Новости ЕСИМО

Новости ЕСИМО Электронное периодическое издание newsletter вып.13. 2002 г.

Свидетельство о регистрации Эл. N 77-2093 от 17 ноября 1999 г.

Учредители журнала:
Росгидромет и секция Межведомственного научно-технического совета Подпрограмма 10 Единая система информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО) ФЦП «Мировой океан»

Издатель:
Всероссийский НИИ гидрометеорологической информации — Мировой центр данных Росгидромета

Редакционный совет
1. Шаймарданов Марсель Зарифович, д.г.н., ВНИИГМИ-МЦД (wdcb@meteo.ru)
2. Лапшин Владимир Борисович, д.ф.-м.н., ГОИН (lapshin@soi.msk.ru)
3. Воронцов Александр Анатольевич, к.ф.-м.н. ВНИИГМИ-МЦД (vorn@meteo.ru)
4. Веселов Валерий Михайлович, к.ф.-м.н., ВНИИГМИ-МЦД (veselov@meteo.ru)
5. Бритков Владимир Борисович, к.ф.м.н., ИСА РАН (britkov@isa.ru)

Обнинск 2002

Содержание

Статьи А.А. Дмитриев. История научного обеспечения мореплавания в Арктике в ХХ веке (к 70 – летию ГУСМП) А.А. Постнов, В.Б. Лапшин, Н.В. Овинова. Океанографическое районирование вод Центральной и Северной Атлантики по знаку климатического тренда гидрохимических характеристи А.В.Попов. Влияние заприпайных полыней на формирование погоды и трансформацию термобарического поля северной полярной области И.Г. Ульянич., С. М. Сомова, Н.Н. Калинина. Методические основы анализа и обработки данных судовых метеорологических наблюдений, как в пространстве, так и во времени при формированиии электронно-справочных климатических пособий

Новые публикации Математическое моделирование верхнего перемешанного слоя и крупномасштабной динамики океана Мероприятия ЕСИМО Е.Д.Вязилов. Конференция «Информационные ресурсы об океане — актуальные проблемы формирования, распространения и использования в научных исследованиях и в морской деятельности» Конференции, совещания В.А.Мартыщенко, Е.Д.Вязилов, Е.С.Нестеров.Третья международная конференция по EuroGOO Инструкции для авторов

---

Статьи

УДК 947.1 (985)

А.А. Дмитриев

ИСТОРИЯ НАУЧНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МОРЕПЛАВАНИЯ В АРКТИКЕ В ХХ ВЕКЕ

(К 70 – ЛЕТИЮ ГУСМП) Арктический и Антарктический НИИ Росгидромета

В статье дается краткий исторический обзор основных этапов мореплавания в Арктике в ХХ веке и особенно его научного гидрометеорологического обеспечения. Отражена огромная роль моряков, летчиков и ученых ААНИИ и УГКС в решении сложнейших проблем судоходства в Арктике.

В хронологической последовательности восстановлены все начальники морских операций и научные руководители гидрометеорологических подразделений, принимавшие участие в арктических навигациях в минувшем веке.

Статья посвящена 70 –летию ГУСМП.

В многовековой и славной истории России освоение районов Крайнего Севера, безусловно, занимает особое место. От полных лишений героических подвигов первопроходцев прошлого до комплексного освоения Арктики в ХХ веке пройден поистине огромный путь. Процесс освоения этого сурового края шел упорно, последовательно и многопланово.

Много прекрасных научных и популярных книг и статей написано по истории освоения Арктики. Однако, как в большинстве этих публикаций, так и в многочисленных ведомственных отчетах об арктических экспедициях обычно отражаются либо конкретные исторические факты и события, либо научные результаты исследований и закономерностей о природных условиях, имевших место в те или иные годы. Вместе с тем главное это то, что за любым большим и малым событием или исследованием в Арктике стояли, как правило, увлеченные, умные и трудолюбивые люди – моряки, летчики, геологи, гидрографы, связисты, зимовщики полярных и дрейфующих станций и, конечно, ученые.

В данной статье впервые делается попытка ретроспективно взглянуть на вопрос о том, как в течение минувшего века приходило осознание необходимости использования гидрометеорологической науки для целей мореплавания в Арктике. Показано как, благодаря научному подходу к этой проблеме, от робких одиночных плаваний судов в начале ХХ века трасса Северного морского пути к 90-м годам превратилась в мощную транспортную артерию страны.

Кроме того, анализ более 160 отчетов научно – оперативных групп о навигациях в западном, центральном и восточном районах Арктики /16/ и ряда дополнительных материалов позволил в хронологическом порядке (с 1935 г.) восстановить персонально всех начальников морских операций, а также научных руководителей гидрометеорологических подразделений, принимавших участие в этих событиях. В монографии /19/ наиболее известные плавания и морские экспедиции России, в т. ч. в Арктику, начиная с 1648 г.

Вообще автору представлялось, что обращение именно сейчас (в начале ХХI века) к отмеченным событиям достаточно своевременно. Очевидно, что по многим причинам настал момент подвести определенные итоги событиям, имевшим место в Арктике в прошлом веке. И это, прежде всего потому, что, сейчас, во – первых, по известным социально – политическим причинам как само мореплавание в Арктике, так и великолепно отлаженная система научного – оперативного обеспечения его, к сожалению, в полном упадке, а, во – вторых, многие участники этих арктических эпопей, будучи в настоящее время ветеранами, еще в состоянии лично поделиться своими воспоминаниями о том, на что у них ушли лучшие годы жизни.

Главное же история — есть история, и она не позволяет что – либо забывать и уж тем более изменять. Поэтому все детали о том, как все начиналось, и кто персонально участвовал в создании системы научно – оперативного обеспечения судоходства в Арктике надо знать, а главное помнить хотя бы для будущих поколений полярников.

Началось же все с того, что в начале ХХ века, несмотря на великие экспедиции и открытия отечественных и зарубежных первопроходцев 16 – 19 веков (В. Баренца, С. Дежнева, С. Малыгина, А. Скуратова, Д. Овцына, Х. и Д. Лаптевых, С. Челюскина, В Прончищева, В. Беринга, Д. Стерлигова, Н. Шалаурова, А. Норденшельда, Д. Де Лонга, Ф. Нансена, Р. Пири, И. Биллингса, Ф. Врангеля и многих др.) было очевидным, что как вся Арктика, так и северные Российские моря крайне мало изучены. Отсутствовали точные морские карты, мало знали о глубинах и течениях, климатических и ледовых условиях, не было каких–либо руководств по плаванию, на побережье отсутствовали гидрографические знаки, маяки и др.

Отмеченное положение дел уже в первые годы минувшего века привело к созданию специальной комиссии во главе с такими выдающимися людьми русской науки как А.Н. Крылов, А.И. Вилькицкий, Ю.М. Шокальский и другими участниками полярных экспедиций. Комиссия вынесла решение о необходимости создания на северном побережье России полярных станций, флота патрульных судов, а также о строительстве научно – исследовательских ледоколов. Мыслилось, что с помощью этих мероприятий окончательно будут положены на карту северные берега страны, промерены глубины, изучен Северный морской путь в навигационном отношении.

Уже в 1909 году два научно – исследовательских паровых ледокола “Таймыр” и “Вайгач”, объединенных под названием “Гидрографическая экспедиция Северного Ледовитого океана”, вышла под военным флагом на Дальний Восток /10/. В 1910 году ими был исследован Берингов пролив, в 1911 году район от указанного пролива до р. Колымы, в 1912 году – до р. Лены, в 1913 году до Северной Земли, в 1914 году до архипелага Норденшельда и в 1915 году, после вынужденной зимовки, корабли завершили свой поход в Архангельске. События первой мировой войны оставили в тени огромные заслуги этой экспедиции, которая, по словам великого Р. Амундсена, — “…в мирное время возбудила бы восхищение всего цивилизованного мира” /1/.

Вскоре после революционных событий 1917 года в стране был разработан новый, еще более совершенный правительственный план освоения Севера. Он заключался в комплексном изучении природных ресурсов, научного исследования арктических морей с помощью ледокольных пароходов, самолетов и разветвленной сети гидрометеорологических станций. Для этого в 1920 – 1921 гг. были созданы даже специальные научные учреждения — Северная научно – промысловая экспедиция (от которого ведет свою родословную АНИИ) и Плавучий морской институт /2/.

С 1921 году на западе и с 1923 г. на востоке начались активные попытки осуществлять регулярные рейсы судов на Север – знаменитые Карские и Колымские экспедиции. Безусловно, это были достаточно рискованные плавания одиночных судов без ледоколов и какого – либо научного обеспечения.

В 1924 году при обеспечении Карских экспедиций был впервые использован самолет для производства ледовой разведки. Самолет пилотировал Б.Г. Чухновский, первым наблюдателем был Н.И. Евгенов.

С этого же года на головных судах при начальниках экспедиций стали появляться специалисты гидрометеорологи. Именно этот первый союз моряков и ученых явился прообразом как будущих ледовых патрулей, так и будущих научно – оперативных групп в штабах морских операций /9/.

С 1929 года ледовая авиационная разведка стала проводиться ежегодно сначала в Карском море, затем в Чукотском, а с 1936 года по всей трассе Северного морского пути.

Пионерами полярной авиации были выдающиеся Российские летчики – И.И. Нагурский, Б.Г. Чухновский, Л.Д. Красинский, О.А. Кальвиц, М.С. Бабушкин, А.Д. Алексеев, несколько позже М.Т. Слепнев, В.С. Молоков и др.

Большой энтузиазм в деле освоения Арктики в эти годы привел к ряду определенных успехов в проведении отдельных плаваний судов в этих широтах. Правда, этот успех, как правило, был сопряжен с благоприятными в природном отношении годами и самоотверженностью моряков. В основном же плавание в Арктике оставалось весьма рискованным делом и часто приводило к зимовкам, и даже гибели судов, которые, конечно, в то время были мало приспособленными для ледового плавания.

К этим годам относятся и весьма важные научные экспедиции и исследования впоследствии выдающихся полярных ученых – О.Ю. Шмидта, Г.А. Ушакова, Н.Н. Зубова, В.Ю. Визе, Б.П. Мультановского, Б.Л. Дзердзеевского, Н.И. Евгенова, Г.Я. Вангенгейма, В.Т Тимофеева и др. Ими уже тогда закладывались основы будущих открытий, закономерностей и методик.

В 1930 году по решению Правительства страны Институт по изучению Севера был реорганизован во Всесоюзный Арктический институт (ВАИ). Уже тогда он превратился в научный центр по изучению основных природных явлений в Арктике.

Исторической вехой для мореплавания в Арктике явилось осуществление первого сквозного рейса с запада на восток в одну навигацию ледокольного парохода “А. Сибиряков” (капитан В.И. Воронин) в 1932 году. Здесь уместно заметить, что одобренный правительством данный проект сквозного плавания, был предложен директором Арктического института О.Ю. Шмидтом, который и возглавил эту экспедицию. Руководителем научных работ был назначен В.Ю. Визе /5/, а ведущими сотрудниками П.П. Ширшов, Я.Я. Гаккель, А.Ф. Лактионов /13/ и др.

Благоприятные ледовые условия в 1932 году, которые правильно были спрогнозированы В.Ю. Визе, способствовали достаточно успешному проходу “А. Сибирякова” почти по всему Северному морскому пути. Правда, в Чукотском море, обломав лопасти винта и даже гребной вал, судно хоть и под парусами из брезента, но самостоятельно дошло до Берингова пролива.

Несмотря на несомненный успех “А. Сибирякова”, в Арктике ежегодно наблюдались многочисленные аварии и зимовки судов. Все эти события устойчиво формировало в умах полярных капитанов и ученых необходимость научного подхода к мореплаванию в Арктике.

Исключительную роль в этом плане опять же сыграл О.Ю. Шмидт. Именно он, будучи настоящим ученым и руководя с 1929 года всеми крупными экспедициями, один из первых понял, что мореплавание в Арктике возможно только при системном подходе к этому вопросу. Поэтому в 1932 году по его инициативе было создано Главное Управление Северного морского пути (ГУСМП), основная цель которого состояла в обеспечении безопасного мореплавания в Арктике.

Для этого планировалось осуществить целый ряд мероприятий, главными из которых были:

— “передать в ведение ГУСМП все существующие научные, метеорологические и радиостанции;

— развить и реконструировать сеть станций в Арктике;

— передать в ведение ГУСМП Арктический институт, с тем, чтобы исследование Северного морского пути было основным стержнем его научной работы” /2/.

Без преувеличения можно сказать, что в то время для исследований в Арктике это решение было судьбоносным. О динамике воплощения в жизнь данного правительственного постановления можно судить хотя бы по развитию сети полярных станций. Из данных табл.1, где представлены названия и годы открытия основных полярных станций, видно, что их организация шла невиданными темпами.

Трудно даже представить, как в те трудные годы и за столь сжатые сроки можно было оборудовать, найти персонал и организовать наблюдения в столь отдаленных арктических пунктах. Тем не менее, это было сделано и сделано успешно.

Новая попытка совершить сквозное плавание в одну навигацию п/х “Челюскин” (капитан В.И. Воронин) в 1933 году и его трагическая гибель в Чукотском море в 1934 году окончательно укрепила у руководителей ГУСМП и ведущих ученых, занимающихся вопросами Севера, мысль о необходимости более активного использования науки в тактике морского плавания в Арктике.

В какой-то мере в отместку за гибель п/х “Челюскин” в этом же 1934 году ледорез “Ф. Литке” (капитан Н.М. Николаев) осуществил еще одно (рекламное) сквозное плавание в Арктике, но уже с востока на запад, что дало основание 22 октября 1935 года газете “Правда” опубликовать рапорт начальника Главсевморпути О.Ю. Шмидта о том, что “Северный морской путь превращен в нормально действующий путь” /3/. О том, что ледорез вернулся из Арктики в аварийном состоянии, тогда мало кто думал. Главное, что цель была достигнута.

Таблица 1

Полярные станции и год их открытия

Название станции	Год открытия
Б. Тихая	1929
Маточкин шар	1923
М. Желания	1931
Амдерма	1933
Марресаля	1914
О. Белый	1933
Лескина	1934
Диксон	1916
Уединения	1934
Стерлегова	1934
О. Русский	1935
М. Челюскин	1932
О. Малый Таймыр	1941
Андрея	1942
О. Преображения	1934
М. Косистый	1939
Тикси	1932
О. Муостах	1935
М. Кигилях	1934
О. Котельный	1933
М. Шалаурова	1928
Б. Амбарчик	1935
О. Четырехстолбовой	1933
О. Айон	1941
Певек	1939
М. Биллингса	1935
М. Шмидта	1932
О. Врангеля	1926
Ванкарем	1934
Уэлен	1915

Реальным новшеством в научном обеспечении арктических навигаций явилась организация в 1935 году межведомственного Бюро ледовых прогнозов, в котором сделана попытка объединить разрозненные силы ученых /5, 8/. В Бюро прогнозов (председатель О.Ю. Шмидт) вошли такие видные ученые в области ледовых и синоптических прогнозов как Н.Н. Зубов, В.Ю. Визе и Б.Л. Дзердзеевский. В этом Бюро прогнозов работали представители морского флота, Главной геофизической обсерватории, Гидрографического управления и авиации. Именно это Бюро прогнозов явилось прообразом будущей системы научно – оперативного обеспечения мореплавания в Арктике, которая появится только через несколько лет.

О темпах развития мореплавания в Арктике достаточно ярко свидетельствуют следующие цифры. Так, если в начале века в Арктике пытались плавать лишь одиночные суда, то в навигацию 1934 года плавало уже 85 судов, в 1935 году – более 100, а в 1936 году — 160 судов. Интересно отметить, что в 1935 году сквозным путем с запада на восток прошло четыре судна, а в 1936 году в обоих направлениях – четырнадцать /13/.

Однако жизнь шла своим чередом. Ледово-навигационные условия от года к году квазициклически менялись, и определенные успехи сменялись разочарованиями. Печальным итогом арктической навигации 1937 года явилась вынужденная зимовка в разных местах 25 транспортных судов и почти всего ледокольного флота. Из оценок итогов навигаций 1937 и 1938 года окончательно пришло осознание того, что “к числу недостатков навигаций следует отнести все же слабое научное обеспечение” /3/.

Арктическая симфония

Поворотным моментом в деле организации научно – оперативного обеспечения морских операций в Арктике явился 1939 год, когда было принято решение, что при Руководителях морских операций, которые в то время базировались на ведущих ледоколах, должна постоянно находиться группа специалистов по гидрологии и синоптике. Кроме того, в практику Штабов морских операций вводились постоянные совместные диспетчерские совещания моряков и ученых.

Многие хорошие начинания, как в организации мореплавания, так и в научном обеспечении приостановила война, хотя и в эти трудные годы моряками, полярниками и учеными делалось все возможное. Врагу не удалось добиться прекращения плавания по Северному морскому пути. Героический подвиг и без того легендарного парохода “А. Сибиряков” вошел в историю как пример беззаветного мужества российских моряков, погибших в неравном бою с фашистами.

Значимым в улучшении работы Штабов и научно – оперативного обеспечения можно считать событие, в результате которого со второй половины 1941 года на западе Арктики Штаб морских операций сошел с ледокола и обосновался в порту Диксон. На востоке Арктики подобное произошло лишь в 1952 году, когда Штаб стал базироваться в Певеке. Именно теперь в Штабы морских операций через наземные Радиоцентры начали стекаться все оперативные данные как по ледоколам и судам, так и гидрометеорологическая информация. С этого момента научно – оперативные группы, формируемые из сотрудников АНИИ и РМЦ, смогли по настоящему развернуть анализ своих материалов и начать составление ледовых и синоптических прогнозов и рекомендаций.

В табл. 2 — 4 в хронологическом порядке поименно представлены начальники Штабов морских операций, главные гидрологи и главные синоптики с 1935 года и практически до окончания активного мореплавания в Арктике и его научного обеспечения специалистами ААНИИ и УГМС.

К сожалению, ограниченный объем публикации не позволил остановиться на очень многих классных специалистах (кроме отмеченных в табл. 2 – 4), принимавших непосредственное участие в осуществлении арктических навигаций — гидрографах, летчиках, связистах, инженерах и техниках из Бюро погоды и АМСГ, наблюдателях на метеорологических станциях и постах, ледовых разведчиках и многих др. Это, несомненно, достойный сюжет для полновесной книги. Тем не менее, отметим, что все эти замечательные и опытные специалисты в период любой арктической навигации, прекрасно понимая задачу, успешно работали, отдавая все силы на благо одной цели – обеспечения безопасности и эффективности мореплавания по Северному морскому пути.

