Региональный климат Рязанской области, его вековая динамика и роль в эволюции ландшафтов

Кислородно-изотопный анализ ледниковых кернов, взятых на больших высотах в Тибете, в Андах и в горах Тянь-Шаня, свидетельствует о быстром сокращении площади горных ледников и о быстром потеплении тропосферы в субтропических широтах за последние годы. Анализ ледяных кернов из Тибета и Тянь-Шаня подтверждает предположение, высказанное Хансеном о том. Что наиболее значимый сигнал современного глобального потепления может быть обнаружен в центральных районах Азиатского материка, как наиболее обширного и удаленного на значительное расстояние от океана, который сглаживает колебания температуры.

Заметные изменения в последние годы происходят и в состоянии морских льдов в высоких широтах обоих полушарий. Так, толщина льда к северу от Гренландии сократилась с 6 – 7 до 4 – 5 м, а температура воды в районе островов Северная Земля повысилась на 10С.

За период с 1978 по 1995 г. площадь морских льдов сократилась на 610 000 км2 или на 5,7%, причем наиболее существенное уменьшение площади произошло в 1990, 1993 и 1995 гг.

Эффективная толщина льда в Арктическом бассейне с 1970 по 1992 г. сократилась на 12 – 14 см, что составляет 3 – 4% средней толщины льда (3 м), т. е. в среднем она уменьшалась на 0,5 см в год.

Экспедиционные исследования последних лет отмечают необычайно высокую температуру воды в высоких широтах (севернее 75 – 770 с. ш.) в начале 90-х годов (положительная аномалия 0,5 – 10С). Как показала анализ этих материалов, современное потепление арктических вод не имеет аналогов в предшествующий период инструментальных наблюдений, при этом процесс потепления в высоких широтах начался не ранее 1988 г. и распространялся с запада на восток [7].

Рис. 1.1.3. Сокращение площади ледника в Антарктике за период с 1979 по 2003 гг.[22]

В состоянии ледникового покрова Антарктиды также происходят определенные изменения. Анализ 50-летних метеорологических рядов температуры воздуха и данных о состоянии ледников Антарктического полуострова указывает на устойчивый тренд потепления и разрушения ледников: площадь пяти из девяти шельфовых ледников в этом районе быстро уменьшается. Прибрежные моря очищаются ото льда примерно на месяц раньше по сравнению со среднемноголетними сроками. Отмечаются также и более поздние сроки образования льда (примерно на месяц) в прибрежных морях Антарктиды и в море Уэдделла. Таким образом, продолжительность безледного периода на морской акватории Антарктиды увеличилась не менее чем на 1 – 1,5 месяца.

По данным Е.И. Александрова, устойчивый тренд повышения температуры воздуха в районе Антарктиды отмечается уже более 30 лет.

Однако также имеются сведения об увеличении высоты Гренландского ледникового щита, как следствие увеличения осадков в высоких широтах. Этот процесс не противоречит развитию современного потепления, а, наоборот, согласуется с тенденцией изменения осадков в полярных широтах при развитии глобального потепления. Имеются данные об увеличении облачности (до 25%) в районе Антарктиды за последние 10 – 12 лет. Последствием этого процесса, с одной стороны, является увеличение осадков и скорости аккумуляции снега, а с другой – увеличение облачности может привести к тому, что океан в районе Антарктиды будет поглощать меньшее количество углекислого газа, а это вызовет усиление парникового эффекта.

Определенным индикатором современного глобального потепления являются данные об уменьшении площади и толщины снежного покрова в Северном полушарии и об изменении сроков вскрытия и замерзания крупных рек.

По данным спутниковых наблюдений, за 1970 – 1988 гг. площадь снежного покрова в Северном полушарии уменьшилась с 23 млн. км2 до 17 млн. км2. В речных бассейнах европейской территории России продолжительность ледового периода сократилась на 15 дней и более, наибольшие изменения произошли в бассейне Дона, где ледовый период уменьшился на 20 – 25 дней за 100 лет. В бассейнах рек Кама, Белая, Обь и Иртыш ледовый период сократился на 9 – 14 дней.

Имеются данные о повышении температуры поверхности почвы в районах вечной мерзлоты на севере Аляски и Канады (на 2 – 40С по сравнению с температурой 70-х гг.). Это привело к частичному таянию вечной мерзлоты и изменению баланса углерода в тундровых экосистемах. Есть мнение, что вследствие потепления может измениться направление потоков углекислого газа тундровые экосистемы могут стать дополнительным источником CO2, т. е. будут способствовать усилению парникового эффекта.

