УДК 551.583.13
Характеристика снежного покрова лесостепи Предбайкалья
© 2012 г. Е.В. Максютова
Институт географии имени В.Б. Сочавы СО РАН, Иркутск emaksyutova@irigs.irk.ru
Статья принята к печати 18 марта 2011 г.
Максимальная плотность, продолжительность залегания снежного покрова, снегозапасы, тенденции многолетних изменений, толщина снега.
Duration of snow cover, maximum density, snow depth, snow storage, tendencies of the long-term changes.
Определены статистические параметры и тенденции многолетних изменений характеристик снежного покрова лесостепи Предбайкалья. Использованы материалы наблюдений метеостанций, полученные с помощью постоянных реек и снегомерных съёмок в поле и в лесу в 1961-2000 гг. Установлено, что продолжительность залегания снежного покрова уменьшается, а толщина снега увеличивается. В полевых условиях, при незначительных изменениях толщины снега отмечается локальный эффект снижения снего-запасов. Максимальные скорости уменьшения толщины снежного покрова и снегозапасов характерны для лесных массивов. Максимальная плотность снежного покрова уменьшается и в поле, и в лесу.
Введение
В настоящее время даны различные оценки изменения окружающей среды и климата [3, 7 и др.]. В глобальном плане, особенно на территории России, значительно увеличивается приземная температура воздуха, изменяются и другие климатические показатели. Наиболее интенсивное потепление началось после 1976 г. При исследовании изменений природной среды первостепенное значение имеют вопросы состояния снежного покрова, который представляет собой важное звено во взаимодействии климатических, гидрологических и гляциологических процессов. Анализу изменений параметров снежного покрова Северной Евразии за различные периоды, включая 2006 г., посвящено достаточно много работ [1, 11—13, 15 и др.]. Отмечается уменьшение площади снежного покрова вместе с ростом сне-гозапасов в целом для субконтинента.
В работе [14] на основе данных ежедневных наблюдений по постоянным рейкам на 450 станциях России за 1951—2006 гг. рассмотрены тенденции изменений продолжительности залегания и толщины снежного покрова. На территориях основных зернопроизводящих районов бывшего СССР в течение 1891—1992 гг. толщина снежного покрова уменьшалась повсеместно, но более отчётливо — в европейской части [5]. Оценка изменений снежного покрова важна не только для диагностики изменения климата региона, но и для решения многих практических задач, связанных с сельским хозяйством, транспортом, строительством и т.д. Снег, предохраняя почву от выхолаживания и резких температурных колебаний в зимнее время, служит
одним их основных источников влаги в почве, особенно для малоснежных районов. Время установления снежного покрова, промерзание грунтов, температурные профили почвы в значительной степени зависят от толщины, продолжительности залегания и характера распределения снежного покрова. Определение снегозапасов к началу весеннего снеготаяния необходимо для прогнозов весеннего половодья, наводнений, норм весеннего стока. Величина плотности входит в строительные расчёты при определении снеговых нагрузок на сооружения, а также используется при эксплуатации техники в современных дорожных технологиях.
Постановка проблемы
Исследования велись в Приангарском и Иркутско-Черемховском районах островных лесо-степей предгорных впадин Алтае-Саянской высокогорно-таёжной, подгорно-лесостепной и горно-котловинной области с развитым земледельческо-скотоводческим, лесным хозяйством и промышленностью [8]. Основной фактор, определяющий климатические условия зимнего периода данной территории, — развитие области высокого давления. Сибирский антициклон начинает формироваться в сентябре и действует весь холодный период года. По климатической классификации А.А. Григорьева и М.И. Будыко, на рассматриваемой территории зима умеренно суровая и малоснежная; средняя температура в январе выше -30 °С, а максимальная толщина снежного покрова составляет менее 50 см.
Максимальное количество осадков в холодный период года в пределах лесостепи Предбайкалья
характерно для западных районов (метеостанции Тайшет и Тулун) и постепенно уменьшается в направлении степных районов (метеостанции Бохан, Баяндай, Усть-Ордынский). Согласно средним многолетним данным, на исследуемой территории твёрдые осадки наблюдаются с октября по апрель, причём доля снега в годовых осадках (300— 400 мм) составляет 16—27% [6]. В холодный период года из-за преобладания антициклонической погоды скорость ветра небольшая, в декабре—феврале часто отмечаются штили.
В Предбайкалье средняя годовая температура воздуха повышается с 1960-х годов. Положительный региональный тренд составляет 0,2—0,6 °С/10 лет [2]. Именно поэтому анализ возможных изменений характеристик снежного покрова, который служит одним из параметров единой климатической системы, имеет научную и практическую значимость для заселённых, а также промышленных и используемых в сельском хозяйстве территорий. Цель работы — на основе статистического анализа материалов наблюдений метеостанций с помощью постоянных реек и снегомерных съёмок лесостепи Предбайкалья за период 1961—2000 гг. установить тенденции изменения характеристик снежного покрова.
