Дерзкие мысли о климате

Уточняя наблюдения и выводы Ч. Брукса, В. Ф. Захаров показал, что в современных климатических условиях ледяной покров Северного Ледовитого океана может разрастаться или сокращаться только при изменении площади распространения опресненных вод и, следовательно, изменения термических условий атмосферы являются не причиной, а следствием изменений площади арктических льдов. Такое заключение оказалось ценным не только для уяснения природы климата полярных областей, но и, как увидим далее, для некоторых важных заключений по термике всей гидросферы.

В. Ф. Захаров в своем исследовании рассматривает влияние лишь пресноводного материкового стока, стекающего в Арктический бассейн в несколько раз большим слоем, чем в среднем на площадь Мирового океана. Однако такая оценка оказывается несколько неполной, поскольку распреснению поверхностных вод еще в большей степени способствует сам факт образования льда на поверхности моря, так как льдообразование сопровождается вытеснением рассолов и распреснением верхних слоев ледяного покрова. Тяжелые рассолы, выделяющиеся изо льда, погружаются в глубину моря, а пресная вода, появляющаяся после каждого летнего стаивания льда с поверхности, замещает верхние слои водных пространств. При этом оказывается, что при общем среднем годовом стоке всех рек и ледников бассейна Северного Ледовитого океана, равном 5 140 км³, материковый сток пресных вод составляет слой в 35 см, а при среднем для всей акватории океана ежегодном стаивании слоя льда в 99 см, с талой водой соответственно поступает ещё в два раза больше. Таким образом, общий ежегодно восстанавливающийся слой пресных вод в Северном Ледовитом океане достигает 130 см, что почти в 10 раз больше, чем он составляет в среднем на площади Мирового океана. За счет меньшей динамичности верхних слоев воды и льда этого океана распресненный слой поверхностных вод соответственно отличается большей устойчивостью.

Раз уж мы коснулись пресных вод, то заметим, что они принимают не только пассивное участие в теплообмене замерзающего моря с атмосферой, но и непосредственно сами могут приносить тепло. Первое предположение об обогревающем влиянии стока сибирских рек на арктическое море, опубликовал русский врач А. М. Полилов в 1907 году. Иркутский ученый В. В. Шостакович в 1911 году ввел на этот случай термин «тепловой сток» и впервые определил его величину. Величины теплового стока рек уточняются и по сей день многими исследователями. Нам важно разобраться: о каком тепле идет речь и какие термические следствия вызывает привнос пресноводного стока в полярное море.

Под термином «тепловой сток» понимается привнос в полярное море с речным стоком того абсолютного количества тепла, которое определяется объёмом водного стока и температурой его нагрева выше 0 °C. Например, по расчетам М. И. Зотина, суммарный тепловой сток всех рек, впадающих в море Лаптевых, составляет 6,27 ×10¹⁵ ккал за год (26,2 кДж ×10¹⁵ за год). Мы внесли частное уточнение в расчет, показав, что за начало отсчета следует принимать температуру замерзания морской воды (минус 1,8 °C), что привело к увеличению приведенного значения до 30 × 10¹¹ кДж за год (Файко, 1986).

Но как ни велика эта величина при расчете теплового баланса моря Лаптевых в относительном выражении она оказывалась очень малой. В балансе обнаруживался большой дефицит прихода тепла, фактически расходуемого летом на вскрытие обширной (460 тыс. км²) акватории. Тепловой сток рек его далеко не покрывал, с чем столкнулся и В. В. Шулейкин (1962, 1968) при объяснении вскрытия Карского моря.

В одной из первых работ, руководствуясь своим представлением о талом стоке, я включил в состав теплового стока Лены, теплоту плавления, усвоенную при таянии снега на площади водосбора и льда в её бассейне, и получил вроде бы сходящийся тепловой баланс приустьевого участка моря Лаптевых. Но и это была ошибка, поскольку по отношению к водоёму, связанному с Мировым океаном единым уровнем, учет изотермического увеличения энтальпии отдельного моря утрачивает смысл. Тепловой баланс моря Лаптевых снова оставался незамкнутым. Тогда автор обратил внимание на термические трансформации, связанные с таянием и дрейфом льда.