Анализ многолетних метеорологических трендов на Юге России и Украины (от лесостепи до пустынь) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ -

Уде 551.581.

АНАЛИЗ МНОГОЛЕТНИХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕНДОВ НА ЮГЕ РОССИИ И УКРАИНЫ (ОТ ЛЕСОСТЕПИ ДО ПУСТЫНЬ)1

©2007 г. Ж.В. Кузьмина

Институт водных проблем Российской академии наук Россия, 119991 Москва, ул. Губкина, д. 3, E-mail: [email protected]

Реферат. На основании анализа суточных даных 18 метеостанций Юга Европейской части России и Украины установлены многолетние достоверные тренды изменений сумм атмосферных осадков и температур воздуха (средних, абсолютных минимальных и абсолютных максимальных) для для различных периодов года (год, полугодие, сезон), которые активно проявляются в современной динамике наземных экосистем. Ключевые слова: осадки, температура воздуха, коэффициент корреляции, экосистемы.

Общемировой характер с 70-х годов XX века приобрели проблемы климатических изменений и их активного воздействия на окружающую среду (Авакян и др., 1987; Кононова, Харламова, 1982). Правда до настоящего времени в научной среде нет полной ясности, являются ли современные климатические изменения следствием глобального антропогенного воздействия или это лишь естественные флуктуации климата земли. Однако, сегодня уже известно, что факторы, так называемого косвенного или регионального антропогенного воздействия (изменение гидрологического режима рек и обводненности прилегающих территорий), приводят к полной смене одних экосистем на другие. Экосистемы, заменяющие естественные, обычно менее ценны в хозяйственном отношении, менее разнообразны и низкопродуктивны (Henrichfreise, Kouzmina, 1998; Кузьмина, Трешкин, 2001; Кузьмина и др., 2004а; 20046; Novikova et. al., 2001). Поэтому анализ климатических изменений в применении к оценке и прогнозу динамики наземных экосистем как пойменных, так и водосборных территорий, является сегодня чрезвычайно важной задачей, решение которой будет способствовать не только сохранению естественных экосистем на охраняемых территориях, но сможет способствовать также новой ориентации некоторых отраслей народного хозяйства (лесное, сельское).

Методика

Различные сообщества организмов имеют, как правило, различную толерантность к ухудшению условий местообитаний, а отдельные биологические существа обладают значительной пластичностью к экстремальным гидрологическим и климатическим значениям, которые выработаны в процессе эволюции, по этому ведущую роль в жизни экосистем играют средние величины, а предельно допустимые максимальные и минимальные значения основных лимитирующих факторов среды определяют диапазон их выживания. Поскольку данное исследование выполнялось для целей оценки состояния и динамики наземных экосистем, анализу подвергались среднегодовые и среднемесячные величины метеорологических показателей (осадки, температура воздуха), а также абсолютная минимальная и максимальная температура воздуха в многолетнем аспекте.

В представленном исследовании статистически анализировались суточные данные 18 метеостанций Юга Европейской части России и Украины (табл. 1) за период с момента их

1 Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ №06-05-64159.

47

открытия по 2001 год (по май 2002 г. , а для половины станций только по декабрь 1995 г.). Анализ проводился для метеостанций, которые входят в состав глобальной международной сети метеорологических данных (ВМО) Росгидромета и имеют непрерывные (суточные), длительные, выверенные и корректные ряды значений метеорологических показателей.

Количество атмосферных осадков за разные периоды (месяц, сезон, полугодие, год) высчитывалось как сумма суточного их количества за необходимые временные периоды. Средние температуры воздуха за месяц, год, сезон и полугодие высчитывались из среднесуточной температуры путем осреднения данных. Абсолютные минимальные и максимальные значения температур воздуха за разные периоды времени также выявлялись на основе суточных данных.

Годовой цикл был разбит в равных пропорциях на теплый (4-9 месяцы) и холодный (1-3, 10-12 месяцы) полугодия. Помимо этого, для всех метеостанций проводился также анализ данных по сезонам года: весна (3-5 месяцы), лето (6-8 месяцы), осень (9-11 месяцы), зима (1-2, 12 месяцы) в многолетнем аспекте.

После этого, для полученных многолетних рядов данных строились графики их многолетней динамики и высчитывались коэффициенты корреляции между фактическими данными и их линейными трендами. При этом, во внимание принимались только те коэффициенты корреляции, значимость которых лежала в пределах от 90% до 99.9% (Дмитриев, 1995).

Чтобы адекватно оценить величину многолетней динамики температуры воздуха (а также и осадков) высчитывался относительный коэффициент изменений, выраженный в % (% амп., табл. 1), который рассчитывается как отношение модуля изменения трендовых значений температуры (или осадков) за многолетний период к модулю амплитуды колебания фактических (измеренных) значений этого параметра в многолетнем аспекте:

1^(0-^(01

Кизм=—|-,—100%, где начальные и конечные значения линейного

| ^шах ^ ш \ п |

тренда оцениваемой метеорологической характеристики (температуры или осадков), а /|Т1;|,. и /гт1|п - максимальные и минимальные фактические (измеренные) значения этого параметра (температуры средней, максимальной, минимальной или осадков) за многолетний период (табл. 1).

Многолетняя динамика атмосферных осадков и температуры воздуха

Величины значимых коэффициентов корреляции для сумм атмосферных осадков лежат в пределах от +0.17 (за три весенних месяца в Астрахани) до +0.58 (холодное полугодие в Воронеже, рис. 1а), а значения самих изменений колеблются в пределах от 16 до 229 мм (здесь и далее учитываются изменения величин параметров только при значимых коэффициентах корреляции; табл. 1).

Значимые достоверные тренды в многолетнем распределении годовых, полугодовых и сезонных сумм атмосферных осадков выявлены практически для всех анализируемых станций Юга России и Украины, все они положительные (отрицательные тренды отсутствуют). Положительные тренды годовых сумм осадков установлены для 13 метеостанций. Для двух метеостанций Дебальцево и Приморско-Ахтарск, расположенных на Юге Украины - в Причерноморье, несмотря на отсутствие многолетних годовых трендов осадков, выявлены их достоверные тренды для теплого полугодия (г=+0.25 и г=+0.30; табл. 1). Для одной метеостанции (Киев) установлен только единственный невысокий (г=+0.17; табл. 1) достоверный сезонный тренд зимой (1-2, 12 месяцы).

Для метеостанций, с трендами многолетних изменений годовых и полугодовых сумм осадков характерны также значимые тренды для различных сезонов года. Основной

тенденцией в сезонном перераспределении осадков является их безусловное повышение зимой (1-2, 12) и отчасти осенью (9-11).

Рис. 1 Положительные достоверные тренды в многолетней динамике сумм атмосферных осадков за год (1), а также - за холодное (2) полугодие на фоне отсутствия изменений сумм осадков в теплое (3) полугодие в Воронеже (а) и в Саратове (б). Условные обозначения: 1- суммарное годовое количество осадков, 2 - осадки холодного полугодия (1-3, 10-12 месяцы), 3 - осадки теплого полугодия (4-9 месяцы). Здесь и далее фактические значения осадков и температуры воздуха приводятся вместе с их линейным трендом, уравнением тренда и коэффициентом корреляции между фактическими данными и подобранными значениями линейного тренда. Fig. 1. The long-term trends of rainfall for year (1), cold (2) and warm (3) half-a year in Voronezh (a) and Saratov (b).

