной Полярной области.

4.4.3 Исследование связи ледообразования в районе станции Беллинсгаузен с потеплением климата в регионе.

4.4.4 Особенности макросиноптических процессов в атмосфере Южной полярной области в годы с экстремальными аномалиями температуры воздуха в регионе Антарктического полуострова.

4.4.5 Влияние потепления на биосферу.

4.5 Глобальные причины колебаний климата Антарктического полуострова.

4.5/1 Явление Эль-Ниньо - Южная осцилляция.

4.5.2 Связь колебаний климата Антарктического полуострова с явлением ЭНЮК.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности климатических изменений в регионе Антарктического полуострова в связи с крупномасштабными процессами в атмосфере Южной полярной области в Мировом океане»

Актуальность исследования

Изучение Антарктики имеет важное научное и экономическое значение. Изменения климата, произошедшие в последние десятилетия, вызвали массу научных споров, связанных с ролью антропогенного фактора в этом процессе. Многочисленные климатические модели строятся по относительно коротким рядам инструментальных наблюдений. Являясь важным климатообразующим регионом планеты, Антарктика привлекает к себе особое внимание. Во время проведения Международного Полярного года (2007 - 2008 гг.) одной из ключевых задач было выявление тенденций развития климата в настоящее время и роль антропогенного фактора в этих изменениях.

Регион Антарктического полуострова является зоной повышенного научного интереса. Потепление, которое наблюдается последние 50 лет, наиболее ярко проявилось именно на Антарктическом полуострове. Поэтому изучение пространственно - временного распределения поля приземной температуры в регионе, отражающего взаимодействие макросиноптических процессов в атмосфере, процессов в Мировом океане, особенностей рельефа и объяснение механизма колебаний приземной температуры является важной задачей климатологии региона.

Объектом исследования являются многолетние климатические колебания в регионе Антарктического полуострова.

Предмет исследования - изменения среднегодовых значений температуры воздуха и связанные с этим климатические изменения.

Цель и задачи исследования - выявить, с помощью методов статистического анализа, закономерности распределения температурных аномалий в регионе Антарктического полуострова, а также связь многолетних температурных изменений на Антарктическом полуострове с крупномасштабными синоптическими процессами в атмосфере Южной Полярной области и колебаниями температуры поверхности океана.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

- определить характер многолетнего изменения температуры воздуха в регионе Антарктического полуострова;

- определить периоды с наиболее значимыми аномалиями в многолетнем ходе температуры воздуха;

- выявить связь температурных аномалий с крупномасштабными синоптическими процессами в Южной Полярной области;

- выявить связь температурных аномалий с формами циркуляции атмосферы в Южной Полярной области;

- выявить связь климатических изменений в регионе с крупномасштабными колебаниями температуры поверхности океана. Положения, выносимые на защиту:

- Рекордное потепление климата в регионе Антарктического полуострова - рост температуры воздуха за последние 50 лет на 2,7°С;

- Температура воздуха на полуострове существенно зависит от характера атмосферной циркуляции, от преобладающих переносов воздуха в нижней тропосфере;

- Основной чертой макросиноптического процесса в экстремально холодные годы является формирование гребней высокого давления, направленных от приполюсной области в сторону Антарктического полуострова, а экстремально теплые годы характеризуются развитием активной циклонической деятельности в тихоокеанском секторе антарктических вод;

- Циркуляция атмосферы над Южным океаном во многом определяется колебаниями температуры водной поверхности в тропической зоне Тихого и Атлантического океанов. Особая роль принадлежит явлению Южной осцилляции - ЭНЮК (Эль-Ниньо - Южное Колебание), оказывающее влияние на температурный фон региона Антарктического полуострова. В годы положительной фазы - Эль-Ниньо, в районе Антарктического полуострова формируются отрицательные аномалии температуры воздуха, а в годы Ла-Нинья (холодная фаза) - возникают положительные среднегодовые аномалии температуры;

-Годовые суммы количества осадков также согласуются с ходом Индекса Южного колебания - SOI. Максимум осадков, выпавших в 1998 году, последовал за годом холодной фазы явления (JIa-Нинья), а их снижение в последующие годы - за сменой знака индекса. Научная новизна работы

