Проведенные исследования пространственно-временных распределений элементов метеорологического режима позволили установить ряд важных, в большинстве случаев ранее не выявленных закономерностей. Из них выделены те, которые представляют научный, методический и практический интерес.
1. Межгодовая изменчивость средних месячных значений составляющих радиационного баланса в большую часть года над свободной ото льда поверхностью моря на 30—40 % меньше, чем их пространственная изменчивость, и лишь в весенне-летний период превышает ее.
2. Повторяемость теплоядерных зим увеличивается от 30—40 % на юге до 65—80 % на севере моря, причем теплые ядра на юго-западе моря отмечаются чаще в декабре—январе, а в восточной и северной частях — преимущественно в феврале. Средний размер теплых ядер возрастает с увеличением их повторяемости.
3. Междусезонные изменения температуры воздуха определяются амплитудой и степенью асимметричности годового хода. Межгодовое варьирование разности температур зима—весна на юго-востоке в 2 раза, а на севере в 3 раза больше, чем в юго-западной части. Значительный рост этой разности происходит в периоды потеплений, а уменьшение — в периоды похолоданий: после теплых зим отмечается быстрый рост температуры весной, после холодных зим следуют холодные весны. Годы большого роста температуры воздуха от весны к лету соответствуют годам сильного падения ее от лета к осени. Темпы роста температуры от весны к лету претерпевают меньшие межгодовые колебания, чем темпы падения температуры от лета к осени.
4. Вследствие различной временной изменчивости сезонных температур в разных районах моря, разность между равновероятными температурами в аномально теплый и в аномально холодный сезоны не остается одинаковой на акватории моря. Для температуры, возможной 1 раз в 20 лет, эта разность изменяется от 4°С на юго-западе до 10°С на севере.
5. Амплитуда внутрисуточных изменений температуры воздуха зимой обусловлена главным образом непериодическими изменениями погодных условий и достигает в это время своего максимума и наибольшей пространственной изменчивости. В последнее 20-летие (1961 —1980) наблюдалось увеличение суточных амплитуд и их изменчивости. Многолетний ход характеристик суточных амплитуд температуры зимой наиболее резко выражен в северо-западной части моря. Летом межгодовые изменения амплитуд малы к северу от 75° с. ш. и возрастают на юге моря. Уменьшения суточных амплитуд температуры всегда совпадают с периодами потеплений, а увеличения — с периодами похолоданий.
6. В годовом ходе междусуточных, внутрисуточных и межгодовых изменений температуры на большей части моря имеется основной максимум зимой, вторичный — летом и два минимума — весной и осенью. Севернее линии о. Надежды — мыс Желания отмечается простой годовой ход с максимумом зимой и минимумом летом.
7. В течение всего года на море преобладают кратковременные повышения и понижения температуры. В 40—50 % случаев знак междусуточных разностей сохраняется только 1 сут, в 25—35 % — в течение 2 сут. Зимой и осенью чаще отмечаются кратковременные повышения и более длительные периоды падения температуры воздуха, весной и летом — наоборот. Абсолютное значение междусуточных разностей температуры зимой при ее росте больше, чем при падении. Наиболее значительные потепления совершаются чаще на вторые сутки, а похолодания — в первые. Летом наибольший прогрев происходит в конце периода роста температуры.
8. Статистические распределения средней суточной температуры на юго-западе моря близки к гауссовским, на северо-западе они двухмодальны, на остальной части лучше аппроксимируются разложением Грама—Шарлье. Значительная асимметрия свойственна статистическим распределениям температуры в районе среднего положения кромки льдов зимой. Для проверки правильности выбора теоретического закона распределения при расчетах наименьшей средней суточной температур ры редкой повторяемости использована корреляционная связь последней со средней температурой за зиму, полученная по береговым станциям.
9. Выявлена корреляционная связь степенного вида между числом дней со средней суточной и с минимальной температурой ниже определенного предела, а также между средними значениями и возможными 1 раз в заданное число лет. Суммарная продолжительность периодов с низкой температурой ниже определенного предела и число дней со средней суточной температурой ниже того же предела находятся в прямолинейной корреляционной зависимости, при этом коэффициент уравнения. регрессии уменьшается на акватории моря с ростом континентальности климата.
10. В многолетнем ходе изменчивости суточных экстремумов температуры воздуха до начала текущей циркуляционной эпохи (E и С циркуляции по Вангенгейму) отмечались однонаправленные изменения на всем море. На протяжении указанной циркуляционной эпохи, начавшейся в 1949 г., имеет место оппозиция юго-восточного района моря северо-западному. В первый период указанной эпохи (до 1961 г.) с преобладанием первой разновидности формы Е циркуляции повышенная изменчивость экстремумов отмечена на северо-западе. Во второй период (после 1961 г.) при увеличении повторяемости второго варианта Е циркуляции экстремумы стали более изменчивы на юго-востоке.
