CC BY
53
УДК 159.922.25
М. Ф. Андрейчик
ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА В ГОРНЫХ УСЛОВИЯХ РЕСПУБЛИКИ ТЫВА НА ПРИМЕРЕ БАЙ-ТАЙГИНСКОГО РАЙОНА
14
Наибольшее повышение температуры поверхности почвы наблюдалось в холодный период — 1,5 °С (потепление составило 53,9%), наименьшее — в августе — 0,3 °С (или 2,1 %), а в мае-июне приращение имело отрицательный знак (-1,3 °С) (или 27,1 %). Наибольший вклад в повышение температуры воздуха вносят апрель-июль, сентябрь и октябрь месяцы — 68,8 %; на летний период приходится 35 %, на зимний — 29,9%.
Температура поверхности почвы и воздуха повысилась на 1,7 °С. Температура воздуха в теплый период года ниже температуры поверхности почвы, а в холодный, наоборот, выше. Приращение температуры воздуха на 33 % ниже алогичного показателя температуры поверхности почвы.
The most considerable increase in the temperature of soil surface was observed in the cold period (1,5 °С, a 53,9% rise in temperature), the smallest in August (0,3 °С, 2,1 %), whereas, in May-June, the increase was negative (-1,3 °С, 27,1 %). Major increases in air temperature take place in April-July, September, and October (68,8 %), summer and winter accounted for 35,0 % and 29,9 % respectively.
Soil surface and air temperature increased by 1,7°С. In the warm period, air temperature is lower than soil surface temperature; in the cold period, on the contrary, it is higher. The air temperature increase is 33% lower than that of soil surface.
Ключевые слова: потепление климата, температура воздуха, температура поверхности почвы.
Key words: climate warming, air temperature, soil surface temperature.
Введение
Бай-Тайгинский район расположен в юго-западной части Республики Тыва. Наиболее освоенной территорией является межгорная котловина Каргы, зажатая между хребтом Цаган-Шибэту и массивом Мон-гун-Тайга и вытянутая с запада на восток. Изрезанные многочисленными руслами маловодных речушек, юго-западные склоны Цаган-Шибэту подступают к котловине с северной стороны. С юга котловина окружена высокогорным массивом Монгун-Тайга, в пределах которого находится высшая точка Тывы — г. Мунку-Хайрхан-Ула. Высокогорные склоны изрезаны небольшими каньонами, в которых образуются мокрые наледи и ледники. Ширина котловины 15 — 20 км, длина около 60 км, абсолютные отметки высот снижаются от 2280 до 1800 м у пос. Мугур-Аксы.
© Андрейчик М. Ф., 2014.
Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. 2014. Вып. 1. С. 14—19.
По дну котловины протекают реки Каргы и Мугур, разделённые пологим хребтом Эрик-Арга. Метеорологическая станция (абсолютная отметка 1800 м) расположена на расстоянии 700 — 1200 м от указанных рек, которые в зимнее время перемерзают. Небольшие лесные массивы встречаются в основном на северных склонах хребта Эрик-Арга.
Климат в котловине резко континентальный В зимний период она находится в зоне обширного и устойчивого антициклона, центр которого расположен над Монголией.
Цель исследования: изучить динамику температурного режима поверхности почвы и температуры воздуха.
Задачи: 1) вычисление аномалий (отклонений) среднемесячных и среднегодовых температур поверхности почвы и воздуха от базового периода (1961 — 1990 гг.), сглаживание их по 11-летним циклам, 2) построение трендов за 1977 — 2010 гг., 3) анализ связей между исследуемыми климатическими показателями, 4) вычисление вклада различных сезонов года в потепление климата.
15
Методика обработки метеорологических данных
1. Для оценки изменения климата Всемирная метеорологическая организация рекомендует в качестве исходной характеристики использовать тридцатилетний период — 1961 — 1990 гг. [2], от средних значений метеорологических параметров которого и принято отсчитывать степень изменения климата. Для сравнения динамики изучаемого показателя нами выделены два периода: базовый (1961 — 1990 гг.) и исследуемый (1977—2010 гг.).