Важным моментом в деле совершенствования научно – оперативной работы и формирования научных кадров явилось создание в 1953 году сначала при районных Управлениях полярных станций, а позже при АНИИ научно – исследовательских обсерваторий (АНИО) – в Баренцбурге, Диксоне, Тикси и Певеке. Если в зимний период сотрудники АНИО проводили гидрометеорологические исследования своих районов, то в навигационный период они активно участвовали в научном обеспечение арктических навигаций /18/. Прекрасными директорами АНИО были Г.И. Матвейчук, В.Ф. Пронин, В.И. Смирнов, В.М. Климович, В.Ф. Дубовцев, А.И. Легеньков, В.И. Улитин, В.П. Мелешко, Н.И. Тябин, К.А. Сычев, Ю.Б. Константинов, А.О. Шпайхер, Л.Г. Топорков, В.В. Панов и др.

Возникновение обсерваторий на трассе Северного морского пути значительно упростило и даже решило многие проблемы. Это были настоящие региональные научные центры, которые (если бы их со временем не закрыли) смогли бы с годами превратиться в крупные научные подразделения на Севере России.

С 1953 года для наблюдений за дрейфом льдов и погодой в высоких широтах арктических морей начали успешно использоваться дрейфующие автоматические радиометеорологические станции (ДАРМС), расставляемые весной и летом с помощью авиации и ледоколов /7/.

Исключительно полезными для целей научно – оперативного обеспечения арктических навигаций были материалы дрейфующих станций “Северный полюс” /17/, экспедиций “Север” /12/ и ежегодно действующих морских патрулей, которые осуществляли ледовые и гидрометеорологические наблюдения в прикромочных зонах. Все эти данные успешно, а главное оперативно использовались при составлениях и уточнениях ледовых и метеорологических долгосрочных прогнозах.

Однако, конечно, особую роль в системе научно – оперативного обеспечения мореплавания в Арктике (особенно с 1939 года) начала играть авиационная ледовая разведка.

В 1941-1942 гг. Н.А. Волков, П.А. Гордиенко вместе со штурманом В.П. Падалко разработали новую систему ледовой разведки – площадную съемку и цветное картирование /11/. В начале 50 –х годов на ледовой разведке стали применяться панорамные радиолокационные станции, как для самолетовождения, так и для наблюдения за льдами /14/. С 1968 года на ледовых бортах стали применять радиолокационную станцию бокового обзора (РЛС БО) “Торос”. В это же время началось создание систем приема спутниковой метеорологической и ледовой информации. Начиная с 1973 года, в Арктике на самолетах ледовой разведки стал использоваться ИК – радиометр, который давал возможность получать объективную информацию и о температуре подстилающей поверхности.

Таблица 2

Западный район Арктики

Год	Начальники Штаба морских операций (НМ)	Главные гидрологи (АНГО и ЗАНГО)	Главные синоптики (ЗАНГО)
1935	Э.Ф. Крастин
1936	Э.Ф. Крастин
1937	Ковель
1938	М.И. Шевелев
	А.И. Минеев
1939	И.Д. Папанин	М.М. Сомов	Н.В. Шацилло
	Н.А. Еремеев	Д.А. Дрогайцев	В.В. Фролов
1940	М.И. Шевелев		Н.В. Шацилло
	Н.А. Еремеев
1941	М.П. Белоусов	М.М. Сомов	В.В. Фролов
	А.И. Минеев
	Н.А. Еремеев
1942	А.И. Минеев	М.М. Сомов	В.В. Фролов
	Н.А. Еремеев
1943	А.И. Минеев	М.М. Сомов	В.В. Фролов
	И.А. Стоянов
1944	А.И. Минеев	М.М. Сомов	Н.В. Шацилло
	И.А. Стоянов	А.Г. Дралкин	А.Н. Петрова
1945	А.И. Минеев (?)	А.Г. Дралкин	В.В. Фролов
1946	А.И. Минеев И.А. Стоянов	А.Г. Дралкин	А.Н. Петрова
1947	Н.А. Еремеев	А.Г. Дралкин	Н.В. Шацилло
	И.А. Стоянов		К.И. Чуканин
1948	Н.А. Еремеев Д.Л. Горнштейн	А.Г. Дралкин	Н.В. Шацилло
1949	М.В. Стрекаловский Н.А. Финякин	А.Г. Дралкин	Н.Ф. Хорев
1950	М.В. Стрекаловский В.В. Григорьев	А.Г. Дралкин В.Ф. Дубовцев	В.В. Аристов
1951	М.В. Стрекаловский А.Г. Скороходов	В.Ф. Дубовцев	Н.В. Шацилло
1952	П.П. Грузинский В.В. Варлей	В.М. Иванов	К.И. Чуканин
1953	В.В. Григорьев В.В. Варлей	В.М. Иванов	М.С. Гутина
1954	М.В. Стрекаловский	В.Ф. Дубовцев	Г.И. Ионов
1955	М.В. Стрекаловский	В.В. Панов	Г.И. Ионов
		А.П. Козырев
1956	М.В. Стрекаловский	В.Ф. Дубовцев	Г.И. Ионов
		В.Е. Бородачев
1957	М.В. Стрекаловский	В.Ф. Дубовцев	Г.И. Ионов
		В.Е. Бородачев	Р.Г. Панчугин
1958	М.В. Стрекаловский	В.Ф. Дубовцев	Л.Г. Гектин
		В.Е. Бородачев	Ю.С. Бессольцев
1959	М.В. Стрекаловский	В.Ф. Дубовцев	Л.Г. Гектин
	.	В.Е. Бородачев	Л.А. Дыдина
1960	М.В. Стрекаловский	В.Е. Бородачев	С.И. Кондратюк
1961	М.В. Стрекаловский	В.Е. Бородачев	И.Ф. Нифашева
		Е.Г. Ковалев
1962	О. . Кононович	Е.Г. Ковалев	С.И. Кондратюк
	И. . Данилкин	А.Я. Бузуев
1963	Б.С. Майнагашев	А.Я. Бузуев	С.И. Кондратюк
1964	Б.С. Майнагашев	Е.Г. Ковалев	С.И. Кондратюк
1965	Б.С. Майнагашев	Н.П. Шестериков	С.И. Кондратюк
	В.А. Колобов	Н.А. Чуркина
1966	Б.С. Майнагашев	Н.П. Шестериков	Т.М. Хорева
		В.А. Спичкин	С.В. Рабцевич
1967	Б.С. Майнагашев	Е.Г. Ковалев	С.И. Кондратюк
		И.М. Кузнецов
1968	Е.В. Акивис-Шаумян	И.М. Кузнецов	Р.Г. Панчугин
	А.М. Кашицкий	А.Я. Бузуев
1969	Б.С. Майнагашев	И.М. Кузнецов	Т.М. Хорева
		А.И. Мурзин
1970	Б.С. Майнагашев	В.Е. Бородачев	Р.Г. Панчугин
	Е.В. Акивис-Шаумян	А.И. Мурзин	В.В. Иванов
1971	А.М. Кашицкий	Е.Г. Ковалев	Т.М. Хорева
		А.А. Романов	М.П. Евсеев
1972	А.Л. Чупыра	В.Е. Бородачев	М.П. Евсеев
		Н.А. Чуркина	Г.Б. Савицкий
1973	А.Л. Чупыра	И.М. Кузнецов	М.В. Мозалевская
		В.П. Карклин	П.А. Сельцер
1974	А.М.Кашицкий	Е.Г. Ковалев	М.П. Евсеев
		А.Я. Бузуев	Р.Г. Панчугин
1975	А.М. Кашицкий	Е.Г. Ковалев	М.В. Мозалевская
		А.И. Мурзин	В.В. Иванов
1976	А.М. Кашицкий	И.Е. Фролов А.И. Мурзин	В.К. Куражов В.В. Иванов
1977	А.М. Кашицкий	А.И. Арикайнен	В.К. Куражов
		И.М. Кузнецов А.И. Мурзин	В.В. Иванов
1978	А.М. Кашицкий	А.И. Арикайнен	М.П. Евсеев
		И.Д. Карелин А.И. Мурзин	В.В. Иванов
1979	В.А. Куроптев	А.С. Глазунов О.С. Девятаев	П.А. Сельцер
1980	А.М. Кашицкий	И.Е. Фролов В.П. Карклин	П.А. Сельцер В.В. Иванов
1981	А.М. Кашицкий	Г.Н. Сергеев	Ю.В. Руднев
		А.С. Глазунов
1982	А.М. Кашицкий	И.Е. Фролов	Ю.В. Руднев
		П.В. Колбатов
1983	А.М. Кашицкий	П.В. Колбатов	А.Я. Коржиков
		Е.И. Макаров В.А. Абрамов
1984	А.М. Кашицкий	П.В. Колбатов	П.А. Сельцер
		Е.И. Макаров В.А. Абрамов	В.В. Иванов
1985	Ю.Д. Утусиков	Е.И. Макаров	А.Я. Коржиков
		А.Б. Тюряков А.И. Бровин	В.В. Иванов
1986	Ю.Д. Утусиков	И.Д. Карелин	А.Я. Коржиков
		Ю.А. Ванда А.И. Бровин	В.В. Иванов
1987	А.М. Кашицкий	В.А. Абрамов	Г.А. Алексеенков
1988	Н.И. Хвощинский	Е.И. Макаров	А.Я. Коржиков
		А.Б. Тюряков	Г.А. Алексеенков
1989	Н.И. Хвощинский	Е.И. Макаров	А.Я. Коржиков
			Г.А. Алексеенков
1990	Н.И. Хвощинский	Е.И. Макаров	А.Я. Коржиков
			Г.А. Алексеенков
1991	В.Н. Черенков	Е.И. Макаров	А.Я. Коржиков
1992	В.Н. Черенков	Е.И. Макаров	А.Я. Коржиков
1993	В.Н. Черенков	Е.И. Макаров	А.Я. Коржиков
1994	Д.Д. Бердников	Е.И. Макаров	А.Я. Коржиков
1995	Н.Г. Бабич	Е.И. Макаров	А.Я. Коржиков
1996	Н.Г. Бабич	Е.И. Макаров	А.Я. Коржиков

Вообще всю плеяду ассов ледовой разведки (базировавшихся на самолетах и вертолетах) даже трудно перечислить. Большими мастерами своего дела были – И.Г. Овчинников, П.А. Гордиенко, Н.А. Волков, Б.И. Иванов, В.С. Антонов, Д.Б. Карелин, Ю.М. Барташевич, Н.Т. Субботин, В.И. Решеткин, К.Н. Михайлов, В.М. Попов и позже В.И Шильников, В.М. Булавкин, А.П. Козырев, Б.П. Химич, С.П. Рагозин, Ю.В. Налимов, А.П. Балабаев, В.М. Лосев, Р.А. Борисов, К.М. Кумачев, И.М. Ягубов, А.Д Масанов и многие др.

Необходимо отметить, что, начиная с 30 – 40 – х годов, большинство специалистов АНИИ, принимавших самое активное участие в обеспечении арктических навигаций, в стенах Института вели постоянный и интенсивный научный поиск. В научных отделах института (особенно Ледовых прогнозов, Долгосрочных метеорологических прогнозов, Океанологии и Гидрологии устьев рек водных ресурсов) разрабатывались и усовершенствовались методы ледовых, гидрологических и синоптических долгосрочных прогнозов, изучалась тактика ледового плавания, составлялись методические пособия, защищались диссертации.

Научные журналы “Труды АНИИ” и “Проблемы Арктики” печатали сотни статей ученых института, которые в основном были посвящены вопросам, связанными с арктическими навигациями. Финалом научного поиска было внедрение научных результатов в практику, что и делалось уже в Арктике в период очередной навигации.

Существенную роль в научно — методическом обосновании и организационном совершенствовании всех звеньев гидрометеорологической службы в Арктике сыграли Д.Б. Карелин, Н.А. Волков, П.А. Гордиенко, Ф.М. Мустафин, Г.Я. Вангенгейм, А.А. Гирс, Л.А. Дыдина и многие другие.

Ежегодной важнейшей задачей Института было заблаговременное составление долгосрочных ледовых и метеорологических прогнозов на всю навигацию с последующими уточнениями. Все эти прогнозы и рекомендации ежегодно докладывались на Коллегии Министерства Морского флота в Москве. Само же Министерство (на базе этих прогнозов) составляло государственные планы по завозу грузов в Арктику и расстановке флота.

Иными словами, со второй половины ХХ века судоходство в Арктике осуществлялось при непосредственном и активном участии ученых ААНИИ и УГМС. Трасса Северного морского пути действительно превратилась в активно действующую транспортную магистраль с грузооборотом в миллионы тонн.

Однако жизнь продолжала ставить все новые и более сложные задачи. Бурно развивающаяся горнодобывающая, а в последствии и нефтегазодобывающая промышленность Севера потребовала, а возросшая мощь транспортного и ледокольного флота позволила с 1970 года начать осуществление в западном районе Арктики сначала продленных, а потом и круглогодичных навигаций /4, 6, 15/. Это стало новой вехой в истории мореплавания в Арктике.

В связи с зимними плаваниями возникла принципиально новая задача — проведение работ по доставке морскими судами специальных грузов через припай (Печорское море, п – в. Ямал, о. Визе и др.). Эффективному и безопасному проведению этих сложных операций способствовали специальные ледомерные съемки, прогнозы становления, нарастания и разрушения припая. Естественно, что и в зимние арктические навигации рядом с моряками всегда были представители научно – оперативных групп, формируемых из сотрудников ААНИИ и УГМС (см. табл. 2 – 4).

Ежегодная оценка экономической эффективности научно – оперативного обеспечения мореплавания в Арктике была очень высокой. Это как раз тот случай, когда с полным основанием можно сказать, что “наука стала производительной силой общества”.

Говоря об успехах судоходства на арктической трассе, конечно, в первую очередь необходимо самые добрые слова сказать о самих моряках. За рассматриваемый период времени на флоте выросло несколько поколений блестящих ледовых капитанов – от М.В. Николаева, Д.Т. Черткова, В.И. Воронина, К.П. Эгги, К.А. Дублицкого, П.Г. Миловзорова, П.А. Пономарева до М.В. Готского, М.П. Белоусова, М.Я. Сорокина, А.П. Мелехова, Ю.К. Хлебникова, Г.В. Драницына, Н.Ф. Инюшкина, А.И. Ветрова и др. Эту звездную эстафету прославленных полярных капитанов продолжили выдающиеся капитаны линейных и атомных ледоколов — В.А. Попинако, Л.Ф. Ляшко, В.И.Абоносимов, Ю.П. Филичев, В.А. Холоденко, Н.П. Анчутин, П.Т. Садчиков, В.В. Васильев, Б.М. Соколов, Ю.С. Кучиев, А.А. Ламехов, З.И. Вибах, А.Г. Горшковский, В.А. Голохвастов и др. /2, 3, 16/. Именно их талант, неоценимый опыт и преданность делу ежегодно решали очень многое на арктической трассе.

Безусловно, принципиальным моментом в успехах мореплавания в Арктике являлось то, что из года к году Министерство Морского флота заменяло и пополняло как транспортный, так и ледокольный флот. В 1959 году был введен в эксплуатацию первенец атомного флота страны — ледокол “Ленин”, с 1961 года на смену старым ледоколам в Арктике появилась серия ледоколов типа “Москва”, с 1974 года к ним добавились серия ледоколов типа “Ермак”, а с 1975 года и серия атомных гигантов типа “Арктика”.

Триумфом полярных моряков и ученых стал день 17 августа 1977 г., который вошел в историю освоения Арктики. Впервые надводное судно – атомоход “Арктика” – в свободном плавании, за 7 суток преодолев 2,5 тыс. миль, достигло Северного географического полюса.

Однако, несмотря на очевидные успехи в научном освоении Арктики и на постоянно возрастающую мощь транспортного и ледокольного флота, проблем на трассе Северного морского пути ежегодно хватало. Арктика (как и раньше) периодически преподносила коварные сюрпризы, доказывая тем самым, что с ней надо обращаться весьма уважительно. Тяжелые навигации в 1958, 1963, 1966, 1969, 1974 и 1989 г. на западе Арктики и в 1947, 1964, 1965, 1975 и особенно 1983 г. на востоке тому пример.

Говоря о мореплавании в Арктике надо отдать должное тому, что сами Штабы морских операций (с их дисциплиной и деловой, творческой атмосферой) оказали исключительное влияние на очень многих людей, которые так или иначе были связаны с ними. В этом, конечно, огромная заслуга таких выдающихся Начальников Штабов морских операций (НМ) как — М.П. Белоусов, А.И. Минеев, Н.А. Еремеев, М.В. Стрекаловский, Б. С. Майнагашев, А.М. Кашицкий и Н. И. Хвощинский в западном районе Арктики, М.М. Трусов, М.Д. Хейдер, В.В. Пилипенко и С.И. Бакулин в порту Тикси и А.П. Мелихов, Л.В. Розанов, В.А. Федосеев, В.Ф. Бурханов, М.Я. Фомин, Б.К. Конев, Н.Ф. Инюшкин, Н.М. Немчинов, В.И. Абоносимов, В.П. Жеребятьев и Ф.Х Полунин в восточном районе Арктики /16/.