И только для двух метеостанций - Харьков и Асканиа-Нова, не установлено достоверных изменений: ни для годовых, ни для полугодовых, ни для сезонных сумм осадков

Таким образом, выявлена тенденция заметного значимого увеличения выпадения атмосферных осадков за год для регионов большей части Юга России и Юга Украины, при чем нигде не отмечена тенденция к их снижению. Для большей части Юга России (Курск, Воронеж, Василевичи, Тамбов, Саратов, Ростов-на-Дону, Каменная степь, Элиста) значимое увеличение годовой суммы осадков происходит, в основном, за счет холодного (рис. 1) полугодия. В тоже время для меньшей части метеостанций Юга России и Украины, расположенных южнее (Лубны, Целина, Цимлянское, Армавир, Астрахань), значимое увеличение годовой сумы осадков происходит за счет теплого полугодия.

Для средних температур воздуха (среднегодовых, средних для холодного/теплого полугодий, а также весеннего, летнего, осеннего и зимнего сезонов года) величины значимых коэффициентов корреляции лежат в пределах от -0.41 (летний сезон в Харькове) до +0.58 (холодное полугодие в Саратове), при этом минимальными по модулю значениями коэффициентов корреляции здесь являются -0.19 (летний сезон в Курске) и +0.16 (осенний сезон в Киеве). По расчетам голландских исследователей известно, что снижение среднегодовой температуры воздуха на 1°С ведет в их регионе к снижению урожая зерновых на 15 ц/га. Несмотря на, казалось бы, не очень большие величины значимых коэффициентов корреляции для средних температур воздуха в нашем случае, в анализе они полностью учитывались, поскольку изменения среднемноголетних температур здесь достигали более полградуса (-0.9°С и +0.7°С соответственно). При этом значимое минимальное понижение средней температуры воздуха на Юге России составляет 0.9°С, а значимое ее максимальное понижение 4.6°С. В тоже время значимое повышение средних значений температур воздуха зафиксировано от 0.7°С до 4.9°С.

В многолетнем распределении средней температуры воздуха (среднегодовой, средней по полугодиям, а также по отдельным сезонам года) установлены как положительные, так и

L/l О

Таблица 1. Анализ трендов многолетних изменений годовых значений атмосферных осадков и температуры воздуха в лесостепной, степной и щстьщной зоиахЕвропей^ России и Украины. Table 1. The analysis of trends, of lonfrfcroa .changes of annual values of atmospheric precipitation

micLairtM^ieiTit^^

Мете о- Значе- Осадки мм Средняя t°C во здуха Mhhiшальная t^C воздуха Максимальная t°C воздуха WvVv j

стан-цня ние Период Лет Тре нд d a2 Cpe Д3 Д4 % от Ср.5 % ам п.6 Лет Тре нд r a Сред. Д % амп. Лет Тре нд r a A6c. MHH.S Д % амп. Лет Тре нд r a A6c. мак. 3 Д % амп.

В ленде Годов. 1881-1999 101 + 0.23 0.05 591 894 15 13 101 +(0) 0.11 H 6.6 - -

в ими Тепл. п. 1881-1999 101 +СФ 0.14 H 377 - - - 101 -(CD 0.05 H 14.5 - - 91 + 0.18 0.10 -14.4 1.5 9 67 -(Op 0.08 H 38.0 - -

523°с.шХолод:П 1881-2001 101 + 0.26 0.01 210 49 Л 23 16 102 + 0.17 0.10 -1.4 0.8 12 91 + 0.29 0.01 -352 4.5 25 61 -CO) 0.00 H 27.1 - -

29-8°в.д. Весна 1881-1999 102+(Ф 0.12 H 124 - - - 101 + 0.16 H 6.7 - - 87 + 0.20 0.10 -32j6 4.4 15 65 -(CD 0.08 H 32.2 - -

Лето 1881-1999 101 +<щ 0.07 H 233 - - - 101 -(0) 0.05 H 17.7 - - 88 + 0.15 H -0.9 - - 66 -(Ф 0.06 H 38.0 - -

Осень 1881 -2001 100 0.14 H 140 - - - 99 +(0D 0.01 H 6.6 - - 89 +(0D 0.08 H -23.6 - - 65 - 0.18 H 31.8 - -

Зима 1881-1999 98 + 0.31 0.01 97 37 a 3S 19 101 + 0.14 H -5.0 - - 90 + 0.27 0.01 -35.2 4.2 13 61 + 0.38 0.01 15.7 3.6 29

Курск Годов. 1896-2001 103 + 0.21 0.05 597 77j6 13 16 105 +(0D 0.11 H 5.7 - -

51Я°с.ш. Тепл.п. 1896-2001 104 +(CD 0.11 H 347 ■ ■ - 105 -(CD 0.06 H 14.5 ■ - 108 + 0.27 0.01 -15Л 3.2 17 89 -COD 0.06 H 37.0 -

Зб.20в.д.Холод.п 1897-2001 100 + 0.19 0.10 253 41JS 17 12 104 + 0.22 0.05 -3.3 1.1 16 108 + (0) 0.09 H -35.3 - - 88 -CO) 0.00 H 26.8 -

Весна 1892-2002 108 + (0) 0.09 H 130 - - - 109 + 0.27 0.01 5.9 1.8 21 108 + 0.32 0.001 -32 6 6.4 20 92 -CO) 0.06 H 32.3 -

Лето 1891-2001 105 + (0) 0.07 H 205 - ■ - 107 - 0.19 0.05 184 0.9 14 105 + (0) 0.11 H 0.4 - - 91 -CO) 0.08 H 37.0 -

Осень 1891-2001 105 + 0.22 0.05 142 453 32 13 104 +(со 0.02 H 5.82 - - 104 +(OD 0.03 H -25.0 - - 88 -(CD 0.06 H 30.9 -

Зима 1892-2002 108 + (u) 0.12 H 118 - - - 108 + 0.23 0.05 -7.29 1.8 20 108 + (0) 0.10 H -35 3 - - 95 + 0.43 0.001 10.2 3.4 34

Воронеж Годов. 1918-2001 80 + 0.43 0 001 525 165 31 29 82 + 0.26 0.05 6.1 1.2 16

51.7°е.ш Тепл.п. 1918-2001 81 +(0D 0.08 H 320 - - - 82 -(0) 0.02 H 15.4 - - 83 + 0.30 0.01 -165 4.0 22 82 -да 0.06 H 38.0 - -

39.1°в.д.Холод.п. 1918-2001 77 + 0.58 0 001 212 135.2 64 43 82 + 0.39 0.001 -3.4 2.3 32 81 + 0.21 0.10 -36.5 3.2 19 79 + C0) 0.09 H 26.5 - -

Весна 1919-2002 82 +(С0 0.05 H 109 - - - 82 + 0.36 0.001 6.3 2.4 27 81 + 0.35 0.01 -32 Я 6.4 25 83 -да 0 09 H 33.3 - -

Лето 1918-2001 83 +(0D 0.04 H 183 - - - 82 -CO) 0.06 H 19.1 - - 82 +(0D 0.07 H -1.6 - - 82 -CO) 0.09 H 38.0 - -