В ходе исследования были получены следующие результаты и выводы, определяющие его научную новизну:

- были исследованы в комплексе метеорологические данные шести научных станций Антарктического полуострова, расположенных от 60 до 65° ю.ш.;

- проведен статистический анализ температурных рядов, по результатам которого выявлены закономерности изменения температуры по сезонам, определены временные интервалы, в которых имеет место характерная стабильность изменчивости температуры воздуха;

- проведен анализ и выявлена статистически значимая связь колебаний среднемесячной температуры воздуха в выделенных временных интервалах с особенностями атмосферной циркуляции в регионе;

- выявлена связь климатических колебаний на Антарктическом полуострове с колебаниями температуры поверхности океана (с явлением Южной осцилляции).

Научное и практическое значение работы

Научное значение диссертационного исследования состоит в расширении знаний о климате огромного по размерам и труднодоступного района Земного шара.

Результаты работы являются важным вкладом в изучение климата Антарктики, в прогнозирование будущих климатических изменений, в прогнозирование погоды в данном регионе и являются дополнительной информацией при решении прикладных задач, связанных с освоением континента. Апробация работы

Материалы, лежащие в основе работы, докладывались и обсуждались на Итоговой сессии Ученого Совета РГТМУ, на заседании кафедры метеорологических прогнозов РГТМУ, в отделе географии полярных стран ААНИИ, в отделе долгосрочных метеорологических прогнозов ААНИИ, в Российской Антарктической экспедиции.

По теме диссертации опубликовано четыре научных статьи. Фактическая основа работы и личный вклад автора

Фактической основой работы служат данные температуры воздуха шести станций региона Антарктического полуострова за все годы наблюдений, данные количества осадков станций Беллинсгаузен и Вернадский, архив форм циркуляции атмосферы Южной Полярной области, а также данные о явлении Южной осцилляции (Эль-Ниньо).

Автором проведено самостоятельное научное исследование, в котором были определены объект, предмет и задачи. В работе использованы данные температуры воздуха шести научных станций, расположенных в регионе Антарктического полуострова, в том числе данные российской станции Беллинсгаузен, на которой автор работал метеорологом в продолжение четырех экспедиций в разные годы, и непосредственно получал данные о погоде. Автором проведен статистический анализ данных, выявлены годы с аномалиями и проанализирована зависимость климатических колебаний в регионе от атмосферной циркуляции в Южной Полярной области, а, также, от колебаний температуры поверхности океана. На стадиях написания работы использовались публикации, выполненные как другими авторами, так и самим автором.

Заключение диссертации по теме «Метеорология, климатология, агрометеорология», Александров, Виктор Яковлевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

- В регионе Антарктического полуострова за последние 50 лет произошло потепление климата на 2.6 °С.

- Короткопериодные климатические колебания температурного режима региона в значительной степени зависят от чередования форм циркуляции атмосферы: в экстремально холодные годы доминируют гребни, направленные от приполюсной области континента в сторону Антарктического полуострова; в экстремально теплые годы развивается активная циклоническая деятельность, в результате чего происходит адвекция теплого воздуха в район Антарктического полуострова.

- На климат региона оказывают влияние колебания температуры водной поверхности в тропической зоне Тихого океана - явление Эль-Ниньо-Южное колебание (ЭНКЖ). В годы теплых событий этого явления - Эль-Ниньо, в районе Антарктического полуострова формируются отрицательные аномалии температуры воздуха, а в годы холодных событий явления (Ла-Нинья) -положительные среднегодовые аномалии температуры воздуха.

- Годовые суммы осадков в регионе согласуются с ходом индекса Южного колебания. Максимумы осадков наблюдаются при увеличении индекса, и следуют за годом холодной фазы явления (Ла-Нинья), а минимальные годовые суммы осадков следуют за сменой знака индекса.