Таблица 3

Центральный район Арктики

Год	Начальники Штаба морских операций (НМ)	Главные гидрологи (АНГО и ЗАНГО)	Главные синоптики (ЗАНГО)
1939			В.Ф. Самарин
1940			К.И. Чуканин
1941	М.Н. Лисютин	Д.Б. Карелин	К.И. Чуканин
1942			К.И. Чуканин
1943			К.И. Чуканин
1944			К.И. Чуканин
1945		К.И. Ермак	К.И. Чуканин
1946		К.И. Ермак	Г.В. Волков
1947			Г.В. Волков
1948			Г.В. Волков
1949	М.М. Трусов	Н.А. Лабзовский	В.Ф. Пронин
1950	А.А. Бородкин	В.Н. Степанов	В.Ф. Пронин
		В.А. Шамонтьев
1951		М.И. Зотин	А.С. Минин
1952	М.Д Хейдер	В.А. Шамонтьев	В.Ф. Пронин
1953	М.М. Трусов	В.А. Шамонтьев	А.В. Маркин
1954	Голубев	Н.И. Тябин	А.В. Маркин
		Н.А. Корнилов
1955	М.Д. Хейдер	В.П. Мелешко	Л.П. Быстрова
		Н.А. Корнилов
1956	М.Д. Хейдер	В.П. Мелешко	М.А. Мастерских
		Б.А. Крутских	А.П. Сабышев
1957	М.Д. Хейдер	В.П. Мелешко	М.А. Мастерских
		Н.А. Корнилов	А.П. Сабышев
1958	М.Д. Хейдер	Н.А. Корнилов	А.П. Сабышев
		Н.В. Мустафин
1959	М.Д. Хейдер	Н.В. Мустафин	А.П. Сабышев
		Н.А. Корнилов
1960	М.Д. Хейдер	Н.В. Мустафин	Р.Г. Панчугин
		Н.А. Корнилов
1961	М.Д. Хейдер	Н.В. Мустафин	Р.Г. Панчугин
1962	В.Д. Жженый	Н.В. Мустафин	М.В. Мозалевская
		А.И. Мурзин	В.А. Белязо
1963	М.Д. Хейдер	А.И. Мурзин	Р.Г. Панчугин
		Э.И. Саруханян
1964	М.М. Трусов	А.И. Мурзин	Р.Г. Панчугин
		А.А. Неукисов
1965	М.Д. Хейдер	А.И. Мурзин	Г.И. Бардин
		А.А. Неукисов
1966	М.М. Трусов	Н.И. Тябин	П.А. Сельцер
		А.И. Мурзин
1967	М.Д. Хейдер	Н.И. Тябин	В.К. Куражов
		А.В. Янес
1968	М.Д. Хейдер	А.В. Янес	В.К. Куражов
		Б.А. Слепцов-Шевлевич
1969	В.В. Пилипенко	А.В. Янес	В.К. Куражов
		Л.В. Булатов
1970	В.В. Пилипенко	Л.В. Булатов	В.К. Куражов
		И.Д. Карелин
1971	В.В. Пилипенко	Л.В. Булатов	П.А. Сельцер
		И.Д. Карелин
1972	В.В. Пилипенко	И.Д. Карелин	В.К. Куражов
		А.А. Неукисов
1973	В.В. Пилипенко	А.А. Неукисов	В.А. Белязо
		А.В. Янес
1974	В.В. Пилипенко	И.Д. Карелин	П.А. Сельцер
		А.В. Янес
1975	С.И. Бакулин	А.А. Неукисов	В.А. Белязо
		Е.Н. Уранов
1976	С.И. Бакулин	И.Д. Карелин	В.А. Белязо
		С.М. Лосев
1977	С.И. Бакулин	А.А. Неукисов	Г.Б. Савицкий
		А.В. Янес
1978	С.И. Бакулин	А.А. Неукисов	В.А. Белязо
		Л.Г. Гутионтов
1979	С.И. Бакулин	А.А. Неукисов	В.А. Белязо
		А.Н. Фукалов
1980	С.И. Бакулин	И.Д. Карелин	М.К. Федосов
		Е.У. Миронов
1981	С.И. Бакулин	И.Д. Карелин	М.К. Федосов
		Л.Г. Гутионтов
1982	С.И. Бакулин	Е.У. Миронов	В.К. Куражов
		А.И. Бровин
1983	С.И. Пелашенко	Е.У. Миронов	В.А. Белязо
		А.И. Бровин
1984	Ю.А. Лукин	Ю.А. Ванда	В.А. Белязо
		А.И. Бровин
1985	Ю.А. Лукин	Ю.А. Ванда	В.А. Белязо
		В.Е. Калязин
1986	Ю.А. Лукин	А.В. Янес	М.А. Бакулин
		В.Е. Калязин
1987	А.Г. Шипилов	А.В. Янес	М.А. Бакулин
		В.И. Андрющенко
1988	С.И. Пелашенко	Ю.А. Ванда	М.К. Федосов
		В.И. Андрющенко
1989	Н.П. Клинаев	Ю.А. Ванда	М.А. Бакулин
		В.И. Андрющенко
1990	Н.П. Клинаев	Ю.А. Ванда	М.А. Бакулин
1991	В.Г. Готовцев	В.И. Андрющенко	В.А. Кучин

Через Штабы морских операций и научно – оперативные группы прошли и выросли в крупных государственных руководителей три начальника ГУСМП – О.Ю. Шмидт, И.Д. Папанин и В.Ф. Бурханов, начальником Полярной Авиации стал М.И. Шевелев, Заместителем начальником Госкомгидромета стал Е.И. Толстиков, заместителем Председателя Государственной Думы стал А.Н. Чилингаров.

Из недр научно – оперативного обеспечения выросли шесть директоров ААНИИ – Р.Л. Самойлович, О.Ю. Шмидт, В.С. Антонов, В.В. Фролов, Б.А. Крутских, И.Е. Фролов и четыре заместителя директора В.Ю Визе, М.М. Сомов, П.А. Гордиенко, Н.А. Корнилов.

Через работу в Штабах морских операций в ААНИИ и в УГМС выросла целая плеяда научных кадров (см. табл.2 – 4). Большинство из них блестяще защитили кандидатские и докторские диссертации. Многие из них неоднократно награждались высокими правительственными и ведомственными наградами.

Говоря о значимости науки в мореплавании в Арктике, невозможно не отразить огромную роль таких талантливых руководителей научно – оперативных групп (АНГО и ЗАНГО) как — М.М. Сомов, А.Г. Дралкин, В.Ф. Дубовцев, В.М. Иванов, В.Е. Бородачев, Е.Г. Ковалев А.Я. Бузуев, И.М. Кузнецов, И.Е. Фролов, П.В. Колбатов, В.А. Абрамов и Е.И. Макаров в западном районе Арктики, В.А. Шамонтьев, В.П. Мелешко, Н.А. Корнилов, Н.В. Мустафин, А.И. Мурзин, Н.И. Тябин, А.В. Янес, Л.В. Булатов, А.А. Неукисов, Е.У. Миронов, Ю.А. Ванда и И.Д. Карелин в центральном районе Арктики и Д.Б. Карелин, Н.А. Волков, П.А. Гордиенко, А.Л. Соколов, Ю.А. Горбунов, Б.А. Крутских, В.Н. Купецкий, А.И. Арикайнен и А.В. Дорофеев в восточном районе Арктики /16/.

Самыми добрыми словами хочется отметить значимость работы главных синоптиков научно – оперативных групп (ЗАНГО), мнение которых часто бывало решающим в проведении конкретных морских операций. Ведущими специалистами в этой области были – Н.В. Шацилло, В.В. Фролов, Р.Г. Панчугин, С.И. Кондратюк, В.К. Куражов, В.В. Иванов, А.Я. Коржиков в западном районе Арктики, К.И. Чуканин, А.В. Маркин, П.А. Сельцер и В.А. Белязо в центральном районе Арктики, К.А.Радвиллович, Е.И. Толстиков, В.Ф. Пронин, Н.Д. Виноградов, А.В. Кузнецов, Г.Б. Савицкий, В.А. Кучин, П.И. Зимич, А.Н. Некрасов и А.А. Дмитриев в восточном районе Арктики /16/.

Можно со всей ответственностью сказать, что абсолютное большинство из отмеченных полярных моряков и ученых — это бесконечно преданные делу, ответственные люди, любящие свою Родину, Арктику и специальность. Из каких иногда невероятно сложных природных ситуаций и обстоятельств эти люди находили единственно правильный выход и решения. Все это, конечно, было очень непросто, но в этом, видимо, была их судьба.

К сожалению, в завершающие годы ХХ века, в связи с политической и экономической ситуацией в стране, вся идеально отлаженная система мореплавания и научно – оперативного обеспечения в Арктике пришла в полный упадок. Как это не печально сознавать, но по количеству рейсов в Арктику и объемам грузоперевозок к этому времени страна вернулась к началу ХХ века, активно начала разрушаться гидрометеорологическая сеть, в 1989 году (после двух трагедий с ледовыми бортами) прекратила существование визуальная ледовая разведка, в 1991 году закончилась героическая история дрейфующих станций “Северный полюс”, в 1993 году завершились высокоширотные воздушные экспедиции “Север”. В эти же годы окончательно перестали выезжать в Арктику научно – оперативные группы из ААНИИ. Все случившееся кроме как катастрофой с далеко идущими последствиями назвать нельзя.

Если в заключение попытаться проанализировать не социально — политические, а в дополнение к ним и чисто ведомственные причины ослабления внимания, а потом и развала научно-оперативного обеспечения судоходства в Арктике, то можно констатировать следующее.

1. Самым началом этого процесса явился тот факт, что еще в 1958 году на АНИИ решением правительства кроме арктических задач возложена организация и координация национальных исследований в Антарктике. Это, конечно, породило в ААНИИ новые проблемы и существенный отток научных кадров от задач Арктики.

2. Возможно, решающим фактором стало постановление правительства 1963 года о переподчинении ААНИИ из Министерства Морского флота Главному управлению Гидрометеорологической службы.

Таблица 4

Восточный район Арктики

Год	Начальники Штаба морских операций (НМ)	Главные гидрологи (АНГО и ЗАНГО)	Главные синоптики (ЗАНГО)
1935	Д.С. Дуплицкий
1936	М.Б. Пошеманский
1937	Ф.И. Дриго
1938	А.В.Остальцев
1939	А.П. Мелехов Л.В. Розанов	Д.Б. Карелин Н.А. Волков	Е.И. Толстиков К.А. Радвиллович
1940	А.П. Мелехов	Н.А. Волков	Е.И. Толстиков
	Л.В. Розанов		К.А. Радвиллович
1941	А.П. Мелехов	Н.А. Волков	Е.И. Толстиков
	Л.В. Розанов		К.А. Радвиллович
1942	А.В. Остальцев	Н.А. Волков	К.А. Радвиллович
	Л.В. Розанов
1943	И.Д. Папанин	К.А. Радвиллович	В.В. Аристов
	Л.В. Розанов	Н.А. Волков
1944	М.П. Белоусов	К.А. Радвиллович	В.К. Кирш
	Л.В. Розанов	П.А. Гордиенко
1945	М.П. Белоусов Л.В. Розанов	П.А. Гордиенко	В.Ф. Пронин
1946	Л.В. Розанов	Н.А. Волков	В.Ф. Пронин
1947	Л.В. Розанов	П.А. Гордиенко	В.Ф. Пронин
1948	В.А. Федосеев	П.А. Гордиенко	В.Ф. Пронин
1949	М.В. Готский	А.Л. Соколов	Н.В. Шацило
	В.А. Федосеев	Н.А. Волков
1950	В.Ф. Бурханов	Н.А. Волков	Н.С. Корпий
1951	В.Ф. Бурханов	А.Л. Соколов	В.Ф. Пронин
1952	В.Ф. Бурханов	П.А. Гордиенко	А.И. Рагозин
1953	М.Я. Фомин	А.Л. Соколов	А.И. Рагозин
1954	М.Я. Фомин	Ю.А. Горбунов	Р.Ф. Александрова
1955	М.Я. Фомин	С.И. Петров	В.Ф. Пронин
1956	П.П. Грузинский	С.И. Петров	В.М. Рогачев
1957	В.А. Федосеев	А.Л. Соколов	Н.А. Анискина
		Ю.А. Горбунов
1958	В.А. Федосеев	Ю.А. Горбунов	А.А. Зябкин
		В.Н. Воронцов	Н.Д. Виноградов
1959	В.А. Федосеев	Ю.А. Горбунов	Н.Д. Виноградов
		Ю.Б. Константинов	А.В. Кузнецов
1960	Б.К. Конев	А.Л. Соколов	Н.Д. Виноградов
		Г.Н. Сергеев	А.В. Кузнецов
1961	Н.Ф. Инюшкин	С.И. Петров	А.В. Кузнецов
		Б.А. Крутских	А.А. Дмитриев
1962	Б.К. Конев	Б.А. Крутских	Н.Д. Виноградов
		В.М. Попов	А.А. Дмитриев
1963	Б.К. Конев	Б.А. Крутских	А.В. Кузнецов
		Л.А. Тигунцев	А.А. Дмитриев
1964	Б.К. Конев	Ю.А. Горбунов	Н.Д. Виноградов
		Г.Н. Сергеев	Г.Б. Савицкий
1965	Н.М. Немчинов	Б.А. Крутских	Г.Б. Савицкий
		В.Н. Купецкий	В.К. Куражов
1966	Н.М. Немчинов	В.Н. Купецкий	В.К. Куражов
		Б.А. Слепцов-Шевлевич	А.А. Дмитриев
1967	Н.М. Немчинов	В.Н. Купецкий	А.А. Дмитриев
		В.А. Смирнов
1968	В.П. Лебедев	Ю.А. Горбунов	А.В. Кузнецов
	Н.М. Немчинов	В.П. Карклин
1969	В.П. Жеребятьев	В.Н. Купецкий	Г.Б. Савицкий
		В.П. Карклин
1970	В.П. Жеребятьев	В.Н. Купецкий	А.В. Кузнецов
		А.И. Арикайнен
1971	В.П. Жеребятьев	Ю.А. Горбунов	А.А. Дмитриев
		З.М. Гудкович
1972	В.П. Жеребятьев	В.Н. Купецкий	А.В. Кузнецов
		А.И. Арикайнен
1973	В.И. Абоносимов	Ю.А. Горбунов	А.А. Дмитриев
		С.М. Лосев
1974	В.П. Жеребятьев	В.Н. Купецкий	А.В. Кузнецов
		А.И. Арикайнен
1975	В.П. Жеребятьев	А.И. Арикайнен	А.А. Дмитриев
		А.В. Дорофеев
1976	Ф.Х. Полунин	В.Н. Купецкий	Г.Б. Савицкий
		В.И. Андрющенко
1977	В.П. Жеребятьев	В.Н. Купецкий	А.А. Дмитриев
		А.В. Дорофеев	А.Я. Коржиков
1978	В.П. Жеребятьев	В.Н. Купецкий	А.В. Кузнецов
		А.В. Дорофеев	А.Я. Коржиков
1979	Ф.Х. Полунин	В.Н. Купецкий	В.А. Кучин
		Ю.А. Ванда
1980	В.П. Жеребятьев	А.В. Дорофеев	А.А. Дмитриев
		Ю.А. Ванда	А.Я. Коржиков
1981	Ф.Х. Полунин	А.В. Дорофеев	А.Я. Коржиков
		Ю.А. Ванда
1982	В.П. Жеребятьев	Ю.А. Ванда	В.А. Кучин
		В.В. Цапин
1983	Ф.Х. Полунин	А.В. Дорофеев	А.А. Дмитриев
	Б.С. Майнагашев	В.И. Андрющенко
1984	В.П. Жеребятьев	В.Н. Купецкий	В.А. Кучин
		В.Е. Федяков
1985	Ф.Х. Полунин	В.Н. Купецкий	В.А. Кучин
		А.Е. Никифоров
1986	В.П. Жеребятьев	В.Н. Купецкий	Н.А. Некрасов
		О.М. Фурманов	Д.А. Голев
1987	Ф.Х. Полунин	В.Н. Купецкий	А.А. Дмитриев
		О.М. Фурманов В.П. Карклин
1988	В.П. Жеребятьев	В.Н. Купецкий	В.А. Кучин
		О.М. Фурманов
1989	Ф.Х. Полунин	В.Н. Купецкий	А.А. Дмитриев
		О.М. Фурманов
1990	В.П. Жеребятьев	В.Н. Купецкий	П.И. Зимич
		И.М. Ягубов	А.Л. Филиппов
1991	Ф.Х. Полунин	В.Н. Купецкий	П.И. Зимич
		О.М. Фурманов
1992	Г.Г. Гричихин	В.Н. Купецкий О.М. Фурманов	А.Н. Некрасов
1993	Ф.Х. Полунин	В.Н. Купецкий О.М. Фурманов	А.Н. Некрасов
1994	В.П. Жеребятьев	В.Н. Купецкий	А.В Тарасевич
1995	Ф.Х. Полунин	В.Н. Купецкий О.М. Фурманов	П.И. Зимич
1996	В.П. Жеребятьев	В.Н. Купецкий	Е.Н. Горлова
1997	Ф.Х. Полунин	О.М. Фурманов	Е.Н. Горлова
1998	Ф.Х. Полунин	О.М. Фурманов	Е.Н. Горлова

3. Существенным моментом явилось решение, по которому в 1965 году арктические научно – исследовательские обсерватории (АНИО) перешли в подчинение УГМС.

4. Большой потерей для научно – оперативного обеспечения было прекращение работы морских патрулей.

5. Наконец последнее – это решение Госкомгидромета об усилении роли УГМС в Арктике и передачи под их контроль вопросов, связанных с обеспечением арктических навигаций.

Как отмеченные причины, так и целый ряд более мелких событий и обстоятельств, безусловно, свидетельствовали о начале конца великой и блистательной эпохи в освоении Арктики. Несмотря на то, что в 80 – 90 годы вопросам обеспечения судоходства в Арктике Институт уделял определенное внимание (малочисленные группы все же выезжали на трассу), но по всему (и особенно в вопросах финансирования) чувствовалось, что данная работа стала не престижной, да и занимались ею в основном уже ветераны или фанатики (в хорошем понимании этого слова).

ААНИИ к этому времени становится крупным научным центром по комплексным исследованиям в Арктике и Антарктике и почти отходит от вопросов научного обеспечения судоходства в Арктике. К этому же времени и в стране и в Арктике произошли существеннейшие перемены.

Жаль, так как были времена, когда Итоговые совещания, посвященные окончанию арктических навигаций, превращались в настоящий праздник. Именно в ААНИИ приезжали представители Министерства Морского флота, Начальники Штабов морских операций, представители Полярной Авиации, представители Гидрографии и многие другие. Эти события снимались и показывались по телевидению.

Творческие и просто человеческие дружеские связи людей, объединенных одной любимой работой и идеей, приносили огромную пользу и делу и людям. У моряков, летчиков, ученых отчетливо прослеживался процесс творческого роста и преемственности кадров. К сожалению, и это все разрушено временем (шекспировская ситуация — “прервалась связь времен”). И это произошло не где–то и не с кем–то, а с нами и к тому же в великой мировой державе.

Завершая, хочется напомнить, что именно обеспечение трассы Северного морского пути в свое время была главной задачей Арктического института, и именно за эту работу Институт заслуженно получил орден Ленина и дивиденды для своего последующего развития и становления.