Осень 1918-2001 83 + 0.15 H 137 ■ - - 81 -CCD 0.08 H 6.0 ■ - 81 -CO) 0.00 H -25.1 - - 81 -COD 0.03 H 31.7 - -

Зима 1918-2002 82 + 0.56 0.001 96 S5.5 89 40 82 + 0.46 0.01 -7.6 4.1 40 82 + 0.21 0.10 -365 3.1 IS 82 + 0.40 0.01 12.2 3.2 27

Тамбов Годов. 1936-2001 64 + 0.28 0.05 522 103.8 20 22 66 + 0.29 0.01 5.4 1.2 19

52.7°с.ш. Тепл.п. 1936-2001 65 + 0.16 H 298 - - - 66 -CCD 0.02 H 15.0 - - 67 + 0.32 0.01 -153 4.0 25 66 - 0.23 0.10 38.4 1.9 18

415°в.д.Холод.п. 1936-2001 64 + 0.28 0.05 223 562 25 20 61 + 0.39 0.001 -4.3 2.2 30 67 + 0.32 0.01 -36 S 4.4 30 65 + СФ 0.07 H 26.5 - -

3

К 00 G4

>

ti 5

cr

W CJ

я о о s о н

и

К)

о о <1

н о

UJ

h U)

t-o

о т

ш я! <! §

и

Оч

Н

и

ч

гН

О

ГЧ

СТ-,

(■-••] оо VI

СП сл л

о

№ И

о

14

о ГЧ

о о в

я-

Г-- 43 1Л

43 43 43

& +

о ч-

=4 а ч-

г* гЧ

г--ю гЧ

тГ ГЧ

ГЧ О о ГЧ

о о С=1 О

& & ,

+

43 Г-- Г-- 43

43 43 43 43

ю т гч

гН

т г-

чз 43

■ Г-- гН

а

ГЧ

ОО о ■•о оо Ч

оч ся ся сп а-, СП о\ гЧ

м м И И № ■о сэ о

о - ■о ■•о о о V® ГЧ

о о о о о в

& & "+ V

& & Г V

+

О 00 М СО 43 т—

00 г- 00 г- Г- 00

гН гН

гч ГЧ

ю

гН гН

Ч ОО ч

гН щ гН

-ч- г-а сл -ч- сл

о И И о я

о о

\Г) \Г)

ГЧ о ГЧ о

о О С=1 О о

+ & ё + ё +

о, о*, о о, г-- оо о о .— о о о

о и

и

о ?

ч

я

X й

№

11 М-£

-

+

43 43 43 43

<4 04

И г-- г-- УО

гч гН ■ гч

^ _ _

Я о О о о си о

о С=1

гч № о

м гч 1п ч;

О в е в в

Г; с)

гЧ ГЧ

<к

& +

1Л 43

+

+ + + + @

г- г- 43 43 43 43 43 43 43 43

1Л (О

ч

■Ч

<1 (О

№ Ч1

+

ГЧ гч

о тг

О)

о гч

гч гч

со

V,

VI

гч

м

VI

ч

п

ГЧ Щ м гч о о

о №

ГЧ ГЧ

о о

ч

п (Л

■о гч

+

+ +

& +

О О О с. О

+ + + & ь-+ + +

43 т—1 т—1 00 1—1 1—1 т—1 т—1 сл т—1 т—1 т—1 т—1 г- т—1 т—1 СП г-

а г-1 а гЧ со гЧ гЧ

о и

и!

Яч

и

тС

а

г»

Оч

о

Оч

Е-1

3 й

+

о

(Л

со

гл

+

VI VI (Л ГЧ

6.1 16.7 -4.4 ■ч Щ

О О к о о о сэ

о о о

ТГ •■о ж (Л в ТГ

О о в с=

+

+

+ +

43 43

г- 43 43 43 43 43 Г- 43

(Л гН гН ГЧ ГЧ

ТГ « ГЧ ч- л

04 Щ (Л 98.1 ^ ю

г-а гН О « ч- г-*] гл 8 ГЧ

сз ^ си Е СИ

о о о

УГ) ГЧ Г ГЧ ч-

О о о О

+

43 43

1Л

43

ч-

■ч-

-ч

а

(А

1Л 1«

+

+ +

43 00

о, о,

Г)

о

г-

тН

о

+

_ч _ч О

ю

(Л

гл гч

+

гч о

Г;

а

г-■ч

00 о, С>1 СХ1 о 1—' СО № О, О,

ч-■ч УО гН ОО гН ч- л

г- VI гч л т л а

ч- гН ЕЛ а л Ч О ч- ч со а

Й ГЧ гН я гН г-гч гН

СИ СИ О СИ К о СИ СИ СИ

СИ СИ СИ СИ

Г"- ч- № ч- 01 СИ в! ч- ГЧ ч-

о о СИ О О

<Ж1 гч о ■о гч Г- гч сч о УГ! ГЧ

е о о е о о О

+ & + + + е б; + +

1—' 43 т—1 о, 1—1 1—' со т—1 т—1 О, 1—|

1—' т—1 1—1 1—' т—1 т—1 1—|

VI гН гЧ гН гч гН (Л гН гН гЧ ■

гН ГЧ ч- ГЧ VI гН г- ГЧ VI « ■

-ч VI VI г- гН ю гН Ч VI гч ■

гН ю ГЧ « гН г- |-Ч гН а ? ["- >-П

СИ ^ СИ СИ СИ СЭ И И

о о о о О

ю № 1-4 к 14 |> тН 1Н ГЧ о*. СИ 00 о

о О О О о СИ о

^ о а

<

VI

м

о «

Оч

Е-1

"Р" и

ч

43 43 43

+

VI

сл оч чп СИ в гН

И К К СИ о

со о ■о СИ ГЧ ч-

о СИ СИ о

& & + + +

г- 43 43 43 43 43 43 43

СЧ1 о о 1—' О О ГО 1—| О О С-О т—1 о о С"0

43 т о, 43 СЛ 43 О, 43 О,

Я 2

я «

Я Р

№ ГЧ

№ (Л Ч- ГЧ

+ +

СО О! О, О!

_1_ _1_ &

+ + г

■.Г-. Г-'-] т—1

^ 2 2

+

со сч

+ г-

+ + + г- 1л оо

& +

Г-

« к

о о

I

43

о,

о о

I

43

о,

м о о го

I

43

о,

о о

Т—' т—I

ООО ООО ГО ГО

СО 00 00 00 со

о о

СЧ1

43

со со

м о о

о о

00 00 00 00

м о о го

00 00

о о

о о

СО 00 СО 00

с;

к

го

£

03

4

03

сз

о

н

и

к

Н £

а *

и Я

Щ_

э к

м

03

ц

о

(Я

со

с с

03

Ен &

о

4

И к

о к

о «

3

я о!

