Годовые и многолетние колебания климата и их значение для Белого моря

Хорошо известно, что в различные годы климатические, а, следовательно и гидрологические, факторы могут изменяться в весьма широких пределах.

Мы не можем рассматривать здесь вопрос о длительных периодах колебаний климата, имеющих продолжительность в десятки тысяч лет и обусловленных причинами космического порядка (эксцентричность земной коры и ее колебания, явление прецессии, изменения скорости вращения Земли и т. п.)^*. Укажем лишь, что генеральным направлением в изменении климата Земли в течение последних тысячелетий считается тенденция к некоторому похолоданию и повышению влажности. Однако эта общая тенденция в направлении климатических изменений совершенно теряется под бесконечным количеством колебаний, имеющих меньшую продолжительность и причины которых не всегда еще точно установлены. Для характеристики степени такого рода колебаний можно привести многие исторические факты. Необычайной суровостью отличались зимы в 8 и 9 столетиях. Например, в 764 г. в феврале замерзало Черное море; льды наблюдались даже в Константинополе. В 801 г. такая зима повторилась. Зима 859 г. оказалась еще более суровой: в эту зиму замерзало даже Адриатическое море, так что люди в Венецию ходили пешком по льду (Боголепов, 1907). В 13-14 столетиях климат Европы отличался крайней неустойчивостью и частой сменой теплых и холодных периодов. 1302 и 1328 гг. были настолько теплыми, что фруктовые деревья цвели в январе, виноград в апреле, а злаковые созревали и убирались уже в мае; сбор винограда в Германии в эти годы начинался 25 июля. Таким же теплым был и 1384 г., когда рожь и виноград цвели в мае. Обычно после теплого лета следовала холодная и суровая зима, причинявшая большие народные бедствия. Зимы были настолько суровы, что Рейн, Дунай, Темза и По замерзали на недели и месяцы. Одно время замерзало даже все Балтийское море до такой степени, что можно было на лошадях переезжать из Швеции на Борнхольм, из Дании в Германию (в Любек) И с Готланда на берега Эстонии. В 1048, 1224, 1294, 1394, 1407 и 1423 гг. полностью замерзал Скагеррак, и из Осло по льду переезжали в Данию (Берг, 1911; Боголепов, 1908, 1911; Петтерсон, 1912). Крайне холодная во всей Европе была зима 1739/40 г., когда, например, в Петербурге в ночь на 6 февраля температура воздуха опустилась до -45.5°. Абсолютный температурный минимум ниже -39° был в Петербурге в 1810, 1813 и 1814 гг. Почти вся первая четверть 19 столетия для Европы, Азии и Северной Америки отличалась большими холодами, что позволило некоторым исследователям заявить, что в это время народы пережили кратковременное, но ощутимое "дыхание ледниковой эпохи", сменившееся затем возвратом к средним температурам и даже отклонением в конце 19-начале 20 столетий в противоположную сторону (Святский, 1926).

^* (Вопрос этот подробно освещен в работах А. И. Воейкова (1893, 1902, 1909а), Н. Н. Парийского (1945), Б. М. Рубашева (1951) и др.

Следовательно, по своему положению в Галактике Земля идет в настоящее время к постепенному потеплению климата.)

В последние годы вопрос о причинах наблюдаемых колебаний климата был разработан с достаточной полнотой трудами многих специалистов (Визе, 1925; Вительс, 1946, 1948; Гуревич, 1949; Максимов, 1953а, 1953б, 1954а, 1954б, 1954в; Марков, 1949; Предтеченский, 1948, 1950; Рубашев, 1940а, 1940б; Шнитников, 1949, 1951; Эйгенсон, 1945, 1949, 1951а, 1951б, 1951в; 1953а, 1953б; Эйгенсон, Гневышев, Оль, 1948).

Считается, что основные черты климата определяются главным образом характером и интенсивностью общей циркуляции атмосферы, которая, в свою очередь, находится в прямой зависимости от многолетних изменений солнечной активности. В эпохи высокой солнечной активности усиливается циклоническая деятельность, непосредственно связанная с увеличением количества выпадающих атмосферных осадков.

Эпохи повышенной увлажненности территории, имевшие место в XIII-XV вв. нашей эры, в V-III вв. до нашей эры и ранее, т. е. через каждые 1800-1900 лет, определялись усиленной пятнообразующей деятельностью солнца, измеряемой так называемыми числами Вольфа: чем больше площадь пятен на солнце, тем активнее его излучение. Повышение солнечной активности вызывало усиление циклонической деятельности и связанное с этим увеличение количества атмосферных осадков. Кроме этого, усиление циклонической деятельности, в свою очередь, обусловливает более высокую интенсивность вторжения масс арктического воздуха в умеренные широты, надвигание арктических ледников на Атлантику и опускание нижней границы горных ледников. Следствием всего этого служит усиленное охлаждение материков и более частое появление суровых зим.

Начиная с XIII в. до н. э. и до IV-111 вв. до н. э. преобладали положительные отклонения чисел Вольфа от нормы, которые к началу III в. До н. э. превышали 30-кратную норму. Затем, уже в I-II вв. нашей эры, наблюдается обратная картина: в течение двух столетий накапливается 30 норм отрицательных отклонений от нормы чисел Вольфа. В VIII в. отрицательные отклонения снова меняются на положительные, что продолжается до XIV-XV вв. В XVII в. вновь преобладают отрицательные отклонения, вследствие чего интенсивность циркуляции атмосферы должна снижаться, что в свою очередь обусловливает ослабление активности вторжения арктического воздуха в умеренные широты.