Другим важнейшим индикатором изменения глобальной температуры могут быть данные об изменении глубины проникновения колебаний температуры почвы. Известно, что сезонные колебания температуры проникают в глубину на несколько метров, в то время как климатические колебания, продолжительность которых составляет десятки и сотни лет, могут проявляться на глубинах более 100 м. В северной части Аляски и на севере Канады температура за последние годы увеличилась на 2 – 40С, в центральной части Северной Америки – от 0,40С на широте 41,10 с. ш. до 2,00С на широте 500 с. ш. Измерения, выполненные в тропических районах Замбии и Заира, в центральной части Германии и Чехии, свидетельствуют о том, что на больших глубинах температура за последнее столетие возросла на 0,6 – 0,70С, что практически полностью согласуется с материалами наземных метеорологических станций.

Имеются данные, свидетельствующие о быстром повышении температуры поверхности воды в тропических и субтропических районах Мирового океана (Тихий океан и Атлантика). В восточной части Тихого океана температура воды увеличилась на 2 – 30С за последние 15 – 20 лет. Также в этом районе отмечается процесс разрушения коралловых рифов и изменение их окраски (выбеливание). Возможно, это связано с увеличением концентрации парниковых газов в результате глобального потепления. Анализ эмпирических данных об изменении температуры воды на разных глубинах в Северной Атлантике показал, что за последние 35 лет температура воды в слое 800 – 2500 м повышалась в среднем со скоростью 10С за 100 лет. Наибольшее увеличение температуры зарегистрировано на глубине 1100 м.

В настоящее время существует ряд неоспоримых свидетельств реакции растительности на современное глобальное потепление. Первые признаки такого влияния – увеличение ширины годичного кольца древесины – были обнаружены еще в 1986 г. при анализе древесины хвойных деревьев из высокогорных районов Калифорнии.

Также произошли изменения в анатомическом строении листа по сравнению с растительностью доиндустриального периода, что связано с ростом концентрации СO2 в атмосфере. Последствием таких изменений является более эффективное использование воды растениями, что позволяет им существовать в условиях более засушливого климата.

Есть данные, что с конца 1960-х гг. продолжительность вегетационного периода в высоких широтах Северного полушария увеличилась не менее чем на 7 дней. За два последних десятилетия сельскохозяйственный сезон удлинился на 18 дней в Евразии и на 12 дней в Северной Америке.

Современное глобальное потепление климата отразилось на сроках наступления сезонных явлений на всех континентах Северного полушария. Причем общие направления фенологической тенденции везде одинаковы – смещение к более ранним срокам наступления весенних явлений и к более поздним – осенних. Смещение сроков к более раннему началу биологической весны до 8 дней за 1969 – 1998 гг. установилось по всей Европе на 6 дней с 1959 по 1993 г. – в Северной Америке [27].

Средние даты распускания листьев сместились на 6 дней к более ранним срокам, а осенняя окраска листьев стала появляться на 5 дней позднее. С удлинением вегетационного периода в северных широтах участились случаи массового вторичного цветения, как травянистых, так и древесно-кустарниковых растений.

С глобальным потеплением климата связывают расширение границ ареалов растений и животных к северу в связи со смещением изотерм: в Европе при общем потеплении в среднем на 0,80С изотерма 00 сместилась к северу на 120 км. В горных районах с хорошо выраженной поясностью также отмечается смещение нулевой изотермы вверх и, как следствие, - смещение геоботанических границ. Так, на Южном Урале за последние сто лет верхняя граница леса поднялась по высоте на 60 – 80 м, а по склону на 500 – 600 м за счет уменьшения площади горной тундры [27].

Приведенные выше материалы об отклике различных природных объектов на современные климатические изменения свидетельствуют о реальности глобального потепления. Существует ряд причин, которые позволяют считать, что столь быстрое и значительное потепление климата последних 20 – 25 лет не является естественным колебанием климата, а связано с антропогенным влиянием, и, прежде всего, с ростом концентрации парниковых газов в атмосфере.

1.4 Ландшафтно-климатическая динамика в Центре России и сопредельных регионах на рубеже XX – XXI веков

Конец XX века, как известно, характеризовался заметным потеплением во многих районах Земли, наиболее ярко выраженным в умеренных широтах Северного полушария в зимние месяцы. В начале 1980-х гг. аномалии среднегодовой температуры Северного полушария превысили потепление 1930-1940-х годов, а со второй половины 1990-х годов рекордные значения аномалий температуры сменялись почти ежегодно. За 10 лет с конца 1980-х годов она увеличилась на 0,40С, как и за предыдущие почти 100 лет. Начиная с 1891 года, рекордно теплыми были годы: 1983, 1990, 1995, 1997. Средняя температура по территории России была максимальной в 1995 году (отклонение от нормы – 1,90C, в том числе на севере Западной Сибири – 3,20C) [10].

