CC BY
48
Раздел 5 ГИДРОЛОГИЯ. КЛИМАТ
УДК551.58
ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СНЕЖНОГО ПОКРОВА И ПРОМЕРЗАНИЯ ПОЧВЫ В САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Г.Ф. Иванова1, Н.Г. Левицкая2
1 Саратовский государственный университет 2 Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока, г. Саратов
E-mail: vigalol@mail.ru
Проведен анализ снежного покрова за 1981-2013 гг., что позволило установить изменения дат его появления и полного схода. По сравнению с климатической нормой средняя глубина промерзания почвы на конец месяца уменьшилась на 6-37 см. Полученные результаты могут быть использованы как при проектировании адаптивно-ландшафтных систем земледелия и разработке технологий возделывании озимых культур, так и для метеорологического обеспечения строительной индустрии.
Ключевые слова: снежный покров Саратовской области, изменение высоты снежного покрова, глубины промерзания почвы.
Снежный покров играет существенную роль в зимний период для сохранения оптимальных условий перезимовки озимых культур, препятствуя их вымерзанию. Высота снежного покрова определяет глубину и интенсивность промерзания почвы, температуру на глубине узла кущения, а также запасы влаги в весенний период и на начало лета. Для оценки динамики характеристик снежного покрова в Саратовской области был использован материал ежедневных наблюдений за высотой снега по постоянной рейке на метеостанции (м/с) Саратов ЮВ, а также данные снегомерных съемок по метеостанциям Карабулак, Балашов, Аткарск, Пугачев, Ершов и Ново-узенск за 1981-2013 гг. Аналогичные исследования проведены для периода наблюдений 1976-2005 гг. по станции Саратов ЮВ [1]. Однако усилившееся потепление климата в последнее 10-летие привело к изменению некоторых характеристик по снежному покрову и промерзанию почвы.
Анализ материала за 1981-2013 гг. позволил установить изменения календарных дат появления и начала залегания устойчивого снежного покрова, дат начала его разрушения и полного схода, декад наступле-
ния максимальной высоты снегового покрова и продолжительность его залегания за последний 30-летний период. Сравнительная оценка полученных в результате исследований данных с представленными в Научно-прикладном справочнике по климату СССР [2] показала, что средняя продолжительность устойчивого залегания снежного покрова в условиях Саратова за период 1981-2013 гг. уменьшилась на 6 дней и стала составлять 122 дня (табл. 1). Число дней со снежным покровом за исследуемый период колебалось от 59 (2006/2007) до 156 дней (2011/2012).
Средняя, самая ранняя и самая поздняя даты первого появления снежного покрова сместились в сторону более ранних сроков, соответственно, на 3, 8 и 12 дней. Средняя дата образования устойчивого снежного покрова переместилась в сторону более ранней на 3 дня и стала приходиться на 2 декабря. Самая ранняя и самая поздняя даты образования устойчивого снежного покрова были отмечены 7 ноября 1994 г. и 27 января 2007 г. Таким образом, самая ранняя дата образования устойчивого снежного покрова сместилась на 6 дней в сторону более поздней, а самая поздняя дата наблюдалась на 12 дней позже.
Известия АО РГО. 2014. Вып. 35
Таблица 1
Динамика характеристик снежного покрова на станции Саратов ЮВ за 1981-2013 гг. по сравнению с данными климатического справочника за 1891-1980 гг.
Показатели 1891-1980 1981-2013 (год) Сдвиг дат, дни
Число дней со снежным покровом:
Среднее 128 122 -6
Минимальное 59 (2007)
Максимальное 156 (2012)
Дата появления снежного покрова:
Средняя 1.Х1 29.Х -3
Самая ранняя 8.Х 30.1Х (1987) -8
самая поздняя 1X11 19.Х1 (2009) -12
Дата образования устойчивого снежного покрова:
Средняя 5.Х11 2.Х11 -3
Самая ранняя 1.Х1 7.Х1 (1994) +6
Самая поздняя 15.1 27.1 (2007) +12
Дата разрушения устойчивого снежного покрова:
Средняя 29.111 9.111 -20
Самая ранняя 11.111 5.11 (2002) -24
Самая поздняя 19.IV 28.111 (2003) -22
Дата схода снежного покрова:
Средняя 5.1У 30.111 -6
Самая ранняя 21.111 25.II (2002) -24
Самая поздняя 29.IV 13.IV (2010) -6
Дата максимальной высоты снежного покрова:
Средняя 22.II
Самая ранняя 21 (1993)
Самая поздняя 23.Ш (2003)
Максимальная за сезон высота снежного покрова по постоянной рейке (см):
Средняя 48
Минимальная 14 (1982)
Максимальная 91 (2010)
Примечание: «—» - сдвиг на более ранние, «+» - на более поздние сроки.