Основным законом многолетних изменений солнечной активности считается 11-летний цикл, вызывающий соответствующие изменения и в климате Земли. Продолжительность этого "11-летнего" цикла в среднем составляет 11.3 года, с колебаниями от 9 до 13 лет. Кроме этого, установлено, что помимо 11-летнего цикла многолетних изменений средней продолжительности периода колебаний солнечной активности, существует и другой, более продолжительный цикл, состоящий из 7-8 11-летних циклов и имеющий среднюю продолжительность около 80 лет. В ходе этих вековых колебаний солнечной активности минимумы имели место в 1810-1820, 1890-1900 гг., а максимумы - в 1850-1860 и 1930-1940 гг.

Вековые изменения климата по целому ряду важнейших показателей, таких, например, как континентальность климата, суровость зим в Европе, и ледовитость северной части Атлантики, показывают, что в прошлом климат Земли неоднократно обнаруживал значительные циклические колебания, имевшие среднюю продолжительность 240-250 лот с колебаниями в пределах от 210 до 308 лет. Возможно, что наличие таких циклов обусловлено колебаниями скорости вращения Земли (Максимов, 1954б) и, таким образом, не имеют отношения к изменениям активности Солнца.

Современные глубокие климатические изменения, охватившие весь земной шар, объясняются редким совпадением однозначных фаз 80-летнего и 250-летнего цикла климатических колебаний. Считается, что при дальнейшем изменении климата в течение ближайших десятилетий зима в Европе будет становиться все суровее и суровее, а лето все более жарким и сухим. Постепенно климат северного полушария получит черты, характеризовавшие его в начале XIX в., т. е. в 1810-1820 гг. Зимы 1955/56 и последующих лет, принесшие большие бедствия в ряде европейских, азиатских и американских стран, служат достаточным подтверждением правильности этой мысли.

Перечисленные изменения и колебания климата в Европе соответствующим образом отражались и отражаются на формировании гидрометеорологических условий в Белом море.

Большинство имеющихся материалов метеорологических наблюдений на Белом море относятся к температуре воздуха; наблюдения над температурой воды начаты здесь лишь во второй половине прошлого столетия. Поэтому в дальнейшем, для характеристики некоторых особенностей климатических колебаний на Белом море, мы воспользуемся лишь результатами наблюдений за температурой воздуха на некоторых метеорологических станциях, а для того, чтобы ясно представить себе степень связи между температурой воздуха и температурой поверхности воды, необходимо иметь в виду некоторые особенности Белого моря, обусловленные наличием зимнего ледяного припая.

Хорошо известно, что над открытыми морями и океанами температура воздуха очень близка к температуре поверхности воды, причем чаще всего температура воздуха немного ниже температуры поверхности воды.

В крупных озерах, таких, например, как Байкал, наблюдается интересная особенность: затяжная и сравнительно теплая осень, задерживая образование ледяного покрова, служит тем самым причиной сильного охлаждения воды в течение зимы и медленного прогревания весной.

И наоборот, холодная осень, обеспечивая быстрое образование ледяного покрова, способствует хорошему сохранению накопленного в течение лета тепла, менее глубокому охлаждению зимой и сравнительно быстрому и более сильному прогреванию весной (Воейков, 1909б). В Белом море, как уже сказано, сплошного ледяного покрова не бывает и поэтому сезонные и годовые изменения температуры воды идут в полном соответствии с изменениями температуры воздуха. Однако это соответствие относится лишь к направлению изменений, а не к их размаху; летом температура поверхности воды в общем очень близка к температуре воздуха, а в течение зимы - значительно выше ее. В различных участках моря такая закономерность сохраняется неизменно. Менее всего охлаждаются в течение зимы воды Кандалакшского залива, где образуется сплошной ледяной покров: в течение всей зимы средние месячные температуры в самые холодные годы не опускаются ниже -0.9°, а в самые теплые -0.2°. В теплые годы средняя месячная температура становится положительной уже в апреле, а в холодные - на месяц позднее. Средняя температура мая в холодные годы составляет 0, а в теплые 0.5°; в самое теплое время года, в августе, средняя месячная температура в первом случае составляет 12.9, а во втором 16.2°. Интересно, что по температуре воздуха в рассматриваемом примере "теплый" год отличался от "холодного" лишь меньшим охлаждением воздуха зимой: средняя месячная температура воздуха января и февраля была -11.0, вместо -16.0° в "холодном" году (рис. 22, А). Как видно, существенное значение для весеннего и летнего термического режима вод западной части Кандалакшского залива имеет степень охлаждения их предшествующей зимой, что в свою очередь определяется температурами воздуха в январе и феврале. Средняя годовая температура воздуха в "холодные" годы составляет -0.3, а воды +2.8°. "Теплый" год в нашем примере отличался средней годовой температурой воздуха -0.6 (!), а воды +3.9°. Все это может служить свидетельством того, что температура поверхности воды в западной части Кандалакшского залива зависит главным образом не от общей годовой температуры воздуха, а от характера ее распределения в разное время года. Иными словами, степень летнего прогревания вод Кандалакшского залива зависит главным образом не от летних температур воздуха, а от степени зимнего охлаждения; чем сильнее зимнее охлаждение, тем меньше летнее прогревание.

