Перевод статьи  Polyakov et.al, Observational Program Tracks Arctic Ocean Transition to a Warmer State, Eos, Vol. 88, No. 40, 2 October 2007



*****


Последние несколько десятилетий в Арктике происходили серьёзные изменения. Усилившийся поток теплого воздуха из низких широт привёл к увеличению приземной температуры воздуха. Наблюдается одновременно уменьшение площади льда и его толщины. Первые свидетельства потепления промежуточного слоя Атлантических вод (АВ, глубина от 150 до 900 метров) в Северном Ледовитом Океане были зарегистрированы в 1990 году. Другая аномалия, обнаруженная в 2004 году, позволяет предположить что Северный Ледовитый Океан переходит в новое, более тёплое состояние.

Обнаружение этого аномального состояния стало возможным благодаря совместным усилиям интернациональной группы учёных, которые совместно организовали и реализовали крупномасштабную систему наблюдения за Северным Ледовитым Океаном на основе буйковых станций (Mooring-Based Arctic Ocean Observational System (MAOOS)). Программа позволяет получать количественные оценки циркуляции, трансформации водных масс, биохимических потоков, ключевых механизмов изменчивости Северного Ледовитого Океана и связей с процессами в более низких широтах. Программа MAOOS также даёт уникальную возможность по координации долговременных измерений на всём обширном пространстве арктического-субарктического региона, и обещает стать ключевым элементом Международного Полярного Года (МПГ). Основной инструмент, при помощи которого программа осуществляет мониторинг, это сеть притопленных буйковых станций в Северном Ледовитом Океане. Позиции буйковых станций выбраны с таким расчётом, чтобы охватить основной вдольсклоновый транспорт, измерить взаимодействие между шельфом и бассейном и задокументировать воздействие друг на друга различных водных масс. Наблюдения на буйковых станциях дополняются квази-синоптическими океанологическими съёмками, обеспечивающими пространственное покрытие и расширяющими возможности для интерпретации данных.

Результаты последних съёмок в Арктике

В 2002 году Российский ледокол «Капитан Драницын» отправился из Норвежского города Киркинес в первую научную экспедицию в северную часть моря Лаптевых. Учёные из нескольких Российских, Канадских и Американских институтов находились на борту ледокола для того чтобы установить первую в буйковую станцию проекта Nansen and Amundsen Basins Observational System (NABOS) в Евразийском бассейне и провести сопутствующие мультидисциплинарные измерения.
Согласно данным этой и последовавшей за ней (NABOS 2003) экспедиций выходило, что температура Атлантических вод была близка к климатическому среднему. Но данные, полученные в 2004 году, показали наличие сильного тёплого сигнала, позволяя предположить, что Северный ледовитый океан находится на пути к более тёплому состоянию. Аномалии, обнаруженной в 2004 году, потребовалось около полутора лет для того, чтобы пройти от Норвежского моря до пролива Фрама, а затем 4,5-5 лет, чтобы достичь континентального склона в районе моря Лаптевых. Эти оценки позволяют предположить, что скорость аномалии на отрезке от пролива Фрама до моря Лаптевых составляла порядка 1,5 cантиметров в секунду.
  
С 2004 года, авторы получили наблюдения ещё за несколько лет. Океанологические разрезы подтвердили текущее крупномасштабное потепление восточной части Евразийского бассейна. Более того, они показали что тёплая аномалия распространяется дальше по направлению к Канадскому бассейну (см Рисунок). Согласно этим повторяющимся разрезам, аномалия достигла склона у Новосибирских островов где то между сентябрём 2005 и сентябрём 2006 года. Сравнение записей с двух буйковых станций, разделённых несколькими сотнями километров были использованы для того, чтобы определить скорость распространения аномалии, которая составила 0.9 сантиметров в секунду, что меньше чем предыдущая оценка в 1.5 сантиметра в секунду для континентального склона Евразийского бассейна.

Весенние океанологические съёмки, проведённые в рамках  North Pole Environmental Observatory показали что потепление Атлантических вод наблюдавшееся в 1990х годах сохранялось у северного полюса в начале 2000-ых, но с тех пор температура уменьшилась до климатических значений [Morison et al.,2006]. Таким образом условия в центральной Арктике, поблизости от северного полюса не обнаруживают устойчивого потепления налюдаемого в Бассейне Нансена. Тем не менее, океанологическая съёмка произведённая в 2005 году обнаружила продвижение в северном направлении вдоль хребта Ломоносова сильного тёплого сигнала (I. A. Dmitrenko et al.,Toward a warmer Arctic Ocean: Spreading of the early 21st century Atlantic water warm anomaly along the Eurasian Basin margins, submitted to Journal of Geophysical Research-Oceans, 2007), добавляя неодонозначности в понимание процессов происходящих в высокоширотном океане.

