CC BY
81
УДК - 551.583.1
АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЙ РЕЖИМА ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА НА ТЕРРИТОРИИ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ В ПЕРИОД ИНТЕНСИВНОГО ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ
В. С. Селютин
Анализируются пространственные и временные особенности изменения режима влажности воздуха на территории Брянской области.
Ключевые слова: Брянская область, относительная влажность воздуха, количество влажных и сухих дней, два периода, линейный тренд, значимость тренда.
В большинстве работ последних лет, посвященных исследованию изменений климата, в качестве основного индикатора использовались температура воздуха и осадки. Изучению же влажности воздуха уделялось мало внимания. Между тем водяной пар, являясь основным поглотителем как солнечной, так и земной радиации, оказывает существенное влияние на тепловой режим земной поверхности и атмосферы. С влажностью воздуха также теснейшим образом связаны процессы испарения, образования облаков и туманов, выпадение осадков, осаждение росы, инея и т. д. [1] Поэтому количественная оценка ее изменений в условиях интенсивного глобального потепления является актуальной.
Данная работа посвящена исследованию изменений характеристик влажности воздуха на территории Брянской области в последние десятилетия. Для изучения этого аспекта использовались данные годового, месячного и суточного разрешения по 7 станциям с 1966 по 2010 гг., взятые из Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации - Мирового центра данных (ВНИИГМИ-МЦД), госфонда Курского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями (ЦГМС-Р), а также непосредственно из архива метеостанции Брянское опытное лесничество. Анализу подвергались относительная влажность воздуха, количество влажных (число дней с относительной влажностью > 80% в 12-15 ч по московскому декретному времени) и сухих (число дней с относительной влажностью < 30% хотя бы в один из сроков наблюдений) дней. В качестве меры интенсивности происходящих изменений использовались разности переменных за сравниваемые промежутки времени (1966-1987, 1988-2010 гг.), а также линейный тренд за период с 1976 по 2010 гг. Их значимость оценивалась с помощью критерия Стьюдента и коэффициента детерминации ^2). Тенденция изменения параметра считалась статистически значимой, если ее уровень достоверности был равен или превышал 95% (р>0.95). При объеме выборки 35 лет это соответствует R2 >0.10.
Динамика приземной температуры воздуха [3] и общей облачности [2] на территории Брянской области в целом отражает положительные тенденции изменения этих метеорологических величин в мире. Возникает вопрос, как меняются другие климатические характеристики в регионе, в том числе и влажность воздуха, на фоне интенсивного глобального потепления. Анализ многолетних рядов данных по средней годовой относительной влажности воздуха на территории Брянской области выявил небольшое увеличение ее значений (в среднем на 0.4%) во втором временном интервале (1988-2010 гг.) по сравнению с первым (1966-1987 гг.) почти на всех станциях области (табл. 1). Наиболее выраженные, но статистически не значимые положительные изменения (1.0%) отмечены на ст. Брянское опытное лесничество. На ст. Жуковка наблюдается слабое уменьшение влажности (-0.5%). Различия в изменениях между этими станциями значимы по Критерию Стьюдента на 95%-ном уровне.