Рис. 22. Сезонные изменения термического режима на Восточном Мурмане и Белом море. Средние месячные температуры: 1 - воздуха в холодные годы, 2 - то же в теплые годы, 3 - поверхности воды в холодные годы, 4 - то же в теплые годы. А - западная часть Кандалакшского залива; Б - восточная часть Карельского берега; В - северная часть Двинского залива около мыса Зимнегорского; Г - северная часть Горла Белого моря; Д - средняя часть Восточного Мурмана

Уже на Карельском берегу (район Кемь-Гридино) положение существенно меняется. При сравнении температуры воды и воздуха в те же "теплый" и "холодный" годы, для которых это было сделано на примере западной части Кандалакшского залива ("холодный" 1940 и "теплый" 1945 г.), обнаруживается, что зависимость температуры воды от температуры окружающего воздуха здесь в известной мере ослаблена. Это видно из того, что довольно существенные различия в средних месячных температурах воздуха зимой "теплого" и "холодного" годов, весьма слабо сказались на температуре поверхности воды (ряс. 22, Б). Уже одно это обстоятельство показывает, что годовые колебания температурных условий жизни животных и растений в западной части Кандалакшского залива и в восточной части Карельского берега далеко не синхронны. Наиболее сильному охлаждению в течение зимы (январь-март) поверхностные воды восточной части Карельского берега подверглись в 1941. г., а наиболее слабому в 1937 г. В какой мере это было связано с изменениями температуры воздуха? Средние месячные температуры воздуха в январе-марте 1937 г. колебались от -6.2 до - 10.2° и этому сопутствовали температуры воды от -0.7 до -1.4°. В 1940 г. температуры воздуха соответственно были от -13.0 до -14.1°, а воды от -1.5 до -1.6°. Казалось бы, что изменения температуры воды все же следуют за изменениями температуры воздуха, но против этого свидетельствует 1940 г., когда температуры воздуха в течение зимы оказались самыми низкими за весь период с 1935 г., а температуры воды не выходили за рамки средних для этого же периода. Некоторое значение для степени охлаждения вод у восточной части Карельского берега имеют, очевидно, температуры предшествующей осени. Так, например, наименьшему зимнему охлаждению воды в 1937 г. предшествовала наиболее теплая осень со средней температурой за ноябрь-декабрь -0.8°, тогда как наиболее сильному охлаждению воды зимой 1941 г. предшествовала сравнительно холодная осень со средней температурой за ноябрь-декабрь -4.9°. Однако, вслед за самой холодной осенью 1941 г., когда средняя температура за ноябрь-декабрь упала до -9.2° самого сильного зимнего охлаждения воды не последовало: средняя температура воды за период январь-март в 1942 г. оказалась на 0.2° выше, чем за это же время в 1941 г., которому предшествовала осень со средней температурой за ноябрь-декабрь (1940 г.) всего лишь в -4.9°. Совершенно очевидно, что температура воды в этой части Белого моря в большей степени, чем в западной части Кандалакшского залива, зависит от комплекса самых различных условий, а не только и не столько от температуры воздуха. Весьма возможно, что существенное значение имеет здесь направление господствующих ветров. Так, например, длительные сгонные ветра (юго-западные) в течение лета обнажают более холодные слои воды, а нагонные (северной четверти), наоборот, нагоняя со всего моря теплый поверхностный слой воды к Карельскому берегу, способствуют проникновению высоких температур на большие глубины. В течение зимы эти же ветра при прочих равных условиях будут производить обратное действие: сгонные ветра вызовут повышение температуры, а нагонные ее понижение.

В средней части Онежского залива (остров Б. Жужмуй) зимнее охлаждение наиболее сильное, а летнее прогревание сравнительно слабое. К сожалению, имеющиеся для этого района гидрометеорологические материалы весьма ограничены и часто не охватывают всего года. Поэтому мы можем лишь представить средние многолетние температуры, воздуха и поверхности воды за период с 1898 по 1912 г. (рис. 23), сделав при этом замечание о недостаточном количестве произведенных наблюдений.

Температура поверхности воды изменяется здесь в полном соответствии с изменениями температуры воздуха и в этом отношении средняя часть Онежского залива, лишенная зимой ледяного покрова, отличается от рассмотренных ранее участков западной части Кандалакшского залива и восточной части Карельского берега. Интересная особенность: в рассмотренных ранее участках температура поверхности воды в течение первой половины лета была несколько ниже температуры воздуха, а в течение второй половины - выше, тогда как в этом случае в течение всего лета температура воды ниже температуры воздуха. Это обусловлено тем, что благодаря быстрым приливо-отливным течениям происходит интенсивное вертикальное перемешивание и значительная часть полученного верхними слоями тепла расходуется на согревание нижних слоев. В результате на большой части Онежского залива в течение лета создается положение, близкое к гомотермии. Такое же положение создается, по-видимому, и зимой.

В восточной части Белого моря, в Двинском заливе, как уже сказано, сплошной ледяной покров образуется лишь на участке, непосредственно примыкающем к дельте Северной Двины, в остальной части залива обычно наблюдается лишь плавающий лед. Казалось бы, что это должно способствовать наиболее сильному охлаждению поверхности воды в течение зимы; в действительности же, как это видно (рис. 22, В), наблюдается обратное. Даже в самые холодные зимы средние месячные температуры воды не падают ниже -1.0°, причем уже в апреле температура становится положительной. В годы с наименьшим зимним охлаждением температура воды становится отрицательной на очень короткий период в декабре и феврале, а все остальное время года средние месячные выше нуля. В западной части Кандалакшского залива средние месячные температуры воды были отрицательными в течение 4-6 месяцев в году, а здесь лишь в течение 2-6 месяцев; заметим, что чаще всего господство отрицательных температур в восточной части Белого моря продолжается 3-4. месяца в году. Такой, сравнительно благоприятный, термический режим обусловлен, очевидно, согревающим действием вод Северной Двины.