Й 9

03 Й

о К

О "

с с? с

03

Ен

э к

к

о «

3

м

Й я

8 &

03 111

к Я ^ о

<! *

■ ■ гч гч

VI

л

г- СП оч гН

СП СП ■о СП и гН

И к и ■О о о

- СП о г-«ч

О о о о

и Е-|

Н

+

го 45 Г- Г-

VI ТГ а т о\ Г- ю г-- гН

гН гЧ гч гч гч гН гч гч гч

00 VI тг ю а а г- г-Н

г-н гН гч Л ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ

О! Г- О! =4 Ч гН ■о та гН

о\ а о ■о гч гч г-а сл а

Л СП « Л гН Л Л Л сл го гл т сл гН

^ о ^ ^

о И К о о о о И о о И Я № И И И о

о о о о о о о о о

\Г) сч 14 Г- зе « тГ 14 ГЧ V®

гч о « (Л о ГЧ ГЛ (Л о о о ГЧ

о С=1 С=1 о о о О С=1 о о о С=1 о С=1 С=1 С=1 о о

& 1 1 +

1—' (-5 Г--

го го го

1 I—1

Г1 гН а

гч гч гч гч

Г"-1Г1

е ,

+

г- со

I

& +

Г- 00

л п ш л

1Л

& +

& +

+

« \о 41 41 г-№ а а сл о, о,

о ш

О]

а гч

г"

тг

г*

гч

гч гч

^ о Ч

^ Ч ^ ч-N О П П

И (Л

м « <ч

ООО

т Г-<4 I«

о о

<1

а гч

гН

О о о

О с=1 о

о * и

м « (Ч

о о о

гч

(Л (Л

VI

о\

тг

т

ю с]

Г; с]

СО VI ГЧ ш ГЧ гЧ ГЧ гЧ

Л щ а V! гч тг

VI

(Л

о> г- а

Г- а Г-

гН

СО г г N М « ООО

о ■о о о X я о

о о о о

К м (Ч 1—, м

м м (Ч о о м

о о о о о о

о ■о

о —\ о о я о

С=1 о о о о

1-4 50 00 м ю 1«

Ч; гч (Ч о гч

О О о о о о

Щ 1-Г ~р—

1=1

+ + + + +

го гл го т г- г- г- г-

+ + + + + +

ГО т—1 ГО ГО 1—1 сч т—1 т—1 г-1—1 1—1 о ГО

VI ГЧ о гН гч гН ч- гН

+ + +

& +

00 СО 05 45

Ч~1 1П 1П т

+

+ + + +

^ г-

1П

00 № со № № №

& +

№ со № №

+

О И

о $

ч

&ч

и

о

гч г»

м м

г-

ю

г)

ГЧ

гл

а.

Н

О О °

+ + ©

"р" и

О

г- г-

+ +

Г0 ГО

г- г-

« о

м г"

& +

ю 00 м

е> о

+ +

о

ГО г0

Г;

о

■о

тг

гч о

ГЧ ГЧ

О! а

V! РН

о о

& + +

о (М [--1—I го

т—1 1—I т—1

гч гН

т ГЧ

^ и гч

СП С-'-] э гН

№ щ о о

о а ч- о о 1Н

о о о

1/1 гл о

I

УП го

о

+

VI ГЧ

Ч

О! а

«ч

О |-н

ГЧ ГЧ

щ а

г-Н гч

Ч а

^Г «о

о к о о

С=1 С=1 С=1

1- гч м о т гч ГЧ

о С=1 о о

г- г- г- г-

1Г1 и"1

1Г1

+

г-

+

& +

со 1Г1 г-о. о. о^ о,

00 (Л

& +

00 о,

(Л 00

ГЧ

о

+

^ о е.

УО

л

Г)

и

гч

о «

§ р = р

к к

со

ю со

я

ГЧ

а

ГЧ

м гч

VI СП Г-1 —<

Е-|

+ +

Т5" и

щ

е-+

г-- г-

тГ

+

сЧ1 ^ Г-- Г--

& & + +

00 о,

со

в• +

л

а тг

я

■о

& & + + + & + + & +

о + + + +

О Г0 т—1 о, Г"- 021 гл

т—1 т—1 ^ 1 4-1 1П 1П

1—' т—1 1—' Т—1 1Л 1П 1П 1Г1 1Л 1П

с 1 г 1 с 1 О <Л 1Г1 <Г1 <л

с 5 г з с 5 о (Л (Л 1Л (Л (Л 1Л

ГО ГО ГО ГО т—1 т—1 1—1 1—1 т—1 т—1 1—1

т—. т—, т—. т—. 41 41 41 41 41 41 41

Н> (И си СО '■л гл гл гл гл

Щ 00 IX) 00 0Л № № ол 1_Л

+

О! О!

(Л

л

Ок (Л

р

гч л

VI

VI

■Ч" о

+

& +

^ 00 № О!

3

(Л к

ГЧ УП

+ +

Г--

О! №

ч

и

а

о о

ГО

СО 00 ГО

о о

ГО

Й

СЛ

о о

ГО

00 00

о о

1П 1Л № № Л с.

00 00

1П № о.

00

1П 1П

№

№ о.

т г-

№

00 00

с;

к

го

и §

н

и

к

к:

И

щ э

к о

м Й и

■ч

м

Й 3

1) й

<_) к

О "

с

с <11 Ен

о

-Ю-

ч

3

4

о

X й

я ^

а

Л

8 Й

к Я ^ о

н к

& Е

м

-Ю-

£ а>

ч

й

я ^

а

11 й о К

О "

s

сг

нн

и

ш «

о

о s п ч

M

to о о

н

о

UJ &

OJ

ю

Метео- Значе- Осадки мм Средняя t*C воздуха Минимальная t°C воздуха WVVÍ ■* Максимальная t°C воздуха

щи ние Период Лет Тре нд с! О'? Ope Д 3 A* % от Ср.5 % ам п.« Лет Тре нд s a Сред. Д % амп. Лет Тре нд г CÍ Абс. мин.3 А % амп. Лет Тре нд г et Абс. мак. 3 А % аып.

50Я°с.ш Тепл.п 1936-1993 58 + 0.34 0.01 319 93.7 29 20 59 + (0) O.lí H 15.5 - - 57 + 0.37 0.01 -9.5 3.0 27 59 - 0.30 0.05 37.6 2.0 21

ЗЗЛ°в.д.Холод.п. 1936-1993 56 + 0.22 0.10 259 67j6 26 16 58 + 0.32 0.05 -1.0 1.7 43 57 + 0.37 0.01 -32.1 5.3 31 57 + 0.26 0 10 26.7 2.6 18

Весна 1936-1995 59 + 0.35 0.01 118 484 41 27 58 + 0.32 0.05 7.4 1.8 23 98 + CCD 0,16 H -27.0 - - 96 <СГ) 0.05 н 31.9 - -

Лето 1936-1995 57 + 0.1Й H 194 - - - 57 - 0.26 0.05 ISP 1.1 23 99 + (СГ) 0.16 н 2.7 - - 96 - 0.27 0.05 37.6 1.8 19

Осень 1936-1995 57 + 0.12 н 136 - - - 57 + (0) 0.01 H 7.6 - - 98 - 0.23 О.Ш -174 3.0 21 95 - 0.37 0 01 33J0 2,9 27

Зима 1936-1995 57 + 0.24 0.10 128 473 40 16 57 + 0.27 0.05 -4.6 2.0 20 99 + 0.32 0.05 -32.1 4.7 27 97 + 0.26 0 05 15 5 2.4 18

Годов. 1936-1995 57 + 0 45 0 001 587 190.6 32 41 59 + (0) 0.09 h 9.4 - -

Целгша Тепл.п. 1936-1995 59 + 0.38 0.01 309 124.4 40 34 59 -да 0.09 H. 18.1 - - 59 + 0.52 0.001 -7.3 3.7 38 59 - 0.29 0 05 40 3 2.0 25