Таблица1
Изменение значений относительной влажности воздуха на территории Брянской области
при переходе от I периода (1966-1987) ко II (1988-2010), %
Станции I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Год
Жуковка 1.2 2.4 -2.5 -3.4 0.2 -0.3 -0.9 -1.6 0.1 0.5 -0.6 -1.0 -0.5
Брянск, оп. лес. 3.1 2.5 -3.9 -2.0 3.4 1.7 0.9 0.3 2.3 2.0 0.8 0.8 1.0
Карачев 2.7 3.2 -3.0 -2.9 2.4 1.6 -0.1 -0.2 2.0 1.8 0.8 1.2 0.8
Красная Г ора 2.9 2.6 -1.8 -2.4 1.5 0.9 -1.4 -1.6 1.1 0.9 1.3 1.4 0.4
Унеча 2.5 3.3 -2.0 -3.6 0.5 0.3 -1.4 -0.9 1.0 1.2 0.3 0.2 0.1
Навля 4.3 4.6 -0.9 -1.9 0.8 -0.6 -1.9 -2.5 0.1 0.8 0.3 1.4 0.4
Трубчевск 2.2 2.8 -2.2 -1.9 2.1 1.4 0.5 -0.5 2.2 1.5 0.2 0.0 0.7
Среднее 2.7 3.1 -2.3 -2.6 1.6 0.7 -0.6 -1.0 1.3 1.2 0.4 0.7 0.4
Тренд-анализ (1976-2010 гг.) показал, что в изменениях среднегодовой относительной влажности воздуха на территории Брянской области не обнаруживается четкой закономерности. Отмечены как положительные, так и отрицательные тенденции, причем в средней части области наблюдаются
только первые, а в северной и южной - последние. Тренд с 1976 по 2010 гг. составляет на разных станциях от -0.73 (ст. Навля) до 0.32%/10 лет (ст. Брянское опытное лесничество и Красная Гора) (табл. 2), при этом он значим только на ст. Навля (рис. 1), и ст. Жуковка. Различия в изменениях между метеостанциями с крайними значениями коэффициента линейного тренда статистически значимы
Рис. 1. Межгодовые изменения и линейный тренд среднегодовой влажности воздуха на ст. Навля
Таблица 2
Тренд средней месячной и годовой относительной влажности воздуха на территории Брянской _______________________________области (1976-2010 гг.), %/10 лет______________________________
Станции I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Год
Жуковка -0.03 0.83 -1.41 -1.50 -0.27 -0.88 -1.01 -1.95 -0.60 0.65 0.14 -0.08 -0.51
Брянск, оп. лес. 0.99 1.41 -2.01 -0.76 1.64 0.45 -0.10 -0.74 -0.23 1.47 0.86 0.83 0.32
Карачев 0.90 1.37 -1.62 -1.00 0.75 0.00 -0.98 -1.52 -0.18 0.88 0.55 0.96 0.01
Красная Г ора 1.19 1.61 -0.88 -1.24 1.13 0.61 -0.69 -0.93 -0.09 0.74 1.13 1.25 0.32
Унеча 0.37 1.50 -1.28 -2.00 0.22 -0.09 -1.12 -1.29 -0.37 0.87 0.33 0.23 -0.22
Навля 1.20 1.97 -0.93 -1.52 -0.52 -1.58 -2.42 -3.26 -1.93 -0.16 -0.20 0.58 -0.73
Трубчевск 0.33 0.69 -1.36 -1.59 0.91 0.16 -0.50 -1.67 -0.20 0.51 -0.09 0.09 -0.23
Среднее 0.71 1.34 -1.36 -1.37 0.55 -0.19 -0.97 -1.62 -0.51 0.71 0.39 0.55 -0.15
Оценка изменений относительной влажности воздуха по месяцам позволила сделать вывод, что наиболее интенсивный ее рост отмечается в январе и феврале (табл. 1, 2), значительное уменьшение - в марте (рис. 2) и апреле. Указанные тенденции статистически значимы зимой на большей части метеорологической сети, весной - примерно на половине станций. В остальные месяцы года изменения во влажности разнонаправлены и, как правило, не значимы на 95%-ном уровне. При этом в мае -июне, а также с октября по декабрь преобладают положительные тенденции, а в июле и августе - отрицательные. В сентябре при переходе от первого временного промежутка (1966-1987 гг.) ко второму (1988-2010 гг.) наблюдается повышение относительной влажности на всех метеостанциях, а с 1976 по 2010 гг. - снижение.
