Прогноз температуры воды на разрезе «Кольский меридиан» на основе анализа вековой изменчивости гидрометеорологических и астрогеофизических факторов

Цель работы: охарактеризовать долгопериодную изменчивость температуры атлантических вод в Баренцевом море в 1900–2023 гг. и оценить возможность её прогнозирования с помощью гидрометеорологических и астрогеофизических факторов.

Материалы: температура воды на разрезе «Кольский меридиан», климатические индексы (глобальный индекс приземной температуры для Северного полушария, индексы Северо- Атлантического, Северо- Тихоокеанского и Атлантического мультидекадного колебаний) и астрогеофизические параметры (солнечная активность, интенсивность солнечного излучения, координаты полюса Земли и нутация её оси вращения) за 1900–2023 гг.

Методы: сравнительный анализ данных, методы описательной статистики, корреляционный, регрессионный и гармонический анализы.

Результаты: дана характеристика межгодовых изменений температуры атлантических вод в Баренцевом море в 1900–2023 гг., интенсивный рост которой (0,37 °C за 10 лет) происходит с конца 1970-х годов. Выделены два холодных (1900–1929 и 1963–1988 гг.) и два тёплых (1930–1962 и 1989–2023 гг.) периода, современное потепление оказалось более сильным. Построены уравнения множественной линейной регрессии для прогноза температуры воды Баренцева моря с заблаговременностью 2 года и 6 лет. Для использования на практике выбрана наиболее адекватная регрессионная модель, включающая в себя зимний индекс Северо- Атлантического колебания (вклад 11%), индекс Атлантического мультидекадного колебания (28%), солнечную активность (5%) и X-координату полюса Земли (11%). Составлены экспериментальные прогнозы температуры воды на разрезе «Кольский меридиан» на 2024–2029 гг., согласно которым в ближайшие годы она сохранится на высоком уровне.

Практическая значимость: полученные результаты позволят лучше понимать причины межгодовой изменчивости температуры воды в Баренцевом море и могут использоваться для её долгосрочного прогнозирования.

1. Аверкиев А. С., Густоев Д. В., Карпова И. П., Серяков Е. И. 2005. Исследование и долгосрочное прогнозирование те­пловых процессов на разрезе «Кольский меридиан» // 100 лет океанографических наблюдений на разрезе «Кольский меридиан» в Баренцевом море: сборник до­кладов международного симпозиума. Мурманск: Изд-во ПИНРО. С. 15–31.

2. Бойцов В. Д. 2007. Космогеофизические факторы и межго­довые колебания температуры воды Баренцева моря // Рыбное хозяйство. № 1. С. 57–60.

3. Бойцов В. Д., Гузенко В. В. 2021. Сравнительный анализ ме­жгодовой изменчивости температуры воды поверхно­сти юго-западной части Баренцева моря и на разре­зе «Кольский меридиан» // Труды ВНИРО. Т. 186. № 4. С. 119–131. DOI: 10.36038/2307‑3497‑2021‑186‑119‑131.

4. Бойцов В. Д., Карсаков А. Л., Аверкиев А. А., Густоев Д. В., Кар­пова И. П. 2010. Исследование изменчивости гидрофи­зических характеристик по наблюдениям на разрезе «Кольский меридиан» // Учёные записки Российского государственного гидрометеорологического универси­тета. № 15. С. 135–149.

5. Бородич С. А. 2000. Вводный курс эконометрики. Минск: БГУ. 354 с.

6. Бочков Ю. А. 1978. Учёт 11‑летних колебаний солнечной ак­тивности в фоновых прогнозах температуры воды Ба­ренцева моря // Труды ПИНРО. Вып. 40. С. 33–43.

7. Бочков Ю. А. 1979. Сверхдолгосрочные прогнозы температу­ры воды разреза «Кольский меридиан» // Методические рекомендации по прогнозированию температуры воды в Северном рыбопромысловом бассейне. Мурманск: Изд-во ПИНРО. С. 125–164.

8. Бочков Ю. А. 1982. Ретроспектива температуры воды в слое 0–200 м на разрезе «Кольский меридиан» в Барен­цевом море (1900–1981 гг.) // Труды ПИНРО. Вып. 46. С. 113–122.

9. Бочков Ю. А. 2005. Крупномасштабные колебания температу­ры воды на разрезе «Кольский меридиан» и их прогно­зирование // 100 лет океанографических наблюдений на разрезе «Кольский меридиан» в Баренцевом море: сборник докладов международного симпозиума. Мур­манск: Изд-во ПИНРО. С. 47–64.

10. Бочков Ю. А., Саруханян Э. И., Смирнов Н. П. 1968. Основные закономерности многолетних колебаний температуры воды Баренцева моря и их связь с геофизическими про­цессами // Труды ПИНРО. Вып. 23. С. 104–115.

