ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2015, № 1, с. 87-97
ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ДИНАМИКА ГЕОСИСТЕМ
УДК 551.582+589.1
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЖИМОВ УСТОЙЧИВОГО ПЕРЕХОДА ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ПРЕДЕЛЫ НА ЮГЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ*
© 2015 г. Н.К. Барашкова, И.В. Кужевская, О.В. Носырева
Томский государственный университет, г. Томск E-mail: meteo@ggf.tst.ru; ivk@ggf.tsu.ru; ov_nosyreva@mail.ru
Поступила в редакцию 14.03.2014 г.
В статье представлены методические приёмы и результаты оценки характеристик режимов устойчивых переходов среднесуточной температуры воздуха через 0, 5, 10, 15 °С на юге Западной Сибири. Показаны связи этих характеристик с макроциркуляционными условиями и с урожайностью зерновых культур.
Ключевые слова: агроклиматические показатели, циркуляционные процессы атмосферы, юг Западной Сибири, вегетационный период, среднесуточная температура, устойчивый переход температуры, классификация режимов перехода, многолетняя динамика показателей, урожайность.
Введение. Мониторинг термического режима атмосферы в условиях меняющегося климата постоянно находится в поле зрения отечественных и зарубежных климатологов [1, 3, 6 и др.]. Значительная часть территории России располагается в области максимального потепления - как наблюдаемого, так и прогнозируемого. Как правило, рассматриваются изменения температуры воздуха, осредненной за год или за длительные отрезки годового цикла (полугодие, сезон, месяц) в целом для Северного полушария или для крупных географических областей и экономических районов. Для территории Западной Сибири до настоящего времени детально не рассматривались изменения сроков устойчивого перехода среднесуточной температуры через заданные пределы - такие, как 0, 5, 10, 15 °С, а также длительность переходов (время от первого появления соответствующего значения температуры до даты ее устойчивого установления) и продолжительность периодов с указанными температурами. Среднесуточные температуры выше 0 °С являются границами теплого периода. В него входят подпериоды: веге-
* Результаты были получены в рамках выполнения государственного задания Минобрнауки России (№ 5.628.2014/K). This work was performed by order of the Ministry for education and science of the Russian Federation No. 5.628.2014/K.
тационный (среднесуточные температуры выше 5 °С), активной вегетации (выше 10 °С) и "жаркий" (выше 15 °С). Оценка указанных характеристик особенно актуальна для Западной Сибири, которая отличается развитыми топливно-энергетическим и аграрным секторами.
Целью данной работы является исследование дат устойчивого перехода температуры воздуха через 0, 5, 10, 15 °С и длительности периодов их установления, продолжительности периодов со среднесуточной температурой воздуха выше указанных значений. Это потребовало анализа сопутствующих циркуляционные процессов.
Материалы и методика исследования. Исходными данными послужили значения среднесуточной температуры воздуха и суточных сумм осадков на 4-х гидрометеорологических станциях Томской области и Алтайского края за период с 1935 по 2005 гг. [www.meteo.ru]. Циркуляционные условия переходных сезонов оценивались с привлечением характеристик Планетарной высотной фронтальной зоны (ПВФЗ), элементарных циркуляционных механизмов (ЭЦМ) по типизации Б.Л. Дзердзеевского.
Высотной фронтальной зоной (ВФЗ) называется переходная область между высотным теплым антициклоном (гребнем) и высотным холодным
Таблица 1. Среднемноголетние значения дат перехода среднесуточной температуры воздуха через 0 °С и продолжительности теплого периода года
Характеристики
Станция Дата перехода весной Дата перехода осенью Продол-житель- ность периода, дни
Томск у лтт 30 марта 9 октября 177
X 12 апреля 20 октября 192
у ^тах 26 апреля 31 октября 208
Колпашево XX ^тах 5 апреля 6 октября 165
18 апреля 17 октября 183
XX ^тах 4 мая 27 октября 200
Рубцовск XX 24 марта 21 октября 199
ЛТ 3 апреля 31 октября 212
XX ^тах 14 апреля 9 ноября 226
Барнаул XX лтш 24 марта 18 октября 192
ЛТ 5 апреля 28 октября 207
XX ^тах 14 апреля 5 ноября 224
циклоном (ложбиной) в свободной атмосфере. Для ВФЗ характерны повышенные значения горизонтальных градиентов температуры и давления, поэтому на картах абсолютной и относительной топографии ВФЗ представляет собой область сгущения изогипс. В пределах некоторого широтного пояса возможно возникновение нескольких областей сходимости, которые могут слиться в единую ВФЗ, опоясывающую все полушарие или большую его часть. Такую систему ВФЗ принято называть Планетарной высотной фронтальной зоной [9, 13, 16].
Элементарные циркуляционные механизмы классифицируются по следующим признакам: зональность или меридиональность циркуляции; направленность и интенсивность арктических вторжений; взаимосвязь и взаимодействие их с процессами в южных широтах [10].
Данные об урожайности зерновых культур в рассматриваемых административных районах за период с 1970 по 2005 гг. заимствованы из статистических сборников Федеральной службы государственной статистики [http://www.gks.ru].
