CC BY
6
1 SCIENCE TIME 1
ХАРАКТЕР МНОГОЛЕТНЕЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ СРЕДНЕЙ МЕСЯЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ЛЕТНИЙ ПЕРИОД НАД ЗАПАДНОЙ ЕВРОПОЙ
Задорожная Тамара Николаевна, Любимов Роман Геннадьевич, 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 статье рассматриваются вопросы пространственно-временного изменения термического режима на западе Европейской части России в летний период. На базе территориально осредненной месячной температуры воздуха, по средним, максимальным и минимальным значениям за различные промежутки времени, установлено, что в течение последних 20-ти лет тенденция к повышению продолжается. Однако, в Западной Европе, скорость изменения средней температуры увеличилась и составила 0,5оС/10 лет, что намного превышает результаты, полученные в более ранних работах.
Ключевые слова: Западная Европа, среднемесячная температура воздуха, июль, максимальная температура, минимальная температура, повышение, скорость.
Практически однозначно установлено, что на Земле происходят климатические изменения, которые ощутимо влияют на социально-экономическое развитие, продовольственную и энергетическую безопасность, урожайность сельскохозяйственных культур, качество жизни населения и т. д. Особенно ощутимо сказывается изменение климата на европейской территории в летний период года. Ярким примером служат погодные условия 2010 года, которые значительно отразились на деятельности различных отраслей хозяйственной деятельности, а также состоянии здоровья населения.
Проблемой изменения климата обеспокоены, не только в России, но и в других сопредельных государствах. В декабре 2017 г. [1] в Гомеле состоялось заседание Совета Министров Союзного государства. Обсуждаемыми вопросов стали безопасность Союзного государства, в том числе и от климатической угрозы. Чрезвычайные ситуации, обусловленные климатическими аномалиями, представляют одну из наиболее реальных угроз для стабильности и социально-экономического
1 SCIENCE TIME 1
развития страны. Снизить зависимость от климатических факторов можно, улучшая систему мониторинга и прогнозирования климата.
Важнейшим показателем климатических аномалий является температура воздуха. Проблема климатических изменений освещалась во многих фундаментальных работах [2,3]. В них доказано, что на земном шаре происходит глобальное потепление, скорость которого постоянно возрастает. Кроме того, потепление по территории происходит неравномерно. В связи с этим имеется необходимость в уточнении региональных особенностей.
Целью данной работы является уточнение пространственно-временной изменчивости многолетней средней месячной температуры воздуха в западной части Европейской территории Российской Федерации, и сопредельных территорий Союзного государства в летний период.
Исходными данными являлись средние месячные температуры воздуха ^ /
в июле, в узлах регулярной сетки (о) с шагом 2,5 х 2,5°, в широтной зоне 40-60° с.ш., ограниченной сектором 30-60° в.д. Информационной базой служили данные из архива реанализа NCEP/NCAR [4] на уровне 1000 гПа. Период наблюдений составил 59 календарных лет, за 1958- 2017 годы.
Следует отметить, что практически во всех предыдущих работах, заключение об изменении климата делалось на основании анализа температуры воздуха в отклонениях от нормы. Однако, учитывая тот факт, что климатические нормы изменчивы во времени, то полученные выводы, не смогут объективно отражать реальную ситуацию. Поэтому в данной работе рассматривались фактические данные о температуре и ее изменении за различные промежутки времени. Исследования проводились на основании анализа различных выборок ^ В качестве контрольной рассматривалась вся исходная выборка /}, (1958 по 2017 г). Дополнительно, вся выборка была разделена на три периода с равными промежутками времени: 1958-1977 (£), 1978-1997г (£), 1998-2017 годы (£).
На первом этапе, в целях выявления структурных особенностей пространственно-временного распределения средней месячной температуры воздуха, во временных рядах, исследуемых вариантов выборок _/К, производилось осреднение. Для этого, в каждом узле _/) широтно-долготной сетки с шагом
2,5°, каждого варианта выборки /к, рассчитывались средние значения ?
названные климатическими сетевыми «нормами» [3]. Они рассчитывались по формуле:
(1)
1 SCIENCE TIME 1
где ( '-..] ) - широтно-долготные координаты конкретного узла сетки, t -порядковый номер года в выборке, /к - вариант исследуемой выборки, N -количество лет, входящих в исследуемый вариант выборки /к.
На рисунке 1 представлено пространственное распределение «сетевых норм» по исследуемой территории, рассчитанных по выборке последних 20-ти лет (/4 ).
Рис. 1 Пространственное распределение среднемесячной температуры воздуха Т^) в узлах регулярной сетки, осредненной за период 1998-2014 годы /4). Июль
Из рисунка видно, что ход кривых, описывающих распределение средней месячной температуры вдоль конкретной широты ф по исследуемой территории, не однороден. В северных широтах (60-52,5° с.ш.) самые низкие температуры отмечались на крайнем западе рассматриваемой территории, где ее величина, в зависимости от широты места, колебалась от 12,8 оС на самой северной широте (ф = 60о с.ш.) до 15,9 оС на широте ф = 52,5 оС. При смещении к востоку температура воздуха на этих широтах монотонно повышается, достигая в районе Уральских гор величины 19 оС, но конфигурация кривых сохраняется.
На более южных широтах (ф = 50-40о с.ш.) температура воздуха с запада на восток также повышается, а конфигурация кривых приобретает волнообразный характер, имея максимум температуры на различных долготах. Фактически, от широты к широте он смещается к востоку, а его величина увеличивается. Так,
SCIENCE TIME
если на широте 47,5 с.ш. максимум находится на долготе 10о в.д., и составляет 22,5оС, то на широте 40о с.ш. максимум средней месячной температуры отмечен на долготе 25о в.д. а его величина превышает 28оС. Такой характер распределения температуры, обусловлен преобладающим характером синоптических процессов на данной территории. Проводить анализ климатических изменений по большому количеству точек затруднительно, так как они создают шумы.