Наиболее сильное зимнее охлаждение и наименьшее летнее прогревание свойственно водам Горла Белого моря. Отрицательные температуры на поверхности воды (средние месячные до -1.9°) господствуют здесь от 5 до 7 месяцев в году, а средняя месячная температура в самое теплое время года не превышает 8.4° (рис. 22, Г). Температура воды Горла, по-видимому, в значительной мере зависит от температуры воздуха: чем холоднее зима, тем сильнее охлаждаются его воды. Крайне быстрые приливо-отливные течения в Горле обеспечивают интенсивное вертикальное перемешивание, и поэтому можно считать, что температура поверхности воды будет здесь являться одновременно и температурой всей водной толщи. Выше было уже сказано, что зимняя температура вод Горла является решающей для всего термического режима вод Белого моря на ближайшие весну и лето. Рассматривая тепловой баланс Белого моря, мы отметили, что главным источником тепла для вод Бассейна и заливов служит водообмен с Баренцевым морем; водообмен этот осуществляется через Горло, где воды Баренцева моря подвергаются существенной переработке, как в отношении термики, так и некоторых других факторов. Кроме этого, в настоящее время уже доказано (Тимонов, 1947), что глубинные, холодные воды Бассейна и Кандалакшского залива ежегодно формируются зимой из сильно охлажденных вод Горла Белого моря, которые, в свою очередь, представляют собой продукт перемешивания выходящих через Горло поверхностных вод Белого моря с входящими в него с севера водами Баренцева моря. Температура глубинных вод Бассейна Белого моря является температурой вод Горла, до которой они охлаждаются в течение зимы. В. В. Тимонов указывает, что типичной температурой глубинных вод Белого моря можно считать температуру -1.4°, а у южного конца Горла (зимой) от -1.5 до -1.6°. Таким образом, можно заключить, что термический режим, по крайней мере, Бассейна и Кандалакшского залива, в значительной степени определяется условиями зимы в Горле Белого моря. Сильное охлаждение вод Горла зимой обусловит поступление более холодных вод на глубины Бассейна и Кандалакшского залива, что послужит причиной, при прочих равных условиях, меньшего прогревания верхних слоев в течение лета. И наоборот, мягкая зима в Горле обусловит поступление на глубины Белого моря менее охлажденных вод и лучшее прогревание верхних слоев в течение лета.

В заключение укажем, что поверхностные воды Восточного Мурмана в значительно меньшей степени зависимы от температуры воздуха, чем воды Белого моря (рис. 22, Д). Средние месячные температуры поверхности воды зимой здесь лишь в самые холодные годы достигают отрицательных показателей, чаще же всего они не опускаются ниже нуля. Летнее прогревание здесь очень немногим выше, чем в Горле, но значительно более продолжительно.

Рис. 23. Средние месячные температуры воздуха (1) и поверхности воды (2) в средней части Онежского залива

Едва ли подлежит сомнению, что степень охлаждения вод в Горле зависит не только от температуры воздуха в самом Горле, но и от температуры поступающих в него прибрежных вод Баренцева моря. Естественно поэтому, что термический режим прибрежных вод Восточного Мурмана в какой-то мере определяет собой и термический режим Бассейна и заливов Белого моря.

Рассмотренный материал позволяет заключить, что термический режим Бассейна и заливов Белого моря определяется множеством различных факторов, из которых на первое место следует поставить: 1) характер зимы в Горле Белого моря; 2) температуру воздуха в различных участках Белого моря, непосредственно влияющую на степень прогревания летом и степень охлаждения воды зимой; 3) характер термического режима Баренцева моря, что в свою очередь, как известно, определяется напряжением Атлантического течения; 4) изменения господствующих ветров в самом Белом море.

Решающее значение из этих четырех факторов имеют, по-видимому, первые два.

В соответствии с изложенным можно полагать, что годовые колебания температуры воздуха в различных частях Белого моря, изменения температуры в Баренцевом море и другие колебания климата аналогично отражаются и на изменениях термического режима Белого моря. Здесь мы имеем в виду рассмотрение вопросов, связанных с периодом так называемого "потепления Арктики", длившегося в течение нескольких десятилетий.

По расчетам Брикнера (Brückner, 1890) очередной период потепления должен был начаться в конце прошлого столетия^*. И действительно, Кинсер (по Тихомирову, 1935), анализируя обширный материал метеорологических наблюдений, установил, что с 80-х годов прошлого столетия по всему земному шару началось потепление, которое проявилось в повышении температуры зимой, весной и осенью; лето же, наоборот, становилось несколько холоднее. О суровости зим предшествующего холодного периода могут свидетельствовать два следующих факта: в 1881 г. кромка льдов в Баренцевом море была всего лишь в 12 милях от Нордкапа, а в Печорском море льды держались в течение всего лета (Метеор, вестник, 1935).

