Изменение климатических условий европейской части России во второй половине XX века

Груза Г. В., Ранькова Э.Я.

Введение

Детальное изучение локального климата заповедников актуально при исследовании зависимости флоры и фауны от условий окружающей среды и, прежде всего, от характеристик климата. Попытка такого изучения и сделана ниже в статьях данного сборника, посвященных каждому заповеднику.

Большинство заповедников, участвующих в работе, расположено в западной части России (исключение - Баргузинский). Климат этого региона хорошо изучен и подробно описан. Эти описания основаны на справочных данных о климате, накопленных до восьмидесятых годов, и составлены в предположении о стационарном климате.

Наиболее важным событием, связанным с климатом, в ХХ веке является так называемое глобальное потепление. Существование беспрецедентных по скорости изменений климата предъявляет новые требования к климатическим исследованиям. Представляется целесообразным, предваряя упомянутые статьи, дать общую характеристику климата и его изменений в Европейской части России. Мы приведем данные за вторую половину ХХ века, поскольку все данные по заповедникам, в основном, относятся к этому периоду, для которого имеются и более полные данные наблюдений. Изменения климата России за прошедшее столетие были детально проанализированы в (Ранькова Э. Я., Груза Г. В., 1998).

Краткая характеристика климатических условий на Европейской территории России

Климатические условия Европейской территории России (ЕТР) определяются, прежде всего, ее географическим положением внутри континента и большой протяженностью, как по долготе, так и по широте. Климат этой части России, в общем, умеренно континентальный (Борисов А. А., 1967).

Эта территория летом оказывается под влиянием ветров с западной составляющей, которым она в значительной степени и обязана своими летними дождями. Отсутствие высоких гор позволяет холодным воздушным массам проникать далеко на юг и теплым - с юга на север.

Зимой влияние Атлантики заметно до Урала. Это приводит к тому, что уменьшение температур воздуха прослеживается с юго-запада на северо-восток.

На юге распространение изотерм близко к широтному, поскольку здесь и зимой преобладает континентальный воздух, небольшая облачность и велика роль радиационных условий и широты.

"Полюс холода" на европейской территории расположен в бассейне реки Печоры (р. Щугор), где изредка температура воздуха опускается до -55оС (абсолютный минимум) (Борисов, 1967). Выделяется Кольский полуостров, где заметно некоторое потепление в связи с приближением к морю. На всей территории месяцы с декабря по февраль являются зимними (с морозами). Продолжительность безморозного периода в северных районах (Коми, Кольский п-ов) всего 30-45 дней.

Характерной особенностью климата изучаемой территории является снежный покров. Продолжительность залегания снежного покрова на Крайнем Севере Европейской России 200-240, в южных районах - 20-120 дней. Благодаря оттепелям снежный покров на всем юге Европейской территории России мал и неустойчив.

Летом термический режим данной территории определяется количеством поступающей солнечной радиации, поэтому распределение изотерм гораздо ближе к широтному, чем зимой. Абсолютные максимумы температур достигают даже на севере 30оС. К югу величина их возрастает и достигает 40оС (Астрахань, 43оС). Средняя годовая амплитуда температуры воздуха практически всюду превышает 23.5 оС.

Годовое количество осадков на большей части территории составляет 400-600 мм. Количество осадков за теплый период внутри Европейкой части СССР 350-500 мм. Количество осадков за холодное полугодие 300 мм на Валдайской возвышенности. В средней полосе европейской территории СССР осадки холодного полугодия составляют 100-300 мм.

Всей внутренней территории Европейской части свойствен весенний или летний максимум осадков, что является благоприятным фактором для сельского хозяйства.

Глобальное потепление.

Сравнение рядов аномалий средней годовой температуры воздуха северного, южного полушарий и земного шара (рис.1а) показывает их согласованность: потепление с начала ХХ века до 40-х годов сменилось некоторым похолоданием до середины 70-х, после чего потепление продолжается до настоящего времени. Особенно ярко потепление проявилось с конца 80-х годов. В южном полушарии потепление 1920-1940 гг. выражено слабее.

Аналогичные ряды для средних месячных температур двух экстремальных месяцев (январь - рис.1б, июль - рис.1в) указывают на существенные сезонные особенности в структуре глобального потепления Северного и Южного полушарий. Таким образом, потепление неоднородно во времени на пространственных масштабах полушарий и земного шара. Существенно более серьезная пространственная и временная неоднородность в тенденциях изменений климата обнаруживается на уровне регионов.

Рисунок 1.
а - временные ряды аномалий средней годовой температуры приземного воздуха;
б, в - то же, но для средних месячных температур января и июля, соответственно.
Аномалии вычислены как отклонения от средней за 1961 - 1990 гг.

а) Год (январь - декабрь)                

б) Январь

в) Июль

Рисунок 2.
Временной ряд аномалий средней годовой температуры приземного воздуха, осредненных по территории Европейской части России. Аномалии рассчитаны как отклонения от средней температуры базового периода 1961-1990 гг. Столбцы диаграммы представлены относительно средней аномалии температуры в конце доиндустриального периода (1886-1905 гг.). Кривая показывает 11-летнее скользящее среднее.

Изменения температуры воздуха в Европейской части РФ

Глобальное потепление в разных регионах земного шара проявляется неоднозначно. На рис.2 представлены временные ряды аномалий средней годовой и средних сезонных температур приземного воздуха, осредненных по территории Европейской части России. Аномалии здесь рассчитаны как отклонения от среднего за 1961-1990 годы.