Таким образом, 1990-е годы стали самым теплым десятилетием за период инструментальных наблюдений, как для территории России, так и для Евразии в целом.

Известно, что современное глобальное потепление реализуется в виде крупномасштабных положительных аномалий приземной температуры воздуха, повторяемость которых значительно увеличилась в последние десятилетия. В Северной Евразии они наблюдаются главным образом зимой (см. рис. 1.1.4).

Рис. 1.1.4. Коэффициент линейного тренда (дни/10лет) в рядах числа дней с аномально высокой температурой воздуха в зимний период (декабрь-февраль). 1961-1998 гг.

Из рисунка видно, что наиболее высокой температурой отличаются центр Восточно-Европейской равнины, восток Среднесибирского плоскогорья, а также восточное побережье Камчатки. Непосредственная причина этих аномалий – усиление циклонической активности в высоких широтах Евразии, связанное с изменениями крупномасштабной атмосферной циркуляции. Интенсификация циклонической деятельности, связанная с усилением адвекции теплого атлантического воздуха, сопровождается перемещением зоны фронта к северу. Это в свою очередь обусловливает положительную аномалию ТПВ, большую повторяемость сильных юго-западных ветров, меньшую толщину и сплоченность ледяного покрова и, в конечном счете, более раннее его разрушение.

Из-за меньшей толщины и сплоченности ледяного покрова, увеличения потоков тепла от океана к атмосфере, а также меньшего альбедо подстилающей поверхности положительная аномалия ТПВ поддерживается в течение всего ледового сезона. Была получена связь ледовитости в восточном секторе Арктики, альбедо, температуры воды и воздуха с индексами североатлантического колебания (САК). Также было выявлено определяющее воздействие интенсивности зимней зональной циркуляции на ТПВ не только зимнего периода, но и весеннего, и осеннего. Рост ТПВ зимой, несмотря на обычное при этом увеличение количества осадков, ведет к уменьшению снегонакопления и более раннему разрушению снежного покрова. Следует ожидать, что температура воздуха весной в той или иной мере будет связана с циркуляцией в предшествующую зиму.

Рис. 2.1.4. Коэффициент линейного тренда (дни/ 10 лет) в рядах числа дней с аномально - большими осадками летом (июнь-август). 1966-1998 г.

Межгодовые изменения количества осадков над сушей не обнаруживают однонаправленной тенденции. В последние 50 лет отмечается тенденция к уменьшению годовых и сезонных сумм осадков по России в целом и в ее восточных регионах. Наиболее заметно снизились осадки на северо-востоке страны. А на европейской территории прослеживается слабая тенденция к их росту.

Если говорить о климатических экстремумах на территории России, то получается, что более трети территории нашей страны занимают районы, где экстремально высокие температуры воздуха > 300C, по среднемноголетним данным, случаются 5 – 10 и более дней в году. Но площадь, где наблюдаются самые низкие температуры (средний из ежегодных абсолютных минимумов <400C), гораздо больше: примерно три четверти России.

Экстремально интенсивные осадки (50 мм/сутки, с вероятностью появления не реже одного раза в 10 лет) выпадают на пятой части нашей территории, сильные ветры (скорость 20 м/с и более, случаются не реже одного раза в 10 лет) отмечаются почти на половине территории страны.

Известно, что климатические условия определяются циркуляцией атмосферы и особенностями рельефа – существованием замкнутых котловин, ориентацией склонов и горных хребтов по отношению к преобладающему направлению ветра и т. д. Самые низкие температуры воздуха наблюдаются, когда над Атлантическим и Тихим океанами развивается активная циклоническая деятельность, а стационарный Сибирский антициклон занимает большую часть Евразийского материка. Гребни этого антициклона вытянуты на восточную половину Европейской России, а также на бассейны Лены и Колымы. При таких условиях в январе 1973 года в Архангельской области температура понижалась до -530C, в республике Коми – до -550C, в Красноярском крае – до -590C, в Магаданской области – до -570C [15]. Когда к Сибирскому антициклону прибавилась устойчивая полоса повышенного давления, объединяющая его с арктическим регионом, возник абсолютный минимум температуры воздуха для нашей страны, равный -680C, который наблюдался в Оймяконе в январе 1931 года и феврале 1933 года [15].