11. Воробьев В. Н., Саруханян Э. И., Смирнов Н. П. 2006. Лунный нодальный (деклинационный) прилив и его возможное влияние на циркуляцию атмосферы // Учёные записки Российского государственного гидрометеорологическо­го университета. № 2. С. 7–19.

12. Вязигина Н. А., Тимохов Л. А., Егорова Е. С., Юлин А. В. 2021. Информативность гидрометеорологических и астро­геофизических факторов в задаче описания межго­довых колебаний ледовитости Гренландского моря // Лёд и Снег. Т. 61. № 3. С. 431–444. DOI: 10.31857/S2076673421030099.

13. Герман Дж.Р., Голдберг Р. А. 1981. Солнце, погода и климат. Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат. 319 с.

14. Гершанович Д. Е., Муромцев А. М. 1983. Океанологические ос­новы биологической продуктивности Мирового океана. Л.: Гидрометеоиздат. 320 с.

15. Гудкович З. М., Карклин В. П., Смоляницкий В. М., Фролов И. Е. 2009. О характере и причинах изменений климата Зем­ли // Проблемы Арктики и Антарктики. № 81. С. 15–23.

16. Елисеева И. И., Юзбашев М. М. 2004. Общая теория статистики. М.: Финансы и статистика. 656 с.

17. Ижевский Г. К. 1961. Океанологические основы формирова­ния промысловой продуктивности морей. М.: Пищепро­миздат. 215 с.

18. Карпова И. П., Суставов Ю. В., Николаев Д. Л. 1989. Использо­вание приёмов экстраполяции временных рядов в ме­тодах сверхдолгосрочного прогнозирования // Методы расчёта и прогноза гидрометеорологических процессов в промысловых районах. Л.: ЛГМИ. Вып. 112. С. 22–35.

19. Карсаков А. Л., Трофимов А. Г., Анциферов М. Ю., Ившин В. А., Гу­банищев М. А. 2022. 120 лет океанографических наблю­дений на разрезе «Кольский меридиан». Мурманск: ПИНРО им. Н. М. Книповича. 145 с.

20. Кисляков А. Г. 1968. О связи термики вод Норвежско­го и Нордкапского течений // Труды ПИНРО. Вып. 23. С. 143–156.

21. Коросов А. В., Горбач В. В. 2007. Компьютерная обработка био­логических данных. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ. 76 с.

22. Лис Н. А., Чернявская Е. А., Миронов Е. У., Тимохов Л. А., Егоро­ва Е. С. 2023. Информативность факторов, формирующих долгопериодные колебания ледовитости отдельных рай­онов Баренцева моря // Российская Арктика. Т. 5. № 2. С. 17–32. DOI: 10.24412/2658‑4255‑2023‑2‑17‑32.

23. Максимов И. В., Смирнов Н. П. 1967. Генетический метод про­гноза многолетних колебаний климатических характе­ристик в океане // Труды ПИНРО. Вып. 20. С. 323–335.

24. Малинин В. Н. 2008. Статистические методы анализа гидро­метеорологической информации. СПб.: РГГМУ. 408 с.

25. Малинин В. Н. 2020. Статистические методы анализа гидро­метеорологической информации. Том 2. Анализ времен­ных рядов и случайных полей. СПб.: РГГМУ. 196 с.

26. Методические рекомендации по прогнозированию темпе­ратуры воды в Северном рыбопромысловом бассейне. 1979. Мурманск: Изд-во ПИНРО. 173 с.

27. Методические рекомендации по статистико-вероятностному прогнозированию океанологических характеристик. 1989. Мурманск: Изд-во ПИНРО. 90 с.

28. Методические рекомендации по использованию метода сверхдолгосрочного прогнозирования гидрометеороло­гических элементов (МСПГЭ) и программного комплекса «Призма». 1997. Мурманск: Изд-во ПИНРО. 40 с.

29. Ожигин В. К., Ившин В. А., Трофимов А. Г., Карсаков А. Л., Анцифе­ров М. Ю. 2016. Воды Баренцева моря: структура, цирку­ляция, изменчивость. Мурманск: Изд-во ПИНРО. 260 с.

30. Ожигин В. К., Третьяк В. Л., Ярагина Н. А., Ившин В. А. 1999.Оке­анографические условия Баренцева моря и их влияние на выживание и развитие молоди северо-восточной ар­ктической трески. Мурманск: Изд-во ПИНРО. 88 с.

31. Протасов Ю. М., Юров В. М. 2016. Гармонический анализ пе­риодических колебаний объёмов продаж компании на основе инструмента «регрессия» MS EXCEL // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Экономика. № 2. С. 115–121. DOI: 10.18384/2310‑6646‑2016‑2‑115‑121.

