XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Введение

Арктика и Антарктика часто считаются планетарными «холодильниками» климатической сети. Оттого, какие процессы происходят в полярных широтах, зависит погода и климат многих регионов. Для точной оценки и определения закономерностей климатических изменений и повышения качества прогноза необходимо совершенствование наших знаний о тепловом режиме, структуре течений и водных масс Северного Ледовитого океана. Как показала практика, наиболее оптимальными способами освоения и исследования Северного Ледовитого океана являются контактные наблюдения. Изначально это были дрейфующие станции, наблюдения с научных судов и кратковременные высадки на льдины группы полярников.

В районе северного полюcа нет твердой земли, лишь только лёд. Поэтому единственным способом находится там - является высадка на лёд или проведение наблюдений с борта судна. Для проведения непрерывных метеорологических, гидрологических, магнитных и других измерений, самым действенным способ оказалась организация многомесячных экспедиций. Такие экспедиции обустраивались прямо на льдах, первые из них устанавливали палатки их фанер и древесины, и отапливались керосином. В следующих экспедициях начали появляться различные палатки и совершенные отопительные системы. Такой лагерь имел название дрейфующая станция. Или говоря иначе, дрейфующая станция – это научно-исследовательская база, которая строится прямо на льдах, расположенных в недрах Северного ледовитого океана. При советском союзе всего было создано 31 таких дрейфующих станций, которые проводили наблюдения вплоть до 1991 года. За время дрейфа всех станций было собранно невероятное количество данных и сделано много открытий в таких сферах науки как: гидрология, метеорология, океанология, климатология, аэрология, и др. Полученный научный материал уникален тем, что впервые позволил описать взаимосвязанную сущность природы центральной Арктики. Участникам экспедиций и всему мировому научному сообществу, наконец стало известно о перемещении и изменении структуры ледяного покрова, о химическом содержании и свойствах водных масс, их перемещениях под льдами, рельефе дна океана и его интереснейших видах обитателей [1].

В работе исследованы результаты экспедиции дрейфующей станции «Северный полюс-1» за период с 22 мая 1937 года по 19 февраля 1938 года. Эти данные имеют большую ценность, так как являются комплексными контактными, выполненными на сертифицированной аппаратуре квалифицированными специалистами.

Материалы и методы

Приземным метеорологическим наблюдением принято считать наблюдение и измерение величин всех возможных характеристик нынешнего состояния атмосферы и его возможное развитие с учётом взаимодействия их с подстилающей поверхностью. Необходимость таких метеорологических наблюдений обуславливается нижеперечисленными целями:

Обеспечение сведениями организаций о метеорологических условиях;

Оповещение организаций об опасных атмосферных явлениях;

Составление всех видов прогнозов, для предупреждения о неблагоприятных условиях;

Формирование и обобщение объективных данных касающихся метеорологических условий в пункте наблюдения в масштабах района, области, страны или всего мира.

Метеоплощадка на дрейфующей станции должна также отвечать всем требованиям и нормативам. Форма площадки должна быть квадратной, с размерами сторон 26 м. соответственно. Все присутствующие приборы, должны быть расположены на площадке в соответствии с планом и всегда находится в исправном состоянии.

Первая станция «Северный полюс-1» (СП1) дрейфовала с 22 мая 1937 года по 19 февраля 1938 года. На ней имелись метеорологические приборы: термометры, гигрометры, барографы, термограф и др.; приборы для проведения геофизических измерений: гравитационный маятниковый прибор, вариометр; гидрологические приборы: гидро-вертушки конструкции Экмана – Мерца, батометры разных емкостей и гидрологическая лебёдка и для проведения геодезической съемки имелся теодолит Вильда. Все вышеперечисленные приборы были изготовлены специально для этой экспедиции с учетом всех особенностей северных широт [2].Участники экспедиции: Иван Папанин - руководитель полярной станции Северный полюс-1, Эрнст Кренкель - радист, ставший широко известным после спасения 107 человек с раздавленного во льдах Чукотки парохода Челюскин в феврале 1934 года; гидробиолог Пётр Ширшов - тоже с парохода Челюскин и метеоролог-геофизик Евгений Фёдоров.

