Изменения температуры восточной части российской Арктики по данным наблюдений, реанализам и моделям CMIP6 в 1940–2099 годы

Исследованы долгопериодные изменения приповерхностной температуры воздуха (ПТВ) в российской восточной Арктике (65 – 85° с.ш., 70° в.д. – 170 з.д.) по результатам моделирования в рамках различных сценариев проекта CMIP6 за 1940 – 2099 гг. [Серых и др., 2026]. Анализировался ансамбль из 33 моделей, причем для периода 1940 – 2014 гг. использовались результаты сценария Historical с радиационным форсингом (дополнительным поступлением тепла на единицу площади), основанным на данных наблюдений, а для периода 2015 – 2099 гг. – результаты сценариев SSP с различным возможным радиационным форсингом. Анализ основан на сравнении среднегодовой ПТВ, осредненной за 30-летние периоды 1940 – 1969 гг., 1994 – 2023 гг., 2024 – 2053 гг. и 2070 – 2099 гг. Данная методика уже была применена нами к российской западной Арктике [Серых и Толстиков, 2024], дальневосточному региону России [Серых и Трусенкова, 2025], Азово-Черноморскому [Серых и Крашенинникова, 2026], Балтийскому [Серых и Толстиков, 2026], Каспийскому [Serykh et al., 2025a], Бразильскому [Serykh et al., 2025b] и Южно-Африканскому [Serykh et al., 2025c] регионам.
Подтверждена адекватность воспроизведения моделями CMIP6 изменений ПТВ над изучаемым регионом в период 1940 – 2023 гг. Для этого результаты моделирования сопоставлены с информацией реанализа ERA5, а также со сведениями, полученными при фактических метеонаблюдениях на 6 репрезентативных метеостанциях региона.
Данные реанализа и результаты моделирования показали одинаковое по ERA5 и CMIP6 увеличение средней ПТВ российской восточной Арктики на ~2 °С от 1940 – 1969 гг. к 1994 – 2023 гг., причем рост начался после ~1970 г. и усилился после ~2000 г. Выявлены локальные минимумы ПТВ в 1963 – 1964, 1982 – 1983 и 1992 – 1993 гг., что можно связать с уменьшением инсоляции после выброса аэрозолей при извержениях вулканов Агунг, Эль-Чичон и Пинатубо, причем два последних проявились только в результатах CMIP6, поскольку в данных ERA5 они замаскированы положительными межгодовыми аномалиями ПТВ всего Северного полушария из-за сильных событий Эль-Ниньо 1982 – 1983 и 1991 – 1992 гг. [Вакуленко и др., 2025], которые были сглажены при осреднении по ансамблю 33 моделей CMIP6. Отклик арктического региона на события Эль-Ниньо связан с атмосферными дальними связями, приводящими к ослаблению полярного стратосферного вихря.
Пространственная картина потепления от середины XX века к началу XXI века качественно сходна по ERA5 и CMIP6, показывая большее потепление над морскими акваториями, чем над сушей, что по данным ERA5 составляет 2 – 4 °С и 1 – 2 °С соответственно. Отепляющее воздействие океана связано с положительными обратными связями за счет уменьшения альбедо и усиления ветра, волнения и испарения при сокращении площади морского льда [Серых и Толстиков, 2022а, 2022б]. Потепление над сушей происходило быстрее в более теплых районах исследуемого региона и медленнее в более холодных, а самое слабое потепление наблюдалось в районе 127° – 147° в.д., к северу от полюса холода северного полушария в Оймяконе. Это также может быть связано с альбедной положительной обратной связью между изменениями температуры и площади снежного покрова. Данные ERA5 с высоким пространственным разрешением показали, что в горных районах (плато Путорана, Верхоянский хребет и хребет Черского), где снег лежит большую часть года и изменения альбедо невелики, потепление также было слабым. Над морем потепление было наиболее значительно над восточной частью Карского моря, т.е. на границе с западной российской Арктикой, откуда переносится тепло [Серых и Толстиков, 2024], и над Чукотским морем, куда тепло поступает из района Берингова моря [Серых и Трусенкова, 2025].
Несмотря на расхождения в некоторых деталях (ансамбль моделей CMIP6 занижает потепление над морем и завышает над сушей), сходство результатов по ERA5 и CMIP6 обосновывает применение этого ансамбля 33 моделей для оценок ожидаемых изменений ПТВ до конца XXI века. Показано, что ожидаемое потепление российской восточной Арктики от 1994 – 2023 гг. к 2024 – 2053 гг. слабо различается для разных сценариев SSP, с увеличением средней по региону ПТВ от 2,0 ± 1,0 °С до 2,8 ± 1,1 °С. Над морской поверхностью (сушей) ожидается потепление на 2,2 – 3,0 С (1,6 – 2,2 С) для сценариев SSP1 2.6, SSP2 4.5 и SSP3 7.0 и на 2,6 – 3,8 С (2,0 – 2,6 С) для сценария SSP5 8.5 с наибольшим радиационным форсингом, что близко к потеплению, произошедшему от середины XX века к началу XXI века. Напротив, от начала к концу XXI века повышение ПТВ исследуемого региона будет значительно выше, существенно различаясь между сценариями SSP и составляя в среднем 3,0 ± 1,6 °С, 4,9 ± 1,7 °С, 6,8 ± 2,0 °С и 8,6 ± 2,3 °С для сценариев SSP1 2.6, SSP2 4.5, SSP3 7.0 и SSP5 8.5 в соответствии с величиной радиационного форсинга. Существенно, что даже для сценария SSP1 2.6, с сокращением, а затем с обнулением дополнительного радиационного форсинга, накопленное тепло остается в системе со всеми последствиями для экосистемы и социума. Этот эффект был уже зарегистрирован в глобальном масштабе и в дальневосточном регионе [Серых и Трусенкова, 2025]. Для сценария SSP5 8.5 к концу XXI века ожидается, что среднегодовая ПТВ будет близка к нулю над Северным Ледовитым океаном и станет положительной над Карским и Чукотским морями, а также в юго-западном и юго-восточном районах суши российской восточной Арктики, что приведет к таянию в этих районах многолетней мерзлоты.
Следует иметь в виду, что в проекциях на будущее нельзя предугадать возможные извержения вулканов, которые окажут негативное влияние на радиационный баланс, что привносит дополнительную неопределенность в полученные результаты, которые все же можно рассматривать как первое приближение к описанию будущего состояния климатической системы. При осреднении по ансамблю моделей CMIP6 нивелируется влияние мод естественной климатической изменчивости, таких как Арктическое колебание, Атлантическая мультидекадная осцилляция, Тихоокеанское декадное колебание, Эль-Ниньо – Южное колебание и др., что также несколько искажает полученные оценки. Оценка влияния мод естественной климатической изменчивости на колебания ПТВ российской восточной Арктики будет предметом дальнейших исследований.