Стремясь закончить данный исторических экскурс событий на оптимистической ноте, хочется (к 70 – летию ГУСМП, которое состоится в конце 2002 г.) высказать мнение, что и в наступившем ХХI веке наша национальная морская магистраль – Северный Морской путь — и система научно – оперативного обеспечения мореплавания в Арктике (конечно, уже в каком – то новом, модернизированном виде) обязательно возродится, ибо Россия обречена осваивать Север.

Литература

1. Амундсен Р. Северо–восточный проход. Собр. Соч.,т. 3, л.,1936.LI>Белов М.И. История открытия и освоения Северного морского пути. Т. 3. – Л.: Морской транспорт, 1959. — 510с.
2. Белов М.И. История открытия и освоения Северного морского пути. Т. 4. – Л.: Гидрометеоиздат, 1969. – 616 с.
3. Бузуев А.Я. Транзитное плавание по Северному морскому пути. В сб. Человек, море, техника. Л. “Судостроение”.-1980.- с. 156 – 165
4. Визе В.Ю. Моря Советской Арктики. Изд. Главсевморпути, М. – Л., 1948, 416 с.
5. Воеводин В.А., Мурзин А.И. Опыт научно – оперативного гидрометеорологического и ледового обеспечения зимних плаваний в Арктике. Метеорология и гидрология, N 8, 1981 С. 115 – 117
6. Горбунов Ю.А.,Мороз В.Г. Использование дрейфующих радиовех и ДАРМС в научном обеспечении морских арктических операций. Морской флот, N 7, 1968, с. 28
7. Дзердзеевский Б.Л. Организация работы службы погоды в Арктике Бюллетень Аркт. ин — та, N 10, 1934 г.
8. Евгенов Н.И., Алексеев Ю.К. Научно – оперативное обслуживание и исследовательская работа Карских морских экспедиций. Центр. Торг. бюлл. Тасс, 1932, N 9 – 10, с. 11 — 15
9. Евгенов Н.И., Купецкий В.Н. Научные результаты полярной экспедиции на ледоколах “Таймыр” и “Вайгач” в 1910 – 1915 годах Изд. Наука, 1985, 183 с.
10. Карелин Д.Б., Волков Н.А., Жадринский В.В., Гордиенко П.А. Ледовая авиационная разведка. Изд. – во ГСМП, 1946
11. Константинов Ю.Б., Грачев К.И. Высокоширотные воздушные экспедиции “Север” (1937, 1941 – 1993 гг.) СПб., Гидрометеоиздат, 2000. – 176 с.
12. Лактионов А.Ф. Северный полюс. Изд. “Морской транспорт”, М., 1955, 472 с.
13. Лощилов В.С., Шильников В.И. Опыт использования и перспективы радиолокационного метода в ледовой разведке. В кн.: “Применение радиофизических методов в океанологических и ледовых исследованиях”., Л.,1965, с.31 — 35
14. Мурзин А.И., Романов А.А. Особенности ледовой проводки судов в условиях полярной ночи. – Проблемы Арктики и Антарктики, 1977, вып. 50, С.
15. Отчеты научно – оперативных групп Западного, Центрального и Восточного районов Арктики при Штабах морских операций с1939 по 1995 гг. Научные Фонды ААНИИ
16. Романов И.П., Константинов Ю.Б., Корнилов Н.А. Дрейфующие станции “Северный полюс” (1937 – 1991 гг.) СПб., Гидрометеоиздат, 1997. – 225 с.
17. Смирнов В.И. Арктические научно – исследовательские обсерватории // Проблемы Арктики и Антарктики.-2000.-Вып. 72.-С. 362-365.
18. Морские экспедиционные научные исследования России. С-Петербург. Гидрометеоиздат. 1998. –211 с.

УДК 551.464.34(261 – 062.5)

А.А. Постнов, В.Б. Лапшин, Н.В. Овинова

ОКЕАНОГРАФИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ВОД ЦЕНТРАЛЬНОЙ И СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКИ ПО ЗНАКУ КЛИМАТИЧЕСКОГО ТРЕНДА ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Государсственный океанографический институт Росгидромета

Получены линейные тренды гидрохимических характеристик в пятиградусных квадратах на акватории Центральной и Северной Атлантики (между 10 ю.ш. и 70 град. с.ш.) по данным судовых батиметрических измерений в поверхностных водах за период с 1970г. по 1992 г.. Проведено районирование Центральной и Северной части Атлантического океана по признаку климатического тренда (знаку линейного тренда) рН. Изменчивость рН сопоставляется с изменчивостью температуры, солености, содержания кислорода. В нескольких районах тренды рН согласуются с трендами содержания кислорода, что, вероятно, отражает процессы фотосинтеза.

Работа выполнена при поддержке РФФИ грант 01-05-65369 .

Климатическая изменчивость химико-океанографических характеристик в Мировом океане (водородного показателя рН, щелочности, концентрации растворенного кислорода и углекислого газа, биогенных веществ) пока еще остается сравнительно мало изученной, что связано в первую очередь с ограниченным объемом экспериментальных данных и рядом методических трудностей. Известные оценки многолетних трендов рН и кислорода относятся в основном к морям России [1,3 ]. Многолетняя изменчивость в океанах анализируется лишь в небольшом количестве работ [ 2,7 ]. При этом использовались ряды эквидистантных во времени наблюдений в отдельных точках океана. Вопрос о том, насколько такие оценки могут быть распространены на обширные акватории, остается открытым.

Вместе с тем, сведения о многолетних изменениях гидрохимических характеристик на обширных океанских акваториях весьма важны, поскольку их наличие указывает на систематическое изменение биохимических полей океана. Так, поскольку рН является индикатором изменения содержания СО₂ в воде, районирование по признаку знака тренда рН в поверхностных водах Центральной и Северной Атлантики отражает различный характер поглощающей способности вод с точки зрения обмена СО₂ на границе океан-атмосфера и изменение экологических условий в океанской среде в целом.

В настоящей статье сделана попытка выявить линейные многолетние тренды рН и содержания кислорода, с предварительной оценкой трендов температуры и солености, в поверхностных водах Северной Атлантики, в широтной полосе 10 град ю.ш.-70 град с.ш. в период с 1970 по 1992 г.г. Для оценок использовался массив гидролого-гидрохимических данных для Атлантического океана, полученный на национальных и, частично, зарубежных океанографических судах (данные Международных океанографических центров А и B). Количество использованных станций на рассматриваемой акватории составило около 18 тыс.

Методика расчетов многолетних трендов океанографических характеристик по данным нерегулярных судовых батиметрических наблюдений

Исходный гидролого-гидрохимический массив содержит данные одновременных измерений рН, температуры, солености и растворенного кислорода, относящиеся к периоду с 1909 г. до 1992 г. На протяжении этого периода методика определения рН несколько раз менялась. Последняя массовая смена методик происходила в 60х годах. Вопрос о степени сопоставимости измерений рН, выполненных до и после этого срока, не вполне ясен. В связи с этим однородными с методической точки зрения будем считать данные о рН начиная с 1970 г. [4], поскольку переход с одной методики определения на другую происходил не одномоментно. В имевшемся у нас массиве только около 8 % данных относились к периоду до 1970 г., поэтому отказ от их использования не принес большого ущерба для степени обеспеченности проводимых оценок экспериментальными данными. Таким образом, рассматриваемые ниже тренды рН относятся к периоду с 1970 г. по 1992 г. Погрешность единичного определения рН, даже по наиболее современной методике, составляет (при массовых определениях средними по квалификации лаборантами) около 0.02 ед. рН [ 4 ], что сопоставимо с ожидаемым изменением рН за рассматриваемый период. Это обстоятельство требовало использования статистических методов оценки достоверности анализируемых трендов.

Все имеющиеся данные о значениях рН в поверхностных водах Северной Атлантики были распределены по пятиградусным квадратам географических координат. Данные о рН в каждом пятиградусном квадрате осреднялись по сезонам каждого года, для которого имелись данные наблюдений. Неоднородность поля рН внутри пятиградусного квадрата отражалась в величине среднего квадратического отклонения. Временные ряды среднесезонных значений рН в каждом пятиградусном квадрате анализировались на предмет присутствия в них линейных трендов, описывающих систематические изменения за весь рассматриваемый период наблюдений. Такие тренды характеризуют долгопериодные изменения рН, протекающие на масштабах многих десятилетий.

При эквидистантных во времени измерениях в отдельных точках (на океанских станциях погоды, отдельных станциях вековых разрезов и т.п.) климатические тренды выявляются путем сравнения средних годовых (сезонных, месячных) значений параметра за ряд лет. На большей части акватории океана распределение данных по годам и сезонам не является эквидистантным. В частности, для многих лет данные имеются не за все сезоны. В этих условиях годовой ход рН способен исказить оценку его многолетнего тренда. Для уменьшения такого искажения мы рассматривали временные ряды не собственно рН, а их отклонений от многолетних среднесезонных значений (т.е., аномалии рН для зимы, весны, лета и осени) в каждом пятиградусном квадрате (трапеции). Поскольку многолетнее среднее сезонное значение (“норма”) постоянно во времени, количественно тренд аномалий рН совпадает с трендом собственно рН. Оценка линейного тренда аномалий рН в каждом пятиградусном квадрате выполнялась методом наименьших квадратов.

Районирование акватории Центральной и Северной Атлантики по знаку многолетнего тренда рН в поверхностных водах

Оценка тренда в каждом индивидуальном квадрате основана на немногочисленных данных и для большей части квадратов не может считаться статистически надежной. Однако, взятые вместе, эти оценки образуют статистическое поле, по которому можно судить о географической локализации зон с многолетним ростом и уменьшением рН.

Квадраты с положительными и отрицательными значениями тренда рН (рис. 1) имеют довольно компактную локализацию, что дает основание для районирования акватории по знаку систематической изменчивости рН в период с 1970 по 1992 г.г. Границы районов определялись по положению изолинии нулевых значений линейного тренда (рис. 2). Таким образом на акватории Центральной и Северной Атлантики были выделены 5 районов, каждый из которых включал от 4 (район 5) до нескольких десятков пятиградусных квадратов. Мелкие зоны, вкрапленные в районы 1 и 2, игнорировались.

Выделение квазиоднородных районов (по признаку знака тренда рН) позволило объединить ряды аномалий рН, полученные для отдельных квадратов, увеличить объем данных и, тем самым, более достоверно (со статистической точки зрения) судить о многолетних трендах рН в каждом районе. Путем объединения данных из рядов средних сезонных аномалий в отдельных квадратах формировались ряды средних по данному району аномалий рН в каждом году, для которых оценивались значения линейных трендов. Статистическая достоверность (уровень значимости) трендов оценивалась по критерию Фишера [5]. При этом за число случаев принималась длина выборки в годах.

Рис. 1 Квадраты (трапеции) с положительными (черные кружки) и отрицательными (незаполненные кружки) линейными трендами рН за период с 1970 по 1992 г.г.

Рис. 2 Районирование Северной Атлантики по знаку линейных трендов рН в 1970 – 1992г.г. Цифрами обозначены номера квадратов. (Значения трендов см. в табл.1)

Таблица 1

Оценки многолетних линейных трендов рН, температуры, солености и концентрации растворенного кислорода в поверхностных водах пяти районов Центральной и Северной Атлантики за период 1970 – 1992 г.г.

Тренды характеристик	Районы
	1	2	3	4	5
рН, ед./год	0.0070	-0.0016	0.0004	-0.0004	0.0009
Температура , град/год	0.007	-0.010	-0.017	0.011	-0.008
Соленость, промилле/ год	0.0015	0.0036	-0.0054	0.0081	0.0040
Растворен-ный кислород, мг/л год	0.003	0.007	0.011	-0.002	0.005

Примечание. Жирным шрифтом выделены тренды, значимые на уровне не хуже 0.05. Географическая локализация районов приведена на рис.2.

Оценки значений линейных трендов в каждом из выделенных районов за период с 1970 г. по 1992 г. и уровни их статистической значимости приведены в табл. 1. Из таблицы следует, что, хотя знаки трендов совпадают с приведенными на рис. 1, в четырех из пяти районах тренды оказались статистически незначимыми. Напротив, в районе 2 тренд рН оказался весьма значимым (<0.1%) и составил –0.0016 ед. рН в год.

Обсуждение результатов

Таким образом, приведенные выше оценки трендов показывают, что в восточной части Атлантического океана (восточнее 45-55 град з.д. ) в широтной полосе от 5-30 до 70-80 град с.ш. наблюдалось систематическое уменьшение рН, составившее за период 1970 — 1992 г.г –0.035 ед. рН (рис. 3). В других районах акватории систематическая изменчивость рН была гораздо менее интенсивной и , как следствие, статистически не значимой. Это не означает, однако, что в этих районах не могут существовать сравнительно небольшие области со значительными и статистически значимыми трендами. В дальнейшем предполагается провести поиск таких областей, что, скорее всего, повлечет за собой уточнение схемы районирования, предложенной на рис. 2.

Рис. 3 Многолетняя изменчивость средних годовых аномалий рН в районе 2

С учетом тесной связи между рН и парциальным давлением СО₂ в морской воде (по крайней мере в условиях открытого океана) уменьшение рН означает увеличение парциального давления углекислого газа в океанской воде. Таким образом, пространственная неоднородность знака тренда рН означает, что изменения содержания углекислого газа в поверхностных водах океана носят не глобальный, как в атмосфере, а региональный характер. При этом наблюдаемое распределение характера многолетней изменчивости рН не может быть объяснено накоплением поглощенного атмосферного углекислого газа в верхних слоях океана. В самом деле, в этом случае рост СО₂ и уменьшение рН должны были бы наблюдаться в тропических широтах, где стратификация океана довольно устойчива, а вертикальное перемешивание слабое. И, напротив, в умеренных широтах, где за счет сезонного развития конвекции , поглощаемый из атмосферы СО₂ перемешивается в значительной водной толще, рост содержания СО₂ и уменьшение рН в поверхностных водах менее вероятны [6].

Другим механизмом многолетней изменчивости СО₂ может являться изменение температуры и солености океанской воды, в результате чего изменяется степень ее насыщения газами, в том числе – СО₂. Для проверки соответствия полученных данных этой гипотезе, были оценены значения линейных трендов температуры и солености. При этом использовалась та же методика, что и при расчетах трендов рН. Однако статистически значимых трендов температуры и солености воды в пределах выделенных районов, в том числе втором, обнаружено не было (табл. 1). Таким образом, гипотеза о многолетнем изменении рН в районе 2 в результате изменения температуры и солености воды также не находит подтверждения.

Еще один возможный механизм – изменчивость интенсивности процессов фотосинтеза, приводящего к потреблению СО₂ и уменьшению его концентрации в океанской воде. Как известно, на процессы фотосинтеза воздействует освещенность (которая, в свою очередь, регулируется высотой Солнца и количеством облачности), а также концентрация биогенных веществ. Именно с вариацией процессов фотосинтеза большинство исследователей связывает пространственную неоднородность распределения СО₂, а следовательно, и рН в поверхностных водах открытого океана. Проверить гипотезу о связи многолетней изменчивости рН с изменениями интенсивности фотосинтеза в рамках данного исследования не представляется возможным. Вместе с тем, тот факт, что в трех из пяти районах в поверхностных водах океана обнаружены значимые тренды концентрации кислорода (табл. 1), являющиеся (в условиях отсутствия значимых изменений температуры и солености) индикатором изменчивости интенсивности фотосинтеза, указывает на целесообразность такой проверки.

Литература

1. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. — Том 2. Белое море. Выпуск 2. Гидрохимические условия и океанологические основы формирования биопродуктивности. Гидрометеоиздат, 1991, 193с.

2. Дегтерев А.Х., Смирнов Э.В. О росте парциального давления СО2 в Тропической Атлантике // Метеорология и гидрология, 1992, №10, стр. 98-99

3. Рябинин А.И., Кравец В.Н. Статистическое описание закономерностей распределения сероводорода в Черном море // Метеорология и гидрология, 1982, №7, с.65-70.

4.Семилетов И.П. Углеродный цикл и глобальные изменения в прошлом и настоящем // Химия морей и океанов, М.. Наука, 1995, с.130-154.

5.Тюрин Ю.Н., А.А. Макаров. Статистический анализ данных на: компьютере. М., ИНФРА-М, 1998, 528с.

6.Takahashi T., Takahahi T.T., and Sutherland S.C. An assessment of the role of the North Atlantic as a CO2 sink. // Phil. Trans. Roy. Soc. London, B, 348, 1995, p.1177-1183.

7.Wong C.S. and Chen Y-H Temporal variations in the partial pressure and flux of CO2 at ocean station P in the subarctic northeast Pacific Ocean // Tellus , 1991, vol. 43, р.76-85.

А.В.Попов

ВЛИЯНИЕ ЗАПРИПАЙНЫХ ПОЛЫНЕЙ НА ФОРМИРОВАНИИ ПОГОДЫ И ТРАНСФОРМАЦИЮ ТЕРМОБАРИЧЕСКОГО ПОЛЯ СЕВЕРНОЙ ПОЛЯРНОЙ ОБЛАСТИ

ГНЦ РФ ААНИИ, Санкт-Петербург, Россия,E-mail: a_popov@aari.nw.ru

Заприпайные полыньи являются неотъемлемой особенностью арктических морей. Они систематически образуются в зимний период между неподвижным припаем и сплоченными дрейфующими льдами и представляют собой пространства чистой воды и молодых льдов толщиной до 30 см. Авторы работы /25/, со ссылкой на Пиза /23/, дают определение полыньи, как пространства открытой воды, возникающего при сильных устойчивых ветрах направленных от берега. Однако здесь же есть указание на другой возможный механизм образования полыньи. Как считают Шнейдер и Будиус /24/, полынья может образоваться при поступлении к поверхности океана большого количества тепла при апвеллинге теплых вод, достаточного чтобы растопить лед и препятствовать его образованию. Образование полыньи ветрового генезиса приводит к интенсивным тепловым потокам из океана в атмосферу и вследствие этого формирование больших количеств молодого льда, который постоянно выносится на подветренную сторону полыньи.

Исследованию заприпайных полыней посвящено довольно много работ полярных океанологов. В той или иной степени, изучением заприпайных полыней занимались: Захаров /7,8/, Аагаард и др./18/, Детлеф Д и др../19,20/, Мартин и Кавальери /21,22/, Винзор и Бьерк /25/, Пиз/23/, Шнейдер и Будиус /24 /, Купецкий //, Карелин /10/, Дмитренко и др. /4/, Попов и др. /13,14/. Однако, анализ библиографии по данной проблеме, свидетельствует о том, что практически все исследования были основаны на ограниченных, фрагментарных данных о морфометрии полыней. К сожалению, нет ни одной работы, посвященной исследованию влияния ЗП на трансформацию термобарического поля.

