Изученность вопроса

Зарубежные исследования

Ледяной покров Японского моря иностранцами почти не исследовался. В статье Т.Тагути в популярной форме излагаются ледовые условия всех дальневосточных морей. Существуют немецкий и американский ледовые атласы морей Северного полушария, где весьма ориентировочно и неточно даются припайные зоны и общее распределение льда. Кусуноки К. составил исторический обзор изучения морского льда в Японии. В 1992 г. Татарским проливом заинтересовались американские исследователи. Основываясь на 3-летних материалах спутниковых наблюдений за льдом и приземных картах барики, они пытаются обосновать формирование в осенне-зимний период донных вод Японского моря. Правда, по экспедиционным исследованиям такая водная масса в море не выявляется. По нашему мнению здесь формируются не донные, а глубинные воды моря.

Исследования 40-х годов

Весьма интересные данные о льдах Японского моря собрал Н.Н.Алексеев, плававший на ледоколах "Давыдов" и "Добрыня Никитич" во льдах Татарского пролива. В его работе рассматривается дрейф льда и ледоколов в ледовых условиях Татарского пролива. Правда, он допускает ошибочный вывод о движении льда в поливе против часовой стрелки. Алексеев указывает, что у берегов Сахалина лед под действием течения Куросио дрейфует на север, а у побережья материка - на юг.

В действительности движение льда в Татарском проливе, в основном, подвержено действию ветра и направлено на юг. Эффект течения не является превалирующим и может только уменьшать или увеличивать скорость его дрейфа в зависимости от степени разнонаправленности векторов за счет ветра и течений. Впоследствии (1936) он указывает на преобладающую роль ветра при движении льда в южном направлении по Татарскому проливу, вместе с тем у сахалинского побережья постоянные и приливные течения задерживают движение льда на юг. В этой работе рассматриваются особенности распределения льда в отдельных районах моря, а также обобщаются данные о толщине льда по прибрежным станциям на весь период ледостава.

Интересно отметить выделение северо-восточного участка пролива вдоль западного берега Сахалина в особый район, где отмечаются частые сжатия и сильные торошения льда, препятствующие навигации при действии даже слабого северо-западного ветра. Анализ распределения температуры воздуха над Японским морем позволил ему сделать весьма важный вывод, остающийся до сих пор мало известным. Значительная неравномерность температурного поля северных и южных районов создает условия, когда происходит одновременное образование льда в северной части пролива и таяние его на юге в течение всего периода ледостава. Исследования полностью подтверждают выводы Алексеева.

В дальнейшем, до конца 40-х годов существенных исследований по ледовым условиям Японского моря не велось. С развитием интенсивного судоходства возникла острая необходимость в получении систематизированных данных о льдах Японского моря. В результате этого в 1940 г. А.М. Баталиным и Т.А. Боголюбовой составлен ледовый атлас Японского и Охотского морей, где наряду с береговыми наблюдениями привлекались рейсовые донесения с судов. Карты атласа построены в общем виде для среднего и максимального развития ледяного покрова на 1 и 15 число каждого месяца. С 1937г. на Дальнем Востоке начали составлять краткосрочные и долгосрочные ледовые прогнозы с использованием известных методов В.Ю. Визе, основанных на нахождении асинхронных связей сроков ледовых фаз с датами перехода температуры воздуха через 0°С. Оправдываемость их обычно составляла около 50%.

В период Великой Отечественной войны в Центральном институте прогнозов разрабатывались методы прогнозов ледовых фаз для дальневосточных морей. В результате анализа гидрометеорологических условий, влияющих на образование ледяного покрова, И.А.Бенашвили приходит к выводу, что прогностические зависимости ледовых фаз следует искать с факторами, определяющими тепловой баланс моря. Главными из них являются: максимальное теплосодержание моря в рассматриваемом году, интенсивность расхода тепла через поверхность моря, характер атмосферной циркуляции в осенние месяцы, влияние местных орографических гидрометеорологических условий. Ю.В.Истошин, как и И.А.Бенашвили, полагает, что на ледовый режим моря влияют: время смены летнего муссона на зимний, устойчивость зимних муссонных ветров, термические свойства континентальных воздушных масс, термическое состояние водных масс. Первые три фактора оцениваются по дате установления северо-западного переноса воздушных масс, температуре воздуха в районе сибирского антициклона или датам перехода температуры воздуха через 0°С. Термическое состояние водных масс (теплозапас) подсчитывается косвенным методом, предложенным Бенашвили, или путем подсчета средней температуры воды по стандартным гидрологическим разрезам. Истошин доказывает, что теплосодержание моря особой роли в наступлении ледовых фаз не играет.

