Региональный климат Рязанской области, его вековая динамика и роль в эволюции ландшафтов 
Рассмотрим подробнее
результаты, полученные при расчете тренда температуры и осадков каждого месяца
за период в десять лет (приложение 4). На основе полученных данных можно
сделать определенный вывод о том, что между температурой и осадками нет
определенной закономерности, они меняются независимо друг от друга. Однако, при
видимой хаотичности процессов, некоторые десятилетия характеризуются довольно
упорядоченным ходом температуры и осадков. Это такие периоды, как 1961 – 1970,
в течение которого температура и осадки характеризовались обратной
зависимостью, кроме сентября и декабря, когда снижение температуры приводило к
уменьшению количества осадков; 1971 – 1980, когда во все месяцы, кроме
последних двух весенних и последних двух осенних, температура и количество
осадков также характеризовались обратной зависимостью, а весной и зимой
снижение температуры приводило к уменьшению количества осадков. Следует
выделить и последнее десятилетие XX
века, на протяжении которого в мае, июне и июле, а также осенью уменьшение
температуры приводило к росту количества осадков и наоборот. В остальные месяцы
наблюдалась прямая зависимость.
Таким образом, прогноз
осадков более сложен, чем прогноз температуры, так как на увлажнение влияет
большее число факторов, значительная часть которых не может быть адекватно
учтена.
Рассмотрим теперь, как
менялась годовая амплитуда температуры (рис. 3.3.2, приложение 1).
Рис. 3.3.2.
Изменение годовой амплитуды температур. Полиномиальный (сплошная черная линия)
и линейный (пунктирная линия) тренды.
Сопоставляя рис. 1.3.2 и
3.3.2, можно увидеть, что период повышения температуры совпадает с периодом
понижения амплитуды и лишь за последние 10 лет рост температуры сопровождается
ростом амплитуды. Такая противоположность связана с повышением зимних и
некоторым снижением летних температур, что сглаживает контраст между сезонами.
В целом, среднегодовая амплитуда снизилась на 30C.
Рассмотрим также
амплитуду среднесуточных температур за разные годы (разность температур самого
холодного и самого теплого дня в году).
Как видно из рисунка
4.3.2 амплитуда среднесуточных температур снизилась по сравнению с 1886 годом
на 2,50C, что почти
совпадает с величиной снижения среднегодовой амплитуды. В целом, между данными
величинами наблюдается четко выраженная прямая зависимость.
Рис. 4.3.2.
Амплитуда среднесуточных температур. Полиномиальный (сплошная черная линия) и
линейный (пунктирная линия) тренды.
Снижение амплитуды самого
теплого и самого холодного дня в году связано с теми же факторами, что и снижение
среднегодовой амплитуды.
Рис. 5.3.2.
Изменение коэффициента Хромова. Полиномиальный (сплошная черная линия) и
линейный (пунктирная линия) тренд.
На рисунке 5.3.2 изображен
график изменения коэффициента, или индекса континентальности, Хромова, который
указывает на соотношение влияний, оказываемых континентом и океаном на годовую
амплитуду температуры воздуха в конкретном месте, в данном случае – в Рязанской
области (см. также приложение 1). Этот график полностью идентичен графику
годовой амплитуды, так как именно от нее зависит степень континентальности
климата. Из-за снижения амплитуды температуры континентальность климата также
уменьшилась и, как следствие, коэффициент Хромова снизился на 1,5% по сравнению
с 1886 годом. В течение периода 1886 – 1946 гг., который характеризовался
ростом среднеглобальных температур, на территории Рязанской области преобладала
тенденция снижения коэффициента Хромова: примерно на 0,01%/10 лет. Далее с 1947
по 1968 гг. тренд коэффициента был положительный и составлял в среднем 0,02%/10
лет. За последний промежуток времени с 1969 по 2003 гг. произошло снижение
коэффициента Хромова на 0,44%/10 лет. Минимальное значение коэффициента Хромова
наблюдалось в 1993 году (в период последнего «глобального потепления») и
составило 81,96%, максимальное значение – в 1956 году (на фоне снижения
среднеглобальной температуры, имевшего место в тот период) и равнялось 89,48%.
Снижение коэффициента Хромова говорит о том, что происходит сглаживание
контрастности между материком и океаном и сезонами года. Наиболее интенсивное
уменьшение происходит за последние годы. Это указывает на то, что интенсивность
процессов, влияющих на снижение контрастности температур, значительно возросла.