2. В качестве критерия оценки изменения температуры воздуха используется коэффициент линейного тренда, определяемый по методу наименьших квадратов. Он характеризует среднюю скорость изменений анализируемого параметра. Мерой существенности тренда является доля дисперсии в процентах от полной дисперсии климатической переменной за рассматриваемый интервал времени. Оценка статистической значимости тренда определяется по 5 %-му уровню значимости (с вероятностью 0,95). Обнаруженные изменения температуры реальны (соответствуют действительности), если их величина превосходит ошибку оценки изменений. Более подробная методика обработки метеорологических данных изложена в нашей работе [1].
Динамика температуры поверхности почвы
Усредненные данные показывают, что за 1977—2004 гг. среднегодовая измеренная температура поверхности почвы относительно базового периода (1961 — 1990 гг.) повысилась на 0,8 °С, что служит причиной ошибочного утверждения о тенденции потепления климата. С использованием же классической методики Всемирной метеорологической организации приращение рассматриваемого показателя составило
1,7 °С, то есть более чем в два раза выше. Линейный коэффициент показывает, что среднегодовая температура поверхности почвы увеличивалась на 0,05 °С (рис. 1).
16
------- аном.
-Линейный (сглаж.
- - - -Полиномиальный (аном.)
Рис. 1. Аномалии (аном.) среднегодовых значений температуры поверхности почвы и их значений, сглаженных (сглаж.) по 11-летним циклам за период 1977 — 2009 гг. Метеостанция Мугур-Аксы.
Примечание: Е — число 10, -05 — степень, читается: 10 5; х — фактор времени; И2 — коэффициент детерминации
Несглаженные аномалии выражаются полиномом 4-й степени с меньшей точностью: корреляционное отношение, вычисленное по коэффициенту детерминации, равно 0,61.
Полученная линейная связь сглаженных аномалий достоверна. Коэффициент корреляции (0,84) указывает о высокой тесноте связи. Коэффициент детерминации свидетельствует, что 70 % повышение температуры поверхности почвы определяет фактор времени.
Для выявления вклада каждого сезона в общее повышение температуры поверхности почвы календарный год был разбит на три периода: холодный (1—111, Х1 — Х11 месяцы), теплый (У — 1Х) и переходные месяцы от зимы к лету — апрель (ГУ) и от осени к зиме — октябрь (X).
По зимним месяцам расчеты выполнялись по каждому месяцу и по периодам: январь-март и ноябрь-декабрь. Это позволило выявить следующую закономерность: наибольшее повышение среднемесячной температуры поверхности почвы наблюдалось в холодный период — 1,5 °С (вклад в потепление составил 53,9 %), наименьшее — в августе —
0,3 °С (2,1 %), а в мае-июне приращение имело отрицательный знак -1,3 °С (27,1 %). В разрезе каждого календарного месяца анализируемые признаки представлены в таблице 1.
Таблица 1
Средние значения приращения измеренной температуры поверхности почвы в течение календарного года за период 1977—2009 гг.
Месяц Приращение температуры Вклад в потепление, % Месяц Приращение температуры Вклад в потепление, %
I 1,5 10,6 VII -0,1 -0,7
II 2,2 15,6 VIII 0,3 2,1
III 0,9 6,4 IX 0,5 3,5
IV 0,8 5,7 X 1 7,1
V -3,2 -22,7 XI 1 7,1
VI -0,6 -4,3 XII 2 14,2
17
Из таблицы следует, что наибольший вклад в повышение температуры поверхности почвы вносят январь, февраль и декабрь, а наименьший — август. Май-июль имеют отрицательные знаки.
