Динамика основных климатических показателей степной зоны Урала Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

ДИНАМИКА ОСНОВНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СТЕПНОЙ

ЗОНЫ УРАЛА

В работе показано устойчивое потепление климата и положительный тренд выпавших годовых сумм осадков в изУчаемом регионе за последние 65 лет. Объясняется эта закономерность постепенным потеплением и одновременным увеличением количества выпадающих осадков в зимние периоды.

Анализ обозначенной проблемы проведен для степной зоны в границах Оренбургской области по данным метеостанций Бузу-лук, Чебеньки, Адамовка и Айдырля. С этой целью исследовались зависимости трендов средней годовой температуры воздуха и сумм годовых осадков от многолетнего хода средней температуры воздуха и сумм выпавших осадков в следующие периоды: каждого месяца, двух смежных месяцев, трех смежных месяцев в холодном и теплом периоде года, а также холодного (ноябрь - март) и теплого (апрель - октябрь) периодов.

Тренды рассчитаны методом гармонических весов [А.Н. Полевой, 1988]. Этот метод имеет то преимущество, что отпадает необходимость делать предположения относительно вида тренда, определения его формы и параметров в результате подбора наилучшей (по какому-либо из статистических критериев) функции из числа имеющихся.

Поскольку метеостанция (МС) Адамовка была закрыта в 1988 году, ряд наблюдений был продолжен данными метеостанции Айдырля.

МС Адамовка и Айдырля расположены в 340...350 километрах на восток от города Оренбурга и ведут наблюдения за погодноклиматическими условиями степной Казахстанской провинции (Зауралье). МС Бузулук расположена в 230 км на северо-запад от города Оренбурга (степная Заволжская провинция, Предуралье).

Кроме того, чтобы исключить предположения об эффекте влияния городского климата, проявляющегося в формировании так называемого «острова тепла» над городом, исследованию подверглись наблюдения МС Чебеньки, расположенной на расстоянии 50 км к северо-востоку от областного центра.

На рисунке 1 показана зависимость многолетней тенденции повышения средней годовой температуры воздуха от устойчивого

ПЗ

&

Ел

03

&

§

0)

Ей

03

Щ

О

О

Гн

0)

Е

0)

&

03

о

а

0)

с

о

о

о

о

*

03

&

Ей

03

&

§

ф

Ен

Годы

Рисунок 1. Динамика изменений по тренду среднегодовой температуры воздуха и средней температуры воздуха холодного периода года в степном Приуралье.

МС Чебеньки: 1 - тренд холодного периода, 2 - тренд годовой.

МС Адамовка: 3 - тренд холодного периода, 4 - тренд годовой.

Таблица 1. Зависимость тенденции средней годовой температуры воздуха от многолетнего хода температуры воздуха холодного и теплого периодов года в степном Приуралье (уравнения регрессии и их оценки)

Независимые переменные Коэффициент регрессии Уровень значимости (Р) Бета коэффициент Доля влияния фактора, % Коэффициент корреляции

Модель для степной Заволжской провинции (Предуралье)

МС Бузулук, 1946-2005 гг.

У-пересечение 3,233 0,000 - - -

Тренд температуры за ноябрь-март 0,525 0,000 0,908 97,03 0,985

Тренд температуры за июль-август 0,294 0,000 0,170 2,32 0,581

Для полной регрессии: R2 = 0,9935; стандартная ошибка оценки = 0,04 оС; Р = 0,000

МС Чебеньки, 1940-2004 гг.

У-пересечение 7,961 0,000 - - -

Тренд температуры за ноябрь-март 0,608 0,000 0,913 98,73 0,993

Тренд температуры за май-июль 0,019 0,000 0,109 0,51 0,753

Для полной регрессии: R2 = 0,9924; стандартная ошибка оценки = 0,06 оС; Р = 0,000

Модель для степной Казахстанской провинции (Зауралье)

МС Адамовка, МС Айдырля, 1936-2005 гг.

У-пересечение 0,8289 0,000 - - -

Тренд температуры за ноябрь-март 0,448 0,000 0,879 91,71 0,957

Тренд температуры за апрель-октябрь 0,547 0,000 0,295 8,11 0,527

Для полной регрессии: R2 = 0,9982; стандартная ошибка оценки = 0,02 оС; Р = 0,000

потепления в холодный период года в Оренбургском Предуралье (метеостанции Чебень-ки и Бузулук) и в Оренбургском Зауралье (метеостанции Адамовка и Айдырля).

