Оценка повторяемости количества общей облачности в Белом и Баренцевом морях, материалы экспедиции Трансарктика III этап

Третий этап экспедиции «ТРАНСАРКТИКА-2019» проходил с 16 июля по 2 августа 2019 г. на научно-исследовательском судне «Профессор Молчанов». Организаторы: ФГБУ «Северное УГМС» совместно с ФГБУ «ААНИИ», ФГАОУ ВО «Северный̆ (Арктический) федеральный̆ университет имени М.В. Ломоносова», МГУ, РГГМУ, СПбГУ, ФГБНУ «ВНИРО», ФГБУН «Федеральный̆ Исследователь-ский̆ центр Комплексного Изучения Арктики им. Академика Н.П. Лаверова» РАН. Основной целью экспедиции являлись организация и проведение образовательной компоненты программы «Трансарктика-2019» с участием ведущих ученых и сотрудников институтов и управлений Росгидромета и студентов, магистрантов и аспирантов Российских учебных заведений, в ходе выполнения комплексных экспедиционных исследований экосистем арктических морей и побережий (см. рис. 1); подготовка студентов, магистрантов и аспирантов Российских учебных заведений по специальностям арктической направленности в ходе выполнения мониторинга состояния акваторий, морских и прибрежных экосистем арктических морей в связи с глобальным изменением климата и развитие долговременного образовательного проекта «Арктический Плавучий университет» на борту научноисследовательского судна «Профессор Молчанов», выполняемого специалистами Росгидромета и Северного (Арктического) Федерального университета.

В рамках работы экспедиции метеорологическая группа, представленная специалистами ФГБУ «Северное УГМС» и ААНИИ, занималась сбором, обработкой и первичным анализом основных метеорологических характеристик, к которым относятся: температура воздуха, относительная влажность, атмосферное давление, скорость и направление ветра, количество и форма облачности, горизонтальная дальность видимости, атмосферные явления и т.д. Наблюдения производились по всему маршруту в Белом и юго-восточной части Баренцева моря, а также во время высадок на берег для производства комплекса наземных

Рисунок 1 – Студенты и ученые во время экспедиции ТРАНСАРКТИКА-2019.

Рисунок 2 – Схема океанографических разрезов и отдельных станций в Белом море.

Рисунок 3 – Положение океанографических станций в Баренцевом море.

наблюдений. Маршрут экспедиции (положение океанографических разрезов и отдельных станций) представлен на рисунках 2 и 3.

На фоне наблюдающейся устойчивой тенденции к изменениям климата Арктики [1,2,3,4] возникает необходимость более детального исследования и других важных характеристик атмосферы, а не только привычной большинству исследователей приземной температуры воздуха. В представленной работе мы сконцентрировали свое внимание на облачности, которая является одним из основных факторов, определяющих перенос коротковолновой и длинноволновой радиации в системе атмосфера – подстилающая поверхность. Ее влияние на радиационные потоки определяется количеством, высотой, мощностью и водностью облаков [5,6]. Таким образом, целью работы было выявление общих закономерностей и региональных особенностей характеристик облачности в исследуемых районах Белого и Баренцева морей. Полученные результаты и сделанные заключения можно распространить только на летний период года, а именно на июль-август.

Для выполнения поставленной цели необходимо было выполнить следующие задачи:

• •    Осуществить сбор данных о количестве общей облачности по всему

маршруту исследования.

• •    Обработать полученные данные.

• •    Получить репрезентативные оценки повторяемости количества случаев с различным баллом общей облачности по выбранным градациям.

• •    Сравнить полученные результаты с предшествующими исследованиями о характере распределения количества общей облачности в высоких широтах.

Предшествующие исследования особенностей распределения характеристик облачности по градациям [7,8,9] выявили сезонную изменчивость в распределении количества общей облачности. В летний период отмечается значительная повторяемость пасмурного неба (более 60% от общего числа случаев) и заметное снижение повторяемости случаев ясного неба (менее 10% от общего числа случаев).

Синоптическая ситуация в районах проведения работ

Оценка синоптической ситуации по всему маршруту экспедиции необходима для информационного обеспече-

РОССИЙСКАЯ АРКТИКА 3(10)/2020 ния работ, проводимых в Арктических регионах, путем составления и передачи прогнозов погоды и волнения моря; штормовых предупреждений о возникновении неблагоприятных и опасных гидрометеорологических явлениях.

В ночь на 17 июля в барическом гребне арктического антициклона над районом Казани образовалось ядро с давлением в центре 1015 гПа, которое в течение суток сместилось на Архангельскую область. Над Онежским заливом наблюдалось малоградиентное поле давления и малооблачная без осадков погода. 18-19 июля ядро, постепенно усиливаясь, с Архангельской области сместилось на Баренцево море (рис. 4), а затем (19-20 июля) в северо-восточном направлении. Днем 20 июля частный антициклон с давлением в центре 1020 гПа располагался между архипелагами Земля Франца-Иосифа и Северная Земля.

21 июля в тылу смещающегося на северо-восток через Карское море циклона (1007 гПа) над юго-востоком Баренцева моря образовался новый частный антициклон (1018 гПа), который, постепенно усиливаясь, 22-23 июля медленно смещался на Карское море. Наблюдалась переменная облачность;

Рисунок 4 – Приземный анализ за 00ВСВ 19.07.2019г.