11. Максимальная температура в южной части моря в многолетнем плане более стабильна, чем минимальная. Севернее 75° с. ш., наоборот, изменчивость максимальной температуры от года к году больше, чем минимальной, есть и сезонные различия — в теплый период (июль—сентябрь) на всем море более устойчивыми являются минимальные температуры. Отношение многолетней изменчивости экстремумов к их полной изменчивости приблизительно равно 0,50—0,65.
12. Оценка максимальной и минимальной температуры редкой повторяемости выполнена по распределениям крайних членов выборки, предварительно испытанным на соответствие распределениям Гумбеля, Гаусса, Грамма—Шарлье. Наименьшие погрешности в расчетах над ВосточноШпицбергенским и Надеждинско-Медвежинским течениями достигаются по методу Гумбеля, на остальной части моря — по .методу Гаусса.
13. Относительные межгодовые изменения повторяемости ветра составляют 0,4— 1,0. Средние скорости по направлениям изменяются от года к году меньше, чем повторяемости направлений. Средняя скорость преобладающих направлений изменяется в меньшей степени, чем средняя скорость наиболее сильных ветров, имеющих небольшую повторяемость.
14. Существует согласованный многолетний ход средней скорости и повторяемости ветров свыше 15 м/с, теснота связи между которыми зимой оценивается коэффициентом корреляции около 0,80, летом — около 0,20. В многолетнем ходе за период с 1920 по 1983 г. имеет место общая тенденция к понижению повторяемости сильных ветров за последние 30—35 лет.
15. Установленная связь между непрерывной продолжительностью ветров и их интегральной повторяемостью характеризуется криволинейностью при малых и больших значениях аргумента ( F % ) .
16. Над поверхностью моря, покрытой льдами, порывистость ветра меньше,* чем над водной, а изменчивость порывов медленнее возрастает с увеличением скорости ветра.
17. Выявлено восемь типов атмосферных процессов, обусловливающих сильные и штормовые ветры на море в холодный и семь типов — в теплый периоды года.
18. Формирование двумерных распределений температуры воздуха и скорости ветра зимой происходит при закономерном увеличении тесноты корреляции между компонентами комплекса с запада на восток и на север. При сильных и штормовых ветрах знак корреляции меняется на обратный. В теплое время года связь положительна, прямолинейна и более тесная, чем зимой.
19. Применение метода Моргенштерна—Гумбеля для аппроксимации двумерного комплекса дает лучшие результаты, чем использование теоремы умножения вероятностей.
20. Выявлено девять типов синоптических процессов, вызывающих обледенение судов, и определена их повторяемость в разные месяцы холодного времени года.
21. Основными структурными особенностями пограничного слоя атмосферы (ПСА) над морем являются: устойчивое термическое состояние, инверсионное распределение влажности, логарифмический характер вертикального распределения скорости ветра вплоть до высоты 300 м, что значительно выше, чем в других географических районах, пониженная турбулентность и повышенная устойчивость ПСА, определяющая роль адвективной составляющей в полном переносе тепла и влаги.
22. Определяющая роль адвекции тепла в атмосфере и океане в формировании климата моря проявляется в образовании зим с теплыми ядрами, в годовом ходе влажности, облачности и туманов, противоположном ходу их на суше.
23. Интенсивность атмосферной адвекции тепла зимой в 2 раза больше, чем летом, над южной частью акватории больше, чем над северной. Величина теплопереноса достигает максимума в слое 3—7 км, к уровню тропопаузы уменьшается в 2—10 раз.
24. Максимум полного потока влаги приходится на лето, зимой он в 3— 5 раз меньше. Поток летом в южных районах вдвое больше, чем в северных. Наибольший горизонтальный влагоперенос происходит на уровне 1,5 км; на высоте 5 км он меньше, чем в ПСА в 3— 5 раз летом и в б— 7 раз зимой.
25. Интегральное влагосодержание слоя 0 — 5 км относительно мало по сравнению с его значением в умеренных широтах, по акватории моря увеличивается с севера на юг от 70 до 120 кг/мг в среднем за год. Рост его от зимы к лету происходит у южного побережья в 3— 4 раза, а на северо-востоке в 6 раз. Около 75— 80 % влагосодержания указанного слоя сосредоточено в нижних 3 км.
26. Дефицит точки росы в ПСА зимой повсеместно не превышает 1— 3°С, летам изменяется от 1— 2°С в северных районах моря до 5°С на южном побережье.