Прежде всего, отметим, что с уменьшением масштаба пространственного осреднения заметно увеличивается как масштаб величины аномалий температуры воздуха, так и их межгодовая изменчивость. Кроме того, сглаженный тренд менее плавный, чем для земного шара, и в меньшей мере характеризует межгодовые изменения температуры.

Чтобы подчеркнуть отличие температурного режима на территории Европейской части России в ХХ веке от доиндустриального периода, на рисунке аномалии температуры, соответствующие шкале на вертикальной оси, показаны как столбцы, отложенные от средней аномалии температуры воздуха за 1886-1905, характерной для Х1Х века. Вид графика позволяет утверждать, что в ХХ веке, особенно в его второй половине климат заметно отличался от климата предшествующего века.

Локальные изменения климата на некоторых опорных гидрометеорологических станциях.
На рисунках 3, 4 представлены временные ряды средних годовых аномалий температуры и осадков на опорных станциях, расположенных вблизи рассматриваемых заповедников. Одновременно на рисунках приведены основные статистические характеристики каждого из этих рядов, включающие среднее m, стандартное отклонение std, коэффициент линейного тренда b(tr), долю (в %) общей дисперсии ряда, учтенную линейным трендом d(tr). Оценки трендов получены за период 1951-1999 и приведены к 100-летнему интервалу для удобства сопоставлений сопоставления климатических рядов. Это ни в коей мере не ограничивает свободу исследователей использовать дополнительно и другие методы анализа.

Рисунок 3.
Временные ряды среднегодовых аномалий температуры приземного воздуха (оС) на избранных гидрометеорологических станциях западной части России за период инструментальных измерений. Аномалии рассчитаны как отклонения от средней за базовый период 1961-1990.
Числовые значения статистик получены по данным за период 1951-1999 гг.
Сплошной  линией показана 11-летняя скользящая средняя, пунктирной - линейный тренд всего ряда.

Рисунок 4.
Временные ряды среднегодовых аномалий месячных сумм осадков (мм/месяц) на избранных
гидрометеорологических станциях западной части России за период инструментальных измерений.
Аномалии рассчитаны как отклонения от средней за базовый период 1961-1990.
Числовые значения статистик получены по данным за период 1951-1999 гг.
Сплошной  линией показана 11-летняя скользящая средняя, пунктирной - линейный тренд всего ряда.

Данные для отдельных станций мы приводим как для сопоставления с временными рядами температуры воздуха и атмосферных осадков в заповедниках, так и для рекомендации использовать подобный анализ. Отметим, что доля дисперсии, учтенная трендом, является удобным критерием для оценки статистической значимости линейного тренда. Для приведенных процессов тренд следует считать статистически значимым, если учтенная доля дисперсии более 15%. Можно отметить, что для рассмотренных станций вклад линейных трендов в межгодовую изменчивость достаточно мал для температуры воздух и еще меньше для осадков

Индикаторы изменения климата в Европейской части России во второй половине ХХ века.

Более полное представление о пространственных особенностях изменения климата на Европейской территории России дают рисунки 5 и 6, на которых приведены коэффициенты линейного тренда средней температуры воздуха и сумм атмосферных осадков за год в целом, а также за холодный (октябрь-март) и теплый (апрель-сентябрь) периоды года. Коэффициенты линейного тренда на каждой станции оценены за период с 1951 по 1998 гг. и приведены в град. С /100 лет для температуры воздуха и в мм/100 лет для осадков. Их величины показаны на картах значками в точках наблюдений (см. шкалу условных обозначений в нижней части каждой карты). Легко видеть, что картина неоднородна в пространстве и существенно зависит от сезона.

Потепление наиболее ярко выражено в холодную половину года, что отражается и в среднем за год, в то время как в теплую половину года имеются достаточно крупные области похолодания при общей более пестрой картине.

Ещё более пестрая картина наблюдается для трендов атмосферных осадков и для года в целом, и для теплой и холодной половин года.

Пространственная и сезонная неоднородность изменений климата могут оказаться очень существенными при анализе экологических эффектов.

Рисунок 5.
Коэффициенты линейного тренда средней температуры приземного воздуха на опорных гидрометеорологических станциях западной части России. Оценки получены по данным за 1951-1998 гг. и выражены в градусах за 100 лет для года в целом (а, январь-декабрь), холодного (б, октябрь-март) и теплого (в, апрель-сентябрь) периодов года. Звездочками показано местоположение заповедников.

 

Рисунок 6
См. Рис. 5, но для месячных сумм осадков, осредненных за год (а) и за холодный (б) и теплый (в) периоды
Оценки выражены в мм/100лет

 

Выводы

В условиях меняющегося глобального климата для характеристики локальных климатов в дополнение к традиционным описаниям следует использовать показатели климатической изменчивости.

Глобальное потепление неоднородно во времени и в пространстве, индикаторы "потепления" существенно зависят от сезона.

В Европейской части России во вторую половину ХХ века потепление имело место, в основном, в холодную половину года, тогда как в теплое полугодие на значительной территории происходило похолодание.

Пространственное распределение трендов атмосферных осадков более сложно и требует дополнительного анализа.


Литература

Борисов А. А., Климаты СССР,. Гидрометеоиздат, 1967, 420 с.

Ранькова Э. Я., Груза Г. В. Индикаторы изменений климата России. Метеорология и гидрология, 1998, ©1, с. 5-18.

Институт глобального климата и экологии РАН и Росгидромета


  |  К началу сайта  |  Архив новостей  |  Авторы  |  Схема сайта  |  О сайте  |  Гостевая книга  |  
>