Корреляционная зависимость дат появления льда с теплосодержанием Цусимского течения отрицательна. В этой связи Истошин приходит к выводу, высказанному ранее Н.Н.Алексеевым (1936), что при увеличенном теплосодержании водных масс происходит более быстрая смена летнего муссона на зимний, результатом чего является интенсивный вынос холода с материка и раннее льдообразование. Исходными аргументами в прогностических уравнениях являются даты перехода температуры воздуха через ноль по некоторым выбранным станциям в районе Сибири и средняя температура гидрологического разреза через Корейский пролив в летний период. Указанные работы основаны на коротких рядах наблюдений, в чем их основной недостаток.

Исследования 50-х годов

Разработкой прогностических зависимостей в области ледового режима в дальнейшем занимались Ю.В.Истошин и Н.И.Чалышева. В работе Истошина приводятся конкретные уравнения для прогноза сроков первого появления льда, появления плавучего льда сплоченностью 4 балла и более для проливов Татарского и Лаперуза при учете ранее указанных факторов. Высокие коэффициенты корреляции получены при выявлении синхронных связей (до 0,94), но прогностические асинхронные зависимости имеют коэффициенты корреляции значительно меньше, а заблаговременность прогноза не превышает одного месяца. В статье Чалышевой обосновываются положения Истошина и доказывается, что изменчивость теплосодержания цусимских вод не дает резких колебаний ледовитости и может влиять только косвенным образом на нее посредством регулирования интенсивности Приморского течения.

Основным фактором, воздействующим на ледовые процессы, является атмосферная циркуляция. Р.А. Диесперовой в 1952 г. дан анализ прибрежных материалов наблюдений за льдом Японского моря. Она рассмотрела повторяемость основных ледовых фаз по береговым пунктам и предложила использовать типы суровости зим по отдельным элементам ледового режима. Эта работа явилась основой для дальнейшей разработки ледовых прогнозов Японского моря. В.С. Назаров, В.Л. Цуриков и А.Н. Крындин в 1951 г. проанализировали развитие и разрушение ледяного покрова Японского моря, определили степень влияния на него ветра, волнения и течений применительно к важнейшим судоходным трассам.

Использование данных о толщине, сплоченности и сжатиях во льду позволили показать, что условия плавания в северо-восточной части Татарского пролива значительно сложнее, чем в других районах Японского моря. В работе приводятся карты с границами средних и максимальных положений кромки плавучего и неподвижного льда, построенные по береговым и судовым наблюдениям. Некоторые неточности положения кромки плавучего льда объясняются отсутствием достаточно надежных материалов наблюдений по открытым районам моря.

Исследования ледовых процессов в 50-х годах показали, что превалирующим фактором в развитии ледовитости является атмосферная циркуляция, без учета которой прогностические зависимости имеют низкую оправдываемость. Это дало толчок к изучению атмосферных явлений и нахождению типов синоптических процессов, выражаемых в численных значениях. Интересны в этом отношении работы С.М. Простякова, в первой из которых рассматриваются типы синоптических процессов по районам восточной Азии. Он осветил изменчивость квазистационарных центров действия атмосферы и характер циклонической деятельности над континентом и океаном в различные сезоны года. Им же определены сроки перехода и продолжительность летнего и зимнего муссона в районе восточной Азии. Во второй работе дается анализ ледовых условий на дальневосточных морях в зависимости от атмосферных процессов. Простяков вводит понятие показателя экстремальности ледовых условий по характеристикам появления и замерзания, разрушения и очищения от льда каждого из дальневосточных морей России. Значения этого показателя вычислены для ледовых сезонов за зимы с 1920/21 по 1949/50гг. Простякову удалось впервые численно охарактеризовать интенсивность и продолжительность действия муссонов над акваторией того или иного района. Он предложил для этой цели подсчитывать число изобар, пересекающих береговую линию моря.

В 1946 году Н.А.Белинский предложил особые условные индексы циклонической и антициклонической циркуляции, которые легко можно подсчитать для любого района земного шара, используя только приземные синоптические карты. На основе этого метода выполнено большое количество прогностических ледовых исследований для отдельных районов морей, имеющих инерционность развития ледовых процессов. Для некоторых береговых станций Японского моря М.А. Радзиховская в 1952 г. составила зависимости сроков появления и исчезновения льда. Ледовые фазы ставились в зависимость от индекса Белинского, сумм отрицательных температур воздуха и повторяемости ветра. Впоследствии Я.А.Тютневым разработаны прогностические зависимости для дат первого появления льда (9 пунктов) и замерзания (5 пунктов) у берегов Японского моря.

Построенные карты аномалий переноса воздушных масс показали, что в годы с очень ранними сроками появления льда в период, предшествующий льдообразованию, (с июля по декабрь), преобладает устойчивый перенос воздушных масс с континента на море. При позднем начале льдообразования летом и осенью преобладает противоположный перенос воздушных масс.