- В изменении климата Антарктического полуострова масштаба десятилетий определяющую роль играют колебания атмосферной циркуляции и влияние глобальных механизмов короткопериодной изменчивости, в данном случае - явление Эль-Ниньо - Южное колебание

- Продолжительность периода ледообразования и толщина припая в районе ст. Беллинсгаузен обратно пропорциональны температуре воздуха и связаны с особенностями атмосферной циркуляции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Александров, Виктор Яковлевич, 2013 год

1. Аверьянов, В.Г. Гляциоклиматология Антарктиды Текст. / В.Г. Аверьянов. Л.: Гидрометеоиздат, 1990.-197 с.

2. Braun, М. Ablation on the ice cap of King-George Island (Antarctica) Text.: Doct. thesis at the Faculty of Earth Sciences Albert-Ludvigs-University / M. Braun.-2001.-165 p.

3. Атлас океанов. Антарктика Карты. / Под ред. В.Д. Фомченко и Б.С. Фридмана / ГУНО Минобороны РФ, ГНЦ РФ «ААНИИ».- СПб., 2005.280 с.

4. Clarke, A. Antarctic marine benthic diversity Text. / A. Clarke, N.M. Johnston // Oceanogr. Mar. Biol. Ann. Rev 2003.-№ 41 .-P.47 - 114.

5. Germany; Paul Mayevski, Climate Change Institute, University of Maine, USA; Colin Summerhages, Scientific Committee on Antarctic Research. Cambridge. Victorie Press, 2009. 526 p.

6. Справочник по климату Антарктиды, т. II. Под редакцией Л.С.Петрова, Н.В.Колосовой. Л. Гидрометеоиздат. 1977- 494 с.

7. Справочник по климату Антарктиды, т. III. Под редакцией Л.С.Петрова, Н.В.Колосовой. Л. Гидрометеоиздат. 1980- 270 с.

8. Ferrigno, J.G. Coastal-Change and Glaciological Maps. .-Maps of the Trinity Peninsula area, Antarctica: 1843-2002 (USGS map namber 102600-A).-2006.

9. Houtman, TJ. Surface temperature gradients at the Antarctic Convergence Text. / T.J. Houtman // J. Geol. Geophys.- New Zealand, 1964-VoL7.-P.245-270.

10. Meteorology of the Southern hemisphere Text. / Edited by Chester W. Newton-Boston: Publ. by the American Meteorological society, 1972 260 p.

11. The International Antarctic Weather Forecasting Handbook Text. / Eds J. Turner and S. Pendlebney.-London: British Antarctic Survey, 2004- 664 p.

12. Масленников В.В. Климатические колебания и морская экосистема Антарктики Текст. / В.В. Масленников.-М. Издательство ВНИРО. 2003295 с.

13. Русин Н.П. Метеорологический и радиационный режим Антарктиды Текст. / Н.П. Русин. JI. Гидрометеоиздат. 1961. - 448 с.

14. Vowinckel E. Das Klimades Antarctischen Ozeans: I Nord-Sud-Schnitt zwischen 20 und 40 E; II Weast-Ost-Schnitt zwischen 50 W und 150 E Text. / E/ Vowinckel // Arch. Meteor. Geophys. Bioclim. 1956. - P. 317-341, 342-369.

15. Лобанов B.A. Практикум по климатологии Часть 1 Текст. / B.A. Лобанов, И.А. Смирнов, А.Е. Шадурский // РГТМУ 2011.- С. 5-22.

16. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика Текст. / А.И. Кобзарь // М. Физматлит, 2006. 816 с.

17. Gross L. As the Antarctic ice pack recedes , a fragile ecosystem hangs in the balance Text. / L. Gross // Plos Biologi (Electronic journal). 2005. Vol. 3 № 4.-P. 557-561.

18. Александров В.Я. Ледники Антарктического полуострова и их реакция на климатические изменения Текст. / В.Я. Александров // Ученые записки РГТМУ.-. 2011 С. 78-82.

19. Тимофеев В.Е. Климатические индексы южного полушария и их связь с тропосферной циркуляцией Текст. / В.Е. Тимофеев // УАЖ.-2005.-№3.