Разрушение устойчивого снежного покрова в последние десятилетия стало происходить значительно раньше обычных сроков. Средняя, самая ранняя и самая поздняя даты разрушения снежного покрова сместились на более ранние сроки по сравнению с климатической нормой, соответственно, на 20, 24 и 22 дня. Средняя и самая поздняя даты полного схода снежного покрова сместились в сторону более ранних на 6 дней, а самая ранняя дата схода снежного покрова была отмечена 25 февраля 2002 г., что на 24 дня раньше, чем в предшествующий 90-летний период.
Средняя декадная высота снежного покрова по постоянной рейке во второй и третьей декадах ноября увеличилась на 23 см, а в первой декаде устойчивый снежный покров наблюдается менее чем в 50 % лет. В первой и второй декадах декабря средняя высота снежного покрова практи-
чески не изменилась по сравнению с её многолетними средними значениями. В третьей декаде декабря она уменьшилась на 4 см. С января по март она имеет явную тенденцию к уменьшению, и за 30-летний период снизилась в январе-феврале на 712 см, а в марте - на 4 см (табл. 2). Наибольших значений средняя декадная высота снежного покрова стала достигать в первой декаде марта, вместо второй декады февраля в предшествующий период.
Анализ изменений высоты снежного покрова по снегосъемкам на последний день декады указывает на повсеместный рост этого показателя, особенно заметный в лесостепных районах области (м/с Кара-булак).
Важной климатической характеристикой зимы является устойчивость декады с максимальной высотой снежного покрова.
Таблица 2
Средняя декадная, максимальная и минимальная высота снежного покрова (см) по постоянной рейке на станции Саратов ЮВ, 1891-1980 гг. и 1981-2013 гг.
Месяц Декада 1891-1980 1981-2013
средняя тах тт средняя тах тт
1 1 6 1 * * *
Ноябрь 2 2 16 1 4 37 1
3 5 33 1 8 34 1
1 7 26 1 8 41 1
Декабрь 2 12 46 1 12 40 1
3 17 53 1 13 46 1
1 25 90 1 17 49 1
Январь 2 33 102 3 21 74 1
3 37 100 2 26 81 1
1 42 97 4 30 70 2
Февраль 2 44 97 8 32 73 5
3 42 99 1 35 78 2
1 41 101 2 37 86 1
Март 2 40 110 5 36 91 1
3 27 71 5 27 78 1
1 11 56 1 * * *
Апрель 2 - 46 1 - - -
3 - 14 1 - - -
Примечание: * - устойчивый снежный покров наблюдается менее, чем в 50 % лет.
По результатам проведенных исследований максимумы высот для различных лет могут приходиться на разные декады и тем самым быть отделенными друг от друга неравными промежутками времени.
Исследованиями было установлено, что величина среднего квадратического отклонения (а) декады с максимальной средней декадной высотой снежного покрова составила 2,38, что на 0,38 превышает климатическую норму. Это указывает на то, что по сравнению с началом столетия декада с максимальной высотой снежного покрова стала менее устойчивой.
Анализ изменений высоты снежного покрова по снегосъемкам на последний день декады указывает на повсеместный рост этого показателя, особенно это заметно в лесостепных районах области (м/с Ка-рабулак). Наименьшие изменения отмечаются в полупустынных районах области (м/с Новоузенск), в большинстве районов наиболее существенное увеличение средней высоты снежного покрова (на 8-12 см) наблюдается во второй декаде февраля (табл. 3).
Для выявления характера эволюции высоты снегового покрова в последний 30-летний период был построен график изменения средних и максимальных за зиму высот снежного покрова от года к году с указанием линии тренда по м/с Саратов ЮВ (рис. 1). Согласно полученной графической корреляции в исследуемый период наблюдается некоторое увеличение как максимальной, так и средней высоты снежного покрова.
0 Н—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
1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002 2005 2008 2011
Рис. 1. Динамика максимальной и средней за зиму высоты снежного покрова на станции Саратов ЮВ, 1981-2012 гг.