Можно рассмотреть еще
некоторые параметры, которые также доказывают, что повышение температуры
происходит в основном за счет увеличения зимних температур. В частности, нами
была рассчитана сумма температур ниже -100C, а также продолжительность периода с такими температурами
и количество осадков за этот период (см. приложение 3). Сравнивая рисунок 1.3.2
и 6.3.2, можно увидеть, что полиномиальный тренд температуры и суммы температур
ниже -100C практически совпадают, то есть
повышение в положительную сторону суммы температур ниже -100C приводит к росту среднегодовой температуры и наоборот.
Рис. 6.3.2. Сумма
температур ниже -100C. Полиномиальный
(сплошная черная линия) и линейный тренд (пунктирная линия).
Линейный тренд указывает
на то, что сумма температур ниже -100C
уменьшилась по модулю за весь рассматриваемый промежуток на 2250C, что также способствовало росту среднегодовой температуры,
что и наблюдается в настоящее время.
Рис. 7.3.2. Продолжительность
периода с температурами ниже -100 и линейный тренд.
Длительность периода с
температурами ниже -100C уменьшилась за весь
период на 18 дней (рис.7.3.2), что говорит о том, что температура в холодное
время года стала реже опускаться ниже -100C.
Количество осадков за
этот период снизилось (рис 8.3.2) примерно на 10 мм.
Возможно, уменьшение
количества осадков связано с тем, что в связи с ростом зимних температур,
снизилась контрастность между океаном и материком, однако этому противоречит
увеличение циклональной активности, которая также связана с контрастами температур
на материках и океанах.
Рис. 8.3.2.
Количество осадков за период с температурами ниже -100 и линейный
тренд.
Это еще раз подчеркивает,
что на осадки оказывает влияние большее количество факторов по сравнению с
температурой.
Рассмотрим также, как
менялись суммы активных температур (арифметическая сумма среднесуточных
температур свыше +100С) и температур выше +150C.
Рис. 9.3.2. Сумма
активных температур. Полиномиальный (сплошная черная линия) и линейный
(пунктирная линия) тренд.
Сумма активных температур
за последние 117 лет снизилась примерно на 500C (рис. 9.3.2, приложение 5).
Скорее всего, это
объясняется понижением летних температур за счет повышенной циклонической
активности. Это доказывает и увеличение количества осадков за этот период
примерно на 15 мм (рис. 10.3.2).
Можно проследить связь
между суммой активных температур и коэффициентом Хромова. До середины XX века существовала однозначная прямая
связь между суммой активных температур и коэффициентом Хромова: период снижения
коэффициента Хромова сопровождался периодом снижения суммы активных температур
и наоборот. Это связано с усилением взаимодействия океана и континента, в
частности с увеличением циклонической активности в летний период. С середины XX века связь стала несколько менее
определенной, в частности, в первой половине 60-х годов наблюдалось снижение
суммы активных температур при высокой величине коэффициента Хромова из-за
снижения поступления прямой радиации вследствие активизации вулканической
деятельности [8] и общего снижения летних температур на континентах. В 80-е
годы на фоне однозначного снижения коэффициента Хромова имел место выраженный
рост суммы активных температур.
Рис. 10.3.2.
Количество осадков за период активных температур. Полиномиальный (сплошная
черная линия) и линейный (пунктирная линия) тренд.
Длительность периода с
активными температурами в 1995 году возросла по сравнению с 1886 годом на 3
дня.
Рис. 11.3.2.
Продолжительность периода с активными температурами и линейный тренд.
Сумма температур выше +150C также снизилась за период с 1886 по 2003 год на 1000C (рис.12.3.2, приложение 6). Вероятно, что это связано с теми
же факторами, которые влияют и на сумму активных температур, причем тенденция к
росту данного параметра в последние 30-35 лет еще не сказалась на характере
динамики за весь рассмотренный период времени.
Рис. 12.3.2. Сумма
температур выше +150C. Полиномиальный
(сплошная черная линия) и линейный (пунктирная линия) тренд.
Таким образом,
современная климатическая динамика в Рязанском регионе характеризуется рядом
существенных особенностей, не имеющих аналогов в прошлые десятилетия регулярных
метеонаблюдений. В первую очередь это касается устойчивого роста температуры, в
основном за счет зимних месяцев, а также роста увлажненности.