20. Дыдина Л.А. Формы атмосферной циркуляции в Южном полушарии Текст. / Л.А. Дыдина, С.В. Рабцевич, Л.Ю. Рыжаков, Г.Б. Савицкий // Труды Арктического и Антарктического научно-исследовательского института. 1976 - Т.330. - С. 5-16.

21. Рыжаков Л.Ю. Некоторые характеристики аномального развития форм атмосферной циркуляции Южного полушария в холодное время года Текст. / Л.Ю. Рыжаков // Труды Арктического и Антарктического научно-исследовательского института 1976. Т.330- С. 17-29.

22. Антипов Н.Н. Циркуляция и структура вод западной части моря Уэдцэлла по данным натурного эксперимента «Дрейфующая станция Уэддэлл-1» Антарктика Текст. / Н.Н. Антипов, А.И. Данилов, А.В. Клепиков // Сб. статей М.: Наука.- 1998 - Вып. 34.- С. 5-30.

23. Короткое А.И. Основные итоги и перспективы исследований ледового режима Южного океана Текст. / А.И. Короткое // Проблемы Арктики и Антарктики 1995 - Вып. 70. - С. 84 -103.

24. Лагун В.Е. О потеплении в районе Антарктического полуострова Текст. / В.Е. Лагун, А.В. Клепиков, А.И. Данилов, А.И. Короткое // Проблемы Арктики и Антарктики. 2010. - Вып 85 - С. 90-100.

25. Гудкович З.М. О характере и причинах изменений климата Земли Текст. / З.М. Гудкович, В.П. Карклин, В.М. Смоляницкий, И.Е. Фролов // Проблемы Арктики и Антарктики №1(81).- 2009- С. 15-23.

26. Короткевич Е.С. Полярные пустыни Текст. / Е.С. Короткевич -Л. Гидрометеоиздат, 1972 -420 с.

27. Gordon A.L. Structure of Antarctic waters between 20W and 170W. Antarctic Map Folio Series Maps. / A.L. Gordon (V.S. Bushnell, Ed.). Folio 6. New York, Amer. Geograph. Soc. 1968. - 10 p. plus plates.

28. Pakhomov E.A. Beaching of the tunicate Salpa Thompsoni at high levels of suspended particulate matter in the Southern Ocean Text. / E.A. Pakhomov, V. Fuentes, I. Schloss, A. Atencio, J.B. Esnal // Polar Biol 2003. -Vol. 26. - № 6. - P. 427-431.

29. Thatje S. First record of anomuran and brachyuran larvae (Crustacea: Decapoda) from Antarctic waters Text. / S. Thatje and V. Fuentes // Polar Biol. -2003. Vol. 26. - № 4. - P. 468-470.

30. Усов H.B. Сезонная динамика обилия зоопланктона в бухте Ардли (остров Кинг-Джордж, Южные Шетландские острова) Текст. / Н.В. Усов // Проблемы Арктики и Антарктики. № 77. - 2007. - С. 97-106.

31. Quetin L.B. Behavioral and physiological characteristics of the Antarctic krill, Euphausia superba Text. / L.B. Quetin, Ross R.M. // American Zoologist.- 1991.-№31.-P. 49-63.

32. Groxall J.P. Environmental change and Antarctic seabird populations Text. / J.P. Groxall, P.N. Trathan, E.J. Murphy // Scince.-2002.-Vol. 297. P. 1510-1514.

33. Treberth K.E. General characteristics of El Nini Sauthern Oscillation Text. / K.E. Treberth // In: Teleconnections lincing worldwide climate anomalies.-1991.- Ed. By M. Glantz, R. Katz, N. Nicholls.- Cambridge/- P.535.49 Saveplanet.su

34. Куражов В.К. Роль атмосферной циркуляции в формировании долгопериодных колебаний климата Арктики Текст. / В.К. Куражов // Труды ААНИИ. 2007. - Т. 447.- С. 33-43.

35. Александров В.Я. Экстремальные изменения температуры воздуха на Антарктическом полуострове в связи с крупномасштабными колебаниями температуры поверхности океана Текст. / В.Я. Александров, А.Я. Коржиков // Ученые записки РГТМУ. № 23- 2011.- С. 100-104.