Доля дисперсии предиктанта (т. е. среднегодовой температуры) по тренду, обусловленная указанным предиктором (т. е. потеплением в зимний период), составляет по метеостанциям от 91,71 до 98,73% (табл. 1). В эту таблицу включены тренды температур тех периодов, из числа перечисленных выше, которые вносят наибольший вклад в объяс-

ненную дисперсию тенденции средней годовой температуры воздуха. Доля влияния теплого периода года на общее потепление климата в исследуемом регионе весьма мала.

Следует отметить, что ранее нами [В.Е. Тихонов, 2005] уже была установлена устойчивая тенденция повышения количества выпадающих зимних осадков (снега) в Оренбургском Зауралье по данным наблюдений МС Ада-мовка и Айдырля.

На рисунке 2 показано, что зимние осадки в степной зоне Оренбургского Предура-

Годы

Рисунок 2. Динамика изменений по тренду суммы годовых осадков и суммы осадков, выпавших за холодный

период года в степном Приуралье.

МС Чебеньки: 1 - тренд годовой, 2 - тренд холодного периода года;

МС Адамовка: 3 - тренд годовой, 2 - тренд холодного периода года.

Таблица 2. Зависимость тенденции годовой суммы осадков от многолетнего хода выпавших осадков холодного и теплого периодов года в степном Приуралье, 1940-2004 гг.

Независимые переменные Коэффициент регрессии Уровень значимости (Р) Бета- коэффициент Доля влияния фактора, % Коэффициент корреляции

Mодель для степной Заволжской провинции (Предуралье) MC Бузулук

У-пересечение 39,682 G,GGG - - -

Тренд суммы осадков за ноябрь-март 1,361 G,GGG G,894 94,75 G,974

Тренд суммы осадков за июль-август 2,119 G,GGG G,231 4,88 G,54G

Для полной регрессии: R2 = 0,9963; стандартная ошибка оценки = 3,1 мм; Р = 0,000

МС Чебеньки

У-пересечение 74,121 G,GGG - - -

Тренд суммы осадков за ноябрь-март G,915 G,GGG G,869 93,58 G,967

Тренд суммы осадков за май-август 1,259 G,GGG G,243 4,95 G,594

Для полной регрессии: R2 = 0,9853; стандартная ошибка оценки = 5,9 мм; Р = 0,000

Модель для степной Казахстанской провинции, МС Адамовка, МС Айдырля

У-пересечение 83,479G,985 G,GGG - - -

Тренд суммы осадков за ноябрь-март 1,234 G,GGG G,75G 96,28 G,957

Тренд суммы осадков за май-июль G,GGG G,294 3,34 G,527

Для полной регрессии: R2 = 0,9962; стандартная ошибка оценки = 2,5 мм; Р = 0,000

лья также могут быть основной причиной довольно устойчивого повышения тренда годовых сумм выпавших осадков, а из данных таблицы 2 вытекает, что варьирование значений линии тренда годовых сумм осадков примерно на 95% обусловлено варьированием значений линии тренда сумм осадков, выпавших в холодный период года. То есть за последние 65 лет происходит постепенное увеличение выпадающих снежных осадков. Например, в зоне обслуживания Чебеньков-ской метеостанции в конце срока наблюдения количество выпавшего снега в среднем

по тренду составило 220 мм, что примерно на 130 мм больше, чем в начале срока.

Для оценки доли влияния фактора необходимо обеспечить соответствующий порядок подбора значимых переменных в регрессионной модели.

Для реализации этой задачи лучше всего использовать коэффициенты сравнения (бета-коэффициенты). После чего рассчитывается доля влияния фактора как отношение факториальной суммы квадратов той или иной переменной к общей сумме квадратов отклонений.

Список использованной литературы:

1. Полевой А.Н. Прикладное моделирование и прогнозирование продуктивности посевов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 319 с.

2. Тихонов В.Е. Засуха в степной зоне Урала. - Оренбург: ООО «Агентство «Пресса», 2005. - 346 с.