93,0
-0.201х + 84.79 R2 = 0.160
П—I-----1-1-1—I------1-1-1-1—I----1-1-1-1—I-1-1-1—I-----1-1-1-1—I-1-1-1—I------1-1-1-1—I-1
ч>
Рис. 2. Межгодовые изменения и линейный тренд относительной влажности воздуха в марте
на ст. Брянское опытное лесничество
Детальный анализ изменений числа влажных дней в году в исследуемом регионе выявил незначительное их увеличение (в среднем на 5.5 дней) во втором временном периоде (1988-2010 гг.) по сравнению с первым (1966-1987 гг.) почти на всех станциях (табл. 3). Максимальный их рост (значим по Критерию Стьюдента на 95%-ном уровне) отмечается на западе области (ст. Красная Гора - 12.3 дня, ст. Унеча - 9.3 дня). Небольшое сокращение количества влажных дней в году (-2.2 дня) наблюдается на ст. Брянское опытное лесничество. Различия в изменениях между западными станциями (ст. Красная Гора и Унеча) и ст. Брянское опытное лесничество значимы по Критерию Стьюдента на 95%-ном уровне.
Таблица 3
Изменение количества влажных дней на территории Брянской области при переходе
от периода (1966-1987) ко [I (1988-2010), дни
Станции I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Год
Жуковка 1.5 3.7 -1.7 -1.0 1.2 -0.5 -0.5 0.1 0.3 0.3 -1.0 -0.9 1.5
Брянск, оп. лес. 0.6 -0.4 -4.6 -1.3 2.7 0.5 -0.7 -0.4 1.3 0.8 -0.4 -0.3 -2.2
Карачев 2.0 4.3 -2.1 -1.7 1.3 0.1 0.1 -0.2 0.8 2.1 -0.6 0.1 6.2
Красная Г ора 4.0 3.1 -1.0 -0.2 0.7 0.0 0.1 -0.1 0.7 1.1 2.5 1.4 12.3
Унеча 3.4 3.2 -0.5 -1.2 0.8 0.3 -0.9 0.1 0.7 1.1 1.8 0.5 9.3
Навля 4.4 4.8 0.3 -0.3 0.6 -0.6 -0.2 -1.5 0.2 0.2 -0.7 0.7 7.9
Трубчевск 2.3 2.3 -1.1 -0.3 1.1 -0.5 1.0 -0.8 0.3 0.1 -0.9 -0.1 3.4
Среднее 2.6 3.0 -1.5 -0.8 1.2 -0.1 -0.2 -0.4 0.6 0.8 0.1 0.2 5.5
Тренд-анализ (1976-2010 гг.) показал, что в изменениях количества влажных дней в году на территории Брянской области не прослеживается четкой закономерности. Отмечены как положительные, так и отрицательные тенденции, причем последние больше по величине. Тренд с 1976 по 2010 гг. составляет на разных станциях от -4.6 (ст. Навля) до 4.8 дней/10 лет (ст. Красная Гора), при этом он статистически не значим ни на одной из метеостанций. Различия в изменениях между ст. Навля и ст. Красная Гора значимы по Критерию Стьюдента на 95%-ном уровне.
Анализ изменений числа влажных дней по месяцам позволил сделать вывод, что значительный их рост, статистически значимый примерно на половине станций, отмечается в январе и феврале при переходе от первого временного промежутка (1966-1987 гг.) ко второму (1988-2010 гг.). Умеренное сокращение (значимое лишь на отдельных станциях как методом разности за сравниваемые периоды времени, так и с помощью линейного тренда) дней с высокой влажностью в 12-15 ч выявлено в марте (рис. 3) и апреле. В остальные месяцы года изменения в количестве влажных дней раз-нонаправлены и совсем невелики. При этом с июня по август преобладают отрицательные тенденции, а в мае и с октября по декабрь - положительные. В сентябре при переходе от первого временного интервала (1966-1987 гг.) ко второму (1988-2010 гг.) наблюдается увеличение влажных дней на всех станциях, а с 1976 по 2010 гг. - снижение (за исключением ст. Брянское опытное лесничество).
