Ледяной покров океанов и направленность климатических процессов земли

В зависимости от потепления или похолодания поверхности вод океанов соответственно ледяной покров в Мировом океане распространяется от полярных областей в сторону экватора меньше или больше и в какой-то мере оледенения материков уменьшаются или увеличиваются. При этом не только уменьшается или увеличивается площадь поверхности океана, занятая льдами, но обычно однозначно изменяется и толщина льда, а следовательно, объем, масса льда в море.

Таким образом, распространение льда в Мировом океане, или объем морского льда дают количественную характеристику теплового состояния поверхности Земли. Ледяной покров океана как бы подытоживает действие всех климатообразующих факторов и выдает как счетно-решающее устройство численный результат в виде площади, занятой льдами, или объема льда в море.

Как и следовало ожидать, существует тесная связь между изменениями площади льда в Баренцевом море и температурой воды на Кольском меридиане; по данным с 1932 по 1962 г., коэффициент корреляции между этими переменными равен 0,76. Корреляция экстремальных значений указанных переменных дает еще более высокий коэффициент — 0,98.

В настоящее время уже установлены сопряженность и однозначность низкочастотных колебаний температуры поверхности вод северных частей Атлантического и Тихого океанов (Rodewald, 1956), а также атмосферных процессов над их водами соответственно (Соркина, 1966).

Есть основания считать, что изменения ледяного покрова океана более полно и точно отражают происходящие изменения теплового состояния поверхности Земли, чем любой фактор, как, например, колебания температуры воздуха. Л. Г. Полозов? и Е. С. Рубинштейн (1966) произвели исследование колебаний температуры воздуха в диапазоне от 5—7 лет за несколько десятилетий. Авторы собрали и проанализировали богатейший и очень ценный для исследований климата материал по температуре воздуха. Однако они не получили уверенных показателей предстоящих изменений климата, (видимо, это произошло отчасти потому, что рассматривали температуру воздуха в населенных пунктах, где идет ее непрерывный рост в результате деятельности человека. Вторым обстоятельством, затруднившим определение направленности климатических процессов, был анализ температуры преимущественно по месяцам, а, как известно, при колебаниях климата меняется его континентальность, в результате чего при общем похолодании в отдельные летние месяцы температура может стать выше.

Третья причина может заключаться в различном времени и числе наблюдений в течение суток. Перечисленные обстоятельства усложняют анализ и без того сложного процесса климатических изменений. Изменения климата являются результатом многих факторов, которые действуют совместно, налагаясь друг на друга, и учесть роль каждого из них, например температуры воздуха, в изменении климата нелегко. Вот почему распространение льда в океане является наиболее надежным показателем теплового состояния поверхности Земли.

Для анализа состояния ледяного покрова океанов морен уже. имеется некоторый материал. Он начал собираться в нашей стране давно, например по южному полушарию — начиная с экспедиции Белингсгаузена и Лазарева, открывшей Антарктиду. В 1969 г. исполнилось 150 лет этому открытию. Однако только за последние десятилетия были собраны материалы, позволяющие судить об изменениях ледяного покрова в водах северного и южного полушарий. Этому способствовали систематические исследования, начатые на северных морях в 1921 г., когда В. И. Ленин подписал декрет о создании Плавучего морского научно-исследовательского института, а в Антарктике — с 1947 г., когда наши ученые начали здесь экспедиционные исследования на китобойной флотилии «Слава».

Накопление данных о льдах в труднодоступных областях океанов стало возможным благодаря применению ледокольных судов, авиации, а теперь и искусственных спутников Земли. В настоящее время уже много известно и о ледяном покрове материков. Так, установлено, что «обнаженная» Антарктида скорее архипелаг островов, покрытый ледяным панцирем, чем материк (Капица, 1964).

Используя эти данные, сравним ледовитости вод северного и южного полушарий. Большая отдача тепла океаном в приполярных областях обусловливает образование льда. Ледяной покров замедляет потери тепла океаном, но большое значение при этом имеет и выпадение осадков, преимущественно в твердом виде, и конденсация паров воздуха при контакте с поверхностью льда и снега.

Последние процессы играют зачастую не менее важную роль в накоплении морского льда, чем образование его из морской воды. Особенно это проявляется в антарктических водах, где температура воздуха, даже летом, ниже температуры воды, все осадки выпадают в твердом виде и значительно ускоряют нарастание льда. Роль снега в нарастании морского льда в северном полушарии меньше, но в районах ледников и в некоторых морях, как, например, в Охотском море, она значительна. Таким образом, снег следует рассматривать как материал, из которого формируется ледяной покров на морях, как ускоритель нарастания льда, а не только как теплоизолятор на границе океан — атмосфера.

Толщина морских льдов в направлении их движения, как правило, возрастает в северном полушарии и уменьшается в южном полушарии. В южном полушарии морские льды с удалением от Антарктиды попадают в зоны, неблагоприятные для нарастания льда, на большей части акваторий северного полушария преобладает совпадение направления движения льда с благоприятными условиями нарастания толщины льда.

Ледники среди морских вод служат очагами непрерывного пополнения запасов льда в океане в виде айсбергового стока, переноса снега с ледников на море стоковыми ветрами и образования внутриводного льда. Айсберговый сток Антарктиды, например, составляет около 2000 куб. км, а Гренландии — около 400 куб. км льда в год.

Сезонные изменения средней широты границы распространения морских льдов в северном полушарии достигают 5°: от 65° с. ш. (март) до 70° с. ш. (сентябрь), а в южном полушарии — 10°: от 56° ю. ш. (сентябрь) до 66° ю. ш. (февраль). Границы распространения льда во время минимального развития его в северном и южном полушариях являются границами постоянных льдов.

В большинстве случаев движения льдов в направлении их устойчивого переноса наблюдается ускорение дрейфа по мере удаления от точки начала движения. Исключение составляют замкнутые циркуляции льда, где скорость дрейфа замедляется по мере удаления от начала движения; там происходит накопление льда. В северном полушарии, местами двигаясь на север, льды попадают в широтные зоны с меньшей площадью и встречают границу постоянных льдов, что приводит к сплочению льдов. Средняя годовая сплоченность морских льдов в южном полушарии составляет 6—7, в северном-полушарии — 8—9, а в Мировом океане в целом — 7—8 баллов.

Скорость переноса льда в антарктических водах составляет около 4 км в сутки, а в арктических — 2 км в сутки, т. е. вдвое меньше, чем в антарктических. Главная причина различия в скоростях дрейфа — переноса льда — заключается в разных скоростях ветров преобладающих направлений. Как показали метеорологические наблюдения на судовых станциях, над антарктическими водами скорости ветра в два раза больше, чем в Арктике. Более быстрому дрейфу морских льдов в антарктических водах способствует также их сравнительно малая сплоченность.