4ùjâ°c.m Холод.п. 1936-1995 57 + 0.21 H 275 - - - 58 + 0.21 H 0.5 - - 59 + 0.39 0.01 -34.1 5.6 26 59 0.10 н 31.5 - -

41Д°в.д. Весна 1936-1995 60 + 0.37 0.01 240 552 42 31 59 + 0.31 0.05 9.2 1.6 27 59 + 0.24 0.10 -229 4.2 21 59 - 0.15 н 35.2 - -

Лето 1936-1995 59 + 0.14 H 170 - - - 59 - 0.27 0.05 219 1.1 22 60 + 0.26 0.05 1.4 1.7 19 60 - 0.30 0 05 40 3 2.0 26

Осень 1936-1995 58 + 0.14 H 147 - - - 57 4 о.ш H 9.5 - - 58 + 0.29 0.05 -295 4.9 17 58 - 0.11 н 36.3 - -

Зима 1936-1995 58 + 0.37 0.01 136 65J8 48 29 59 + 0.24 0.10 -3.4 1.8 17 59 + 0.38 0.01 -34.1 5.5 24 60 + 0.12 н 21.3 - -

00

X О Ч О

Й И

M H

и о

45

о

í=l о

M

о

H

и X te о

03

- козффьщиент корреляции линейного тренда с кривыми фматтаесшт^^ значений осадков и температур (сред., абс. мин., абс. макс.);

2<х- значимость коэффициентов корреляции / coefficient of correlation; -Сред., Абс.мин., Абс.макс. - фактические средние, абсолютные жижишпъпые it абсолютные максимальные температуры воздуха (и кол-во осадков) за многолетний период по данным измерений / actual mean, absolute minimum and maximum temperatures of an airi 4A - модуль изменения трендовых значений (осадков и температуры) за рассматриваемый период, высчитанный на основании тренда: А — |.F(íH)— F(/¡)|; 5 % от q>. - изменение фактыческю: средних значений осадков, рассчитанное как

отношение модуля изменения трендовых значений осадков к модулю фактических средних значений, выраженный в % / с hanse of actual ave rase values

У X. r 4 r ¿. J. vvwvbwvvwvwvvvwww Lf U'

of precipitation {%): 6 % амп. - относительный коэффициент изменений - относительное изменение фактических средних значений осадков и

J i 2 У s * чаалааалааалаааааааалааалааалааалааалаааалааалааалааалааалаааалааЛЖааДалаааДа^лаааалааалааалааалаааалааалааалааалааалаааалааалаа

температурь! воздуха, рассчитанный как отношение модуля изменения трендовых значений к модулю амплитуды колебания фактических

(имеренных) значений этого параметра в многолетнем аспекте^ выраженное в -^fâJii fifís, Ï начальные и

1' mai ШШ 1

минимальные фактические (измеренные) 'значения этого параметра (температуры средней, максимальной, минимальной или осадков) за многолетний период ¡relative change of actual average values of precipitation arid temperature (%)

ш

отрицательные достоверные тренды, хотя последних чрезвычайно мало. Из 52 выявленных достоверных трендов средней температуры воздуха лишь 13% - отрицательные.

Таким образом, преобладающей тенденцией в многолетнем распределении среднегодовой температуры воздуха на большей части Юга России является стабильное повышение среднегодовых значений температуры воздуха, которое происходит за счет потепления воздуха в холодное полугодие (рис. 2) на фоне практически стабильной температуры воздуха в теплое полугодие (Воронеж, Тамбов, Саратов, Астрахань, Элиста, Киев, Каменная степь). На изменения климата Юго-Востока России в сторону потепления и большего увлажнения за счет холодного периода указывает также Т.Б. Титкова (2006).

Для четырех метеостанций (Василевичи, Лубны, Курск, Ростов-на-Дону), для которых не выявлены значимые изменения среднегодовых температур воздуха за многолетний период, тем не менее, выявлены значимые тренды (г 0.17, г=+0.32, и г=+0.22 г=+0.17 соответственно; табл. 1) средних температур воздуха за холодное полугодие.

Для двух метеостанций (Харьков, Дебальцево) значимое среднегодовое изменение температуры воздуха за многолетний период не выявлено, поскольку изменения температуры уравновешиваются противоположными трендами по полугодиям: происходит увеличение средней температуры воздуха за холодное полугодие (г=+0.28 и г=+0.25) и уменьшение ее за теплое полугодие (г=-0.25 и г=-0.35).

Для меньшего числа станций, находящихся в более южных районах России - в зоне южных степей (Цимлянское, Целина, Армавир), выявлены только достоверные тренды изменения средней температуры воздуха по отдельным сезонам года (весна, зима, лето) на фоне отсутствия как трендов среднегодовой температуры, так и трендов средней температуры воздуха за отдельные полугодия.

Для большинства метеооста нций, помимо многолетних значимых изменений среднегодовых и средних по полугодиям температур воздуха, отмечаются также значимые (достоверные) изменения средних температур воздуха по отдельным сезонам года (среднесезонных).

Рис. 2. Положительный достоверный тренд в изменении среднегодовых (1) температур воздуха и средних температур воздуха за холодное (2) полугодие (1-3, 10-12 месяцы) в Воронеже (а) и Астрахани (б). Fig. 2. The trend of average annual air temperature changes (1) and average air temperature for cold half year (2) in Voronezh (a) and Astrakhan (b).

Для метеостанций с выявленными трендами изменений среднегодовых и средних температур по полугодиям наиболее устойчивой и повторяющейся тенденцией является повышение средней температуры воздуха одновременно в два сезона года: весной и зимой, которая отмечается для (9 станций). Редко встречается повышение средней температуры воздуха в три сезона года (зимой, весной и осенью) одновременно (Киев), либо - в один из

сезонов года: зимой (Ростов-на-Дону) или осенью (Армавир). Достоверное понижение средних температур воздуха отмечается лишь для летнего сезона (5 станций), что можно считать основной тенденцией в летний период, поскольку положительные тренды летом отсутствуют вовсе.

Выявленные достоверные многолетние изменения средних температур воздуха по сезонам способствуют уменьшению амплитуды колебания средних температур воздуха в годовом цикле.

Лишь для двух станций (Асканиа-Нова, Приморско-Ахтарск), находящихся в более южных районах Украины - в приморских районах Причерноморья, не выявлено никаких достоверных изменений средней температуры воздуха: ни среднегодовой, ни по полугодиям, ни по сезонам года. Это может быть связано с сильным влиянием акватории Черного моря, а также с недостаточно большой выборкой значений метеорологических параметров (за 68 и 37 лет), поскольку указанные метеостанции были открыты в 30-е -40-е годы XX века и не имеют более длительного ряда наблюдений.

Для абсолютных максимальных температур воздуха (холодного/теплого полугодий, весны, лета, осени и зимы) величины значимых коэффициентов корреляции лежат в пределах от -0.50 (теплое полугодие в Харькове) до +0.43 (зимний сезон в Курске), а минимальными по модулю значениями коэффициентов корреляции здесь являются -0.21 (осенний сезон в Тамбове, рис. За) и +0.25 (теплое полугодие в Астрахани). При этом значимые понижения величин максимальных температур воздуха достигают от 1.5°С до 4.1°С, а повышения - от 1.6°С до 3.6°С.