:Я
V
К
И
3 к
%
я
4 и
о
ч
и
8
5Г
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
у = -0.126Х + 11.9 R2 = 0.098
П—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I
Рис. 3. Межгодовые изменения и линейный тренд количества влажных
дней в марте на ст. Жуковка
Оценка изменений количества сухих дней в году как методом разности за сравниваемые периоды времени (1966-1987, 1988-2010 гг.), так и с помощью линейного тренда (1976 по 2010 гг.) не выявила каких-либо определенных закономерностей. Так, на станциях Брянское опытное лесничество, Карачев и Красная Гора отмечается их сокращение, на ст. Жуковка, Унеча, Трубчевск - рост. На ст. Навля при переходе от первого временного интервала (1966-1987 гг.) ко второму (1988-2010 гг.) про-
слеживается некоторое уменьшение числа сухих дней, а с 1976 по 2010 гг. - резкое их увеличение. Однако изменения параметра статистически значимы лишь на ст. Карачев при переходе от первого временного периода ко второму (стало меньше на 4.7 дня). Максимальная отрицательная тенденция наблюдается на ст. Карачев, положительная - на ст. Жуковка. Различия в изменениях между этими станциями значимы по Критерию Стьюдента на 95%-ном уровне.
При анализе изменений количества дней с низкой относительной влажностью по месяцам установлено относительно небольшое их увеличение в апреле (рис. 4), июле и августе, умеренное их сокращение в мае и слабое уменьшение в июне и сентябре на всей сети. Кроме того, зафиксирован микроскопический рост числа сухих дней в марте, ноябре, декабре и аналогичное их снижение в январе, феврале и октябре. Тенденции эти, как правило, статистически не значимы.
:Я
=
и
=
и
&
о
Ч
и
=
5Ґ
. *ис. 4. Межгодовые изменения и линейный тренд количества сухих дней в апреле на ст. Унеча
Заключение
В изменении характеристик влажности воздуха на территории Брянской области с 1966 по 2010 гг. выявлены следующие особенности:
1. При переходе от первого временного интервала (1966-1987 гг.) ко второму (1988-2010 гг.) видна небольшая тенденция увеличения среднегодовой относительной влажности воздуха. Однако линейный тренд за период с 1976 по 2010 гг. свидетельствует о неодинаковом характере изменений параметра на разных станциях. Оценка изменений относительной влажности воздуха по месяцам позволила сделать вывод, что наиболее интенсивный ее рост отмечается в январе и феврале, значительное уменьшение - в марте и апреле.
2. Выявлено незначительное увеличение количества влажных дней в году во втором временном промежутке (1988-2010 гг.) по сравнению с первым (1966-1987 гг.). Но линейный тренд за период с 1976 по 2010 гг. вскрыл как положительные, так и отрицательные тенденции их изменений. В годовом разрезе прослеживается значительный рост количества влажных дней в январе и феврале при переходе от первого временного интервала (1966-1987 гг.) ко второму (1988-2010 гг.).
3. В изменении годового числа сухих дней не обнаруживается четкой закономерности. Изменения количества дней с низкой относительной влажностью по месяцам невелики.
Spatial and temporary features of change of a mode of humidity of air in the territory of the Bryansk region are analyzed.
The key words: Bryansk region, relative humidity of air, number of the damp and dry days, two periods, linear trend, importance of a trend.
Список литературы
1. Кузнецова В. Н., Швець Н. В. Анализ изменений режима влажности воздуха на территории России // Труды ГУ «ВНИИГМИ-МЦД». Обнинск, 2010. Вып. 175. С. 65-75.
2. Селютин В. С. Пространственно-временные особенности изменений облачного покрова над территорией Брянской области в период интенсивного глобального потепления // Материалы международной научной конференции (г. Воронеж 26-27 июня 2012 г.). Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2012. С.162-166.
3. Селютин В. С. Региональные особенности многолетних изменений температуры воздуха Брянской области // Труды ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД». Обнинск, 2012. Вып. 176. С. 153-165.
Об авторе
Селютин В. С. - аспирант Брянского государственного университета им. акад. И. Г. Петровского, [email protected].