Результаты исследования

Движение СП1 началось 22 мая 1937 года на 83º9 северной широты и 3º восточной долготы, закончилось 19 февраля 1938 года на 70º8 северной широты и 19º6 западной долготы.Через 9 месяцев (274 дня) дрейфа на юг льдина была вынесена в Гренландское море, проплыв более 2000 км. Ледокольные пароходы «Таймыр» и «Мурман» сняли четверку зимовщиков, а также оборудование станции 19 февраля 1938 года за 70-й широтой, в нескольких десятках километров от берегов Гренландии. Траектория движения льдины, на которой располагалась СП1, представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Траектория движения льдины со станцией СП1

На рис. 1 заметны три участка дрейфа льдины. На первом станция двигалась в восточном направлении, по широте не наблюдалось сильных изменений, долгота менялась от 71º до 2º восточной долготы, такую траекторию можно назвать антициклонической. Такое движение продолжалось 26 дней. На втором участке станция достигла северного полюса и обогнула его, при этом изменялись как широта, так и долгота, такой тип движения можно назвать смешанным. Смешанный тип движения продолжался 138 суток. На третьем участке станция начала удаляться от северного полюса, широта резко менялась от значения 84º до 70º, такое движение можно назвать трансарктическим. Трансарктическое движение продолжалось 110 дней.

Для каждого участка была построена своя роза ветров – рисунок 2.

1й участок	2й участок	3й участок
Рисунок 2. Розы ветров для трех участков траектории СП1

Также были построены графики хода температуры, относительной влажности и давления над уровнем моря, которые представлены на рисунках 3-5. График скорости ветра и гистограмма количества облачности - на рисунках 6,7.

Рисунок 3. Ход температуры во время дрейфа СП1

Рисунок 4. Ход относительной влажности

Рисунок 5. Ход давления над уровнем моря

Рисунок 6. График скорости ветра

Рисунок 7. Гистограмма количества облачности

Также для всех трех участков был выполнен статистический анализ метеорологических параметров, результаты которого представлены в таблице 1.

Таблица 1. Общая статистика для метеопраметров за 3 периода движения СП1

№ участка	Пара-метры	Среднее	Мода	СКО	Ex	As	Min	Max
I	T, С	-6.0	-3.5	3.6	-0.2	-0.8	-16.3	0.4
	F, %	88.3	92	5.6	-0.5	-0.3	75	100
	P, гПа	1008.4	999.8	8.4	-1.1	0.1	992.1	1027.3
	H, 	252.3	305	79.8	-0.2	-0.6	0	355
	V, м/с	4.9	5	2	0	-0.2	0	11
II	T, С	-7.9	0.3	9.3	-0.4	-0.9	-35.5	1.6
	F, %	90.7	98	7	-1.2	-0.3	74	100
	P, гПа	1008.1	1007.3	8.8	0.2	-0.7	979.8	1025
	H, 	194.4	305	114.8	-1.3	-0.3	0	355
	V, м/с	4.2	4	2.6	1.8	1.1	0	16
III	T, С	-23.2	-24.9	7.8	-0.3	0.4	-43.8	-0.5
	F, %	80.8	81	4.6	3.4	1.2	64	99
	P, гПа	1010.7	1019.1	12	1.5	-0.7	961.7	1043.8
	H, 	152.1	15	135	-1.5	0.4	0	355
	V, м/с	5.2	1	4.7	2.5	1.4	0	29

Проанализировав таблицу, можно сделать вывод, что ряд метеопараметров отличается от участка к участку, средняя температура на 1 и 2 участке значительно отличается от 3 участка, аналогично ведет себя относительная влажность. Направление ветра на всех трех участках отличается друг от друга.

Выводы

Суммируя все полученные данные можно сделать следующие выводы:

На первом участке наблюдались ветра преимущественно северо-запалного и юго-западного направления, также наблюдались ветра юго-восточного направления, средняя скорость составляла 5 м/с, максимальная наблюдаемая скорость составляла 11 м/с. Температура в среднем составила -6ºС, минимальная наблюдаемая температура -16,3ºС. Средняя влажность составила 88%.

На втором участке направление ветра менялось, роза ветров близка к круговой. Средняя скорость ветра составила 4 м/с, максимальная наблюдаемая скорость ветра составила 16 м/с. Температура в среднем составила -7,9ºС, минимальная наблюдаемая температура -35,5ºС. Средняя влажность составила 91%.

На третьем участке наблюдался преимущественно северного направления, средняя скорость ветра составила 5 м/с, максимальная наблюдаемая скорость ветра составила 29 м/с. Средняя температура составила -23ºС, минимальная температура на третьем участке составила -44ºС. Средняя влажность составила 81%

В целом наблюдаются существенные различия между метеопараметрами первого и второго участков по сравнению с третьим участком. Существенные различия наблюдаются в ходе температуры (составляют около десятка градусов).

Литература

1. Угрюмов А. И., Коровин В. П.. На льдине к Северному полюсу. История полярных дрейфующих станций. СПб: Гидрометеоиздат. 2004.

2. Попов К. В., Либина Н. В., Ушакова М. Г. О дрейфе научной станции «Северный полюс-1» //Океанологические исследования. – 2019. – Т. 47. – №. 4. – С. 222-236.

Код для цитирования: Скопировать