О значимости современных
климатических изменений может свидетельствовать и вариационный анализ
(приложение 7). Нами были проанализированы среднегодовая и зимняя температуры.
В стабильных условиях среды фиксируется колоколообразная форма распределения
любого параметра. При этом доказано, что такая форма распределения весьма
консервативна и ее изменения свидетельствуют о кардинальных изменениях
процесса.
Как видно из приложения 7
сейчас формируется новый «класс типичности» среднегодовых температур (выше
+5,510С), не имевших прецедентов в прошлом, что на 1,50С
больше средней величины, характерной для всего XX века. Потепление происходит в основном за счет температур
зимних месяцев.
3.3 Пространственная
неоднородность климата в пределах Рязанской области и ее физико-географические
факторы
Для оценки
пространственной неоднородности климатических параметров использовались данные,
полученные метеостанциями. Наиболее длинные ряды содержат сведения, начиная с
1886 года (Елатьма). К сожалению, другие метеостанции обладают меньшими рядами
сведений (в частности, Павелец – начиная с 1936 года). При этом в существующих
рядах имеются разрывы в наблюдениях. В результате нами было построено несколько
картосхем. Сравнение картографических данных середины XX века и начала XXI
века показало, что современная климатическая обстановка отличается рядом
особенностей.
Сопоставление полученных
данных со средними картами второй половины ХХ в. (опубликованы, в частности, в
[3,4]), показало, что конфигурация изотерм в целом не изменилась, и они имеют
субширотное простирание, что связано с закономерным возрастанием количества
солнечной радиации с севера на юг. Однако на юго-западе Рязанской области
наблюдается понижение среднегодовых температур (рис. 1.3.3). Это связано с тем,
что юго-запад региона – участок Среднерусской возвышенности – приподнят над
остальной территорией. Относительно пониженная среднегодовая температура этого
участка выражена в основном за счет зимнего периода, когда фактор снижения
температуры с высотой – в том числе при адиабатическом охлаждении воздуха
атлантических циклонов при подъеме – оказывается более существенным в связи с
более активным воздухообменом с Атлантикой (рис. 1.3.3(б)).
а)
б)
Рис. 1.3.3. Картосхемы
среднегодовой температуры воздуха середины XX века (а) и начала XXI века (2001 – 2003гг) (б)
Простирание январских
изотерм в субмеридиональном направлении – в связи с адвекцией тепла с
Атлантического океана – в целом сохраняется и в начале ХХI в. (рис. 2.3.3).
а)
б)
Рис. 2.3.3.
Картосхема температуры января середины XX века (а) и начала XXI века (2001 – 2003 гг) (б).
При этом зимой
наблюдается повышение температуры с юго-востока на северо-запад до окрестностей
Рязани, где локализован региональный максимум зимней температуры, обусловленный
тем, что адвекция на данном участке территории области проявляется наиболее
интенсивно. Далее к северу температура вновь снижается – уже в соответствии с
зональными закономерностями. Необходимо отметить, что по сравнению с серединой
прошлого столетия температуры января увеличились примерно на 50С,
хотя существенных различий в конфигурации изотерм в целом не наблюдается. Это
подтверждает, что пространственная картина метеопараметров значительно
устойчивее их средних величин и сохраняется даже при принципиальных изменениях
климата.
Летние температуры в
2001-2003 годы оказались выше среднемноголетних на 2-30С. Данная
тенденция характерна лишь для первых нескольких лет ХХI в. и не является устойчивой. Ранее на этапе «глобального
потепления» наблюдался обратный процесс – процесс снижения летних температур.
а) б)
Рис.3.3.3.
Картосхемы температуры июля середины XX века (а) и начала XXI века (2001 – 2003 гг) (б).
Сохраняется субширотное
простирание июльских изотерм, при этом они проходят практически перпендикулярно
преобладающим северо-западным ветрам (рис. 3.3.3). Тем самым наиболее теплая
часть области сейчас – юго-восточная (менее подверженная адвекции с Атлантики,
воздушные массы над которой летом холоднее, чем над Русской равниной). Фактор
снижения температуры с ростом абсолютной высоты – на Среднерусской
возвышенности – летом менее значителен, чем в зимний период.