Изменение температуры воздуха
В динамике температуры воздуха метеостанции Мугур-Аксы четко прослеживается четыре периода: первый — 1977—1982 гг.— резкое потепление; второй — 1984 — 1994 гг. (10-летний цикл) — устойчивое состояние климата; третий — 1995 — 2004 гг., аналогичный первому периоду; четвертый — 2005 — 2010 гг., аналогичный второму периоду. Заметим, что данная особенность практически не просматривается на точках аномалий без сглаживания (рис. 2).
■ОТКЛОН.
------- сглаж.
• Линейный (сглаж.)
Рис. 2. Динамика аномалий температуры воздуха и их значений, сглаженных по 11-летним циклам, за 1977—2010 гг. Метеостанция Мугур-Аксы
Достоверность связи подтверждают коэффициенты детерминации и корреляции, равные соответственно 0,81 и 0,9. Первый параметр указывает, что 81 % в потеплении климата принадлежит фактору времени.
Линейный коэффициент показывает, что среднегодовая температура поверхности почвы увеличивалась на 0,05 °С, а за 34 года — на 1,7 °С.
Комплексное изображение особенностей динамики температуры поверхности почвы и воздуха и их приращений за 1977—2010 гг. представлены на рисунке 3.
18
го
Э-
- Д1 ПП ♦ В
■ д- ■ -1 в -X---------1 ПП
Месяц
Рис. 3. Годовой ход средней температуры воздуха (1в), поверхности почвы (1пп) и их динамики приращения (Д1в и Д1:пп) за 1977—2010 гг.
Метеостанция Мугур-Аксы
На рисунке четко прослеживаются следующие закономерности:
— в годовом ходе кривых температур воздуха (1в), поверхности почвы (1пп) и их приращений (Д1в и Д1пп) просматривается зеркальное отображение, указывающее на противоположность процессов в нагревании атмосферы и подстилающей поверхности;
— температура воздуха в январе-феврале и ноябре-декабре выше температуры поверхности почвы, что указывает на проявление активизации циклонической деятельности;
— приращение температуры приземного воздуха в мае-июне месяцах выше, чем поверхности почвы;
— пересечение кривых годового хода температур воздуха и поверхности почвы наблюдается 15 февраля и 8 октября.
Распределение приращений температуры воздуха в течение календарного года за 1977—2010 гг. представлено в таблице 2.
=
Таблица 2
Средние значения приращения измеренной температуры воздуха в течение календарного года за период 1977—2010 гг.
Месяц Приращение температуры Вклад в потепление, % Месяц Приращение температуры Вклад в потепление, %
I 0 0 VII 0,9 11,6
II 1 13 VIII -0,1 -1,3
III 0 0 IX 0,7 9,1
IV 1 13 X 0,8 10,4
V 1,1 14,3 XI 0,4 5,2
VI 0,8 10,4 XII 0,9 11,7
19
Из таблицы видно, что наибольший вклад в повышение температуры воздуха вносят апрель-июль, сентябрь и октябрь месяцы — 68,8 % (на летний период — 35 %), на зимний — 29,9 %.
Выводы
1. Температура поверхности почвы и приземного воздуха за 1977 — 2010 гг. выросла на 1,7 °С.
2. Доминирующий вклад в повышение температуры поверхности почвы вносит холодный период — 53,9%, а в повышение температуры воздуха — теплый период — 68,8 %. На других метеостанциях республики наблюдается обратная закономерность.
3. Температура воздуха в теплый период года ниже температуры поверхности почвы, а в холодный, наоборот, выше.
4. Приращение температуры поверхности почвы на 33 % превосходит алогичный показатель температуры воздуха.
Список литературы
1. Андрейчик М. Ф., Чульдум А. Ф. Изменение климата в Улуг-Хемской котловине Тувинской горной области // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23, № 7. С. 192—196.
2. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации : техническое резюме. М., 2008.
Об авторах
Михаил Федорович Андрейчик — д-р геогр. наук, доц., Тувинский государственный университет.
E-mail: andreychickm@yandex.ru
About the authors
Prof. Mikhail Andreichik, Tuvan State University.
E-mail: andreychickm@yandex.ru
