научная статья по теме КЛИМАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЖИМОВ УСТОЙЧИВОГО ПЕРЕХОДА ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ПРЕДЕЛЫ НА ЮГЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ География

Текст научной статьи на тему «КЛИМАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЖИМОВ УСТОЙЧИВОГО ПЕРЕХОДА ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ПРЕДЕЛЫ НА ЮГЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ»

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.

Показать целиком