В многолетней динамике абсолютных максимальных температур воздуха по полугодиям и сезонам года на территории Юга России и Украины повсеместно (исключение Асканиа-Нова) выявлены значимые тренды, разной направленности. При этом из 34 выявленных достоверных трендов 65% - отрицательные (рис. 3). Положительные достоверные тренды выявлены: для холодного (1 станция) и теплого (1 станция) полугодий, а также для зимнего (7 станций) и летнего (1 станция) сезонов года, при чем полностью отсутствуют весной и осенью. Отрицательные достоверные тренды выявлены для теплого полугодия (8 станций), а также для летнего (4 станции), осеннего (5 станций) и весеннего (2 станции) сезонов года. Отрицательные достоверные тренды абсолютной максимальной температуры воздуха не установлены только для холодного полугодия и для зимнего сезона года.

Рис. 3 Отрицательный достоверный тренд в многолетней динамике абсолютных максимальных температур воздуха в теплое (1) полугодие (4-9 месяцы) и в осенний (2) сезон (9-11 месяцы) года в Тамбове (а) и в Саратове (б). Fig. 3. The trend of long-term dynamics of absolute maximal air temperature in warm half-year (1) and autumn season (2) in Tambov (a) and Saratov (b).

Для абсолютных минимальных температур воздуха (холодного/теплого полугодий, весны, лета, осени и зимы) величины значимых коэффициентов корреляции лежат в

пределах от +0.18 (теплое полугодие в Василевичах) до +0.52 (теплое полугодие в Целине), при этом изменения достигали от 1.5°С до 7.4°С.

Для всей территории Юга России и Украины установлено значимое повышение абсолютных минимальных температур воздуха как в теплое полугодие (рис. 4), так и годовое (т.е. в холодное полугодие), при этом повсеместно отсутствует тенденция к их понижению. Установлено, что, в холодное полугодие изменения произошли чуть более значительные, чем в теплое. В среднем для Юга России и Украины заморозки в теплое полугодие снизились на 3.1°С (в интервале от 1.5°С до 5.3°С для разных метеостанций), в то время как самые сильные морозы в холодное полугодие ослабли на 4.6°С (в интервале от 2.6°С до 6.5°С для разных метеостанций).

Таким образом, практически для всех метеостанций Юга России и Украины (исключение Асканиа-Нова) выявлены значимые достоверные тренды изменения абсолютных минимальных температур воздуха, все они положительные. Основной тенденцией в многолетней динамике абсолютных минимальных температур воздуха является их повышение для двух полугодий сразу (холодного и теплого), а также значимое повышение минимальных температур весной и зимой.

Проявление климатических изменений в экосистемах

На водораздельных пространствах Юга России повсеместно отмечаются последствия климатических изменений, которые считаются пусковым механизмом, инициирующим очаговое переувлажнение земель в степной зоне (Зайдельман и др., 1998; Назаренко и др., 2000; Новикова и др., 2002; Соколова и др., 2001). Стремительное расширение площадей очагового переувлажнения пахотных земель в степной зоне можно считать одним из наиболее негативных последствий динамики климата.

Происходящие климатические изменения на фоне сильной водохозяйственной (ирригационной) трансформированное™ территории свидетельствуют о реальной тенденции увеличения увлажненности степных районов на юге России.

Рис. 4 Положительный достоверный тренд в многолетней динамике абсолютных минимальных температур воздуха по полугодиям в Саратове (а) и Элисте (б). Условные обозначения: 1- теплое полугодие (4-9 месяцы), 2 - холодное полугодие (1-3, 10-12 месяцы). Fig. 4. The trend of long-term dynamics of absolute minimum air temperature for half-years in Saratove (a) and Elista (b). Convention: warm half-year (1) and cold half-year (2).

На основании фондовых данных и собственного анализа многолетних расходов и уровней воды в реках лесостепной, степной и полупустынной зон Юга России удалось сделать некоторые выводы, многие из которых подтверждаются также другими

исследователями (Антропогенная динамика..., 2003; Шикломанов, Георгиевский, 2003; Онуфреня, Горянцева, 2001).

Для бассейнов рек лесостепной и степной зоны России в XX столетии отмечается тенденция к перераспределению атмосферных осадков в сторону их увеличения в зимний период, что способствует изменению сложившихся почвенно-грунтовых условий в поймах и на водоразделах (Кузьмина, 2005а; 20056; Коиггшпа, 2004; Кузьмина и др., 2006). Здесь выявлено снижение амплитуды колебания многолетних значений уровней и расходов воды к концу XX столетия, способствующее стабилизации УГВ в вегетационный период и увеличению глееобразования в верхних и средних почвенных горизонтах, приводящее к утрате естественной древесно-кустарниковой растительности пойм (Коиггшпа, 2004; Кузьмина, 2005).

В связи с потеплением некоторыми авторами прогнозируется рост подтопления, переувлажнение и заболачивание земель в северных районах России, в то время как в южных - первоначально прогнозируется уменьшение питания подземных вод, а при последующем усилении потепления до 3-4°С - его увеличение (Ковалевский, Клиге, 2003). Однако, уже в настоящее время фиксируется существенное увеличение питания и подъем грунтовых вод в пределах Волго-Донского междуречья (Ростовская область), что вызвано целиком увеличением среднегодовых температур за счет потепления в зимний период и увеличением выпадения атмосферных осадков (Назаренко, 2006). Подъем уровня грунтовых вод с конца 80-х годов XX века со средней скоростью 11 см в год отмечается также и на Джаныбекском стационаре (Соколова и др., 2001). В настоящее время УГВ там фиксируются на глубине 4-5 м от поверхности, в то время как граница капиллярной каймы поднялась до глубины 2 м. В солонцовом комплексе идут сложные процессы выравнивания параметров компонентов. В то время как в растительном покрове преобладают процессы "остепнения" - выравнивания видового состава на разных элементах микрорельефа за счет расширения позиций степных видов (типчака, ковылей, остреца); в почвенном покрове и грунтовых водах этот процесс нивелирования различий идет в направлении увеличения содержания солей и их токсичности в ранее незаселенных почвах микропонижений.

Подъем УГВ к поверхности и расширение площадей, занятых переувлажненными почвами, наблюдается не только в Северном Прикаспии, но и в других регионах южной части России. Среди причин распространения подтопления территорий, наряду с обводнительно-оросительными мероприятиями указывают также повышение сумм атмосферных осадков в последние годы, что для Ростовской области, Ставропольского края и Северного Прикаспия можно считать главной (Зайдельман и др., 1998; Назаренко, 2006; Соколова и др., 2001).

Изменением (повышением) увлажнения в совокупности со снятием пастбищной нагрузки объясняют также начало восстановления растительности на опустыненных территориях Черноземельской низменности, а также остепнение растительности ранее полупустынных территорий Калмыкии (Мяло, Левит, 1996; Неронов, 1997; 2002).

Таким образом, в настоящее время все исследования связанные с динамикой экосистем должны начинаться с анализа климатических изменений, т.к. климат - один из основных факторов, формирующих экосистемы, претерпевает сегодня быстрые динамические сдвиги.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в многолетних изменениях сумм атмосферных осадков, средних, абсолютных максимальных и минимальных температур воздуха выявляются некоторые общие закономерности.