утром и днем 23 июля отмечался туман.

23-27 июля 2019 года малоподвижный антициклон с давлением в центре 1022 гПа располагался над юго-западом Карского моря, где и постепенно разрушался. В ложбине атлантического циклона над северной Атлантикой 24 июля образовался частный циклон (1011 гПа), который смещался в восточном направлении через центральную часть Баренцева моря на Байдарацкую губу, где 26 июля влился в ложбину сибирского циклона (рис. 5). 23-24 июля погоду над юго-востоком Баренцева моря определяло малоградиентное поле повышенного давления, 25-27 июля прохождение атлантического заполняющегося циклона.

28 июля погоду над юго-востоком Баренцева моря определяла северная периферия циклона с центром (992 гПа) над Республикой Коми.

В целом синоптические условия, наблюдавшиеся в период проведения экспедиции, соответствуют стандартным условиям, характерным для данного региона в летний период. Большое количество дней с зафиксированными полями низкого давления в районах проведения работ, характеризующих циклонические

10 условия, указывают на наличие высокого балла облачности, подтвержденного также наблюдениями.

Материалы и методы исследования

С 16 июля 2019 года по 2 августа 2019 года в акватории Белого и Баренцева морей были получены данные о балле общей облачности. Данные фиксировались наблюдателем визуально во время океанографических станций (рис. 1,2), синоптических (UTC 03:00, 09:00, 15:00, 21:00) и актинометрических сроков наблюдений (UTC 00:30, 02:30, 04:30, 06:30, 08:30, 10:30, 12:30, 14:30, 16:30, 18:30, 20:30, 22:30).

Полученные данные были разбиты на градации: 0-1 балл, 2-3 балла, 4-6 баллов, 7-8 баллов, 9-10 баллов и была построена функция распределения повторяемости различных баллов облачности. Данный метод был выбран на основе предыдущих исследований повторяемости количества облачности в высоких широтах [5,7].

Рисунок 5 – Приземный анализ за 12ВСВ 25.07.2019г.

Результаты

По результатам предшествующих исследований была выявлена значительная повторяемость пасмурного неба (более 50% от общего числа случаев) и заметно сниженная повторяемость ясного неба [10]. В работе по исследованию радиационных климатических факторов и метеорологического режима архипелага Шпицберген [7] также отмечается и определенная закономерность распределения количества общей облачности по сезонам. Например, распределение повторяемости количества общей облачности в летний период представлено на рисунке 6.

Данный график подтверждает ранее полученные результаты [10]. Наблюдается значительную повторяемость (более 60% от общего числа случаев) пасмурного неба и незначительная повторяемость ясного неба (менее 10% от общего числа случаев).

В работе [8] анализируется доля общей облачности отдельно над сушей и океаном. Согласно исследованию, наблюдается ярко выраженный годовой ход облачности на суше с максимумом в летний период. Годовой ход так же хорошо выражен; высокие значения доли общей облачности отмечаются в летний период, что совпадает с минимальной концентрацией морского льда. Минимум приходится на период с ноября по апрель при максимальной концентрации морского льда.

x           Ablvct 1 летал н спон)

то

W 1                    Н

и

J0

XI

10 а

о J Л 4        5-6         2 fl 4 10

Рисунок 6 – Распределение повторяемости количества общей облачности в летний период (В - баллы облачности;

% - повторяемость баллов облачности в процентах от числа дней в месяце) ( Священников и др., 2011).

В работе [9] сравниваются спутниковые данные и данные наблюдений о количестве общей облачности в северной части Аляски и прилегающих акваториях Северного Ледовитого океана. Отмечается значительное увеличение количества общей облачности в летний период как по спутниковым данным, так и по данным наблюдений по сравнению с зимним периодом.

Для данных, полученных во время экспедиции ТРАНСАРКТИКА III этап, проходившего с 16 июля по 2 августа 2019 года, был проведен аналогичный анализ повторяемости количества общей облачности [7,9], наблюдаемой в период экспедиции, по градациям: 0-1 балл, 2-3 балла, 4-6 баллов, 7-8 баллов, 9-10 баллов. Результаты распределения представлены на рис. 7.

Анализируя данный график, можно отметить наибольшее число случаев с количеством общей облачности 9-10 баллов (50 % от общего числа случаев) и наименьшее количество случаев безоблачного неба (6 % от общего числа случаев).

Следует отметить, что закономерность распределения повторяемости количества общей облачности соблюдается даже при более коротких сериях наблюдений.

Выводы

• •    За время экспедиции ТРАНСАРКТИКА III этап были получены уникальные данные о количестве общей облачности, наблюдавшейся

  

  Рисунок 7 – Распределение повторяемости количества общей облачности за 18.07.20191.08.2019 в Белом и Баренцевом морях.

  
  

в акваториях Белого и южной части Баренцева морей в летний период.

• •    Получены оригинальные результаты, демонстрирующие распределение повторяемости количества облачности и выявлена значительная повторяемость случаев пасмурного неба (облачность 9-10 баллов), в сравнении с количеством случаев ясного неба (0-1 балл).

Полученные результаты, в сравнении с предшествующими исследованиями, подтвердили выявленные ранее закономерности распределения повторяемости количества общей облачности для