В сентябре 2004 г. учёные из Норвежского полярного института (Norwegian Polar Institute) и Международного Центра Исследования Арктики (International Arctic Research Center) совместно установили буйковую станцию на глубину 1100 метров с научно исследовательского судна Lance и сделали океанологический разрез в районе Шпицбергена, примерно по 30 му меридиану. Станция была поднята а разрез повторён в 2006 году (рис). Эти наблюдения показали, что сильное увеличение температуры которое произошло в Норвежском море в 2004 году прошло пролив Фрама, и двинулось  вдоль континеннтального склона, где и было засечено данной буйковой станцией и океанологическим разрезом.

Такое увеличение температуры не имеет аналогов за весь период инструментальных наблюдений в регионе. Глубина и ширина этой тёплой аномалии также необычно велики. Она простирается от поверхности почти до 1000 метров и занимает огромное пространство склона Баренцева моря. Сравнение данных с этой буйковой станции и станции находившейся в проливе Фрама даёт оценку скорости распространения аномалии около 20 сантиметров в секунду. Уникальная сила и пространственные размеры (вертикальные и горизонтальные) аномалии предполагают, что тепло океана играет важную роль в значительном уменьшении ледового покрова Евразийского бассейна Северного ледовитого океана. Тот факт, что новая тёплая аномалия входит в Северный Ледовитый Океан, говорит о том, что, скорее всего, минимум распространения льда ещё впереди. Интрузия Атлантических вод, совмещённая с продолжающимся уменьшением ледового покрова, будет иметь серьёзные последствия для уникальной арктической фауны и экосистем.

Возможные источники тёплой аномалии

Причина наблюдаемых изменений в Северном Ледовитом океане кроется во взаимодействии полярных и субполярных бассейнов. Начиная с 1980 года исследователи обладали достаточными данными для того, чтобы проследить распространение современного экстремального потепления вдоль восточной границы от северо-восточной Атлантики к проливу Фрама. Простейшая интерпретация этому - тёплая вода заходит в Норвежское море, а затем распространяется на север с квази-постоянной океанической циркуляцией.

Спутниковые наблюдения дают правдоподобное объяснение причин, обусловливающих такие серьёзные изменения системы. Данные альтиметрии со спутника TOPEX/POSEIDON демонстрируют медленное увеличение высоты поверхности моря в центре Атлантического субполярного круговорота, что должно привести к ослаблению циркуляции в нём. Это ослабление вместе с перемещением границы круговорота на запад, похоже, работает как «переключатель», контролирующий температуру и солёность потока воды в северные моря. В результате работы данного механизма в начале 1990-х, когда круговорот был сильным и вытянутым в восточном направлении, вода, втекающаая в северные моря, была холоднее и менее солёная, поскольку поступала напрямую из субарктического круговорота. Когда же круговорот ослаб и сместился на запад (как в 2000-х), более тёплая и солёная вода приходила в северные моря из субтропического круговорота.

Запись из Фареро-Шетландского пролива подтверждает, что температура и солёность Атлантической Воды, поступающей в Норвежское море вдоль Шотландского шельфа, за сто лет не достигала таких высоких температур, как сейчас  (W. Turrell, Marine Laboratory, Aberdeen, Scotland, personal communication, 2007). Норвежские измерения показывают постепеноое потепление и увеличение солёности в Норвежском море за последние годы (рис). Данные по Восточно-Шпицбергенскому течению также демонстрируют интенсивное потепление  Аталантической Воды, в частности в 2004-2006 годах (рис).

Несмотря на то, что MAOOS работает всего несколько лет, он успешно обеспечил учёных информацией, позволившей диагностировать беспрецедентные изменения в Северном Ледовитом Океане. Таким образом MAOOS стал ключевым компонентом integrated Arctic Ocean Observing System  (iAOOS) и Arctic Observing Network (AON).

Этот успех подтверждает, что система мониторинга работает и поставляет ценную для понимания изменений в Арктической климатической системе информацию. Программа обещает стать важным элементом Международного Полярного Года, позволяющим усилить международное сотрудничество, которое может вылиться в инфраструктуру по обмену данными, привести к обновлению баз данных и способствовать междисциплинарному диалогу.

*****

Вертикальные разрезы температуры и временные ряды температурных аномалий, полученных с буйковых станций на континентальном склоне моря Лаптевых (вверху, серия графиков обозначенных буквой a) и в окрестностях Шпицбергена (посередине, серия графиков, обозначенных буквой b). Максимальные значения сдвиговой корреляции использованы для определения скорости аномалии (V). Эти наблюдения свидетельствуют о беспрецедентном потеплении Северного Ледовитого Океана. Рисунок, обозначенный с, демонстрирует потепление Атлантических Вод (до глубины 100 метров), перемещающихся в северном направлении к проливу Фрама около Шпицбергена. Рисунок d демонстрирует потепление, распространяющееся по направлению к проливу Фрама из северной Атлантики. Карта показывает положение рядов наблюдений за поверхностной температурой (красные точки).


http://www.oceanographers.ru/index.php?option=content&task=view&id=866