о Практически для всех метеостанций Юга России и Украины (исключение Харьков и Асканиа-Нова) выявлены достоверные тренды значимых изменений годовых,

полугодовых и сезонных сумм атмосферных осадков, при чем, все эти тренды положительные. Таким образом, на всей территории Юга России и Украины отмечается тенденция только повышения выпадения атмосферных осадков, в основном, за счет зимнего периода, о Основной тенденцией в изменении средних температур воздуха можно считать практически повсеместное повышение средних температур воздуха в холодное полугодие, которое происходит за счет повышения средних температур воздуха в зимний и весенний сезоны года. Для большей части метеостанций Юга России значимые многолетние изменения средних температур воздуха по сезонам года и полугодиям приводят также к достоверному повышению среднегодовых температур воздуха. Отсутствуют положительные тренды средних температур воздуха в теплое полугодие и летний сезон года. Отрицательные достоверные тренды более редки и характерны только для теплого полугодия и летнего сезона. Таким образом, для большей части Юга России отмечается повышение среднегодовых температур воздуха за счет зимне-весеннего периода, о В многолетней динамике абсолютных минимальных температур воздуха для Юга России и Украины единственной доминирующей тенденцией является повышение значений температуры, при чем для двух полугодий (холодного и теплого) одновременно (редко в одно из полугодий) и при таком же одновременном повышении их весной и зимой (редко также летом и осенью). Таким образом, на Юге России и Украины происходит ослабление, как весенних заморозков, так и зимних морозов, что, наряду с повышением среднегодовых температур воздуха, должно благоприятно сказываться на производстве с/х продукции, о Основными преобладающими тенденциями в динамике многолетних значений абсолютных максимальных температур воздуха для Юга России и Украины является значимое повышение их в зимний сезон, а также понижение в теплое полугодие и в осенний, весенний и летний сезоны года. В целом, многолетние изменения абсолютных значений летней жары для всей территории Юга России и Украины менее существенны (понижение в среднем только в теплое полугодие на 2.3°С; в интервале от 1.8°С до 3.8°С для разных метеостанций), чем динамические сдвиги абсолютных минимальных значений температуры воздуха (повышение в среднем на 3.1°С для теплого и на 4.6°С для холодного полугодий).

2. Выявленные достоверные многолетние изменения средних температур воздуха (повышение зимой, понижение летом), а также абсолютных минимальных (повышение в холодное полугодие и зимой) и абсолютных максимальных (понижение в теплое полугодие, и в весенне-летне-осенний сезон) температур воздуха способствуют уменьшению амплитуды колебания как средних, так и абсолютных (минимальных, максимальных) температур воздуха в годовом цикле.

3. Анализ колебаний относительного коэффициента многолетних изменений параметров метеорологических характеристик (всех совокупно /годовых, полугодовых и сезонных/ отдельно для сумм осадков, средней, абсолютной максимальной и минимальной температур воздуха) показал, что для большей части установленных достоверных трендов (в 58% случаев для осадков, в 75% случаев для средней температуры, в 84% случаев для абсолютной минимальной и в 82% случаев для абсолютной максимальной температуры) изменения уже лежат в пределах от 15% до 30%, при чем для всех метеорологических параметров есть значения относительного коэффициента изменений, приближающиеся к 50% порогу.

4. Увеличение выпадения общего количества атмосферных осадков, а также их перераспределение (увеличение зимой и уменьшения летом), повышение средней и абсолютной минимальной температуры воздуха в холодное полугодие способствует

изменению сложившихся почвенно-грунтовых условий в поймах и на водосборных территориях, способствует стабилизации и подъему УГВ как на пойменных территориях, так и на водоразделах, увеличению глееобразования в верхних и средних почвенных горизонтах, приводит к утрате естественной пойменной древесно-кустарниковой растительности в зоне европейских широколиственных лесов, лесостепей и степей Европейской равнины.

5. Климатические изменения наряду с антропогенными воздействиями неоднозначно отразятся на формировании естественной растительности Юга России, что может привести к нарушению естественной модели динамики растительности, поскольку будут формироваться лишь некоторые фитоценозы, в то время как иные подвергнутся редукции.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авакян А. Б., Салтанкин В. П., Шарапов В. А. Водохранилища. М.: Мысль, 1987. 325 с.

2. Антропогенные воздействия на водные ресурсы России и сопредельных государств в конце XX столетия. Отв. ред. Н.И.Коронкевич и И.С.Зайцева. М.: Наука, 2003. 367 с.

3. Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении. МГУ, 1995. 320 с.

4. Зайделъман Ф.Р., Тюльпанов В.И., Ангелов E.H., Давыдов А.И. Почвы мочарных ландшафтов - формирование, агроэкология и мелиорация. М.: МГУ, 1998. 160 с.

5. Ковалевский B.C., Клиге Р.К. Изменение гидрогеологических условий под влиянием глобального потепления//Вестн. МГУ. Сер. 5. География. 2003. № 3. С. 10-17.

6. Кононова Н. К, Харламова И. В. Многолетние колебания циркуляции атмосферы и климата в северном полушарии в XX столетии // Материалы метеорологических исследований. М., 1982. №6. С.6-56.

7. Кузьмина Ж.В. Оценка последствий изменения режима речного стока для пойменных экосистем при создании малых гидротехнических сооружений на равнинных реках // Метеорология и гидрология. 2005а. № 8. С. 89-103.

8. Кузьмина Ж.В. Последствия изменения режима речного стока для пойменных экосистем при создании малых (низконапорных) гидротехнических сооружений на равнинных реках // Оценка влияния изменения режима вод суши на наземные экосистемы. М.: Наука, 20056. С. 134-163.

9. Кузьмина Ж.В., Новикова Н.М., Подольский С.А. Использование экотонной концепции для обоснования водоохранных зон прибрежных территорий // Аридные экосистемы. 2006. Т. 12. №30-31. С. 83-87.

10. Кузьмина Ж.В., Трешкин С.Е. Современное состояние флоры и растительности заповедника "Бадай-Тугай" в связи с изменением гидрологического режима // Ботанический журнал. 2001. Т. 86. № 1. С. 73-84.

11 .Кузьмина Ж.В., Трешкин С.Е., Аветян С.А., Хенрихфрайзе А. Последствия изменения режима речного стока для пойменных экосистем при создании малых гидротехнических сооружений // Научные основы сохранения водосборных бассейнов: междисциплинарные подходы к управлению природными ресурсами (Россия, Бурятия, Улан-Удэ; 1-8 сентября 2004 г.). Улан-Удэ: БНЦ СО РАН, 2004а. С. 65-66.

12. Кузьмина Ж.В., Трешкин С.Е., Мамутов Н.К Влияние климатических изменении и полива на формирование растительности опытным путем в обсохшей части Аральского моря // Аридные экосистемы. 20046. Т. 9. № 21. С. 1-12.

13. Мяло Е.Г., Левит О.В. Современное состояние и тенденции развития растительного покрова Черных земель // Аридные экосистемы, 1996. № 2-3. Т. 2. С. 145-152.

14. Назаренко О.Г., Новикова, Н.М., Хитрое Н.Б. Очаговое переувлажнение почв в формировании флористического разнообразия степных водоразделов // Аридные экосистемы. 2000. № 13. Т. 6. С. 47-53.