Этот вывод хорошо согласуется с результатами Простякова, но у последнего такой четкой зависимости для Японского моря не прослеживается. Замеченная закономерность позволила Тютневу найти прогностические связи сроков начала льдообразования с заблаговременностью от 23 до 50 дней, опираясь только на вычисленные индексы циркуляции по Белинскому, рассчитанные для районов окружающих Японское море. Аналогичная работа была опубликована Тютневым по разработке прогноза сроков вскрытия и очищения от льда в 5 пунктах у побережья Японского моря. Им установлено, что в случае ранних сроков очищения в предшествующий период преобладает перенос воздушных масс с южной составляющей вследствие более ранней смены направления муссона и поступления на море теплого воздуха. При позднем очищении смена направления муссонного потока задерживается.

Исследования 60-70-х годов

Г.А.Столяровой выполнена работа по условиям ледовитости Татарского пролива, где на основе обобщения материалов наблюдений за ледяным покровом найдены средние многолетние характеристики ледовых фаз. Методом поквадратной обработки определены ледовитость, толщина, формы, сплоченность льда и их внутрисезонные и межгодовые отклонения. В результате этих исследований Столярова показала наличие тесной связи ледяного покрова Татарского пролива с термическими и динамическими особенностями атмосферной циркуляции. Наличие инерционности процессов, протекающих в северной части Японского моря, позволило ей разработать методику фоновых прогнозов ледовитости, используя аномалии индекса циркуляции по Белинскому и аномалии температуры воздуха в Татарском проливе в осенний период. Заблаговременность прогноза составляет около 3-х месяцев. Кроме того, в работе Столяровой излагаются результаты расчета температуры воды и кромки льда в осенне-зимний период на основе вычисления потери тепла через поверхность и трансформации температуры воздуха в северной части моря.

Температура деятельного слоя моря, а также положение кромки льда, в основном, определяется потерями тепла через поверхность моря, а внутриводная адвекция играет второстепенную роль. Ценность этой работы заключается в том, что в ней, наряду с береговыми наблюдениями, проведен анализ ледовых характеристик по судовым и авиационным данным. В монографии по гидрологии и геологии Японского моря общие ледовые условия моря представлены А.Н.Крындиным.

Ледовые исследования конца XIX – начала ХХ вв.

Первое описание ледовых условий было выполнено Л.И.Шренком в 1869 г. и касалось только Татарского пролива. В основу исследований были положены наблюдения на поверхности моря за температурой воды и льдом. Разрозненные материалы наблюдений дали возможность Шренку выявить только качественную зависимость распространения льда в проливе под влиянием преобладающих ветров. Он определил, что осенью, когда усиливаются северные и северо-западные ветры, кромка льда в проливе располагается в широтном направлении. Зимой ветры меняют свое направление на северо-восточное и восточное, результатом чего происходит переформирование ледяного массива и лед преимущественно распространяется вдоль материка, а ледовые условия у сахалинского побережья становятся значительно легче. Имеются указания о том, что припай в проливе не имеет большого распространения и при сильных южных ветрах взламывается. Помимо этого в работе рассматриваются условия замерзания, ледостава и вскрытия по всему северо-западному побережью Японского моря от м. Лазарева до зал. Посьет включительно.

По материалам Л.И.Шренка, записям М.Клыкова и отчетам Главного Гидрографического управления С.О.Макаров составил таблицы дат вскрытия и замерзания для отдельных районов Японского моря за период с 1852 по 1885гг. Он определил, что начало замерзания происходит в среднем при понижении температуры морской воды до –1,8°С (а в некоторых распресненных районах, как например, зал. Де- Кастри –1,3°С). Это позволило ему, используя некоторые наблюдения за температурой воды зимой в открытом море, обработать их поквадратно и получить карты изохрон замерзания льда в Татарском проливе. Поскольку в поверхностных слоях льда к концу зимы остается сравнительно небольшое количество рассола, то вскрытие льда происходит при температуре воды около 0°С. Используя это положение, Макаров составляет карту изохрон вскрытия льда на весенние месяцы (как и для замерзания осенью). Эти результаты, хотя и получены по косвенным данным, оказались близки к действительным изохронам появления и исчезновения льда для суровых зим. Гидрографическое и гидрометеорологическое исследование прибрежных районов позволили К.Р.Де-Ливрону и М.Клыкову в 1907-1914 гг. составить лоцийное описание северо-западной части Восточного океана в четырех частях. В первой и второй части в навигационных целях детально изучено побережье Японского моря и указана продолжительность периода замерзания, вскрытия и наличия льда в отдельных бухтах.