CC BY
5
SCIENCE TIME
АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ СОВРЕМЕННОГО КЛИМАТА НАД ВОСТОЧНОЙ ЕВРОПОЙ В ТЕПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА
Задорожная Тамара Николаевна, Закусилов Вадим Павлович, Вялова Ольга Владимировна, Военный учебно-научный центр «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина», г. Воронеж
E-mail: Ol.vyalova@yandex.ru
Аннотация. В работе исследуются климатические параметры температуры воздуха на ограниченной территории восточной Европы, в теплый период года с включением данных последних лет наблюдений.
Ключевые слова: Восточная Европа, июль, средняя месячная температура воздуха, многолетние нормы, среднее квадратическое отклонение, среднедолготные, среднеширотные показатели, амплитуда.
Для принятия правильного решения при планировании различных видов хозяйственной деятельности, необходимо иметь информацию о наблюдающемся состоянии климата и возможных диапазонах его колебания в рассматриваемом регионе. Данному вопросу в научной литературе уделено большое внимание. Фундаментальные исследования в этом направлении представлены в работах [1, 2], выполненных ведущими сотрудниками Росгидрометцентра РФ и другими научными организациями [3, 4]. В них для описания текущего климата и его изменений в том или ином регионе Земли, чаще всего используются наборы статистических характеристик метеорологических параметров (месячные, сезонные или годовые): температуры, которые сравнивались с осредненными данными за 30-летний интервал (1961-1990 гг.), рекомендованный Всемирной метеорологической организацией (ВМО). Анализ данных проводился на основе рядов метеоэлементов, представленных в виде отклонений от нормы.
Но, как показывают исследования последних десятилетий, климатические колебания приобретают ускоряющийся характер, поэтому необходим более детальный мониторинг климата. А для анализа складывающейся ситуации целесообразнее пользоваться исходными статистическими характеристиками. Подобные исследования представлены в работах [5-6].
Целью данного исследования является детальное описание параметров современного климата в летний период, с использованием современных наблюдений, по 2017 год включительно, на выделенном участке Европейской
I
83
| SCIENCE TIME Щ
части Российской Федерации и, граничащими с ней, другими государствами.
Информационной базой для мониторинга климата служили данные реанализа [7], которые включали в себя ряды среднемесячных значений температуры воздуха на поверхности 1000 гПа в узлах регулярной сетки с шагом 2,5 х 2,5о на территории, ограниченной широтной зоной 40-60° с.ш. в секторе 30-60° в.д. В результате были подготовлены временные ряды для 117 узлов сетки. В качестве показателя климата теплого периода использована средняя месячная температура воздуха в июле. Выборка составила 59 лет одноименных месяцев за период с 1958 по 2017 годы. Массив исходных данных средней месячной температуры воздуха в узлах сетки представлен в виде Т (i, j, t). Здесь i -порядковый номер широты, j - порядковый номер долготы, t - порядковый номер года в выборке.
В качестве параметров, характеризующих климат исследуемой территории Европейской части России, по каждому узлу регулярной сетки точек, рассчитывались сетевые «нормы» среднемесячной температуры воздуха по формуле:
1 N
т' (i, j )=N Е 'т (/, j),,
ф N t=i
где N - количество лет в выборке, k - порядковый номер узла сетки (i, j). В целях более наглядного представления распределение сетевых «норм» по рассматриваемой территории представлено в таблице.
Таблица 1
Распределение сетевых норм по территории Европейской части России, полученных за период 1958-2017 годы
С.ш. Восточная долгота, град
30 32,5 35 37,5 40 42,5 45 47,5 50 52,5 55 57,5 60
60 17,5 17,8 18,2 18,4 18,5 18,4 18,2 18,1 18,0 18,1 18,2 18,2 18,2
57,5 17,4 17,9 18,4 18,8 19,1 19,1 19,0 18,9 18,8 18,8 19,0 19,0 19,0
55 18,0 18,4 18,8 19,3 19,5 19,7 19,8 19,8 19,9 20,1 20,3 29,4 20,5
52,5 19,6 19,9 20,1 20,5 20,8 21,2 21,6 21,8 22,0 22,2 22,3 22,3 22,4
50 21,2 21,4 21,6 22,0 22,6 23,3 24,0 24,5 24,8 24,9 24,8 24,6 24,4
47,5 21,4 21,7 22,0 22,5 23,3 24,4 25,4 26,3 26,9 27,2 27,3 27,1 26,8
45 21,6 21,6 21,9 22,6 23,4 24,2 25,2 26,1 27,2 28,2 29,1 29,6 29,8
42,5 23,4 23,3 23,6 24,2 24,7 25,0 25,1 25,5 26,57 28,2 30,0 31,4 32,0
40 26,1 26,2 26,8 27,8 28,4 28,2 27,5 27,0 27,3 28,7 30,6 32,1 33,0
| SCIENCE TIME Щ
В таблице различными оттенками цветов выделены градации с пятиградусным интервалом температуры воздуха, которые характеризуют бюджет запаса тепла в летний период года, который может быть пригоден для различных сельскохозяйственных работ и других мероприятий. Как следует из таблицы, по рассматриваемой территории средняя месячная температура воздуха в летнее время находится в пределах от 17,5оС на северо-западе района (60о с.ш., 30ов.д.) до 33оС на крайнем юго-востоке (40о с.ш., 60о в.д.). Самая низкая температура воздуха с градацией 15-20оС находится в северных районах территории, охватывающих широты 60-55° с.ш., на которых располагаются Ленинградская, Псковская, Ярославская, Пермская, Московская и Казанская области. Общая площадь с данной градацией температуры составляет 30% от всей рассматриваемой территории.