15. Назаренко О.Г. К вопросу о влиянии климатических факторов на грунтовые воды Донно-Донецкого бассейна во второй половине XX столетия // Водные ресурсы. 2006. Т. 33. №4. С. 504-510.

16.Неронов В.В. Динамика растительности и населения грызунов на Юге Калмыкии в изменяющихся условиях среды. Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. к. б. н. М.: ИЭ РАН, 2002. 24 с.

17. Неронов В.В. К истории массового расселения и фитоценологии тырсы (Stipa capillata L.) в Калмыкии // Аридные экосистемы. 1997. № 5. Т. 3. С. 82-94.

18. Новикова Н.М., Назаренко О.Г., Хитрое Н.Б. Проблема биологического загрязнения ландшафтов степных районов России // Научные аспекты экологических проблем России. Труды всероссийской конференции, посвященной памяти академика А.Л.Яншина в связи с 90-летием со дня рождения. М.: Наука, 2002. Т. 2. С. 234-237.

19. Онуфреня М.В., Горянцева О.В. Динамика климата и биоты Южной Мещеры за последние 60 лет (Окский заповедник) // Влияние изменения климата на экосистемы. М.: Русский университет, 2001. С. 32-38.

20. Соколова Т.А., Сиземская М.Л., Толпешта И.И., Сапанов М.К., Субботина И.В. Динамика солевого состояния целинных почв полупустыни северного Прикаспия в связи с многолетними колебаниями уровня грунтовых вод (на примере Джаныбекского стационара Института лесоведения РАН) // Экологические процессы в аридных биогеоценозах. Чтения памяти академика В.Н.Сукачева. М, 2001.С. 113-132.

21. Титкова Т.Е. Изменение климата переходных природных зон русской равнины. Автореф. дисс. канд. геогр. наук. М., 2006. 24 с.

22. Шикломанов И.А., Георгиевский В.Ю. Сток рек России при глобальном потеплении климата // Тезисы докладов Всероссийского конгресса работников водного хозяйства. 9-10 декабря 2003. М., 2003. С. 18-19.

23. Henrichfreise A., Kouzmina J.W. Influence of water-management constructions on the flood-plain ecosystems of German rivers // Ecological Problems of the Large Rivers Basins -2, Togljatti, 1998. P. 44-45.

24. Kouzmina J. V. The impact of natural and human-induced changes in the river flow and the climate on flood plain ecosystems in the middle Elbe river basin // Ecological Engineering and Environment protection. No 2. 2004. P. 5 -15.

25. Novikova N.M., Kuz'mina J.V., Dikareva T.V. et. al. Preservation of the tugai biocomplex diversity within the Amu-Darya and Syr-Darya river deltas in aridization conditions // Ecological research and monitoring of the Aral sea deltas. Boock 2. UNESCO 2001. P.155-188.

THE ANALYSIS OF THE LONG-TERM METEOROLOGICAL TRENDS ON THE SOUTH RUSSIA AND UKRAINE (FROM FOREST-STEPPE TO DESERTS)

©2007. Zh.V. Kuz'mina

Water Problems Institute Russian Academy of Sciences Russia, 119991 Moscow, Gubkina str., 3, WPIRAS, E-mail: [email protected]

The present research was carried out with the aim at estimating the state and dynamics of terrestrial

ecosystems and at analyzing average annual and monthly meteorological data (precipitation, air temperature)

as well as absolute minimum and maximum temperatures for a long period of time.

Under statistical analysis were the daily data of 18 meteorological stations located in the southern part of

the European plain including the South of Russia and Ukraine for the period since the time of their

foundation to 2002 (Table 1). The meteorological stations are included into the global international network of meteorological data (WMO) and have continuous (daily) verified and corrected values of meteorological data.

The precipitation was calculated as a sum of the daily amount in different period of time (month, season, half year and year). The mean air temperatures for a month, year, season and six months were averaged for these periods. Absolute minimum and maximum temperatures were also determined by using daily data for different periods of time.

The yearly cycle was divided into the warm (4-9 months) and cold (1-3, 10-12 months) half a year in equal proportions. The seasonal data taken in all the meteorological stations were analyzed for every year as well: spring (3-5 months), summer (6-8 months), autumn (9-11 months) and winter (1-2, 12 months).

The obtained data of several years were used in diagrams of their long-term dynamics; coefficients of correlation between factual data and their linear trends were also calculated, including only those estimated in the range from 90% to 99.9%.

It seemed reasonable to identify some reliable positive changes in yearly, half yearly and seasonal sums of precipitation for all the meteorological stations in the South of Russia and Ukraine (with the exception of Kharkov and Askania-Nova). They exhibit a tendency to increasing at the account of the cold half a year. In the major part of Southern Russia (Kursk, Voronezh, Vasilevichi, Tambov, Saratov, Rostov-on-Don, Kamennaya steppe, Elista) the annual precipitation is increasing thanks to their amount in the cold half a year. At the same time, according to data of some meteorological stations of Russia and Ukraine located somewhat southwards (Lubny, Tselina, Tzimlyanskoe, Armavir, Astrakhan) the annual precipitation gets increased at the account of the warm half a year.

There exists a tendency to increasing the average temperatures in the cold half a year, they become higher in the winter and spring. The increase in average annual temperatures at the account of the winter-spring period is characteristic of the major meteorological stations in the South of Russia.

In long-term dynamics of absolute minimum temperatures in the South of Russia and Ukraine dominant is the tendency to their increasing simultaneously in the warm and cold periods of time (seldom in one of these periods) as well as in winter and spring seasons (seldom in the summer and autumn). Thus, in the South of Russia and Ukraine the late frosts in the spring and bitter frosts in the winter are weakened; parallel with increasing average annual air temperatures this fact should be favorable for agricultural production.

In the long-term dynamics of absolute maximum temperatures there are tendencies to their increase during the winter season and decrease in the warm half a year as well as in autumn, spring and summer seasons. On the whole, in the southern part of Russia and Ukraine the long-term changes in absolute values of the summer heat are found to be insignificant (they become lower by 2.3°C in the warm half a year; in the range from 1.8°C to 3.8°C in different meteorological stations) as compared to dynamic changes in absolute minimum temperatures (they are increased by З.ГС in the warm half a year and by 4.6°C in the cold half a year).

So, the trustworthy identified long-term changes in average temperatures (their increase in winter and decrease in summer), absolute minimum (they get higher in the cold half a year and in winter) and absolute maximum temperatures (they become lower in the warm half a year and in the spring-summer-autumn season) are conducive to decreasing the fluctuation amplitude both of average and absolute (minimum/maximum) temperatures in the yearly cycle.

Based upon a comprehensive analysis of fluctuations in the relative coefficient of long-term changes in parameters of meteorological characteristics (in total /yearly, half yearly and seasonal/ and separately for precipitation, the mean, absolute maximum and minimum temperatures) it was possible to show that in the major part of trends established in certain (in 58% of cases for precipitation, 75% for average temperature, 84% for absolute minimum and 82% for absolute maximum temperatures) the changes take place in the range from 15% to 30%, it being known that for some meteorological parameters there are changes in relative coefficient, whose values have a close approximation to the threshold estimated as 50%.