Результаты климатического анализа режимов устойчивого перехода. Для исследования температурного режима атмосферы рассчитыва-
лись даты устойчивого перехода среднесуточной температуры через 0, 5, 10, 15 °С - Д0, Д5, Дш, Д15, соответственно. Отметим, что важным критическим элементом проведения климатологических исследований подобного рода является выбор метода определения даты устойчивого перехода температуры через заданное пороговое значение. Наибольшее распространение получил метод Д.А. Педя, в котором даты устойчивого перехода определяются с помощью графиков хода среднесуточной температуры воздуха [15]. На его основе нами был создан и реализован алгоритм автоматического определения дат, приспособленный к данным сайта www.meteo.ru, и установлены даты устойчивого перехода температуры через 0, 5, 10, 15 °С весной и осенью для гидрометеорологических станций Томск, Колпашево, Рубцовск, Барнаул [2]. После определения дат рассчитывалась продолжительность периодов со среднесуточной температурой воздуха выше указанных значений.
Были рассчитаны среднемноголетние за исследуемый ряд лет значения характеристик теплого периода года. Привлекались даты наиболее раннего (Хт;п), наиболее позднего (X ) и средне-многолетних дат перехода (XX) (табл. 1).
В агрометеорологии, кроме дат перехода и продолжительности периода с определенной температурой, привлекаются данные о суммах (£) среднесуточных температур и осадков за период. Динамика отклонений (А) сумм среднесуточных температур от их средних многолетних значений (А^) представлена на рис. 1.
В знаке отклонений (положительный или отрицательный) продолжительности периодов, сумм температур и осадков теплого периода от их средних наблюдается определенная периодичность (4-6 лет). В целом, значения анализируемых величин находятся в пределах нормы (Х±б, где V - среднее квадратическое отклонение), однако в отдельные годы наблюдаются значительные отклонения от нее (например, 1952, 1975 гг. на рис. 1а; 1948, 1964 гг. на рис. 1б). Для периода перехода температуры через 0 °С отклонения составляют: для сумм температур - до 171-202%, для сумм осадков - до 217-238% и для продолжительности периода - до 214-250%.
Для периода с температурой выше 5 °С наблюдается большая изменчивость величин, чем для теплого периода (для сумм температур - до 189-223%, сумм осадков - до 225-276%).
Изменчивость рассматриваемых величин в период с температурой выше 10 °С меньше, чем в вегетационный период (для сумм температур -
Д2г, °С 400.0
Д2г, °С
£Г\С\ п
^00.0
тоточчотототото
600.0-
1Л01Л0>/->01/-101Л0>Л01/->0
Годы
Годы
Рис. 1. Отклонение сумм температур от среднего за а) теплый период, б) период выше 10 °С в Томске (пунктирными линиями показано положение ±а).
166-193%, сумм осадков - 182-218%, продолжительности периода - 321-346%). В период с температурой выше 15 °С периодичность смены знака отклонений исследуемых величин от среднего не прослеживается, отклонения от нормы достигают значений: для сумм температур - 121-159%, сумм осадков - 204-239%, продолжительности периода - 118-143%.
На рассматриваемой территории до настоящего времени теплый период года характеризуется положительными отклонениями величин от среднего, начавшимися для сумм температур в 1979 г., сумм осадков - в 1982-1986 гг., продолжительности периода - в 1986-1993 гг. Для вегетационного
периода положительная тенденция сумм температур и продолжительности периода наблюдается с
1989 г., причем, наиболее выражена она на станциях Алтайского края. Для сумм осадков такая тенденция характерна с 1990-1991 гг. только для Алтайского края.
Для периода активной вегетации положительная тенденция отмечается с конца 1980 - начала
1990 гг., для "жаркого" периода - с конца 1990 -начала 2000 гг.
Выявленные тенденции исследуемых характеристик в последние 20-30 лет подтверждаются и результатами их исследования по пятилетиям, а именно, наблюдается положительная динамика
Таблица 2. Средние значения характеристик теплого периода года по пятилетиям для ст. Томск
№ Годы Сумма осадков, мм Сумма температур воздуха, °С Дата перехода через 0 °С весной Дата перехода через 0 °С осенью Продолжительность, дни Длительность перехода весной, дни
1 1936-1940 330.4 2119.0 15 апр. 14 окт. 183 24
2 1941-1945 392.6 2278.3 10 апр. 20 окт. 194 12
3 1946-1950 415.6 2133.1 11 апр. 22 окт. 194 35
4 1951-1955 300.8 2329.7 14 апр. 23 окт. 193 22
5 1956-1960 331.9 2127.1 20 апр. 23 окт. 187 19
6 1961-1965 296.8 2300.1 14 апр. 18 окт. 188 24
7 1966-1970 338.8 2150.4 15 апр. 17 окт. 185 25
8 1971-1975 365.6 2122.5 5 апр. 18 окт. 197 16
9 1976-1980 320.5 2239.5 14 апр. 18 окт. 188 23
10 1981-1985 309.0 2192.2 15 апр. 16 окт. 185 24
11 1986-1990 352.1 2237.5 6 апр. 21 окт. 198 23
12 1991-1995 363.5 2328.2 6 апр. 27 окт. 205 22
13 1996-2000 338.7 2290.0 10 апр. 17 окт. 191 25
14 2001-2005 390.7 2401.0 7 апр. 26 окт. 203 34
и
500.0
& -500.0
-1000.0
ё -1500.0
-2000.0
Рис. 2. Накопленные суммы отклонений от среднего а) сумм с
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.