27. Характер годового хода относительной влажности у поверхности моря в соответствии с ходом влагапереноса и интегрального влагосодержания тропооферы одинаков повсеместно и характеризуется летним максимумом и зимним минимумом
28. Упругость водяного пара у поверхности моря достигает наибольших значений в июле— августе (в южных районах моря 9— 11 гПа, а в северных 6 гПа) наименьших — в январе— марте (соответственно 4 и 1 гПа). Вертикальное распределение ее характеризуется инверсией влаги в пограничном слое атмосферы (ПСА) зимой и понижением с высотой вдвое летом.
29. Области наиболее высокой относительной влажности воздуха (85-—90 %) у поверхности моря располагаются над Надеждинско-Медвежинским мелководьем и в юго-восточном районе (>85% ). Годовое число влажных дней (≥80% в 13 ч) изменяется по акватории от 314 на севере до 292 в юго-восточной части и до 162 на юго-западе.
30. Межгодовая изменчивость средних месячных значений относительной влажности в 8— 10 раз меньше, чем ее полная изменчивость σf. Наибольшие значения наблюдаются в юго-западном районе моря (3,3— 4,8 %), наименьшие — в юго-восточном районе (1,1 — 1,7%). Полная изменчивость σf над морем того же порядка, что и на суше (10— 18%). При прохождении атмосферных фронтов изменение влажности может достигать 35— 40 %
31. Годовой ход изменчивости относительной влажности σf над большей частью акватории моря противоположен годовому ходу ее средних значений и согласуется с годовым ходом изменчивости температуры от В южных, наиболее подверженных влиянию океанической и атмосферной адвекции районах моря, σf имеет более скачкообразный годовой ход.
32. Под влиянием орографического воздействия зимой перенос влаги в нижней тропосфере на западной наветренной стороне Скандинавских гор в 2— 3 раза больше, чем на подветренной, а изменения влагосодержания — только в 1,5— 1,7 раза. На участке западного берега Новой Земли от Русской Гавани до Малых Кармакул годовое число дней с туманом в 2— 3 раза, а нижней облачности на 10—15 % меньше, чем в других местах побережья Новой Земли вследствие размывающего влияния стоковых ветров (боры). Число дней с влажностью ^ 8 0 % здесь в 1,5 раза меньше, чем на остальной части острова.
33. Высокая интенсивность осадков на Баренцевом море по сравнению с другими арктическими морями обусловлена более высоким влагосодержанием и интенсивностью переноса. Зоны наибольшей повторяемости опасного количества осадков совпадают с районами наибольших годовых сумм, а зоны отсутствия таких осадков соответствуют местам наименьших годовых сумм. Независимо от фазового состояния осадков чаще наблюдаются опасные количества, чем особо опасные. Число дней с осадками больше 10 мм/сут изменяется от 0,8—1,0 в районе Земли Франца-Иосифа до 4—5 в юго-восточном районе и до 9 — на юго-западном побережье. Осадки ≥ 20 мм/сут также наблюдаются в любом районе моря, а ≥ 50 мм/сут возможны исключительно редко и только в юго-западной части моря, в среднем 0,02—0,7 сут за год.
34. Как суточный, так и полусуточный максимум жидких осадков обычно больше максимума твердых и смешанных осадков. Изменчивость же, наоборот, больше у последних, поэтому средние многолетние из максимальных годовых значений суточных и полусуточных сумм при твердых и смешанных осадках различаются меньше, чем . при жидких. Наибольшие суточные количества осадков составляют 20—25 мм в районе Земли. Франца-Иосифа, 30 мм — у побережья Новой Земли, 40—50 м)м — в центральных районах моря. На побережье Скандинавии и Мурмана осадки, усиленные орографией, могут достигать 70—75 мм за сутки.
35. Среднее годовое количество общей облачности изменяется по акватории моря от 7,5 баллов на окраинах моря до 9 баллов в центральной его части, а нижней облачности — соответственно от 5 до 8,5 баллов. Стандартная ошибка расчета среднего месячного количества как общей, так. и нижней облачности, при длине ряда 30—40 лет составляет 0,1—0,3 балла, что не превышает погрешности наблюдений.
36. Наибольший вклад нижней облачности в общую наблюдается в районах с наиболее благоприятными для ее образования термодинамическими условиями: над Надеждинско-Медвежинским мелководьем (90%) и вдоль побережья Скандинавии (95%), наименьший вклад — у побережья Новой Земли и в юго-восточном районе (60—70 %). Повторяемость опасной для авиации облачности высотой ≤ 300 м увеличивается от 10—15 % у южного побережья до 40—50 % — в северных районах.