Таким образом, среди специалистов существует явная недооценка роли заприпайных полыней в трансформации термобарических полей. По-видимому, эта недооценка связана с распространенным мнением о малости ЗП по сравнению с синоптическим вихрем. Однако, если сравнить площади полыней и центральной области вихря, где собственно и происходит приток энергии в циклон, то окажется, что это величины одного порядка.

Достаточно надежные данные о полыньях появились только после запуска искусственных спутников Земли, позволивших получать снимки полыней в течение всего холодного периода — с ноября по май, с дискретностью несколько суток. Эти материалы дали возможность для изучения процессов формирования полыней с полнотой достаточной для декадного осреднения. Основной объем информации для декадных расчетов приходится на данные ИСЗ в период 1978-2001 годы. Точность таких данных в достаточной степени соответствует требованиям для исследований глобального, синоптического и регионального масштабов. В настоящее время в ААНИИ Карелиным И.Д. на основе анализа карт спутниковых наблюдений получены ряды ежедекадных данных о размерах и площадях основных заприпайных полыней на всем протяжении морей Сибирского шельфа — от Баренцева до Чукотского моря за период с 1978 по 2002 годы. Анализ временной изменчивости данных о ЗП позволяет сделать вывод о значительном увеличении в последнее десятилетие, как площадей всех полыней, так и их повторяемости. В таблицах 1,2 и на рисунке 1а-в представлены данные по повторяемости эпизодов существования полыней и временных изменениях их площадей.

Таблица 1

Среднедекадная повторяемость заприпайных полыней по данным ИСЗ, %

(ноябрь-май)

Годы	1978-2001	1980-89	1990-99	1979	2000
Полынья	%	%	%	%	%
К а р с к о е м о р е
ЮЗФИ	30	20	42	9	14
СНЗП	44	40	60	14	9
ЮНЗП	42	43	46	9	38
АП	50	54	51	19	46
ЯП	45	47	50	24	33
ОЕП	74	69	82	33	89
ЦКП	56	47	68	19	67
ЗСЗП	49	31	70	19	57
М о р е Л а п т е в ы х
ВСЗП	44	25	63	9	89
СВТП	49	30	70	14	86
ВТП	41	22	69	5	71
АНЛП	58	37	79	19	76
ЗНСП	59	53	67	14	71
НСП	58	55	67	14	43

Таблица 1 основывается на данных спутниковых наблюдений за период с 1978 по 2001 годы, а таблица 2 содержит данные о повторяемости полыней за период с 1936 по 2001 годы. Для создания таблицы 2 использовались два набора данных: с 1936 по 1978 гг. – данные ледовых разведок в третьей декаде февраля, марта и апреля, с1978 по 2001 годы данные спутниковых наблюдений в соответствующие декады.

Таблица 2

Среднедекадная повторяемость заприпайных полыней

по данным ледовых разведок и ИСЗ, % ( третья декада, февраль-май)

Годы	1940-1949	50-59	60-69	70-79	80-89	90-99
Полынья	%	%	%	%	%	%
ВСЗП	8	12	10	17	25	63
СВТП	9	15	10	18	32	68
ВТП	6	12	10	17	23	60
АНЛП	6	19	21	28	42	79
ЗНСП	7	21	25	28	68	65

Максимальная среднедекадная площадь Обь-Енисейской заприпайной полыньи в 1979 году составляла 15750 кв.км., а в 2001 году – 43750 кв.км. (абсолютный максимум для, данной полыньи). Повторяемость эпизодов существования этой полыньи изменялась от 33% в 1979 году до 89% в 2001 году. Столь значительное приращение площади полыней и увеличение их повторяемости позволяет говорить о возрастании тепло и влагообмена океана и атмосферы в районе полыней в последние годы, и как следствие об увеличении их роли в формировании погодных условий.

В работе /17/ отмечается, что изменение потоков тепла и влаги на поверхности раздела океан-атмосфера влияет на атмосферную циркуляцию. Поэтому устойчивые аномалии температуры поверхности океана (АТПО) могут служить важным предиктором в долгосрочном прогнозе погоды. Поскольку в районе заприпайных полыней температура поверхности во много раз выше температуры окружающих льдов (Т_воды >>Т _льда), то ЗП представляют собой области “экстремальной аномалии температуры поверхности океана” (ЭАТПО). Опираясь на результаты работ по исследованию роли АТПО и прикромочных зон /1,5,6,7,8,11,12,16/ на атмосферные процессы, рассмотрим на феноменологическом уровне влияние ЭАТПО на изменения в циркуляции и температурном режиме приземной атмосферы.

Заприпайная полынья представляет собой, с одной стороны, продукт воздействия атмосферных процессов, ибо она формируется под влиянием отжимных ветров. С другой стороны, заприпайная полынья сразу после образования начинает сама активно влиять на формирование локальных изменений барического и температурного поля. Рассмотрим основные аспекты этого влияния. На рис.2 представлена схема распределения основных метеопараметров и энергетических потоков в районе заприпайной полыньи.

Интенсивная теплоотдача и испарение влаги с поверхности полыньи вызывает прогрев нижних слоев атмосферы и, как следствие – интенсивные восходящие потоки воздуха над полыньей. (Так, например, ледовые разведчики не однократно замечали, что при пролете над полыньями самолет довольно ощутимо поднимался вверх, а за полыньей “проваливался” вниз.) Вследствие этого процесса, изобарические поверхности над полыньей занимают более высокое положение. В тоже время надо льдами, окружающими полынью их положение остается неизменным. Возникает куполообразное поднятие изобар над заприпайной полыньей. Избыток тепла, влаги и поднятие изобар над полыньей генерирует локальное приращение доступной потенциальной энергии. Известно, что локальное приращение доступной потенциальной энергии в атмосфере может преобразоваться в кинетическую энергию вихревого движения.

В районе полыньи возникает область пониженного давления, т.е. формируется локальный градиент атмосферного давления направленный в сторону льда. В соответствии с этим возникает локальный ветер, направленный против часовой стрелки. Формирование над заприпайной полыньей области пониженного давления с циклонической завихренностью вызывает дивергенцию воздушных потоков в приповерхностном слое атмосферы. В области полыньи, как следствие, возникают дивергентные поверхностные течения направленные к периферии. Таким образом, даже в отсутствии внешнего ветрового воздействия, локальная система ветров должна сгонять, нарастающий в полынье лед к ее краям. Дивергенция вод и льдов в полынье вызывает подъем глубинных вод к поверхности. В случае если этот слой вод представлен атлантической водной массой, возникает дополнительный механизм, поддерживающий существование полыньи – тепловое воздействие атлантических вод. Возможно, именно в этом кроется причина существования двух точек зрения на механизм формирования заприпайных полыней.

В работе Д.А.Дрогайцева /6/ на примере анализа летней трансформации термобарического поля в районе кромки льда арктических морей показано, что форма кромки льда влияет на формирование областей циклогенеза и антициклогенеза и обуславливает возникновение изолобарических компонет ветра. Так в случае вогнутой (относительно воды) кромки, над водой формируется область пониженного давления, а над льдом – область повышенного давления. В соответствии с системой изолобарических ветров, возникающих над водой и льдом происходит локальная трансформация поля приповерхностной температуры. К востоку от открытой воды формируется локальная область повышенных температур, а на запад от нее — область пониженных температур.

Если обобщить, полученные Д.А.Дрогайцевым, выводы на случай зимней заприпайной полыньи, то мы увидим, что все процессы протекают здесь более интенсивно, ввиду значительно больших горизонтальных (Т_воды >> Т _льда) и вертикальных (Т_воды >> Т _{воздуха}) градиентов температуры. Таким образом, достаточно развитая полынья, представляющая собой область локального циклогенеза, производит локальную трансформацию поля приповерхностной температуры.

В работах автора /13,14/ показано, что экстремальное развитие полыней арктических морей характеризуется таким общим поступлением тепла и влаги из океана в атмосферу, которое достаточно для изменения траекторий циклонов и даже для их регенерации. При этом циклоны преимущественно стационируют в районе полыней. Большие контрасты температуры воды и воздуха, достигающие 10-40^оС, обусловливают мощные потоки тепла и влаги в атмосферу и выхолаживание поверхностных вод в полыньях. Энергия, поступающая от полыней в атмосферу, может значительно усиливать бароклинность атмосферных синоптических вихрей, часто вызывая стационирование и регенерацию циклонов.

Учитывая все вышесказанное, рассмотрим случай, когда в район заприпайной полыньи выходит развитый циклон. Поскольку в районе полыньи уже существует локальный избыток доступной потенциальной энергии, то циклонический атмосферный вихрь получит энергетическую подпитку и стационирует здесь. Поступление тепла и влаги формирует суммарный приток энергии, который может оказаться достаточным для регенерации циклона. Стационирование и регенерация циклона над заприпайной полыньей может вызвать его баротропизацию, которая выражается в том, что вертикальная ось циклона обычно, имеющая некоторый наклон к его тыловой части постепенно принимает строго вертикальное положение. Что можно заметить по совпадению положения центра циклона на приземных и высотных (500 мб.) синоптических картах.

Нарастание льда в полынье, с одной стороны, формирует дополнительный источник тепла – происходит интенсивное выделение тепла кристаллизации. С другой стороны, резко уменьшается, вплоть до полного прекращения тепло- и влагообмен океана и атмосферы. Постепенно полынья затягивается молодым льдом. По мере роста толщины льда уменьшается энергетическая “подпитка” циклона и, как следствие, он начинает заполняться и со временем разрушается.

При стационировании циклона над заприпайной полыньей происходит трансформация термобарического поля, аналогичная рассмотренной выше. Однако пространственные масштабы этой трансформации значительно больше – они соизмеримы с размерами самого циклона. Таким образом, влияние заприпайной полыньи простираются далеко за ее пределы. Стационирующий и регенерирующий в районе заприпайной полыньи циклон, формирует в передней части область положительных аномалий приповерхностной температуры, а в тыловой части – область отрицательных аномалий температуры. Кроме того, в тылу циклона, в зависимости от его интенсивности формируется, более или менее мощная, область высокого давления. Данная область в отдельных случаях может выступать как блок для развития зонального переноса. Таким образом, полынья, происхождение которой связано с зональным переносом, на завершающем этапе своего существования вызывает возникновение меридиональных переносов и обеспечивает межширотный воздухообмен.

Для иллюстрации высказанных выше положений и для того, чтобы показать роль ЗП в формировании погоды рассмотрим реальные синоптические ситуации.

Выполним анализ синоптической обстановки в последнюю декаду декабря 1999 года. Начало процесса выхода циклонов на акваторию Карского моря отмечено 18.12.99 г., когда сформировалась отчетливая ложбина низкого давления от циклона над Белым морем. Уже 19 декабря над Карским морем образовалось вторичное циклоническое ядро с давлением в центре 990 мб. В последующие сутки основной центр смещается на Карское море (Р= 990мб.), а вторичный на море Лаптевых. При выходе циклона на акваторию Карского моря происходит углубление приземного циклона до 985 мб. (21.12.99г.). В эти же сутки начинается процесс развития блокирующего гребня высокого давления над центральной частью Баренцева моря. На рисунке 3а представлено распределение атмосферного давления в приземном слое 22 декабря, здесь отчетливо видно продолжение развития циклона над Карским морем, давление в центре достигает 982 мб. В последующие двое суток циклон, и его вторичный центр остается над Карским морем (Р=985 мб.), а процесс блокировки продолжает усиливаться. Начиная с 21 декабря, в Северной Атлантике начинает формироваться циклоническая область с давлением в центре 995 мб. 25 декабря Карский циклон сдвигается на юг-юго-восток, и располагается над Обь-Енисейским заливом и Таймыром, причем в нем формируется три вторичных центра. Блокирующий гребень полностью сформировался, он простирается от локальной антициклональной области в районе Шпицбергена до обширного антициклона в районе Каспия. Отмеченный выше североатлантический циклон, вследствие блокировки зонального потока не смог смещаться в восточном направлении. Поэтому он очень медленно сдвигался в северо-восточном направлении. Медленное продвижение циклона над теплой морской поверхностью привело к его значительному углублению. К 25 декабря он достиг северной Англии, при этом давление в центре составляло уже менее 960 мб. Влияние данного циклона простиралось на всю Западную Европу, причем приземное барическое поле отличалось очень высокими градиентами давления, поэтому здесь отмечались высокие скорости ветра, на ряде рек наблюдались наводнения. Следующие сутки (26.12.99г.) характеризуются подвижкой Таймырского циклона в район Северо-Восточной Таймырской полыньи, давление в центре все еще довольно невысоко-995 мб. Блокировка сохраняется, а атлантический циклон сдвигается в район Бергена. Над Европой продолжают бушевать ураганы. 27 декабря над Таймыром сохраняется остаточный, заполняющийся циклон, блокирующая область высокого давления все еще сохраняется, а атлантический циклон сдвигается на север, в район Гренландского моря, постепенно заполняясь по пути следования (Р=965 мб.). В последующие сутки происходит разрушение циклона над Таймыром, что влечет ослабление блокирующего гребня и заполнение циклона над Гренландским морем. С 29.12.99 г. по 31.12.99г. происходит довольно заметная перестройка барического поля. Над Таймыром и Сибирью формируется область высокого давления, а над Европой слабо градиентная область низкого давления. Как показано выше блокирующий гребень высокого давления существовал с 21 по 27 декабря, вследствие чего, в течение недели циклон из Атлантики не мог продвинуться на восток и оставался у побережья Европы, определяя здесь погоду.

Распределение давления на поверхности 500 мб. почти полностью соответствует изменениям в приземном слое. Отличия заключаются лишь в некотором запаздывании развития процесса, локализации отдельных центров барических образований и меньшей детализации поля барики. С 20 по 22. декабря. высотный циклон выходит из района Белого моря на акваторию Карского моря, при этом за один день происходит его углубление с 504 мб. (21.12.99г.) до 494 мб. По совпадению локализации центров приземного и высотного циклонов мы можем судить о его баротропизации. Далее циклон стационирует над Карским морем, углубляясь при этом до 490 мб. (25.12.99г), в это же время формируется блокирующий гребень высокого давления над Баренцевым морем и центральной частью России. С 26 по 29 декабря высотный циклон сдвигается в район Таймырского полуострова, над Европой развивается глубокий циклон. Далее начинается перестройка высотного барического поля и в район Карского моря выдвигается гребень высокого давления.

Таким образом, мы видим, что стационирование и регенерация циклонов в районе полыней Карского моря и Таймырского полуострова вызывает блокировку прохождения североатлантических циклонов в восточном направлении, по зональным траекториям. Как следствие, они задерживаются у побережья Европы, значительно усиливаются и создают предпосылки интенсификации ветров во всей Западной Европе.

Следует отметить еще очень важное следствие описанных выше процессов. По данным отдела долгосрочных прогнозов ААНИИ в декабре 1999 года в области Таймырского полуострова отмечен максимум положительной аномалии температуры воздуха, данная область простирается вплоть до Северного полюса. В тоже время над Европой и Северной Атлантикой располагалась область отрицательных аномалий температуры.

На врезках рисунка 3(в,д) представлены диаграммы временного распределения суммарных за декаду площадей море Карского и Лаптевых в ноябре и декабре 1999 года. Здесь мы видим, что полыньи Карского моря были открыты в течение всего периода, а их площадь изменялась от 10000 кв.км. в начале ноября до 32000 кв.км. в третьей декаде декабря. А площадь полыней моря Лаптевых изменялась от 19000 кв.км. до 98000 кв.км., причем максимум наблюдался во вторую декаду декабря.

Для того чтобы убедится, что стационирование и регенерация циклонов в районе ЗП отмечается достаточно регулярно, мы выполнили совместный анализ конкретных барических ситуаций и влияния на них подстилающей поверхности в районе заприпайных полыней. Для всех холодных месяцев (ноябрь-май) за период с 1979 по 2001 годы осуществлена выборка эпизодов присутствия циклонических образований в районе заприпайных полыней морей Лаптева и Карского. Всего рассмотрено 4421 ежедневных карт приземного барического поля.

Выявлено 228 случаев стационирования циклонов в районе полыней, указанных морей — выбирались все случаи, когда циклон находился в районе полыньи более 2-х суток. За весь период циклоны находились над полыньями, исследуемого района 1838 дней, что составляет 42% от всей выборки. Особо выделены случаи, когда происходила регенерация циклона — всего 91 случай. Углубление циклонических образований, связанное с полыньями составляло от 3 до 35 мб. Отдельно были рассмотрены все случаи длительного стационирования циклонических образований в районе полыней Карского моря (более 4-х суток) и моря Лаптевых (более 3-х суток). Для всех выбранных периодов относительно длительного стационирования циклонов анализировались карты распределения аномалий среднемесячной приземной температуры воздуха и приземного поля атмосферного давления. Для региона Карского моря из 38, выбранных стационирующих циклонов, отмечено 28 (74%) случаев формирования положительной аномалии температуры воздуха, и в 17 (45%) из них отмечено возникновение блокирующих ситуаций. Для моря Лаптевых выделено всего 14 стационарных циклона. Из них всего 7 (50% случаев) формируют аномалию температуры и 6 (42% случаев) – вызывают возникновение блока в тылу циклона. В подавляющем большинстве случаев при стационировании циклона происходит его регенерация (36 – для Карского моря и 10 – для моря Лаптевых). Во всех случаях отмечено наличие заприпайной полыньи. Суммарные, средние за месяц площади полыней изменялись от 4660 – 8667 кв.км. до 103610 кв.км.

Анализ среднемесячных полей аномалий приземной температуры воздуха (из архива ОДМП) за исследуемый период выявил 83 месяца с положительной аномалией температуры воздуха в районе Карского моря, из них 66 связано с стационированием циклонов над полыньями. В регионе моря Лаптевых отмечено 70 месяцев с положительной аномалией температуры воздуха. Следствием остановки циклона над полыньей является 33 случая.