Летние температурные экстремумы на Русской равнине обычно наблюдаются при формировании поля повышенного давления в результате усиления субтропического Азорского антициклона и распространения его отрога на Европу. Именно при таких условиях зафиксированы абсолютные максимумы температуры воздуха, равные 410C в Воронежской и Самарской областях и 420C – в Саратовской [15]. Образование области повышенного давления над регионами Сибири также способствует формированию малооблачной погоды и высокого температурного фона. Так, в июле 1981 года интенсивный вынос теплого воздуха из Азии определил возникновение максимумов температуры воздуха на востоке Якутии (36 – 370C). В июне 1970 года в Иркутской области температура поднималась до +400C [15].

Экстремальные суточные суммы осадков, превышающие 100 мм, наблюдаются в разных регионах Европейской и Азиатской территории России. Они по большей части локальны, выпадают в летние месяцы и циркуляционные условия их формирования различны. В большинстве случаев в европейской части России такие осадки приходят с южными средиземноморскими циклонами. Так, 14 августа 1904 года во Владимире выпало 109 мм осадков, в Фаддеевском (Оренбургская область) – 140 мм осадков. В Сочи абсолютный максимум осадков составил 245 мм (18 августа 1971 года) [15].

На юге Красноярского края и в Якутии также возможны суточные суммы осадков, превышающие 100 мм. Так, 6 августа 1958 года в Ленске выпало 103 мм осадков [15]. Тогда восточный отрог Азорского антициклона занимал всю Европу, южные циклоны шли через Каспийское и Аральское моря на бассейны Оби и Енисея.

Благоприятные условия для формирования рекордных суточных сумм осадков в Амурской области, Хабаровском и Приморском краях, на Сахалине определяются южными циклонами, проходящими по западной периферии Тихого океана. На Сахалине выпало 137 мм осадков 3 августа 1981 года, в Хабаровском крае – 158 мм 22 июля 1976 года. На Камчатке максимум суточных сумм осадков сдвинут на холодную половину года (9 ноября 1934 года в Петропавловске-Камчатском выпало 207 мм осадков) [15].

По последним данным, продолжительность действия и повторяемость циркуляционных условий, при которых южные циклоны активизируются, возрастают на протяжении XX века, и особенно за последние десятилетия. При сохранении этой тенденции можно ожидать повышения повторяемости и величины экстремумов атмосферных осадков.

Современные расчетные климатические модели учитывают не только температуру и осадки, но и множество дополнительных параметров, в том числе содержание в атмосфере углекислого газа. Если его концентрация возрастет вдвое, то в среднем количество осадков увеличится на 10 – 30%, но изменится их характер. В умеренных широтах Северного полушария чаще будут наблюдаться сильные ливни и обильные снегопады, а на планете в целом усилятся температурные контрасты между континентами и океанами, интенсивнее станут муссоны в Восточной Азии.

ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования

2.1 Физико-географические условия Рязанской области

Рязанская область расположена в центральной части Русской равнины. Её площадь составляет 39,6 тыс. км2. Крайняя северная точка находится на 55022’ с. ш., крайняя южная – 53019’ с. ш. С запада на восток область протянулась от 38038’ в. д. до 42031’ в. д. [24].

С поверхности в пределах области залегают четвертичные отложения разного генезиса: ледниковые, водно-ледниковые, озерно-аллювиальные. Они подстилаются различными по составу осадочными породами неогенового, мелового, юрского и каменноугольного возраста, местами вскрывающимися в склонах долин, балок и оврагов.

В современном рельефе территории, которую занимает область, по абсолютным высотам обособляется ряд крупных неровностей – возвышенных и сниженных участков, отличающихся друг от друга по глубине и густоте эрозионного расчленения, морфологии междуречий и речных долин.

На западе области расположена северо-восточная часть Среднерусской возвышенности, восточнее находятся относительно пониженные участки – Мещерская низина и приокская часть Окско-Донской равнины, входящие в субмеридионально вытянутую полосу Волжско-Окско-Донских равнин.

Рязанская часть Среднерусской возвышенности отличается наибольшими для области абсолютными высотами междуречий, наиболее интенсивным эрозионным расчленением, преобладанием полого-увалистых и холмисто-увалистых междуречий. На возвышенности расположена максимальная отметка поверхности в пределах области – 245 м.

Рязанская часть Окско-Донской равнины приурочена в основном к ее северной (окской) покатости, ограниченной на севере долиной Оки, а на юге – Окско-Донским водоразделом. В пределы области входит и небольшая часть донской покатости равнины.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11