Методика исследований
Снежный покров отличается значительной изменчивостью и во времени, и в пространстве. Методика наблюдений за ним имеет свои особенности. Сейчас на метеостанциях регулярные наблюдения за снежным покровом ведутся ежедневно по стационарно установленным (постоянным) рейкам и один раз в декаду с помощью маршрутных снегомерных съёмок. Главные элементы ландшафта, где проводятся снегомерные наблюдения, — поле и лес. Исходными данными по снежному покрову служили многолетние материалы наблюдений Иркутского управления гидрометеорологической службы на 14 метеостанциях по постоянным рейкам в период 1961—2000 гг. Использованы также результаты снегомерных съёмок: в поле — в этот же период в окрестностях десяти станций; в лесу — за 1965—2000 гг. в окрестностях пяти станций, имеющих в программе наблюдений эти маршруты [4, 9]. На метеостанциях места установки реек могли быть как защищёнными от воздействия ветра, так и открытыми.
Выбор периода был обусловлен рекомендованным ВМО стандартным 30-летием (1961—1990 гг.) и продолжен до 2000 г.; последнее объясняется доступностью метеорологической информации и наиболее полными рядами наблюдений с минимальным числом пропусков — 3—10%. По каждой
исследуемой характеристике при длине ряда 40 лет пропуски не превышали 1—4 года; из анализа эти годы исключали. При длине ряда 35 лет (результаты снегомерных съёмок в лесу) пропуски также не превышали 1—4 года, что позволяет считать его действительно многолетним.
Анализировались величины, полученные путём осреднения максимальных декадных значений за каждый год независимо от того, на какой месяц и декаду этот максимум приходится. Для решения многих практических задач интересна средняя наибольшая декадная толщина снежного покрова (далее — толщина снежного покрова), наблюдения за которой ведут с помощью постоянных реек и на основе снегосъёмок. Мы использовали также среднюю наибольшую плотность (далее — максимальная плотность) снежного покрова, которая позволяет установить величину снегозапаса к моменту весеннего снеготаяния. Кроме того, рассматривался средний наибольший снегозапас по данным снегосъёмок на последний день декады (далее — снегозапас), от которого зависят сток воды, запасы влаги в почве и другие параметры. Учитывались также даты образования и разрушения устойчивого снежного покрова и число дней со снежным покровом, которые наблюдаются на метеостанциях. Под устойчивым снежным покровом понимается снежный покров, который непрерывно удерживается в течение зимы или с перерывами не более трёх дней подряд в течение месяца. День со снежным покровом отмечается, когда более половины видимой окрестности метеостанции покрыто снегом, причём независимо от того, было его залегание устойчивым или нет. Эта характеристика использовалась в работе в качестве продолжительности залегания снежного покрова.
Значения характеристик снежного покрова каждой отдельной станции можно рассматривать как случайные, поскольку формирование снежного покрова определяется многими независимыми факторами. Поэтому при анализе пространственно-временной изменчивости характеристик снежного покрова использовались методы математической статистики. Были вычислены: средняя арифметическая хср; минимальные хмин и максимальные значения хмакс; А — амплитуда колебаний; среднеквадратическое отклонение о. Для сравнения изменчивости применялся коэффициент вариации О. Тенденции изменения характеристик снежного покрова оценивались на основе линейной регрессии (тренда). Коэффициент регрессии Ь характеризует скорость изменения исследуемой величины, определённой за 10 лет, параметр Я2 — достоверность аппроксимации тренда, выражает вклад тренда в дисперсию исходного процесса.
Рис. 1. Даты образования (а) и разрушения (б) устойчивого снежного покрова по данным наблюдений на метеостанциях за 1961-2000 гг.:
1 — средняя; 2 — самая ранняя; 3 — самая поздняя
Fig. 1. Date of formation (а) and destruction (б) sustained snow cover observed in meteorological stations for the period 1961—2000: 1 —average; 2 — at the earliest; 3 — at the latest
Статистическая значимость тренда оценивается путём проверки статистической нулевой гипотезы об отсутствии различий между регрессионной моделью и экспериментальными данными с 95%-м доверительным интервалом.
Результаты исследований
За период с 1961 по 2000 гг. средние даты образования устойчивого снежного покрова соответствуют последней декаде октября - первой декаде ноября, а разрушения — последней декаде марта — второй декаде апреля (рис. 1). Наиболее поздно, к концу первой декады ноября, устанавливается устойчивый снежный покров в степных районах (Усть-Ордынский). На территории лесостепи Предбайкалья устойчивый снежный покров образуется в среднем за девять дней, а разрушается в течение 15 дней. Сроки образования и разрушения устойчивого снежного покрова из го
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.