Таким образом, мы видим, что влияние заприпайных полыней морей Карского и Лаптевых на формирование погоды в последние годы носит довольно регулярный характер и простирается вплоть до западной Европы. Однако в Северном Ледовитом океане, более или менее развитые, заприпайные полыньи отмечаются практически вдоль всего побережья. Степень их развития зависит от особенностей циркуляционных процессов того или иного региона. Как отмечалось выше, в нашем распоряжении имеются данные лишь данные о заприпайных полыньях в морях российской Арктики, но отсутствуют сведения об изменчивости полыней Канадского и Гренландского секторов. Полученные нами выводы о влиянии заприпайных полыней на погоду, по-видимому, можно распространить и на другие арктические заприпайные полыньи. Опираясь лишь на наши знания об изменениях площадей морей Карского и Лаптевых, рассмотрим влияние всех арктических заприпайных полыней на трансформацию термобарического поля Полярной области. С этой целью мы выполнили следующий анализ. На основании данных о приземной температуре и давлении на уровне моря архива NCEP мы построили графики распределения давления и температуры вдоль широтных кругов в зоне от 70^о с.ш. до 76 ^о с.ш. Данная область охватывает подавляющее большинство заприпайных полыней СЛО. Графики были построены для двух противоположных ситуаций – максимального и минимального развития полыней, указанных морей (например для зимы 1998 года). Затем с графиков распределения давления были сняты координаты локальных минимумов атмосферного давления, а с графиков распределения приземной температуры – координаты локальных экстремумов (минТ, махТ). Полученные координаты были нанесены на карту. Результат превзошел все ожидания. Для ситуации максимального развития полыней морей Карского и Лаптевых все точки минимального давления легли в области основных арктических заприпайных полыней, а точки экстремумов температуры расположились в полном соответствии с, описанной выше схемой влияния полыней на трансформацию термобарических полей. Области относительно высоких температур расположились с восточной стороны минимумов давления, а зоны минимальных температур – с западной. Результаты приведенного анализа отражены на рисунке 4. На врезках рисунка 4(б-в) представлены диаграммы распределения средних за декаду суммарных площадей морей Карского и Лаптевых в зимне-весенний период 1998 года. на рисунках 4 (г-ж) представлен пример графиков распределения ежедневных значений давления и температуры вдоль широты 75^о в периоды максимального развития полыней. На рисунке 4а видим упорядоченное распределение областей минимального давления и экстремумов температуры. Как уже отмечалось, все области минимумов давления расположились в районах локализации заприпайных полыней. Кроме, уже упоминавшихся, полыней моря Лаптевых и Карского, к ним относятся области полыней Восточно-Сибирского моря, обширная полынья в море Баффина – так называемая, “ Северная вода” и две небольшие полыньи в проливах Канадского архипелага. Еще одна обширная область минимального давления расположена в Гренландском море. Такая упрядоченность, по-видимому, свидетельствует об определяющем влиянии арктических заприпайных полыней (в период их наибольшего развития) на формирование длинных термобарических волн, по меньшей мере в нижней тропосфере. Интересно отметить, что области минимального давления практически повсеместно частично перекрываются областями относительно высоких температур. Согласно утверждению Ю.В.Николаева, который исследовал взаимодействие длинных температурных и барических волн именно эти области перекрытия представляют собой зоны интенсивных восходящих движений в атмосфере и, как следствие, являют собой зоны генерации доступной потенциальной энергии.

Графики распределения давления, построенные для периодов минимального развития полыней, не выявляют локальных минимумов давления в районе полыней. Они представляют собой довольно гладкое распределение с минимумом в районе Гренландского моря и максимумами в районе Канадского архипелага и Гренландии. Такое распределение приземного давления соответствует тому, что в тропосфере преобладает зональный перенос. Распределение температуры носит неупорядоченный характер, что свидетельствует об отсутствии влияния полыней на формирование температурного поля.

Как показано выше, учет влияния арктических заприпайных полыней, по меньшей мере, на процессы формирования погоды в Северном полушарии, чрезвычайно важен. Поэтому необходимо иметь четкое представление, что может оказывать воздействие на формирование полыней в различных масштабах времени. Изменения в пределах синоптического и сезонного масштабов времени происходят на фоне многолетней изменчивости циркуляции атмосферы. Межгодовую изменчивость атмосферы наиболее удобно описывать в терминах форм макро циркуляции и циркуляционных эпох Вангенгейма-Гирса (Гирс А.А./9,10/). Исследованиями последних лет установлено, что для исследуемого периода (1978-2001), характерно снижение интенсивности процессов форм С и Е и увеличение повторяемости процессов западной формы атмосферной циркуляции W.

Как показали исследования А.А.Гирса /9,10/ и совместные исследования автора и иванова В.В., при западной форме циркуляции W, протекающей на фоне довольно высоких значений индекса Е в регионе моря Лаптевых преобладают отжимные ветра и формируется положительная аномалия температуры воздуха. В целом распределение атмосферного давления в Северном Полушарии таково, что Арктический бассейн интенсивно разгружается ото льдов через Гренландское море. При данном типе макро циркуляции W(Е) в районе морей Карского и Лаптевых формируется область повышенной повторяемости циклонов, сравнимой с повторяемостью в центрах действия атмосферы.

На рисунках 5(а,б) представлены схемы положения высотных фронтальных зон на поверхности 536 гПа, распределения аномалий приземного давления и температуры и описание основных климатических параметров в Арктике при макро циркуляции формы W(Е). На рисунках 5(в,г) представлены графики межгодовой изменчивости аномалий циркуляционных индексов форм W и Е в феврале. Сравнение этих графиков и диаграмм на рисунке 1 (а,б) свидетельсвует о том, что развитие всех полыней моря Лаптевых в значительной степени определяется интенсивностью западной формы циркуляции W.

Литература

• Визе В.Ю. Гидрометеорологические условия в области кромки льдов Арктических морей. 1944 г., Труды АНИИ, т.184, с.с. 125-151.
• Гирс А.А. Вертикальная сруктура, формировние и преобразование основных типов атмосферной циркуляции. Издательтво ГЛАВСЕВМОРПУТИ, Москва, Ленинград, 1951, Труды Арктического НИИ, т.33, 151с.
• Гирс А.А. Макроциркуляционный метод долгосрочных метеорологических прогнозов. Ленинград, Гидрометеоиздат, 1973 г., 478 с.
• Дмитренко И.А.,С.А.Кириллов, В.А.Грибанов и Х. Кассенс Оценка ледопродуктивности стационарных полыней на шельфе морей Карского и Лаптевых на основе многолетних гидрологических наблюдений. “Метеорология и Гидрология”, 2001, № 12, с. 38-49
• Доронин Ю.П. Тепловое взаимодействие атмосферы и гидросферы в Арктике. Л.,Гидрометеоиздат, 1969 г., 299 с.
• Дрогайцев Д.А. Взаимодействие Арктических морей с Атмосферой. М,Л., Гидрометеоиздат, 1949 г., Труды Центрального института прогнозов, вып. 013, 147 с.
• Захаров В.Ф. Роль заприпайных полыней в гидрохимическом и ледовом режиме моря Лаптевых//Океанология. -1966. -Вып. 24. -С. 168-179.
• Захаров В.Ф. Морские льды в климатической системе. Санкт-Петербург.Гидрометеоиздат. 1996. -213 с.
• Исследования расположения и динамики морских льдов по телевизионным снимкам ИСЗ “Метеор”//Л. Гидрометеоиздат. -1972. -130 с.
• Карелин И.Д. Исследования стационарных полыней по данным наблюдений со спутников // Тр. ААНИИ. -1981. -Т. 388. -С. 104-109.
• Макштас А.П. Тепловой баланнс арктических льдов в зимний период. Гидрометеоиздат, Ленинград, 1984 г., 66 с.
• Николаев Ю.В., Макштас А.П., Иванов Б.В. К проблеме изучения прикромочных зон Арктических морей. Л., Гидрометеоиздат, 1986г.,Тр. ААНИИ, т.406, с131-137.
• Попов А.В, Иванов Б.В., Карелин И.Д. Заприпайные полыньи арктических морей и изменения Климата. Изд. Дальнаука, Владивосток, 2000г., Труды Арктического Регионального Центра, Том II, часть1, Гидрометеорологические и биогеохимические исследования в Арктике, с 44-52.
• Popov A.V., Karelin I.D., Ivanov B.V. Genesis of waters and ice in flaw polynyas of the Laptev Sea and its role in Climate Change in the North Polar Area.// Fifth Workshop Russian-German Cooperation: Laptev Sea System. Program and Abstracts. State Research Center — AARI, St.Petersburg, Russia, November 25-29, 1999а, 62-63 pp.
• Проворкин А.В.Использование снимков, полученных с метеорологических спутников в качестве основы для составления карт. Тр. ААНИИ,1977, т. 343, с. 34-39.
• Романов В.Ф., Арискина Н.В., Васильев В.Ф., Лагун В.Е. Энергетика атмосферы в Полярных областях. Ленинград, Гидрометеоиздат,1987г., 296 с.
• Хотон Дж.Т., Морель П. Всемирная программа исследований климата. В кн. Глобальный Климат. Перевод с англ. под ред. Дж.Т Хотона, Ленинград, Гидрометеоиздат, 1987 г., с.с. 14-34.
• Aagaard K, L.K. Coachman, E. Carmack. On the halocline of Arctic Ocean. // Deep-Sea Research, vol. 28A, No 6, pp.529 to 545, 1981
• Dethleff D., P.Loewe, E.Kleine The Laptev Sea flaw lead — detailed investigation on ice formation and export during 1991/1992 winter season.// Cold regions science and technology, 27 (1998), 225-243.
• Dethleff D., E.Kleine, P.Loewe. Oceanic heat loss, sea ice and sediment in a turbulent Siberian lead.// Physics of ice-covered Seas — summer sckool in Savonlinna.Report Series in Geophysics, No. 28, University of Helsinki, Department of Geophysics.
• Cavalieri D.J., S. Martin. The contribution of Alaskan, Siberian, and Canadian coastal polynyas to the halocline layer of Arctic Octan. // Journal of Geophysical Reserch, vol. 99, No. C9, Pages 18,343-18,362, September 15, 1994.
• Martin S., Donald J. Cavalieri. Contribution of the Siberian Shelf Polynyas to the Arctic Ocean Intermediate fnd Deep Water. // Journal of Geophysical Reserch, vol. 94, No. C9, Pages 12,725-12,738, September 15, 1989.
• Piase C.H. The size of wind-driven polynyas, J.Geophys.Res.,92,7049-7059,1987
• Schneider, W., and G.Budeus,On the generationof the Northeast water polynya, J.Geophys.Res.,100,4269-4286,1995
• Winsor P. and G. Björk Polynya activity in the Arcttic Ocean from 1958 to 1997. Journal of Geophysical Reserch, vol 105, NO. CA, pages 8789-8803, APRIL 15,2000

И.Г. Ульянич., С. М. Сомова, Н.Н. Калинина

МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ СУДОВЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ, КАК В ПРОСТРАНСТВЕ, ТАК И ВО ВРЕМЕНИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИИ ЭЛЕКТРОННО-СПРАВОЧНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ПОСОБИЙ

Применение морской климатической информации для безопасности и экономичности проведения операций в открытом море всегда признавалось важным. Для получения обобщенных сведений о гидрометеорологическом режиме в различных регионах Мирового океана осуществляется сбор, накопление и обработка многолетних фактических данных наблюдений за параметрами окружающей среды. Ряды морских климатологических данных, охватывающие большое количество параметров морской атмосферы и поверхности моря являются очень важными для обеспечения обслуживания потребителей различных областей, а также для исследования глобального климата.

В данной работе рассматриваются методы и приемы подготовки информационных баз судовых метеорологических наблюдений для проведения расчетов при формировании режимных справочных пособий. Выбор масштабов временного и пространственного осреднения.

Судовая метеорологическая информация по сравнению с аналогичными сухопутными данными обладает специфическими особенностями. Совокупность данных судовых наблюдений является неоднородной в пространстве и во времени, поэтому многие статистические приемы, используемые для наземных данных, не применяются к морским данным.

Источниками данных для режимного обобщения являются исторические архивы, хранящиеся в Госфонде по морской метеорологии. Имеющиеся наблюдения распределены крайне неравномерно по акваториям Мирового океана. Поэтому в базовом архиве по судовой метеорологии “МОРМЕТ”, который включает все доступные судовые наблюдения, как отечественных, так и зарубежных судов, данные наблюдений представлены в виде нерегулярного временного ряда (в хронологическом порядке) в конкретной одноградусной трапеции. В данном ряду место наблюдения может значительно отличаться для разных членов ряда в пределах 1º х 1º трапеции. Кроме того, каждое метеорологическое наблюдение содержит измеренные значения скалярных (температура воды и воздуха, атмосферное давление и другие) и векторных величин (ветер, волны), которые требуют различного подхода к анализу и обработке этих данных.

Отдельно следует отметить проблему зимы, когда в холодное время года большая часть акватории Мирового океана покрыта льдом или наблюдаются очень неблагоприятные для судоходства условия, и наблюдения в это время года практически отсутствуют. Поэтому необходимо предусмотреть получение вероятностных характеристик за неполный период, т.е. без зимнего сезона. Имеет место и проблема, связанная с плохой освещенностью данными отдельных акваторий Мирового океана, пусть даже и равномерно в течение года.

Следовательно, при разработке программного обеспечения, позволяющего выполнять статистический анализ данных, необходимо предусматривать обработку данных для различных пространственных масштабов: 1º х 1º , 1º x 2º , 2º x 2º , 5º x 5º , 5º x 10º , 10ºx 10º , а в идеале трапеций произвольного размера.

1 Формирование поквадратных массивов данных судовых наблюдений в открытом море

Для климатологических обобщений нерегулярные в пространстве и во времени судовые наблюдения необходимо формировать в поквадратные массивы. Поквадратные массивы формируются для каждого региона Мирового океана отдельно. В конкретной трапеции 1º х 1º за конкретные сутки может быть одно наблюдение, несколько (даже за конкретный срок) и ни одного. Основное количество наблюдений сосредоточено в тех трапециях, через которые проходят судоходные основные трассы. Существуют трапеции, в которых на протяжении нескольких лет не сделано ни одного наблюдения.

Пусть x _i= x (t_i, j _i, l _i) — измеренные значения гидрометеорологической величины x в момент времени t_i в точке с координатами (j _i, l _i); Значение широты и долготы (j _i, l _i) принадлежит трапеции Мирового океана заданного размера.

В дальнейшем будем предполагать, что { x } — временной ряд, t_i £ t_i+1, равенство возможно тогда, когда в выбранной трапеции наблюдения за метеорологическими величинами ведутся с нескольких судов. Так как измерения величины x проводятся практически в случайных точках трапеции, то координаты точек (j _i, l _i) также можно рассматривать как случайные и для них необходимо знать основные статистические характеристики (m _j , ml )- оценку точки выбранной трапеции, к которой можно отнести значения m x и характеристики разброса точек наблюдения относительно (m _j , ml ).

Временной ряд x _i является неэквидистантным, т.е. интервалы времени между измерениями — различные по величине. Поэтому необходимо определять

m^* _t — оценку времени, к которому необходимо относить математическое ожидание m x (норму) .

Прежде, чем проводить собственно расчет параметров режима, необходимо провести предварительный анализ данных – отбраковку ошибочных или нетипичных данных и оценку свойств их статистического распределения, что важно при определении степени достоверности отдельных параметров режима. Нужно отметить, что многие метеорологические параметры в архивах по судовой метеорологии, представлены в закодированном виде, и необходимо привести их к натуральным единицам измерения. Поскольку формируются поквадратные массивы для отдельных регионов Мирового океана то, прежде всего, проводится автоматизированный контроль на принадлежность наблюдения данному району.

2. Формирование климатологических рядов

Существенную роль для климатологического анализа оказывает однородность временных рядов. Специфика морских наблюдений, когда данные собираются множеством судов в произвольные моменты времени, делает невозможным использование рекомендаций по анализу причин вызывающих нарушение однородности рядов наблюдений для наземных станций.

Данные нерегулярных судовых наблюденийв подавляющем большинстве случаев позволяют оценить только параметры среднего многолетнего месячного, сезонного и годового хода характеристики и ее межгодовой изменчивости. При формировании климатологических рядов на основе данных нерегулярных наблюдений производится усреднение не только по времени, но и по пространству. При этом исходный массив разделяется на фрагменты по квадратам, месяцам (сезонам) и календарным годам.

3. Расчет статистических параметров режима характеристик морской среды

3.1. Перечень статистических параметров режима для скалярных гидрометеорологических величин

Для изучения гидрометеорологического режима морских акваторий используются следующие характеристики:

mx — климатическая норма гидрометеорологической величины. Обычно это оценка m ^*x математического ожидания случайной функции x = x (t, j , l )

x ^*_min , x ^* _max — пределы изменения величины x .

D^*x — оценка дисперсии (и среднеквадратического отклонения s ^*x ) — как характеристики отклонения величины x от климатической нормы.

P ^*x (x) — повторяемость по заданным градациям величины x — это оценка плотности распределения, где х — середина градации.

Квантили kx (x)- это оценка функции распределения.

Так как x (t, j , l ) — является случайной функцией времени и координат, то необходимы дополнительные характеристики:

Г₁ — Г ₂— период наблюдения величины,

Т _min , Т _max — даты наблюдения минимального и максимального значений величины x ;

N — количество наблюдений.

Вычисление указанных величин не представляет труда, если { x _i }-значения гидрометеорологической величины в фиксированной точке пространства и с постоянной во времени дискретностью. В Мировом океане наблюдения нерегулярны как во времени, так и в пространстве. Поэтому способы вычисления, указанных выше характеристик, требуют специального подхода.

3.2. Перечень статистических параметров режима необходимый для анализа векторных величин

Для обработки векторных параметров будем использовать как традиционные для гидрометеорологии способы, так и предложенный В.А. Рожковым и его учениками [ 1 ] векторно-алгебраический. При этом ряды гидрометеорологических наблюдений рассматриваются, как периодически коррелированные случайные процессы (ПКСП).

Пусть x = x (t_i, j _i , l _i) = (V,D)(t, j , l ) векторный ряд наблюдений в моменты времени t и в точке с координатами (j _i , l _i ), принадлежащей заданной трапеции Мирового океана.

Для описания изменчивости векторной величины будем использовать следующие характеристики:

P(x,y) — повторяемость значений векторной величины V по градациям и направлению D, обычно по 8 или 16 румбам, как оценку двумерной плотности векторной случайной величины;

x — середина градации по составляющей V;

y — середина градации по направлению D;

• m_v — среднее значения для каждого из основных направлений.

Дополнительные характеристики, необходимые для нерегулярных временных рядов с переменной дискретностью:

N- количество наблюдений,

Г₁-Г₂— реальный период наблюдений,

(m _j , ml ) — средние координаты,

m^* _t — среднее время. Все это для каждого основного направления.

v _min , v _max — минимальные и максимальные значения величины V для каждого из румбов y.