^* (Изучив материал об изменениях климата Европы за время с 1700 по 1890 г., Брикнер установил продолжительность периодов климатических колебаний в 35.5 лет с возможными отклонениями от 20 до 50 лет. Середина холодных периодов, по Брикнеру, приходилась на следующие годы: 1700, 1740, 1815, 1850 и 1880. В противоположность этому, середина теплых периодов приходилась на 1720, 1760, 1830 и 1860 гг. Выводы Брикнера были затем подтверждены М. Боголеповым (1907, 1908), проделавшим колоссальную работу по изучению всех имеющихся материалов о климате Европы, и в частности России, на протяжении исторического времени. М. Боголепов уточнил, что средняя продолжительность колебаний климата составляет не 35.5 года, а 33.3, но отклонения от этой средней оставались неизменными - от 20 до 50 лет.

В последние годы взгляды Брикнера подвергались неоднократным ревизиям, и правильность их многими нацело отвергается (см. Берг, 1947). Против попыток отрицания реальности "брикнеровых" климатических циклов решительно возражает М. С. Эйгенсон (1951), который считает, что колебания климата обусловлены колебаниями солнечной активности, а поскольку в последних никаких строгих периодов нет, то не может их быть и в колебаниях климата. Продолжительность циклов климатических колебаний может подвергаться значительным изменениям. Изучив материал о колебаниях климата на протяжении последних тысячелетий, Эйгенсон установил наличие 35-37 летних циклов с колебаниями от 20 до 50 лет. Такие колебания имели место и в далеком прошлом, 500-600 млн лет назад. Л. С. Берг (1947) считал, что "брикнеров" цикл проявлял себя уже при переходе от протерозоя к палеозою. Эйгенсон полагает, что "брикнеров" цикл гелиообусловлен и действительно имел место до последнего времени. Но в настоящее время характер периодичности колебаний солнечной активности несколько изменился и "брикнеров" цикл "исчез".)

Потепление, начавшееся в 80-х годах прошлого столетия, достигло максимума уже в 20-х годах текущего, когда средняя годовая температура воздуха оказалась выше средней многолетней за весь предшествующий период наблюдений: в Архангельске на 1.0°, на Земле Франца Иосифа на 3.5, на Шпицбергене на 2.0 и на западном берегу Гренландии на 2.5°. Такие изменения, по мнению В. Ю. Визе (1941), равносильны перемещению указанных пунктов на 300 км к югу. Особенно сильно потепление сказалось в центральных частях Полярного Бассейна, доказательством чего служат результаты сравнения температуры воздуха за время дрейфа "Фрама" в 1893-1896 и "Седова" в 1937-1940 гг. Несмотря на то, что дрейф "Седова" проходил восточнее и севернее дрейфа "Фрама", средняя температура в первом случае оказалась на 4.0° выше, а за период с сентября по февраль она повысилась даже на 7.5° (Визе, 1941).

О повышении температуры воды в Баренцевом море можно судить на основании материалов разрезов по Кольскому меридиану. Средняя температура всего слоя воды до 75° с. ш. изменялась здесь следующим образом (Зубов, 1930):

Средняя годовая температура на разрезе за период 1900-1906 гг. составляла 3.68°, а за период 1921-1928 гг. - 4.20°.

Общее потепление в Арктике, и особенно потепление в Баренцевом море, вызвало соответствующие изменения климатических и гидрометеорологических факторов и в Белом море. К сожалению, для суждения об изменениях климата в районе Белого моря, мы располагаем лишь результатами наблюдений за температурой воздуха, так как наблюдения за температурой воды весьма скудные.

По данным А. Соболевой (1935), сравнивавшей средние температуры воздуха за период с конца прошлого столетия до 1915 г. и за период 1916-1930 гг., потепление выразилось в повышении средней годовой температуры у мыса Святой Нос на 0.5, в Мезени на 0.9, у мыса Зимне-горского на 0.5, в Архангельске на 0.7 и в Онеге на 0.5° (табл. 17). Свидетельство это кажется достаточно убедительным, и на нем можно было бы и кончить рассмотрение вопроса об изменениях климата на беломорских берегах, но имея задачей показать не столько потепление климата, сколько его колебания, мы вынуждены бегло ознакомиться с материалами за более длительный промежуток времени.

У берегов Восточного Мурмана наиболее холодные зимы были в конце прошлого столетия (табл. 18) - эти зимы имели средние температуры воздуха от -8.0 до -8.5°. Вслед за этим началось потепление, и средние температуры повысились до -6.5° в 1925-1926 гг.; в последующие годы сравнительно с прошлым столетием зимы оставались более мягкими, хотя некоторое приближение средних пятилетних к средней многолетней наметилось довольно ясно.

^* (Сведения для станции, расположенной в 20 милях к востоку от места наблюдений в предшествующие годы.)

^** (По Преображенскому, 1945.)

Средняя годовая температура воздуха на Восточном Мурмане была наименьшей в конце прошлого столетия и наибольшей - в 1935-1940 гг. Таким образом, здесь как будто бы можно видеть начало и конец периода потепления, длившегося с конца прошлого до конца 40-х годов текущего столетия, т. е. в общей сложности около 60 лет.

В самое последнее время стало известно, что представление об окончании периода потепления оказалось ошибочным. В действительности же на общем фоне длительного периода потепления имеются довольно ясно выраженные более мелкие непериодические колебания климата продолжительностью 9-12 лет. Последний такой "малый" период потепления закончился около 1952 г., и в последующие за ним годы наблюдается относительное похолодание (Петров, 1959).

