Сезонные изменения площади и объема льда в северном и южном полушариях

В южном полушарии максимальная площадь распространения льда 25,0 (в октябре), минимальная 12,0 (в феврале) и средняя годовая— 18,6 млн. км². В северном полушарии соответственно 15,1 (в марте), 8,4 (.в сентябре) и 12,1 млн. км². Средний годовой объем морского льда в южном полушарии 19,0, в северном полушарии 19,7 и всего в океане 38,7 тыс. км³. Кроме того, в водах океанов постоянно находится около 11,0 тыс. км³ айсберговых льдов, следовательно, средний объем льда в Мировом океане около 50 тыс. км³. Это в два раза больше стока вод с материков и приближается к величине осадков за год на всей поверхности Земли.

Морские льды южного полушария и айсберговые северного обновляются за два года, а айсберги Южного Ледовитого океана и морские льды Северного Ледовитого океана за более длительное время — 5—11 лет. Одновременные наблюдения ледяного покрова в северном и южном полушариях экспедициями СССР с 1947 г. и результаты исследований других стран позволили автору подсчитать годовые изменения объема льда в Мировом океане.

Как видим, -сезонные изменения объема морских льдов в океане превосходят их «постоянную» величину в два раза, а «постоянный» объем айсбергового льда почти в четыре раза больше его сезонных изменений. В январе, а иногда в феврале нарастание объема льдов временно в северном полушарии прекращается, а в мае и июне замедляется уменьшение объема. Летние похолодания и зимние потепления частично объясняются взаимодействием сезонных процессов южного полушария с сезонными процессами северного полушария, которые протекают в противофазе.

Сезонные изменения материковых льдов полярных областей составляют около ¹/₁₃₀₀₀ их объема. В то же время сезонная изменчивость морских льдов, как было показано, весьма велика. Следовательно, именно ее следует использовать в качестве весьма надежного показателя теплового состояния поверхности Земли и динамики вод и атмосферы на границе их раздела. К такому же выводу пришел В. В. Шулейкин.

Сезонные изменения массы льда в Мировом океане происходят соответственно смене сезонов. Зима южного полушария проявляется в похолодании и замедлении таяния льдов в северном полушарии в июне — июле, а лето в потеплении и замедлении нарастания льда в северном полушарии в январе — феврале, что, видимо, и обусловливает в отдельные годы «двухгорбый» вид кривых хода температуры воздуха зимой и летом (Шулейкин, 1953).

Максимум и минимум развития морских льдов обусловливаются ледовыми условиями в южном полушарии. Максимум падает на октябрь — момент наибольшего распространения здесь ледяного покрова, а минимум — на февраль, когда лед здесь занимает наименьшую площадь. В северном и южном полушариях нарастание льда в среднем продолжается 7, а таяние — 5 месяцев. Отношение времени таяния ледяного покрова ко времени его нарастания (для сезонных льдов) составляет 0,7.

Указанный в табл. 1 постоянный остаток морских льдов в Мировом океане, равный 18,5 тыс. км³, не остается постоянным, а изменяется под действием климатообразующих факторов. Так, например, со времени дрейфа судна «Фрам» (1894—1895 гг.) до времени дрейфа судна «Седов» (1938 - 1939 гг.) — за 44 года — ветровой коэффициент дрейфа возрос на 22% (с 0,018 до 0,022), на столько же процентов уменьшилась толщина ледяного покрова в зоне дрейфа. Уменьшилась и площадь льда.

Изменение постоянного остатка морского льда в океане на 1%, как показали расчеты, соответствует изменению средней температуры поверхности Мирового океана на 0,1° С. Судя по изменениям объема льда в океане с 1890 по 1960 г., средняя температура поверхности океана изменялась на 1,2°C, от среднего значения за это время около 17°С. На Кольском меридиане за это время температура воды повысилась на 2,5°.

Весьма надежные данные авиаразведок льда показали, что с 1956 по 1961 г. максимальное распространение льда на юг на 150° в. д. в Охотском море -в феврале — марте и на север на 90° в. д. в море Девиса в сентябре — октябре, т. е. смещение кромки льда в сторону экватора, в северном и южном полушариях однозначно, коэффициент корреляции равен 0,97.

Исследуя продолжительность и распространение аномалий температуры поверхности океана, В. С. Назаров (1968) пришел к выводу, что аномалии, сохраняющиеся длительное время, однозначны на поверхности всех океанов и являются глобальными. Аномалии, сохраняющиеся более одного сезона— результат главным образом неравномерности поступления тепла от солнца.

Земля с ее Мировым океаном и окружающей ее атмосферой представляет саморегулирующуюся тепловую систему. Процессы саморегулирования теплового состояния земной поверхности проявляются в изменениях: площади распространения ледяного покрова на океанах, оледенений на материках, перемещениях географических полюсов, смещениях климатических зон и зон растительного и животного мира.

Так как длительные потепления и похолодания, видимо, охватывают огромные части земной поверхности практически одновременно, во всяком случае синхронны изменения распространения льда в морях Девиса и Охотском, можно проследить многолетний ход изменения количества льда в океане и по данным одного моря. Длительные наблюдения над изменением количества льда имеются по району Исландии, Балтийскому, Баренцеву и Карскому морям. В 1947 г. автор (Назаров, 1947) рассмотрел ход ледовитости Карского моря.