Известия АО РГО. 2014. Вып. 35
Таблица 3
Изменение высоты снежного покрова по снегосъемкам на последний день декады за
1891-1980-1981-2012 гг.
Месяц Декада Карабулак Балашов Саратов Ершов Новоузенск
Ноябрь 3 3 2 2 2 1
1 4 3 3 4 1
Декабрь 2 4 4 5 5 1
3 3 3 4 5 1
1 6 4 5 6 0
Январь 2 5 6 6 2 -
3 7 6 7 5 1
1 10 5 4 6 0
Февраль 2 12 8 11 9 1
3 11 6 10 7 1
1 11 4 8 6 0
Март 2 9 2 7 6 1
3 9 1 3 6 4
При этом уравнение тренда для максимальной высоты снежного покрова выглядит следующим образом: Нмакс. = 0,539х + 38,762, а для средней за зиму высоты: Нсред. =0,186х +20,889, где х - номер зимы в ряду наблюдений за последнее тридцатилетие.
Следует заметить, что скорость увеличения максимальной высоты снежного покрова в 2,8 раза больше (5,4 см за 10 лет), чем средней за зиму (1,9 см за 10 лет).
Для оценки динамики промерзания почвы в изменяющихся климатических условиях были использованы материалы наблюдений по метеостанциям Карабулак, Балашов, Саратов, Ершов и Новоузенск за 1981-2012 гг. Проведенный анализ указывает на значимую тенденцию смещения начала промерзания почвы на более поздний срок. Так в Саратове средняя дата начала промерзания почвы за исследуемый период сместилась по тренду в сторону более поздней на 22 дня.
Самая ранняя дата начала устойчивого промерзания почвы в Саратове за рассматриваемый период отмечалась 23 октября 1987 г, а самая поздняя - 12 декабря 1984 г. В среднем морозный период в почве устанавливается 25 ноября.
Исследованиями установлено, что по сравнению с климатической нормой, средняя за 1981-2012 гг. глубина промерзания почвы на конец каждого месяца (с ноября
по март) уменьшилась по станциям на 637 см, а средняя из максимальных за зиму - на 20-25 см. Наибольший вклад в изменение глубины промерзания почвы в последние 30 лет вносит средняя температура холодного периода. Коэффициенты корреляции с данным показателем изменялись по метеостанциям от -0,44 до -0,62. Средняя из максимальных глубина промерзания почвы в Саратове за рассматриваемый период составила 74 см. Наибольшая за зиму глубина промерзания наблюдалась в 1982 г. (148 см), а наименьшая - в 2002 г. (20 см). Глубина промерзания почвы нарастает к концу февраля - началу марта, а затем постепенно уменьшается и в первой декаде апреля происходит полное оттаивание почвы. В Саратове средняя дата полного оттаивания почвы приходится на 5 апреля, самая ранняя наблюдалась 25 февраля 2002 г., а самая поздняя - 25 апреля 1987 г.
Приведенные в работе характеристики и тенденции их изменений следует учитывать при проектировании адаптивно-ландшафтных систем земледелия и разработке технологий возделывании озимых культур. Кроме того, полученные результаты могут быть использованы для метеорологического обеспечения строительной индустрии (укладка фундаментов, прокладка водопроводов и других коммуникаций).
Список литературы
1. Иванова Г.Ф., Левицкая Н.Г., Скляров Ю.А., Шаталова О.В. Динамика снежного покрова и промерзания почвы в условиях современного изменения климата на примере Саратова // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Науки о Земле. - 2007. -Том 7. - Вып. 2. - С. 7-11.
2. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3. Многолетние данные. Части 1-6. - Л., Гидрометеоиздат, 1988. - 647 с.
THE CHANGE IN CHARACTERISTICS OF SNOW COVER AND FROST ZONE IN SARATOV REGION
G. F. Ivanova1, N.G. Levitskaya2 1Saratov State University 2The Research Institute of Agriculture of South-East Region, Saratov E-mail: vigalol@mail.ru
The analysis of snow cover for 1981-2013 allows us to define the change in dates of its appearance and complete disappearance. The obtained results can be used for designing the adaptive-landscape farming systems, developing the technologies for winter crops cultivation and meteorological support of the construction industry.
Keywords: snow cover in Saratov Region, change in snow height, frost zone.