В дельте Северной Двины систематические метеорологические наблюдения начаты с 1816 г. (табл. 19). Обработка материалов наблюдений над температурой воздуха показывает, что за потекшее время здесь были неоднократные похолодания и потепления. Это хорошо видно из следующих данных, выбранных из таблицы 19:

Наиболее теплыми периодами по всем показателям (средняя годовая, средняя летняя и средняя зимняя) были 20-е, 40-е и 50-е годы прошлого столетия; холодные же периоды наблюдались в 1816-1820, в 30-е, 60-е и 70-е годы прошлого столетия. Для периода "потепления Арктики", начавшегося в конце прошлого столетия, характерно лишь увеличение средних годовых температур за счет потепления зим; летние температуры за это время чаще всего ниже средней многолетней.

Некоторые авторы подвергли специальному исследованию вопрос о колебаниях климата в районе Белого моря (Гуревич, 1949), в результате чего было установлено, что в годы максимумов чисел Вольфа (1818, 1828, 1837, 1870, 1883, 1894, 1906, 1917, 1928 и 1937) сумма средних месячных температур воздуха в Архангельске в мае и июне всегда выше, чем в годы минимумов (1821, 1833, 1843, 1856, 1867, 1879, 1890,. 1902, 1913, 1923 и 1933). Суммы средних месячных температур воздуха в июле-августе и в сентябре-октябре, наоборот, в годы максимумов солнечных пятен более низкие, чем в годы минимумов. В промежуточные годы (между максимумом и минимумом солнечных пятен) преобладающее влияние на температуру нижних слоев тропосферы оказывает уже состояние подстилающей поверхности, которое само является результатом накопления воздействий солнечной активности в предшествующее и в текущее время.

Большой интерес представляют для нас работы Брикнера (Bruckner, 1890) в своей фактической основе. Изучение материалов о продолжительности ледостава на Северной Двине (около Архангельска) привело Брикнера к выделению следующих "холодных" и "теплых" периодов в колебаниях климата района Белого моря:

Интересно, что время, в течение которого Северная Двина свободна от льда, по-видимому, непрерывно увеличивается. Например, за 1736-1880 гг. оно в среднем составляло 176, а за 1816-1880 гг. 179 дней. К этому еще добавим сведения из работы А. Соболевой (1935): за период 1881-1915 гг. Северная Двина была свободна от льда в среднем 180, а за период 1915-1934 гг. 189 дней.

Сходное положение наблюдалось и в колебаниях продолжительности ледостава на Онеге.

Рассматривая вопрос о продолжительности ледостава на Северной Двине, необходимо еще упомянуть некоторые очень интересные сведения из работы В. Чернышева (1845), собравшего в небольшой статье материалы из различных русских летописей. Особенно суровой на Белом море была зима 1534 г., когда Северная Двина вскрылась не ранее середины июня, такой же суровой была зима 1696 г. Лето 1772 г. отличалось необычайно большой продолжительностью: оно длилось с 25 апреля до 27 ноября, т. е. 221 день. В противоположность этому, лето 1814 г. оказалось очень коротким, продолжавшимся с 22 мая до 10 октября, т. е. всего в течение 141 дня. Заметим, что за продолжительность лета автор принимал время от вскрытия до замерзания Северной Двины у Архангельска.

Колебания климата в районе устья Северной Двины, по-видимому, не всегда только гелиообусловлены. Так например, годы максимума пятно-образующей деятельности Солнца нередко совпадают с наиболее холодными годами как по продолжительности ледостава, так и по температуре воздуха. Годы минимума пятнообразующей деятельности Солнца, наоборот, могут совпадать с наиболее теплыми климатическими периодами. Сравнение времени наступления теплых и холодных периодов в колебаниях климата района г. Архангельска, определенного по различным исходным данным, показывает:

В восточной части Карельского берега (район Кемь-Гридино) метеорологические наблюдения начаты значительно позднее - только в 1866 г. (табл. 20). Время наступления "теплых" и "холодных" периодов здесь почти повторяет то, что было уже замечено в устье Северной Двины. Температурные аномалии последнего периода потепления, начавшегося в конце прошлого столетия, особенно отчетливо выражены в средних температурах зим, тогда как средние температуры лета нередко имели отрицательные аномалии. Годы потепления и похолодания за время наблюдений в этой части Белого моря распределялись следующим образом:

В Онежском заливе Белого моря изменения температуры в общем шли, по-видимому, в той же последовательности, как в уже рассмотренных случаях (табл. 21). Последний период потепления начался здесь в первые годы текущего столетия и по всем показателям наиболее четко выражен в южной части залива. Для середины и всей второй половины прошлого столетия характерным было заметное похолодание.

^* (При вычислении средних сведения за 1911 и 1935 гг. Не учитывались.)

Из характера годовых колебаний температуры воздуха в некоторых участках беломорского побережья и в прилегающем участке Восточного Мурмана следует, что начавшемуся в конце 19-начале 20 столетия периоду потепления предшествовал период значительного похолодания, который в свою очередь сменил, по-видимому, теплый период, имевший место в конце первой-начале второй четверти прошлого столетия.

В самое последнее время детальному анализу были подвергнуты результаты метеорологических наблюдений в Архангельске (Ляхов, 1956) и установлено, что с середины 20-х до середины 30-х годов прошлого столетия был период потепления, до середины 40-х годов период похолодания, а в 50-х годах кратковременное потепление. С начала второй половины прошлого столетия и до 20-х годов текущего столетия преобладали отрицательные отклонения температуры от средней многолетней, т. е. наблюдался продолжительный период похолодания.