К югу, в связи с сезонным широтным притоком тепла, температура воздуха повышается. Градация 20-25оС охватывает полностью широты 52,5-50о с.ш. и широты 47,7-42,5о с.ш. на западной части территории до долготы 42,5о в.д. включительно. Общая площадь, находящаяся в зоне данной градации составляет 41%. На остальной территории средняя месячная температура июля превышает 25оС. На самых крайних юго-восточных районах средняя температура июля превышает 30оС. Ее площадь составляет 5,1 %. Амплитуда температуры между северными и южными широтами в среднем составляет 15,5оС.
При численном моделировании климатических процессов, могут оказаться полезными такие параметры климата, как температура, осредненная по долготе, расчет которой производился по формуле:
~ 1 м _
T(i, J )е M1= — X Ti(i, J Lm:
Мт=1
где 1 - фиксированная долгота, Мх - общее количество узлов (1, Д на долготе
Х,т - текущее значение Т ( / , у)л, находящееся на долготе 1
Сглаженные значения средней месячной температуры воздуха вдоль долгот представлены на рисунке 1.
85
I
SCIENCE TIME
I
26,00 25'PP
2400
; 23,00 22,00 ; 21,00 20,00 ; 19,00
30
35
40
45
50
55
60
восточная долгота, град
Рис. 1. Распределение средних месячных температур, осредненных вдоль фиксированных долгот X
Из рисунка видно, что в среднем, в летнее время средняя месячная температура воздуха, с запада на восток, монотонно повышается от 20,66°С на западе территории, до 25°С на крайнем востоке.
Степень устойчивости данных показателей климата оценивалась с помощью параметра о (сигма), который носит название среднего квадратического отклонения. Он описывает границы, в которых могут находиться рассчитанные климатические нормы. Расчет о производился по формуле:
1
j )=.-ZT(i, j )-T(i, j)
На рисунке 2 представлена величина изменения среднего квадратического отклонения по различным долготам, из которого следует, что величина среднего квадратического отклонения на исследуемой территории в летний период зависит от долготы места и находится в интервале от 2,6оС на западе, до 5,3оС на крайнем востоке.
...........
.....Ж
шш
¡1)1 III
нИНМ!
ГЛ
3 s г s s j s з s s
Рис. 2. Распределение среднего квадратического отклонения о на различных долготах X
1=1
| SCIENCE TIME Щ
На западной половине рассматриваемой территории изменения от долготы к долготе происходят не значительно, примерно на 0,1оС/2,5о долготы, но начиная с долготы 50о в.д., величина колебаний к востоку увеличивается на 0,5оС/2,5о долготы.
Распределение сетевых «норм», средней месячной температуры воздуха, осредненных вдоль широт ф, рассчитывалось по формуле:
~ 1 L _
T(i, j )е Lj = -S Tj(i, j L
L i=i
и представлено на рисунке 3.
Рис. 3. Изменение средней многолетней температуры воздуха, осредненной вдоль фиксированных широт ф
Представленные на рисунке данные указывают на то, что минимальные температуры наблюдаются на севере рассматриваемой территории (60ос.ш.), где Т составляет 18,1оС, максимальные значения отмечаются на широте 40о с.ш. и достигают 28,4оС. Таким образом, согласно данным наблюдений, полученных за последний период, в среднем, контраст температуры воздуха между северными и южными широтами составляет около 10оС.
Ситуация меняется, если рассмотреть распределение амплитуды на отдельных широтах. Вид этого распределения представлен на рисунке 4.
87
Рис. 4 Распределение амплитуды температуры воздуха между северными и южными широтами на различных долготах X
Исходя из вида рисунка, можно сделать вывод о том, что на западе и большей части рассматриваемой территории (30-50° в.д.) амплитуда находится в пределах 8-10о С. Далее к востоку, величина долготной амплитуды быстро увеличивается, достигая максимального значения (14,8оС) на долготе 60о в.д.
Проведенное в работе исследование позволило уточнить и значительно расширить сведения о наблюдающемся в настоящее время состоянии климата, а также границах, в которых происходят его колебания на различных широтных зонах и вдоль отдельных долгот. Полученные результаты будут способствовать более надежному принятию правильного решения при планировании различных видов хозяйственной деятельности и мероприятий, зависящих от температурного режима.
Литература:
1. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / Изменения климата. 2008. Т. 1. - М.: Росгидромет. -227 с.
2. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. - М.: Росгидромет, 2014. -С. 18-235.
3. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Оценка возможного вклада глобального потепления в генезис экстремально жарких летних сезонов на европейской территории РФ. -Известия РАН. Физика атмосферы и океана. - 2011. - Т. 47. - № 6. - С. 717-721.
4. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Наблюдаемые и ожидаемые изменения климата Российской Федерации: температура воздуха. - Обнинск: ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД». - 2012. - 194 с.
88
1 SCIENCE TIME 1
5. Задорожная Т.Н., Закусилов В.П., Белкин Р.А. Климатические показатели параметров температуры воздуха в холодное полугодие. Сборник научно-практической конференции 22 февраля 2018. Стерлитамак. Рио АМИ, 2018. - С. 23-26.
6. Задорожная Т.Н., Закусилов В.П. Климатическая изменчивость температуры воздуха летнего периода в приполярных районах европейской территории // Science Time. - 2018. - № 9 (57). - С. 36-42
7. NCEP/DOE AMIP II Reanalysis [Электронный ресурс]. - URL: http:// www.esrl.noaa.gov/pcd/data/gridded/data.ncep.reanalysis2.html (дата обращения: 22.11.2017)