Векторно-алгебраический способ анализа позволяет определить математически более обоснованно, более правильно, характеристики векторного процесса.

m v₁

Это прежде всего ¦ ¦ — оценка вектора математического ожидания;

m v₂

I ₁, I ₂, l — оценка инвариантов тензора дисперсии векторного процесса. Дополнительно необходимо определять время и координаты, к которым можно отнести вычисленные оценки (как описано выше).

Пусть x (t, j , l ) = x _i — нерегулярный в пространстве и времени временной ряд данных наблюдений за величиной.

x _i будем рассматривать как отсчет периодически коррелированного случайного процесса (ПКСП) в моменты времени t , x (t) — нестационарный случайный процесс с периодом коррелированности Т= 1 год. Тогда основные вероятностные характеристики ПКСП x (t) будут периодическими функциями с периодом Т:

mx (t) — математическое ожидание

Dx (t) — дисперсия

Kx (t, t ) — корреляционная функция.

Эти функции периодические, с периодом Т, допускают представление в виде ряда Фурье:

¥ 2k

m (t) = S m_k exp (i —— t); (1)

k=0 T

¥ 2k

D(t) = S D_k exp (i —— t); (2)

k=0 T

¥ 2k

K (t, t ) = S K_k(t ) exp (i —— t) , (3)

k=0 T

где m_k, D_k , K_k(t ) — коэффициенты, которые можно рассматривать как вероятностные характеристики ПКСП, наряду с функциями m (t), D(t) и K (t, t ).

Нерегулярность во времени требует особых способов вычисления оценок mx (t), Dx (t) и практически не позволяют вычислить Dx (t, t ).

m^*x (t) является оценкой многолетней нормы метеорологической величины D ^*x (t) является характеристикой отклонения от m x (t) величины x . Коэффициенты m_k , D_k разложения m x (t), Dx (t) в ряд Фурье называются компонентами математического ожидания и дисперсии, используются при изучении климата.

4. Определение способа вычисления среднего значения для судовых данных, имеющих переменную дискретность наблюдений в пространстве и во времени

В гидрометеорологии наиболее важными характеристиками являются средние значения гидрометеорологических величин. При определении средних значений по данным судовых наблюдений используются методы для периодически коррелированных случайных процессов (ПКСП).

Пусть ξ(t,φ,λ) — ряд наблюдений за конкретной гидрометеорологической величиной ξ в моменты времени t и в точках с координатами (φ, λ), где (φ,λ) принадлежит заданной трапеции Мирового океана 1° х 1° .

Для удобства изложения представим ξ(t,φ,λ) в виде: ξ(t,φ,λ) = ξ _ijkl (φ,λ),

где – l = 0, 1,…23 — час наблюдения,

k = 1, 2, … k_j — день наблюдения,

j = 1, 2,…12 — месяц наблюдения,

k_j — количество дней в месяце j,

i = Г₁, Г₂,…Г_n — год наблюдения .

Для каждого месяца, сезона и года (многолетних) определяется количество значений, попавших в каждую градацию и общее число наблюдений.

Для того, чтобы избавиться от неравномерности во времени наблюдений, когда в некоторые дни выполняется много наблюдений в течение суток в данной одноградусной трапеции, а в другие дни наблюдения не проводятся, вычисляем среднесуточные значения ξ ijk (φ, λ) θ одновременно вычисляются новые (φ, λ) κоординаты среднесуточных значений. Величины ξ ijk (φ, λ) θмеют самостоятельные значения, они могут использоваться в дальнейшем для получения (интерполяции) полей среднесуточных значений.

Вычисляются ξ ij (k,φ,λ) — δля каждого года i , месяца j среднемесячные значения гидрометеорологической величины. Одновременно вычисляются средние координаты точки (φ, λ) и средний день наблюдения k.

Вычисление ξ _j (i, k, φ, λ) — среднемесячных (за многолетний период) значений гидрометеорологических величин. Определяется также средний год наблюдения i и средние координаты (φ,λ).

Величину m_j (k,φ,λ) = ξ _j (i,k,φ,λ) обычно называют многолетней нормой величины ξ за месяц. Но, m_j (k,φ,λ) вычисленное по данным судовых наблюдений часто относится к дню k месяца j, и k отличается от середины месяца, т.е. m_j (k,φ,λ) является смещенной.

Поэтому необходимо вычисление m_ξ(t,φ,λ) многолетних месячных норм как оценок математического ожидания ПКСП. Обычно вычисляют значения m_ξ(t,φ,λ), для t равного середине каждого месяца j, т.е. для t=16, 46, …- середина (день) месяца 1,2, …

Для вычисления используем линейную интерполяцию величин m_j (k,φ,λ), т.е. m_j (k,φ,λ) заменяется отрезками прямой, соединяющей точки

m₁(k,φ,λ) m₂(k,φ,λ)

m₂(k,φ,λ) m₃ (k,φ,λ)

. . . . . . . . .

m₁₂(k,φ,λ) m₁ (k,φ,λ) .

Середины этих отрезков принимаются за оценку m_ξ(t,φ,λ). Соответствующим образом определяются также координаты (φ,λ), к которым относим m_ξ(t,φ,λ).

Для вычисления значений в трапециях произвольно заданного размера ( n х m.) после вычисления средних значений для каждой одноградусной трапеции по методике изложенной выше, осуществляется осреднение полученных значений для n х m одноградусных трапеций.

5. Определение способа вычисления дисперсии судовых данных

Обычно оценку дисперсии D*_ξ определяют для случайной величины по одной из формул:

1 _{N 2}

D *_ξ= —— ∑ ξ⁰_l, (4)

N-1 ^l=1

где ξ⁰_l= ξ_l m_ξ , N — число значений величины ξ.

Или

1 _N

D *_ξ= ——( ∑ ξ²_l — Nm²_ξ) (5)

N-1 ^l=1

где m_ξ— математическое ожидание величины ξ.

В гидрометеорологии вычисляют обычно дисперсию среднесуточных значений относительно многолетней суточной нормы (математического ожидания) или среднемесячных значений относительно многолетней месячной нормы. При этом, как правило, используют эквидистантные ряды наблюдений. При обработке данных судовых метеорологических наблюдений дисперсию вычисляют по одной из указанных выше формул. При этом в качестве m_ξ используют среднее многолетнее значение (за конкретный месяц), величины ξ. Или используют все наблюденные значения ξ. При таком способе определения дисперсии получаем завышенное значение. Более точное значение можно получить по следующей схеме:

Оценка дисперсии D*_ξ(t,φ,λ) наблюденных значений.

Пусть m*_ξ(t,φ,λ) значение математического ожидания ПКСП ξ(t) для суток t.

ξ‘(t) — ряд наблюдений полученный из ξ _ijkl (φ,λ) путем случайной выборки одного значения за каждый день k, месяца j, года i.

Вычисление оценки дисперсии D*_ξ(t) периодически коррелированного случайного процесса ξ(t).

В описании алгоритма получения оценки m*_ξ(t) — математического ожидания случайной функции ξ(t) в приближении ПКСП были введены ряды:

ξ _ijk (φ, λ)- ряд «среднесуточных значений» гидрометеорологической величины;

ξ _ij (k, φ, λ)- ряд среднемесячных значений, причем эти среднемесячные значения относили к конкретному дню k месяца j;

ξ‘_ijk (φ, λ)- ряд наблюденных значений случайной величины ξ .

ξ _ijk (φ, λ) получаем из ξ _ijkl (φ,λ) путем случайного выбора за сутки k одного значения величины ξ, если было за эти сутки в данной трапеции 1х1 более чем одно наблюдение.

Используя при вычислении дисперсии каждый из этих трех рядов, получим оценки дисперсии среднесуточных значений, дисперсии среднемесячных значений и дисперсии наблюденных значений.

Пусть ξ (k,φ,λ)- один из трех указанных выше рядов. m_ξ(t) — математическое ожидание ПКСП.

Оценку дисперсии вычисляем по схеме:

Для каждого месяца j вычисляем ξ ⁰_j (k,φ,λ) = ξ (k,φ,λ) — m_ξ(t)

1 _N

D _ξ(k,φ,λ)= —— ∑ (ξ ⁰_jl (k,φ,λ))²

N-1 ^l=1

D*_ξ(t) получаем путем кусочно-линейной интерполяции D _ξ(k,φ,λ) для k=16,46,… т.е. для дня k равного середине каждого месяца. Значения m*_ξ(t), D*_ξ(t) являются оценками математического ожидания и дисперсии ПКСП ξ (k,φ,λ). Причем под оценкой дисперсии в действительности имеем оценки трех значений дисперсии: исходных, среднесуточных и среднемесячных значений величины, интерполированные на середину каждого месяца. Все эти оценки могут использоваться при решении различных задач.

6. Вычисление компонент математического ожидания и дисперсии

Так как функции m_ξ(t), D_ξ(t) являются периодическими функциями с периодом T= 12 месяцев, т.е.
m_ξ(t) = m_ξ(t+ ℓT), D_ξ(t) = D_ξ(t+ ℓT), то m_ξ(t), D_ξ(t) можно представить в виде :

₅

m_ξ(t) =a₀^(m) + S (a _l ^(m) cos 2p lt/T + b _l ^(m) sin2p lt/T) (6)

_{l =1}

₅

D_ξ(t) = a₀^(D) + S (a _l ^(D) cos 2p lt/T + b _l ^(D) sin2p lt/T)

_{l =1}

где a_k^(m), b_k^(m), a_k^(D), b_k^(D) , k = 0, 1, 2,…являются коэффициентами разложения периодических функций m(t), D(t) в ряды Фурье и определяются одним из способов вычисления коэффициентов ряда Фурье; В [1, 2 ] рассматриваются вопросы интерпретации компонент математического ожидания и дисперсии применительно к гидрометеорологии. Отметим, в частности, что a₀ для математического ожидания равно среднегодовой норме гидрометеорологической величины. a_k, b_k можно использовать для объективной классификации полей гидрометеорологического элемента.

7. Вычисление повторяемости гидрометеорологической величины как оценки плотности P*_ξ(x)

Повторяемость определяется стандартным для гидрометеорологии способом. Строится система интервалов:

(ξ _min—ε, ξ _min —ε +h],

(ξ _min— ε+h], (ξ _min —ε + 2h]

. . . . . . .

(ξ _max – h +ε₁] (ξ _max+ε₁)

где — ξ _min ,ξ _max минимальное и максимальное значение величины; ε, ε₁, h — некоторые величины заданные исследователем, значения пределов изменения каждой градации.

Для каждого месяца, сезона и года (многолетних) определяется количество значений, попавших в каждую градацию и общее число наблюдений. При этом за каждые сутки наблюдений выбирается только одно значение (случайным образом, если их было несколько).

Пусть за месяц j : n- число градаций, k₁, k₂,…k_n — количество наблюдений попавшее в градацию 1, 2,…n; N — общее число наблюдений, тогда

k_i

P_i= —— , i =1, 2,…n-1 — вероятность того, что x _i< x ≤ x_i+1 (7)

N

(x_i, x_i+1]- i-я градация; P_i = p_i ·100 % — повторяемость в процентах гидрометеорологической величины для градации. Значения p₁,p₂,…p_n— является оценкой плотности распределения вероятностей случайной величины p(x) для месяца, сезона или года.

8. Вычисление квантилей функции распределения вероятностей

Пусть p₁,p₂,…p_n-вероятность попадания метеорологической величины в интервал 1,2,…n. Пусть x₁,x₂,…x_n — середины этих интервалов.

x₀ = ξ_{min —} ε

x_n+1 = ξ_max+ε₁

_{Пусть f0=0}

f₁=f₀+p₁

. . . .

f_n-1=f_n-2+p_n-1

f_n=f_n-1+(p_n-p_n-1)/2

f_n+1=1

Тогда f_0,f_1,… f_n , f_n+1 — являются значениями оценки функции распределения, соответствующие значениям x₀, x₁,…x_n+1.

Пусть F(х ) — кусочно-линейная интерполяционная функция, интерполирующая значения f_0,f_1,… f_n , f_n+1 . Тогда значение квантили х_fi определяется как такое число для которого

F(х_fi ) = f_i

Tак как F(х ) функция однозначная, то определение х_fi не представляет труда.

х_fi – f_i — квантиль.

Обычно f_i = 0.01, 0.05, 0.10, 0.25, 0.50, 0.75, 0.90, 0.95 , 0.99.

Описанный алгоритм получения квантилей функции распределения дает хорошие результаты в том случае, когда выборка (временной ряд) по которой определялась повторяемость и вероятности р достаточно большая. В случае малой выборки, не более 15-20 значений, Тьюки рекомендует использовать значение квантилей как порядковые статистики выборки.

Пусть ξ₁,ξ₂,..ξ_m — ранжированный ряд. Тогда медиана (x_0.50) определяется по формуле

ξ _[n/2]+1, если n- нечетное число (8)

x_0.50=

( ξ_[n/2]+ξ_[n/2]+1)/2, если n — четное

Где [ ·] — целая часть числа. Аналогично определяются и остальные квантили:

x_0.25 – как точка разбивающая упорядоченные значения выборки на 1 и 3 части соответственно, x_0.75— на 3 и 1 части и т.д. Выбор способа вычисления квантилей осуществляется программным путем. Для тех месяцев, когда наблюдений мало вычисления могут выполняться по Тьюки, а когда их достаточно много – традиционным способом.

9. Анализ и обработка векторных величин судовых метеорологических наблюдений

Наблюдения за ветром представляют собой векторные величины, т.е. одно измерение представляет собой два числа: скорость (ветра) и направление. Для анализа векторных величин, измеряемых морскими судами, используются как традиционные для гидрометеорологии методы (вычисление повторяемости значений скорости ветра для разных направлений (румбов) и градаций изменений скорости), так и векторно-алгебраический способ, наиболее подробно изложенный в работе [4].

Судовые метеорологические наблюдения содержат кроме измерений характеристик ветра также измерения характеристик волнения (высота, период, длина волн). Эти величины являются скалярными, но они связаны с направлением распространения волн. Для их анализа используется подход, связанный с вычислением оценок двумерных плотностей распределения вероятностей — повторяемости значений величины по градациям и направлениям.

Морские метеорологические наблюдения за ветром рекомендуется описывать следующими величинами и функциями:

P(x,d) — повторяемость скорости ветра по направлениям и градациям;

m_vD — среднее значение скорости по каждому из 8 направлений;

max v_D — максимальное значение скорости ветра по каждому из направлений;

k₀ — количество случаев штиля;

m_v1 ,m_v2 — проекции вектора математического ожидания на координатные оси;

λ₁, λ₂ — инварианты тензора дисперсии скорости ветра;

α — σгол наклона большой оси эллипса дисперсии к исходной системе координат;

Ö λ₁ , _Ö λ₂ — среднеквадратическое отклонение скорости ветра по основным направлениям.

9.1 Вычисление повторяемости скорости ветра по направлениям и градациям

Скорость ветра является векторной величиной, характеризуется направлением d — откуда дует ветер и величиной модуля скорости v, т.е.

V = V(v,d), v= |V|

Обычно d измеряют в градусах направления, а v в м/сек.

Пусть V = V(t,φ,λ) значения вектора скорости ветра, измеренные в определенной трапеции Мирового океана и за определенный многолетний месяц. Наиболее распространенной в гидрометеорологии характеристикой ветра является повторяемость скорости ветра по градациям и направлениям P(x,d). Обычно вычисляют повторяемость по 8 или 16 направлениям ( румбам).Так как судовые наблюдения в архивах обычно содержат направления ветра в десятках градусов, то мы будем вычислять повторяемость по 8 румбам. Повторяемость скорости ветра, является оценкой двумерной плотности распределения вероятностей.

Повторяемость P(x,d) будем вычислять по следующей схеме:

Выберем систему интервалов изменения модуля скорости ветра v, пусть это будет

(0, x₁], (x₁,x₂],…

x₁,x₂, … обычно определяются исследователем.

Выберем систему из 8 интервалов (337.5°, 22.5°], (22.5°,67,5°]…

Величина каждого интервала 45°. Середина интервала — 0, 45, 90 и т.д., т.е. середина интервала — основные значения румба ± 22,5°.

Определим количество значений скорости ветра V(v,d) таких, что

x_i < x ≤ x_i+1

d _j < d ≤ d_j+1,

i=1,2, … k_v

j= 1,2, …8

k_v — количество интервалов изменения скорости ветра.

Для каждого прямоугольника (x_{i ,} x_i+1] и (d_j, d_j+1] определяется повторяемость P_ij по следующей формуле:

P_ij =( k_ij /N)·100% , (9)

где: i,j — индекс прямоугольника; k_ij — количество значений, попавших в прямоугольник; N — общее число измерений (длина выборки).

Одновременно определяются для каждого интервала направлений (каждого румба) максимальное, среднее и минимальное значение модуля скорости ветра. Определяется также количество измерений, для которых |V| =0 , т.е. число случаев штиля.

Вычисление повторяемости P(x,d) может осуществляться двумя вариантами:

1) используются все измеренные значения ветра за данный многолетний месяц в данной трапеции;

2) используется за каждые сутки только одно значение (случайным образом выбранное), если измерений было несколько за данные сутки.

9.2 Вычисление повторяемости по градациям направления распространения волн и по градациям значений высоты, периода и длины волн

Характеристики волнения: высота волны h_w, период p_w, длина l_w не являются по своей природе векторными величинами, хотя волнение характеризуется также направлением распространения волн. Поэтому важной климатологической характеристикой для описания волнения являются повторяемость высот волн по градациям и направлениям P(h_w, d_w); повторяемость периода волн по градациям и направлениям P(p_w, d_w); повторяемость длин волн по градациям и направлениям P(l_w, d_w). Причем это касается как ветрового волнения, так и волн зыби. Алгоритм получения этих характеристик волнения аналогичен алгоритму для повторяемости значений скорости ветра.

9.3 Векторно-алгебраический способ анализа вектора скорости ветра: Краткое теоретическое обоснование метода

Пусть V(t) – векторный, случайный процесс, проекции на оси декартовой системы координат которого, соответственно равны: v₁(t) и v₂(t). Следуя работе [5] определим математическое ожидание m_v как плоский вектор

m_v = M { V(t) } = m_v1℮₁ + m_v2℮₂ (10)

А дисперсию D_v как симметричный диодный тензор

D_v=M{V°(t) ○ V°(t)} = λ₁^(D) (℮₁^(D) ○ ℮₁^(D)) + λ₂^(D) (℮₁^(D) ○ ℮₂^(D)), (11)

Где: M{·} — оператор математического ожидания; ○- знак тензорного умножения векторов; m_v1, m_v2 — математические ожидания проекций вектора v₁(t), v₂(t); ℮₁^(D),℮₂^(D) — единичные орты; (℮_i ○ ℮_k)- единичные диады вида (1, 0 ( 0, 0

0, 0) 0, 1);

λ₁^(D), λ₂^(D) — инварианты тензора D_v.