Еще несколько слов о наблюдавшихся многовековых колебаниях климата. По мнению Шмитца (Schmitz, 1956), понижение температуры вслед за послеледниковым максимумом дважды прерывалось потеплением: в римское время и в средние века. Средневековое потепление было особенно сильным и продолжалось до середины XVI в. Начавшееся похолодание охватило значительную часть земного шара и закончилась лишь в конце XIX-начале XX в.

Каковы же перспективы дальнейшего изменения климата в районе Белого моря? Некоторый ответ на этот вопрос содержится в работах А. В. Шнитникова (1955) и А. А. Григорьева (1956). Установлено, что в голоцене (т. е. примерно в течение последних 6000 лет) наблюдается 1850-летний период климатических колебаний, выражающийся прежде всего в сменах эпох повышенного и пониженного увлажнения. Каждая такая эпоха занимает приблизительно половину указанного периода. Эпоха современного уменьшения увлажненности сменила эпоху повышенной увлажненности, охватывавшую XIV-XVIII вв. Этому, в свою очередь, предшествовала (в III-XIII вв.) эпоха пониженной влажности, т. е. сравнительно теплого и сухого климата. Из сказанного следует, что современное потепление климата всей субарктики будет продолжаться еще в течение ряда столетий. При этом, конечно, вовсе не исключаются более кратковременные периоды колебаний климата.

Годовые колебания термического режима в различных участках беломорского побережья во всех рассмотренных случаях были синхронны лишь в общем, а в отдельные годы и пятилетия они далеко не всегда совпадали, что определялось влиянием различных местных причин и особенно направлением господствующих ветров.

Колебания температуры воздуха в условиях беломорского побережья, как уже было сказано, во многих случаях являются решающими для температуры верхнего слоя воды. Поэтому мы вправе считать, что устанавливаемые закономерности колебаний температуры воздуха (и некоторых других факторов) в значительной мере отражают и направление температурных колебаний в верхнем слое воды Белого моря.

Воды глубинных частей Бассейна и Кандалакшского залива представляют собой, как уже известно, зимние воды Горла, температура которых в настоящее время определяется главным образом температурой воздуха. Естественно поэтому предположить, что потепление зимы в Арктике, и особенно в районе Горла, должно сказаться соответствующим образом и на изменении температуры глубинных вод.

И действительно, в настоящее время уже имеются некоторые материалы, позволяющие судить о наличии многолетних колебаний температуры не только поверхностных, но и глубинных вод Белого моря. Рассмотрим в качестве примера вертикальное распределение температур в Бассейне. В 70-х годах прошлого столетия отрицательные температуры воды в течение лета наблюдались здесь с глубины 45 саж. (85 м) и достигали - 1.4°. По мнению А. В. Григорьева (1878), отрицательные температуры в течение круглого года господствовали тогда лишь на глубине более 100 саж. (190 м). Заметим, что наблюдения Григорьева производились вскоре после окончания периода потепления 1841-1865 гг. Наблюдения Н. М. Книповича (1906а), произведенные в 1900 г., в отличие от наблюдений А. В. Григорьева совпали с окончанием периода резкого похолодания, охватившего, как это хорошо известно (Эйгенсон, 1945, 1951; Максимов, 1952, 1954), конец прошлого и начала текущего столетия. Книпович сообщал, что в средней части Белого моря (т. е. в Бассейне) во время максимального летнего прогревания характерно следующее вертикальное распределение температур: 0 м 11.8-13.8; 10 м 11.4-11.6; 25 м 1.2-2.3; 50 м 0.8; 100 м и глубже -1.6°.

Весьма обстоятельное изучение термического режима Белого моря, произведенное в 20-х годах текущего столетия под руководством К. М. Дерюгина (1928), совпало по времени с новым и наиболее мощным периодом потепления. Прежде всего заметим, что в течение всего лета К. М. Дерюгин нигде не обнаружил температуры - 1.6° и лишь в единичных случаях ему встречались температуры -1.5°. Господствующей температурой на глубинах Белого моря была температура от -1.40 до -1.45°. Значительное потепление водной толщи обнаруживается и при анализе вертикального распределения температуры (табл. 22) в одних и тех же участках Бассейна (станции 6, 7, 8, 22, 23, 28, 29, рейс "Мурман" 2-16 августа 1922 г. и станции 7, 8, 16, 17, 18, рейс "Соломбала" 19-24 августа 1925 г.).

Очевидно, что воды Бассейна Белого моря в 20-х годах текущего столетия оказались во всех горизонтах более теплыми, чем в 1900 г. Повышение температуры глубинных вод и общее уменьшение массы воды с отрицательными температурами могло быть обусловлено главным образом за счет меньшего зимнего охлаждения вод Горла, заполняющих в течение зимы беломорскую впадину. Это вполне согласуется с общепринятым представлением о том, что потепление Арктики выражалось преимущественно в уменьшении суровости зим.

В течение 40-х годов текущего столетия в Белом море почти повсеместно наметилось похолодание, выразившееся в понижении температуры воздуха и воды (табл. 23). Но как уже сказано, это вовсе не означало конца периода потепления: потепление всей Арктики продолжается и идет волноообразно, так что меньшие положительные аномалии от средних многолетних температур воды и воздуха сменяются большими. Все это не могло не отразиться на составе флоры и фауны Белого моря, но, к сожалению, известно в этом отношении пока еще мало.