37. Годовое число пасмурных дней по обшей облачности уменьшается от 210—230 в районах севернее 75° с. ш. до 160—190 у побережья Скандинавии. Число пасмурных дней по нижней облачности вдвое меньше, чем по общей облачности. В целом за год пасмурных дней на море больше, чем ясных. Отношение первых ко вторым изменяется от 6—9 в районах арктических островов, Новой Земли и Северной Скандинавии до 15—20 — над центральной и юго-восточной частями акватории и до 35 — в районе Надеждинско-Медвежинского мелководья.
38. В многолетних колебаниях количества облачности зимой наблюдается совпадение по фазе с ходом числа дней с циклоническим полем, а также по интенсивности с ходом температуры и относительной влажности воздуха у поверхности моря. Изменения интегральных значений тепло- и влагосодержания тропосферы несколько опережают изменения количества облачности, что свидетельствует о преобладании роли адвективного тепла и влаги в свободной атмосфере в образовании облаков.
39. Адвективные туманы и туманы снижения нижней облачности преобладают над туманами испарения. Первые в 93—98 % случаев наблюдаются при пасмурном состоянии неба, для вторых состояние неба не является определяющим фактором
40. Периодам снижения облаков до подстилающей поверхности и переходу тумана в низкую облачность предшествуют существенные противоположные по знаку изменения в термогигрометрическом состоянии приземного слоя воздуха. Возможны как однократные, так и многократные переходы низкой облачности в туман и обратно. В 94 % случаев перед переходом облачности в туман высота ее нижней границы не превышает 200 м.
41. Горизонтальная видимость в тумане в 91—96 % случаев составляет менее 500 м. Туманы испарения (видимость ≤1 км) образуются всего в 23 % случаев возникновения явлений парения моря.
42. Доля летних туманов составляет 45—55 % от их годового количества в южных районах и увеличивается до 80 % на севере моря.
43. Между числом дней с туманами, их повторяемостью и суммарной продолжительностью отмечается тесная корреляционная связь. По одному из этих параметров можно по предложенному графику определить остальные для любого месяца и района моря.
44. Разность температур воды и воздуха при адвективных туманах в 64 % случаев зимой и в 90% летом изменяется от 4 до — 4 °С. Туманы испарения, как и явление парения моря, наиболее вероятны при разности температур более 12 °С. Температура воздуха при парении в 94 % случаев ниже — 10 °С.
45. Задерживающие слои в ПСА при туманах, являющиеся одним из условий их образования, наблюдаются в 70 % зимой, 97 % — летом. Для образования туманов охлаждения необходима адвекция тепла с повышением температуры в ПСА на 3—5 °С, туманов испарения — адвекция холода с понижением температуры на 9—12 °С.
46. Характерным для туманов является высокое влагосодержание ПСА и инверсия влаги. Влажность воздуха при туманах в нижнем 400 м слое зимой на 10 % больше ее среднего значения, летом эта разница меньше. Выше уровня 400 м уменьшение влажности при туманах зимой незначительно, а летом происходит быстрее, чем в среднем профиле.
47. Распределение ветра с высотой при туманах, как и при их отсутствии, подчиняется логарифмическому закону вплоть до высоты 300 м. Туманы испарения наблюдаются при пониженном, а адвективные туманы — при повышенном уровне скоростей ветра на всех высотах по сравнению с ее средними многолетними значениями. На высоте максимального переноса это превышение составляет 7—8 м/с.
48. Независимо от района хморя кривые статистических распределений горизонтальной видимости однотипны и характеризуются преобладанием в течение всего года хорошей видимости (> 4 км). Видимость ≤ 2 км, ограничивающая мореплавание, зимой наиболее вероятна (30%) в центральной части моря, летом (25%)—в северных районах
49. По характеру годового хода повторяемости ограниченной видимости и роли факторов, ее обуславливающих в разные сезоны, выделяются районы моря севернее и южнее 75° с. ш. В северной половине моря максимум повторяемости ограниченной видимости наблюдается летом во время частых и густых туманов, южнее 75° с. ш. — зимой и обусловлен интенсивными фронтальными осадками и метелями
50. Наиболее часто кратковременная ограниченная видимость наблюдается зимой в осадках «зарядами», наиболее продолжительна — летом при моросящей низкой облачности и туманах. Типовые кривые распределения непрерывной продолжительности периодов с видимостью ≤ 4 км, представленные для районов южнее 75° с. ш. в виде номограммы, позволяют рассчитывать непрерывную продолжительность видимости любой градации менее 4 км заданной обеспеченности и обеспеченность заданной продолжительности.
51. В южной части моря грозоопасный период соответствует безледному периоду, на юго-западе грозы возможны в любое время года, а наиболее часто — осенью и зимой, реже — летом. У южных берегов моря в среднем за год отмечается 5—6 дней с грозой, севернее 71° с. ш. грозы наблюдаются не ежегодно.