32. Смирнов Н. П., Саруханян Э. И., Бочков Ю. А. 1967. Многолетние колебания гидрологического режима Баренцева и Нор­вежского морей и возможности их прогнозирования // Материалы рыбохозяйственных исследований Северно­го бассейна. Вып. 8. С. 111–121.

33. Суставов Ю. В. 1978. Физико-статистическая модель измен­чивости температуры воды Баренцева моря и метод расчёта и прогноза её компонент // Труды ГОИН. Вып. 147. С. 34–44.

34. Тимохов Л. А., Вязигина Н.А, Миронов Е. У., Юлин А. В. 2019. Кли­матические изменения сезонных и долгопериодных ко­лебаний ледовитости Гренландского и Баренцева морей // Проблемы Арктики и Антарктики. Т. 65. № 2. С. 148– 168. DOI: 10.30758/0555‑2648‑2019‑65‑2‑148‑168.

35. Трофимов А. Г., Губанищев М. А., Анциферов М. Ю., Прокоп­чук И. П., Манушин И. Е., Стрелкова Н. А., Брыкина А. С., Вяз­никова В. С., Новиков М. А., Горбачева Е. А. 2025. Гидрохи­мические, гидробиологические и экотоксикологические исследования на разрезе «Кольский меридиан». Мур­манск: «ПИНРО» им. Н. М. Книповича. 204 с.

36. Трофимов А. Г., Карсаков А. Л., Ившин В. А. 2018. Изменения климата в Баренцевом море на протяжении последнего полувека // Труды ВНИРО. Т. 173. С. 79–91. DOI: 10.36038/2307‑3497‑2018‑173‑79‑91.

37. Шевченко А. В. 2000. Океанологические условия формиро­вания промысловой продуктивности в морях Северо-Европейского бассейна. Мурманск: Изд-во ПИНРО. 100 с.

38. Boitsov V. D., Karsakov A. L., Trofimov A. G. 2012. Atlantic water temperature and climate in the Barents Sea, 2000–2009 // ICES Journal of Marine Science. V. 69. № 5. P. 833–840. DOI: 10.1093/icesjms/fss075.

39. Dalpadado P., Arrigo K. R., Hjøllo S. S., Rey F., Ingvaldsen R. B., Sperfeld E., van Dijken G. L., Stige L. C., Olsen A., Ottersen G. 2014. Productivity in the Barents Sea — response to recent climate variability // PLoS ONE. V. 9. № 5. Art. e95273. DOI: 10.1371/journal.pone.0095273.

40. González-Pola C., Larsen K. M.H., Fratantoni P., Beszczynska-Möller A. (Eds.). 2020. ICES Report on Ocean Climate 2019 // ICES Cooperative Research Report. № 350. 136 pp. DOI: 10.17895/ices.pub.7537.

41. Ingvaldsen R., Loeng H., Ottersen G., Ådlandsvik B. 2003. Climate variability in the Barents Sea during the 20th century with a focus on the 1990s // ICES Marine Science Symposia. V. 219. P. 160–168.

42. Ingvaldsen R. B., Asplin L., Loeng H. 2004. The seasonal cycle in the Atlantic transport to the Barents Sea during the years 1997–2001 // Continental Shelf Research. V. 24. № 9. P. 1015–1032. DOI: 10.1016/j.csr.2004.02.011.

43. Jakobsen T., Ozhigin V. K. (Eds.). 2011. The Barents Sea: ecosystem, resources, management. Half a century of Russian-Norwegian cooperation. Trondheim: Tapir Academic Press. 825 pp.

44. Loeng H., Blindheim J., Ådlandsvik B., Ottersen G. 1992. Climatic variability in the Norwegian and Barents Seas // ICES Marine Science Symposium. V. 195. P. 52–61.

45. Loeng H., Drinkwater K. 2007. An overview of the ecosystems of the Barents and Norwegian Seas and their response to climate variability // Deep-Sea Research II. V. 54. № 23–26. P. 2478–2500. DOI: 10.1016/j.dsr2.2007.08.013.

46. Maslowski W., Marble D., Walczowski W., Schauer U., Clement J. L., Semtner A. J. 2004. On climatological mass, heat, and salt transports through the Barents Sea and Fram Strait from a pan-Arctic coupled ice-ocean model simulation // Journal of Geophysical Research. V. 109. Art. C03032. DOI: 10.1029/2001JC001039.

47. Ottersen G., Ådlandsvik B., Loeng H. 2000. Predicting the temperature of the Barents Sea // Fisheries Oceanography. V. 9. Iss. 2. P. 121–135. DOI: 10.1046/j.1365‑2419.2000.00127.x.

48. Ottersen G., Ådlandsvik B., Loeng H. 2005. The Kola section — an indicator of Barents Sea climate // 100 years of oceanographic observations along the Kola section in the Barents Sea. Papers of the intern.l symp. Murmansk: PINRO Press. P. 236–251.