Л. С. Берг (1935) одним из первых обратил внимание на появление в фауне Белого моря целого ряда бореальных видов, отсутствовавших здесь ранее. С 1924 по 1931 г. в различных участках Белого моря появлялась макрель (Scomber scombrus) в таком количестве, что в Кандалакшском заливе ее было добыто около тонны^*. В 1931 г. у западных берегов Белого моря в большом количестве появилась пикша (Melanogrammus aeglefinus), которой до сих пор здесь никто не находил. В этом же году в Белом море была найдена сайда (Pallachius virens), также ранее не встречаемая. Из беспозвоночных в Белом море появились Pandalus borealis, Nereis virens (Паленичко, 1947) и многие другие виды. В течение 1949-1952 гг. нам удалось добыть здесь несколько экземпляров Hyas coarctatus. За это же время серьезные изменения произошли и в составе фауны Баренцева моря (Гурьянова, 1928; Дерюгин, 1937).

^* (В Баренцевом море массовое появление макрели отмечалось уже в 1915 г. (Веберман, 1918).)

Одновременно с этим потепление климата сказалось и на изменении биологических свойств целого ряда местных беломорских форм. У многих беломорских обитателей в течение последних десятилетий значительно сократились ареалы, замедлилась скорость роста, уменьшились размеры тела и численность (Кузнецов, 1957). Многие из этих изменений представляются обратимыми, и с наступлением похолодания они исчезнут, но некоторые, несомненно, уже необратимы и представляют собой не столько результат потепления климата, сколько следствие необратимых физико-географических изменений, происходящих в Белом море.

Изложенный материал дает некоторое представление об особенностях гидрологических условий в Белом море и о годовых колебаниях этих условий, но вовсе неосвещенным остается вопрос об изменениях гидрологического режима, что могло быть обусловлено доказанным фактом ухудшения связи с Баренцевым морем (из-за обмеления Воронки и Горла) и накопления различного осадочного материала в губах и заливах. К сожалению, какие-либо достоверные фактические указания на этот счет вовсе отсутствуют, и можно лишь напомнить, что до второй половины прошлого столетия исследователи в один голос утверждали о проникновении в Белое море струи теплого атлантического течения. Такое мнение, высказанное Петерманом, Миддендорфом и др., в результате исследований Н. М. Книповича (1906а), проведенных в самом конце прошлого столетия, было признано ошибочным и постепенно забыто. В настоящее время считается что "компенсационное" течение, идущее в Белое море вдоль Терского берега, составлено переработанными в Горле прибрежными водами Восточного Мурмана и сточного беломорского течения: влияние "компенсационного" течения проявляется главным образом зимой (Дерюгин, 1928; Тимонов, 1947).

Едва ли можно сомневаться в том, что сравнительно недавно большие глубины Воронки и Горла обеспечивали лучший водообмен между Баренцевым и Белым морями и, как следствие этого, более высокие солености в последнем, значительное увеличение толщины слоя сезонной вертикальной циркуляции и меньшую "континентальность" гидрологического режима. Такое направление, в общем изменении гидрологического режима Белого моря на основании всего сказанного представляется несомненным, и мы лишь не располагаем необходимым цифровым материалом для его иллюстрации.

Рассмотренные здесь фактические материалы о гидрометеорологических особенностях Белого моря (главным образом его верхней зоны) можно резюмировать следующим образом:

1. По сравнению с обитателями Баренцева моря обитатели Белого моря живут в условиях меньшего общего количества тепла; резко возросших амплитуд годовых, сезонных, суточных и погодных колебаний самых различных факторов внешней среды; сильного летнего прогревания и сильного (и очень продолжительного) зимнего охлаждения; постоянно пониженных соленостях, еще более понижающихся весной; постоянного и почти повсеместного, более или менее ясно выраженного дефицита кислорода, усиливающегося в теплые годы.
2. Обитатели беломорской литорали, пожалуй, лишь в отношении солнечного света и зимнего газового режима находятся в менее благоприятных условиях по сравнению с обитателями литорали Мурманского побережья. В отношении многих других факторов условия жизни на литорали Белого моря более благоприятны. Это улучшение условий жизни на беломорской литорали выражается главным образом в большем летнем прогревании и сравнительно небольшом зимнем охлаждении. Общее количество тепла, получаемое обитателями беломорской литорали, значительно больше того, что получают обитатели мурманской литорали. Кроме этого, обитатели беломорской литорали подвергаются воздействию сравнительно слабого прибоя, а воздействию губительных зимних штормов не подвергаются вовсе. (В данном случае имеются в виду преимущественно Бассейн и заливы южнее Горла).
3. В течение XIX в. были неоднократные периоды потепления и похолодания, наблюдавшиеся и раньше. Последний период резкого потепления начался в конце прошлого - начале текущего столетий и с небольшими колебаниями продолжается до сих пор. Этот период потепления выразился главным образом в смягчении зим, что послужило причиной общего повышения температуры как поверхностных, так и глубинных вод Белого моря^*.
4. Общее потепление вод Белого моря, в свою очередь, обусловило временное появление в нем целого ряда бореальных видов, ранее встречавшихся только в Баренцевом или даже в Норвежском морях. Эти виды обычно появлялись на короткое время и затем снова исчезали.

^* (Резкие изменения, или колебания, гидрологического режима свойственны не только Белому морю. В этом отношении прекрасным примером может служить Балтийское море, где в течение последних десятилетий замечено общее повышение температуры и солености воды. Следствием этого служит резкое увеличение промыслового значения таких атлантических рыб, как морская щука Belone belone Günther и треска Gadus morhna callarias L., а также некоторые другие фуанистические изменения (Баранов, Шпайхер, 1956).)