В работе [5] величины λ_1,2^(D) названы поперечной и продольной дисперсией, однако при α ^(D) ≠0 эти названия весьма условны. Центрированный векторный процесс Vº(t) получаем путем вычитания:

Vº(t) = V(t) — m_v (12)

Базисные орты ℮_1,2 в формуле (10) и ℮_1,2^(D) в формуле (11) имеют, как правило различную ориентацию: чаще всего принимают направление ℮₁ на север (v₁ проекция на меридиан), а ℮₂— на восток ( v₂ проекция на параллель). Каждому симметричному тензору может быть проставлена в соответствие центральная кривая второго порядка, для тензора дисперсии. Эта кривая — эллипс с осями, пропорциональными λ₁ , λ₂. Ориентация большой оси эллипса относительно исходной координатной системы определяется углом

α ^(D) = arctg [2D_v1v2/(D_v1 — D_v2)] , (13)

где: D_v1 = М{v₁º²}; D_v2=M{v₂º²}; D_v1v2 =M{v₁º v₂º}, èнварианты λ_1,2^(D) и характеризуют дисперсию проекций векторного процесса V(t) на оси ℮_1,2 ^(D) , причем эти проекции являются не коррелированными.

Вычисления оценок вероятностных характеристик векторного, случайного процесса осуществляется следующим путем: пусть V=V(v,d) – векторный временной ряд (для определенности ряд измерений модуля скорости ветра v и направления в градусах d за определенный многолетний месяц). Пусть система координат выбрана таким образом, что ось абсцисс направлена на север , а ось ординат на восток, тогда проекции вектора V на выбранные координатные оси можно определить по формулам:

v₁= vcos(p d /180°) v₂= vsin(p d /180°) (14)

v₁

V= v₁℮₁ + v₂℮₂ = новое представление временного векторного ряда.

v₂

Оценку математического ожидания можно вычислить по формуле:

mv₁

MV = mv₂

1 _N

mv₁= ¾ ¾ ∑ v _1i

N ⁱ⁼¹

1 _N

mv₂= ¾ ¾ ∑ v _2i

N ⁱ⁼¹

N — длина векторного ряда.

mv₁

Вектор ( ) является для ряда измерений направления и скорости ветра за

mv₂

многолетний месяц — многолетней месячной нормой. Модуль |Mv| = √(mv₁² + mv₂²)

Направление: d_m=arctg (mv₂ / mv₁)_.

Дисперсия векторного процесса (в том числе и ветра) является сложным математическим объектом – тензором дисперсии. Интерпретация этого тензора весьма трудная задача. Тензор меняет свою структуру в зависимости от выбранной системы координат. Поэтому в гидрометеорологии используют для описания дисперсии инварианты λ₁, λ₂ тензора дисперсии.

Величины Ö λ₁ и _Ö λ₂ являются полуосями эллипса среднеквадратического отклонения для скорости ветра. Величины λ₁, λ₂, α οрактически полностью характеризуют дисперсию (среднеквадратическое отклонение) ветра и указывают на отклонение значений от вектора mv₁ в любом направлении mv_2. Смысл инвариантов λ₁, λ₂ и угла α показан на рис.1:

«>

Рис. 1.

λ₁ и λ₂ являются максимальным и минимальным значением дисперсии скорости ветра для различных направлений. В [5 ] обсуждаются способы определения инвариантов λ₁, λ₂ и угла α, а также вектора m_v по данным функции повторяемости P (x,d).

Вопросы применения векторно-алгебраического способа анализа векторных случайных процессов применительно к гидрометеорологии детально рассматриваются в [1-2].

Заключение

В работе приведено описание методических подходов, которые предлагаются для обработки и анализа судовых метеорологических наблюдений при получении статистических характеристик режимно- справочных климатических пособий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Драган Я. П., Рожков В.А., Яворский И.Н. Методы вероятностного анализа ритмики океанологических процессов. Л, Гидрометеоиздат, 1987.- 320 с.

2. Рожков В.А. Теория вероятностей случайных событий, величин и функций с гидрометеорологическими примерами. Книга 2.С.-П,Прогресс-Погода, 1996. – 560 с.

3. Тьюки Д. Анализ результатов наблюдений. Пер. с англ.- М.: Мир,1981.-693 с.

4. Белышев А.П., Клеванцов Ю.П., Рожков В.А. Вероятностный анализ

морских течений. — Л.: Гидрометеоиздат, 1983. – 264 с.

5. Вероятностный анализ и моделирование океанологических процессов. Сборник статей, Л., Гидрометеоиздат, 1981.

Новые публикации

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕРХНЕГО ПЕРЕМЕШАННОГО СЛОЯ И КРУПНОМАСШТАБНОЙ ДИНАМИКИ ОКЕАНА

18 декабря 2002 г. в Гидрометцентре России состоялась защита диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Юрий Дмитриевича Реснянского.

Актуальность математического моделирования увеличилась, особенно в последнее десятилетие в связи с резким уменьшением контактных наблюдений. Важность этих исследований определяется также необходимостью получения прогностической информации о состоянии вод открытого океана и морей России. Иногда только результаты моделирования позволяют получить необходимую информацию в труднодоступных районах.

В автореферате представлены вопросы моделирования верхнего перемешанного слоя и крупномасштабной динамики океана с общими сведениями об имеющихся моделях и методах и их оценкой, а также формулировкой моделей, представляемых автором.

Новыми результатами являются схема численного решения уравнений локальной модели верхнего перемешанного слоя, модель общей циркуляции океана, автоматизированная схема прогноза температуры поверхностного слоя океана на средние сроки, выявлена полугодовая цикличность в сезонной изменчивости интегральных характеристик океанической циркуляции.

Представленные в диссертации модели нашли широкое применение в отечественных и зарубежных исследованиях при решении различных задач динамики океана и атмосферы.

Информация приготовлена на основе автореферата диссертации

Мероприятия ЕСИМО

Е.Д.Вязилов

КОНФЕРЕНЦИЯ «ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ ОБ ОКЕАНЕ — АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ, РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ И В МОРСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

(8-10 октября 2002, ВНИИГМИ-МЦД)

На конференции рассматривались:

итоги первого этапа (1999 — 2002гг.) работ по подпрограмме ЕСИМО (Единая система информации об обстановке в Мировом океане) Федеральной целевой программы «Мировой океан«. ЕСИМО — система, интегрирующая действующие в Российской Федерации технологии производства наблюдений, сбора, обработки, накопления и распространения информации с использованием современных информационных технологий. Разработка этой системы осуществляется 40 организациями 10-ти Министерств и ведомств. Головная организация-координатор — ВНИИГМИ-МЦД.

Конференция проводилась при содействии Росгидромета, Минэкономразвития РФ, Минобороны РФ. Основной ее целью было рассмотрение состояния и перспектив развития методов и средств получения информации о Мировом океане и использования ее в науке, обслуживании морских отраслей экономики и обороны страны, осуществления мониторинга морской среды глобального и регионального характера. На нее прибыло 138 участников. Это руководители администраций северных, северо-западных, южных и дальневосточных территорий, специалисты Болгарии, США, а также организации, участники ЕСИМО. Своих представителей прислали организации, занимающиеся научными исследованиями, транспортными перевозками, освоением нефтегазовых ресурсов, обучением и другой деятельностью, связанной с морем. Было представлено свыше ста докладов, четыре их которых — студенческие. Вниманию участников предлагалась выставка компьютерных технологий, атласов и пособий Российского государственного фонда по гидрометеорологии и мониторингу природной среды. Решение конференции

Конференции

В.А.Мартыщенко, Е.Д.Вязилов, Е.С.Нестеров

ТРЕТЬЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО EUROGOOS

3 – 6 декабря 2002 г. в Греции (г. Афины) состоялась третья международная конференция «EuroGOOS«, на которой были представлены доклады представителей Росгидромета В.А.Мартыщенко (Росгидромет). Российская активность в EuroGOOS; Е.Д.Вязилов (ВНИИГМИ-МЦД). Подходы по интеграции океанографической информационной продукции на WEB; Е.С.Нестеров, З.К.Абузяров, В.С.Красюк, С.Т.Солоков (Гидрометцентр). Морское метеорологическое и океанографическое обеспечение в Гидрометцентре России.

На конференции было организованы ежедневные пленарные заседания (утром), посвященные, главным образом, следующим проблемам: организации работ по подпрограмме ЕС FP6 — FrameWork Programme (2002-2006) и Global Monitoring Environmental and Security (GMES); текущему развитию оперативной океанографии; новому поколению прогностических сиcтем; перспективам пользователей; задачам EuroGOOS.

Доклады были распределены по 9 секциям: Региональные системы (2 заседания); Системы спутниковых наблюдений; Численное моделирование и ассимиляция данных; Контактные наблюдения; Мониторинг и прогноз волн; Отчеты по проектам ЕС; Прибрежные системы; Данные — продукция — пользователи.

Кроме того, 2 декабря проводился региональный форум GOOS, а 7 декабря годовая встреча EuroGOOS, представители России, к сожалению, не смогли присутствовать на них, та как оплата производилась только за 5 дней пребывания на конференции.

Это уже третья конференция, на которую приехали представители всех европейских стран и отдельных стран Америки, Африки, Азии. На конференции было представлено 210 докладов (122 устных и 88 стендовых). В конференции приняло участие более 300 ученых и специалистов, представляющих все континенты, все страны Европы и новые независимые государства — Грузия, Украина, 5 человек из России. Широко были представлены также международные организации МОК, ВМО, Европейская комиссия.

Основная цель конференции была обсудить состояние работ по созданию и развитию оперативной океанографии. На отдельных секциях рассматривались современные решения по техническим и технологическим вопросам мониторинга состояния морской среды, численные модели и усвоение данных, региональные и прибрежные системы наблюдений, обеспечение пользователей.

История EuroGOOS выглядит следующим образом. В 1997 г. был подготовлен первый план работ по EuroGOOS (www.eurogoos.org). Основным подходом реализации этой программы было создание региональных блоков. Развитие этих блоков зависит от активности стран, участвующих в этих работах, их подготовленности к совместным исследованиям. В настоящее время EuroGOOS включает следующие блоки:

—MEDGOOS – 13 стран, 16 организаций – участников. Основные проекты в стадии реализации: МАМА — the Mediterranean network to Access and upgrade Monitoring (2001-2005) and forecasting Activity in the region и MFSPP – The Mediterranean Forecasting System Pilot Project – действует с 1997 г. В рамках этого блока задействовано более 6000 попутных судов, 1400 буев, 400 прибрежных станций.

—BlackGOOS – основной активный проект ARENA, основные страны участники Турция, Болгария, Россия, Украина, Румыния.

—NOOS – Система оперативной океанографии для северо-западного шельфа Европы. Подготовлен стратегический план на 2002-2006 гг. (>www.noos.cc)

—BOOS — Система оперативной океанографии для Балтийского моря. Имеется план на 1999-2003 (https://www.boos.org/).

— Наблюдательная система — выделена в отдельный блок, общая стоимость которого составляет 124-150 MEuro/год, в т.ч. космос 60-63, суда –24-25, буи – 16, центры данных 24 MEuro/год.

Основным источником финансирования всех блоков является Европейская Комиссия в рамках программы FP5 до 2002 г. и FP6 (2003-2006 гг., 17.5 миллиардов EUR). Наиболее мощным проектом Европейской комиссии в рамках программы FP6 является GMES (2002-2006 г.г., https://www.cordis.lu/fp6/). Этот проект нацелен на продвижение стратегической информации, касающейся окружающей среды Европы. Это Пан- Европейский продукт, предназначенный для устойчивого развития Европы, с одной стороны, широко применения при этом информации об окружающей среде, космических методов исследования и современных технических средств, с другой стороны. Основными объектами этого проекта являются земля, окружающая среда, атмосфера, вода, вегетация, океан, риск, принятие решений. В следующем году объявляется конкурс на проекты “Оперативные прогнозы и моделирование, включая климат”, “Оценка социально экономического воздействия на биоразнообразие и экосистемы”.

Финансовые средства по программе FP6 выделяются только командам ученых из различных стран. Основной организатор этих исследований является Европейское агентство по окружающей среде (www.eea.dk). Заявки подаются в два этапа. Первая заявка предварительная для оценки группы и направления деятельности объемом 10-15 стр. При прохождении первого этапа группе предлагается подготовить полную заявку – рабочую программу проекта. Организатор группы обязательно должен быть из страны ЕС. В группу могут входить как страны ЕС, так новые независимые государства.

Чтобы попасть в такую группу необходимо иметь определенные успехи в той ли иной области деятельности, связанной с оперативной океанографией. Этот критерий относится и к другим направлениям исследований при подаче заявок для финансирования через ЕС. Так, например, по такой схеме ВНИИГМИ-МЦД в 1999-2001 гг. участвовал в проекте MEDAR/MEDATLAS II — Сбор, спасение данных и подготовка климатического атласа по Средиземному и Черному морям и с 2002 г. ВНИИГМИ-МЦД начал работы по проекту ЕС SeaSearch.

При этом выдвинуты следующие критерии оценки проектов для получения финансирования: комплексность предложений; новый интересный проект (новые знания); ясные цели — увеличение скорости обработки данных; мобилизация ресурсов — минимизация накладных расходов, интеграция исследований, возможностей и развитие сетей партнеров; степень интеграции стран в Европейские проекты — расширение сети исследований, совместная работка с национальными программами; техническая интеграция — использование данных в реальном масштабе времени, ГИС, моделирование, визуализация, метаданные, принятие решений; прикладное использование в рыбной промышленности, управлении прибрежными зонами, добыче нефти и газа и др. областях морской деятельности.

На основе результатов конференции можно сделать следующее выводы:

4. За последние годы практически во всех странах Европы созданы региональные системы мониторинга морской среды. Например, в Греции – разработана система заякоренных буев Посейдон, с передачей данных через спутник (Inmarsat-C), радио, GSM — сотовый телефон; во Франции проект Кориолис (https://www.coriolis.eu.org), который объединяет сбор данных с буев, спутников и судов; в Северной Атлантике разработана Атлантическая сеть измерений давления, температуры, солености, плотности воды, содержания CO₂ в воде до 2000 м в виде временных серий для Европы (https://www.soc.soton.ac.uk/animate). Бельгия очень интенсивно начала проводить океанографические исследования под эгидой своего Федерального офиса научной политики. Общая стоимость работ в Бельгии составляет около 500 млн. EUR (поддержка участия в Европейской программе GMES – 30 млн. EUR). Во Франции строится серия исследовательских судов (ftp.ifremer.fr/pub/ifremer/ird/pirata/nor50_E30.pdf,https://www.brest.ird.fr/pirata/piratafr.html) для оперативной океанографии NOR-50 (длина — 56 м, водоизмещение — 90 тонн). Очень большое внимание уделяется акустическим методам исследования. Так фирма RD инструменты (США) (www.rdinstruments.com) разработала целый спектр датчиков. Фирмы WS EnviroThech, EcoSense, Oceanor (Норвегия) и Sea-Bird Electronics, Inc. представили целый спектр приборов и датчиков для определения параметров морской среды. В Черном море в 1999-2001 гг. проведен эксперимент по использованию дрейфующих буев (https://doga.ogs.trieste.it/drifter).
5. Европейские страны активно используют спутниковую информацию для подготовки анализов и прогнозов температуры воды, поверхностных и внутренних волн, уровня, течений, льда, хлорофилла, солености и загрязнения воды.
6. Огромный прогресс достигнут в области моделирования и ассимиляции данных (по некоторым регионам были представлены поля с суточным разрешением).
7. Прогностические системы бурно развиваются в Европе. Н.Пинарди и Д.Вудс издали книгу “Океанские прогнозы: концептуальные прогнозы и применения”. Даже такая маленькая страна как Кипр, представила свою прогностическую систему для Центральной части Средиземного моря.
8. Большое внимание в Европе уделяется прибрежным системам, например, в Финляндии создан web сайт www.itameriportaali.fi — Baltic Sea Portal, представляющий on-line отчеты по фитопланктону и общую информацию по Балтийскому морю.

Инструкции для авторов

Журнал публикует результаты исследований в области автоматизации сбора, обработки, хранения и обмена информацией о состоянии морской природной среды. Основными направлениями являются:

Проектирование единой системы информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО);

Создание баз данных о состоянии морской природной среды;

Разработка и использование программных средств;

Создание единого информационного пространства.

Статьи, предназначенные для опубликования в журнале, должны содержать новые результаты, не опубликованные ранее и не предназначенные для одновременной публикации в других журналах. Объем статьи не должен превышать 1/2 печатного листа (что эквивалентно 12 страницам текста с плотностью 1800 знаков/стр), число иллюстраций не должно превышать 5. Текст подготавливается на русском языке. Помимо текста, в отдельном файле должны быть представлены на русском языке: название статьи, фамилии и инициалы авторов, аннотация длиной до 10 строк.

Текст должен быть подготовлен в электронной форме с использованием редактора Word for Windows.

В журнале принято, что рецензент сообщает редколлегии только свое мнение о целесообразности или нецелесообразности публикации, редактирование статей не производится.

Автор полностью отвечает за содержание и язык статьи, а также возможность ее публикации в открытой печати с точки зрения защиты государственных или коммерческих секретов.

Уважаемые коллеги!

Присылайте, пожалуйста, материалы, касающиеся автоматизации сбора, обработки информации об обстановке в Мировом океане для помещения в новости ЕСИМО.

Электронное периодическое издание “Новости ЕСИМО”, свидетельство о регистрации
Эл.№77-2093 от 17 ноября 1999 г., выданное Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций

Научный редактор: д-р техн. наук., зав. лаб. ЦОД ВНИИГМИ-МЦД Евгений Вязилов

Тел. (08439) 74676, Факс: (095) 255-22-25 (для Вязилова), E-mail: vjaz@meteo.ru. https://www.oceanInfo.ru/newsl Адрес: 249020, г. Обнинск, ул. Королева 6

© 2001 ВНИИГМИ-МЦД. Авторские права защищены