Сравнивая современные
(рис. 4.3.3) и средние данные по осадкам [23], можно отметить некоторые
изменения. Во-первых, годовая сумма осадков возросла в среднем примерно на 100 мм. Во-вторых, – и это еще более существенно – рязанский участок Среднерусской возвышенности в
середине ХХ в. отличался количеством осадков, близким к максимальному, тогда
как сейчас это место является одним из самых сухих на территории Рязанской
области. Это говорит об усилении роли Среднерусской возвышенности, как барьера
на пути прохождения влажных воздушных масс, вследствие усиления интенсивности
западного переноса. Высокие среднегодовые осадки на территории возвышенности и
сейчас отмечаются, но – в пределах Тульской области на наветренном склоне (рис.
4.3.3). «Барьерный эффект» проявляется и на восточной периферии
Ковров-Касимовского плато, гораздо меньшего по относительной высоте и площади,
чем Среднерусская возвышенность. Столь существенная трансформация
пространственной картины увлажнения свидетельствует о масштабности наблюдаемых
климатических изменений, которые отнюдь не ограничиваются простыми колебаниями
около средних величин.
Рис. 4.3.3.
Картосхема годового количества осадков (2001-2003 гг).
На рис. 5.3.3 изображены
графики количества осадков за год по данным шести метеостанций Рязанской
области. Можно видеть, что максимум осадков выпадает в мае – июне, что
собственно и характерно для умеренно-континентального пояса. Однако появляются
еще два максимума, выраженных не столь сильно: в январе – феврале и начале
осени.
Рис. 5.3.3
Количество осадков за 2001 – 2003 год по месяцам
Так как осадки зимой, в
основном зависят от влажных воздушных масс, идущих с Атлантики, то появление
зимнего максимума осадков может свидетельствовать об увеличении интенсивности
западного переноса. Осенний максимум связан с активизацией циклонов.
По сравнению с серединой XX века возрос коэффициент увлажнения
(соотношение осадков и испаряемости), отражающий наиболее фундаментальные
климатические закономерности. Существенно изменились и его пространственные
особенности. Если раньше юг и юго-восток Рязанской области характеризовались
недостаточным увлажнением (лесостепная зона), то сейчас на большей части
территории области увлажнение достаточное и избыточное (рис. 6.3.3).
Исключением является
крайний юго-запад территории (Кувл<1), который и представляет
собой современный рефугиум «лесостепного климата» в барьерной тени
Среднерусской возвышенности. На востоке Ковров-Касимовского плато Кувл
также снижается, но менее значительно вследствие меньших ресурсов тепла.
Рис. 6.3.3. Картосхема
коэффициента увлажнения Высоцкого – Иванова (данные 2001 – 2003 гг.)
С севера на юг происходит
рост суммы биологически активных температур, не считая юго-западной части
области, где происходит некоторое снижение величины (рис.7.3.3 (а)).
а) б)
Рис.7.3.3. Картосхема
суммы биологически активных температур (2001 – 2003 гг.) (а) и
продолжительности вегетационного периода (2001 – 2003) (б)
В северной части области
данный параметр составляет около 24000С, а в южной – 25400С.
При этом необходимо отметить, что еще в источниках [1,3] данная величина имела
следующие значения: на севере сумма биологически активных температур составляла
2150 – 22000С, а к югу увеличивалась всего лишь до 2300 – 23500С.
Таким образом, произошло увеличение суммы активных температур на 200 – 2500С.
Увеличилась и продолжительность вегетационного периода (рис. 7.3.3 (б)): на
севере области от 134 до 144 дней, на юге – от 145 – 147 дней до 150 – 152. Таким
образом, пространственная неоднородность климатических параметров в пределах
Рязанской области обусловлена зональными (солнечная радиация, западный перенос
воздушных масс) и азональными (прежде всего, рельеф) факторами, которые в той
или иной мере взаимодействуют друг с другом и способствуют усилению или
ослаблению климатических характеристик.
3.4
Общий
обзор наиболее существенных изменений регионального климата, произошедших к
началу XXI века
Колебания климата и его
изменчивость всегда оказывали определенное влияние на природные процессы и
развитие общества. Во второй половине XX века стало очевидно, что общая климатическая ситуация меняется гораздо
быстрее, чем в прежние времена, как в среднем по миру, так и внутри отдельных
регионов. Рязанская область не является исключением. Проведенные расчеты
позволили выявить следующее:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
|