На рис. 29 показаны изменения ледовитости Карского моря в конце лета с 1750 по 1961 г. и ход солнечной активности. Как видим, повышению солнечной активности соответствует уменьшение, а понижению ее — увеличение количества льда в Карском море. Интегральные кривые отклонений от средних значений за это время выявили колебания рассматриваемых величин с периодом в 80—100 лет. В последнее время есть указания в литературе (Витинский, 1968, стр. 32) на колебания мощности солнечной активности с периодом в 80—90 лет.

Рис. 29. Вековой ход изменения солнечной активности и ледовитости Карского моря:
1 — интегральная кривая отклонения от среднего числа солнечных пятен;
2 — отклонения ледовитости Карского моря от средней (в условных единицах, соответствующих площади моря, занятой льдами, в процентах)

Экстраполируя ход ледовитости Карского моря соответственно прогнозу солнечной активности до 1980 г., следует ожидать увеличения площади льда в ближайшие годы. Вероятно, количества льда в Карском море до 2000 г. будет в общем больше, чем его было в прошедшие 25—30 лет.

По высказанным ранее соображениям, увеличения объема льда следует ожидать не только в Карском море, но и во всех морях северного и южного полушарий, т. е. в Мировом океане, а также роста ледников. Как результата предстоящих климатических изменений следует ожидать некоторого повышения уровня Каспийского моря, а так как таяние ледников будет замедленным, то и понижения уровня Аральского моря.

В средней полосе возрастает континентальность климата, будет более жаркое лето и холодная зима, преобладание летом зональных, а зимой меридиональных переносов воздушных масс. Видимо, возрастает водность озера Севан и изменится увлажнение Индии.

Какова же роль материковых льдов в смене климата Земли? Увеличение или уменьшение ледников меняет распределение массы Земли относительно оси ее вращения, что обусловливает движение земных полюсов. Так, например, сезонность стока материкового льда — отделение айсбергов от полярных оледенений — приводит к годовой миграции полюсов по окружности с диаметром около 2—3 м. Годовой ход изменения широты Иркутска и изменение объема льда в арктических водах, который пропорционален стоку льда с материка, иллюстрируют годовые перемещения полюсов с изменением объема ледников на их периферии. Годовой айсберговый сток в Мировой океан значителен, около 2400 км³.

Далее, циркумполярные вихри (совокупность приполярной атмосферной циркуляции), как рабочие механизмы, обусловливают перераспределение осадконакоплений в областях полярных оледенений. Циркумполярный вихрь северного полушария разрушает льды в восточном полушарии и накапливает их в западном полушарии, а вихрь южного полушария разрушает льды в западном полушарии и накапливает их в восточном полушарии.

В результате непрерывного действия этих вихрей области полярных оледенений (около 28 000 000 км³) перемещаются постепенно по земной поверхности, меняя тем самым положение земного шара относительно оси вращения. Эти перемещения проявляются в непрерывном медленном около 0,2 м в год, перемещении полюсов и смещении климатических зон Земли.

В наше время северный полюс перемещается в сторону Гренландии, а южный полюс — в сторону Австралии — направлении движения областей накопления твердых атмосферных осадков (оледенений), так как последние приводят к прогибу земной коры и перераспределению масс в ней. Движение полюсов в направлении перемещения областей оледенения подтвердилось на модели, однако требует еще подтверждения математическим расчетом.

Таким образом, ледяной покров океанов служит показателем и в какой-то мере регулятором теплового состояния земной поверхности, а полярные оледенения управляют сменой климатических зон Земли, т. е. избавляют от длительных чрезмерных нагреваний или охлаждений ее отдельных зон, и тем самым создают на планете условия, благоприятные для развития и сохранения жизни.

А. В. Шнитников (1957), исследуя изменчивость общей увлажненности материков северного полушария, делает правильный вывод, что океаническая ледовитость и горное оледенение обладают наименьшей консервативностью и быстрее всего реагируют на внешние воздействия, отражая процессы крупного масштаба, и, следовательно, являются надежным показателем направленности климатических процессов.

Современное похолодание сопровождается ростом массы океанического и горного льда, увлажнением торфяников и болот, увеличением стока рек, повышением уровня озер (Каспия, Севан), увлажнением Индии, увеличением зональных переносов летом и меридиональных зимой, увеличением континентальности климата в средней полосе Европейской части СССР. Развитие климатических процессов одной и той же направленности происходит не одновременно, а с некоторым сдвигом фаз, поэтому в начале процесса может наблюдаться даже обратный ход.

В качестве примеров можно указать: температуру воды в западных и восточных частях океанических циркуляций, изменения площади льда летом в западных и восточных морях советской Арктики, повышение уровня Каспия в результате увлажнения и падения уровня Арала вследствие роста горного оледенения, а следовательно, и сокращения питания рек и т. п.

Благодаря информации, получаемой через спутники, мы будем иметь в ближайшие годы достоверные данные о распространении льда на океанах и материках, а следовательно, и направленности климатических процессов и учитывать их в трудовой деятельности человека.