Поэтому, в целях выявления происходящих во временном ходе преобладающих изменений в сетевых «нормах» и получении направленности этих изменений, необходимо исключить детали. Для этого, как правило, производят сглаживание. В данном случае средняя месячная температура воздуха по данным «сетевых норм» усреднялась по пространству в каждом промежутке времениf по формуле:
где >..... текущее значение узла сетки ( (/,./), п - количество используемых узлов
на территории, 1 - порядковый номер года в выборке, N - количество лет в выборке
Рассчитанные для каждой выборки f: значения осредненных по территории температур 'П) , представлены на рисунке 2.
Рис. 2 Распределение по периодам ^ среднемесячной температуры воздуха Т;') , осредненной по исследуемой территории. Июль
SCIENCE TIME
Анализ рисунка наглядно показывает, что пространственные климатические «нормы» в различные периоды значительно менялись. Самые низкие значения
средней месячной температуры ( = 19,0 °С) отмечались в периоде /2 (1958— 1977гг.), отнесенном к началу исходной выборки. К следующему периоду fз (19781997 гг.) температура воздуха несколько повысилась. Явный скачок температуры произошел от второго к третьему периоду, с 1998 по 2017 год. Скорость изменения температуры составила 0,5оС/10 лет. Величина средней месячной температуры воздуха, рассчитанная для всего временного ряда более близка к периоду последних десятилетий. Таким образом, в июле, в исследуемом промежутке времени, над Западной Европой наблюдается тенденция к повышению температуры, что подтверждает выводы предыдущих авторов. Однако повышение температуры в данном случае происходит более интенсивно, чем в работах [2, 3], в которых она составила лишь 0,33оС/10 лет.
Как было замечено во многих исследованиях, одним из проявлений климатических изменений является увеличение во многих регионах экстремальности климата. Поэтому в дальнейшем для оценки климатических изменений в западной Европе летом, в каждой выборке рассматривались средние максимальные и средние минимальные значения, которые рассчитывались по формуле:
Рис. 3 Распределение по выборкам средних максимальных / ¿Д/, /) температур
На рисунке 3 представлено распределение по периодам средних максимальных температур.
1 SCIENCE TIME 1
Из рисунка видно, что самая высокая средняя максимальная температуры
(''./) по всей выборке составила 24,09 °С, на что указывает температура воздуха в выборке Такая же температура отмечена и в периоде //. Самая низкая из максимальных температур характерна для периода в котором ее значение на два градуса ниже, чем в В периоде с 1978 по 1997годы температура значительно повысилась, ее скорость повышения составила 0,6оС/10лет. Анализ средних максимальных температур показал, что в их распределении по периодам также имеет место многолетнее повышение, но скорость его неравномерна.
На рисунке 4 представлено распределение по периодам средних
минимальных температур (/,/') . Из рисунка видно, что самая низкая минимальная температура воздуха за весь рассматриваемый период, которая отмечена в^ и составила 15,96 оС, которая имела место в периоде ^
. 21 . 2Q5Q4
1 у—
. . 20,5-
ЫШмШ..... щф-щЖ-. 20 / 19,689 :■: 19:53:: г:■:■:
л • .........* В ш 19.5 • ;'1< ),031 ;
С. ■■■ 19 -18.5 n i* '•уД
il ы
Г ft LJ*
IB л — — -.■.■■ л1-: . : v . ■- г- -. . . :—. .1. . . . ~ тттт
Щ йр 1958-2017 1956-1977 1978-1997 199&-2017: Ш Вариант ВЬ*б0р0К f* : .^хй:. ффШфЫ
Рис. 4 Распределение по периодам средних минимальных температур ? ,4 (К.})
В последующие периоды минимальная температура повышалась, хотя и не намного. Средняя скорость повышения составила 0,1-0,15оС, что намного меньше, чем повышение максимальных температур.
Проведенное таким образом исследование временных рядов температуры воздуха над Западной Европой, с включением данных последних лет, позволило уточнить, полученные ранее, в Оценочном докладе [3], результаты о современных климатических изменениях. Установлено, что среднемесячная температура по рассматриваемой территории повышается в среднем со скоростью 0,5оС/10 лет. Примерно с такой же скоростью происходит повышение по территории максимальной температуры воздуха. Обнаружено повышение и средней минимальной температуры,
1 SCIENCE TIME 1
однако скорость этого повышения значительно меньше, и не превышает 1,0-1,5оС/10 лет.
Описанные результаты можно учитывать при долгосрочном планировании различных мероприятий, зависящих от термического режима и следует использовать в качестве прогностических рекомендаций.
Литература:
1. Развитие гидрометеорологической безопасности Союзного государства на 20172021 годы. Гомель. Декабрь. 2017 [Электронный ресурс]. - URL: http://www.meteorf.ru/ press/news/15473/ (дата обращения: 15.09.18)
2. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации, 2008. т. 1. Изменения климата. М., Росгидромет, 227 с.
3. Доклад Росгидромета об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2013 год. - М., Росгидромет, 2014. 246 с.
4. NCEP/NCAR Reanalysis Project [Электронный ресурс]. - URL: http:// www.esrl.noaa.gov/pcd/data/reanalysis/reanalysis/reanalysis.shtml (дата обращения: 22.10.2018)
