CC BY
7
SCIENCE TIME
I
КЛИМАТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ЛЕТНЕГО ПЕРИОДА В ПРИПОЛЯРНЫХ РАЙОНАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ
Задорожная Тамара Николаевна, Закусилов Вадим Павлович, Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина», г. Воронеж
E-mail: zakusilov04@yandex.ru
Аннотация. Исследована климатическая изменчивость температуры воздуха в северных широтах в летний период за различные промежутки времени, выявлен временной тренд, выявлена скорость изменения температуры на различных долготах.
Ключевые слова: средняя месячная температура воздуха, изменчивость, тренд, северные широты, летний период, июль.
В связи с интенсивным освоением районов Севера и быстрым развитием производительных сил в этих районах, проявляется постоянный интерес к изучению и использованию природных ресурсов этого региона. Вместе с тем, суровые природные условия увеличивают стоимость изыскательных работ. Уменьшение затрат капиталовложений в освоение Севера даже на 1% позволяет экономить десятки и сотни миллионов рублей. Одним из важных источников такой экономии является правильный учет воздействия климатических факторов, особенно погодные условия на работу техники. Так, использование на севере машинного оборудования, непригодного для работы в местных климатических условиях, создают в год убытки до 50 млн. рублей. Климатическая информация помогает сократить затраты на производство изыскательных работ, обработку и обобщение материалов наблюдений.
Целью данной работы является исследование климатических изменений в высоких широтах, в летний период, на примере температуры воздуха в июле, на широте 60ос.ш., которая во многих районах является границей между континентальной и океанической поверхностью, что формирует основные очаги климатических изменений, оказывающих влияние на климат других регионов.
SCIENCE TIME
Информационной базой служили данные средней месячной температуры воздуха в узлах стандартной сетки, с шагом 2,5о на широте 60о с.ш. в секторе долгот 0-30о в.д. на поверхности 1000 гПа, полученных по данным реанализа КСЕР/ЫСАЯ [1] за период с 1958 по 2017 годы в июле месяце. Общий временной ряд одноименных месяцев составил 59 лет.
Среднее многолетнее распределение температуры воздуха в июле на данной широте, полученное по всей выборке, на различных долготах, представлено на рисунке 1.
Рис. 1 Распределение средних многолетних значений температуры воздуха, широта 60о с.ш., на различных долготах в июле (вся выборка)
Анализ рисунка показывает, что в июле, территория, расположенная на широте 60о с.ш. характеризуется резким повышением температуры воздуха от нулевого меридиана, на котором температура воздуха не превышает 12оС до 16,5оС на долготе 15ов.д. Такое распределение температуры вдоль широты связано с большой неоднородностью подстилающей поверхности и влиянием водной поверхности, которая в теплый период года значительно понижает уровень температуры воздуха на континенте.
На второй половине исследуемой территории изменчивость температуры вдоль широты не велика. Максимальная температура воздуха наблюдается на крайнем востоке, где она составляет 17,45оС.
Среднее квадратическое отклонение средней месячной температуры воздуха на широте 60о с.ш. представлено на рисунке 2, из которого следует, что межгодовая изменчивость на всех долготах не велика, а кривая хода, в общем,
SCIENCE TIME
повторяет конфигурацию хода температуры. Минимальная изменчивость характерна для крайних западных долгот, где она составляет 0,9оС, к востоку величина среднего квадратического отклонения увеличивается, достигая максимального значения 1,73оС на крайнем востоке.
Рис. 2 Распределение по долготам среднего квадратического отклонения на широте 60о с.ш.
В дальнейшем, проведено исследование по оценке изменчивости температуры воздуха на исследуемом участке в различных промежутках времени. С этой целью исходная выборка была разделена на три равных 20-ти летних периода: 1958-1977 годы, 1978-1997 годы и 1998-2017 годы. Для каждого из них, в узлах регулярной сетки, с шагом 2,5о, рассчитаны климатические нормы. Сравнительная оценка их представлена на рисунке 3.
Рис. 3 Распределение по долготам средних 20-ти летних температур воздуха на широте 60о с.ш., июль
1 SCIENCE TIME 1
Исходя из вида рисунка, становится очевидным, что характер распределения температуры по долготам в различных периодах, повторяет конфигурацию кривой, полученной за весь период. Вместе с тем уровни температурного режима заметно различаются. Самая низкая температура наблюдалась в период с 1958 по 1977 годы. Не существенно, но все же повысилась температура в период с 1978 по 1997 гг, особенно на долготах в секторе от 10о до 17,5о в.д. Заметно, на всех долготах, повысилась температура воздуха за последнее 20-тилетие, с 1998 по 2017 год.
Рассмотрим, как ведут себя экстремальные температуры. На рисунке 4 представлено распределение по долготам максимальной температуры воздуха. Анализ рисунка показывает, что, как и в случае средних месячных значений, самые низкие значения максимальных температур отмечались в первые 20 лет, в период с 1958 по 1977 гг. Во втором периоде (1979-1997 гг.) произошло заметное повышение температуры, но лишь до долготы 17,5о в. д. В узлах, расположенных восточнее, она несколько понизилась, приобретая значения близкие к температуре воздуха, наблюдавшиеся в первом периоде.
24 22
и о го а. >■ 1- 20 18 16
—к— * - -U—1
го а. ш с
§ QJ ЯГ
1-
14
—♦—58-77 -"—78-97 -А—98-17
12 0 2,5 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30
восточная долгота, град
Рис. 4 Распределение по долготам среднемесячных максимальных 20-ти летних температур воздуха на широте 60о с.ш., июль
В тоже время среднемесячная максимальная температура воздуха последних 20 лет почти на 2оС выше, температуры первого периода. Особенно велико различие в значениях максимальных температур отмечается в восточных районах рассматриваемой территории, где максимальная разность составила почти 4оС.
1 SCIENCE TIME 1
Аналогичное исследование проведено и для средних минимальных температур. График их распределения по долготам для трех рассматриваемых периодов представлен на рисунке 5. Как видно из рисунка, от периода к периоду происходит повышение средней минимальной температуры, хотя по долготам это происходит неравномерно. Наименьшие различия наблюдаются на крайних западных долготах. К востоку различия между периодами становятся заметнее, достигая максимума на долготе 30о в.д. (2оС).
Таким образом, приведенный анализ осредненных по различным периодам среднемесячных параметров температур показал, что в течение всего исследуемого периода происходило монотонное повышение температуры как средних, так и экстремальных: максимальных и минимальных значений.
восточная долгота, град
Рис. 5 Распределение по долготам среднемесячных минимальных температур по 20-ти летним периодам на широте 60о с.ш., июль
Для получения дополнительной информации о характеристиках временного хода и выявления тенденции температуры воздуха за рассматриваемый промежуток времени, на рисунке 6, для примера, представлен временной ход для крайнего западного узла 0о в.д.
1 SCIENCE TIME 1
годы
Рис. 6 Многолетняя тенденция температуры воздуха на в узле географической сетки 0о в.д. на широте 60о с.ш.
На графике четко видно, что в течение всего периода наблюдалась положительная тенденция линейного тренда, свидетельствующего о повышении температуры, скорость которой в среднем составил 0,27оС. Однако, повышение температуры происходит не монотонно, а имели место значительные межгодовые и гармонические колебания, на фоне которых выделяются также периоды, в которых средняя глобальная температура имеет однородную тенденцию изменения. Так, в течение исследуемого периода выделяются следующие естественные климатические периоды: понижение температуры с 1958 года по 1965 год - тенденция к похолоданию, с 1965 года до середины 70-х годов. наступило некоторое потепление, Примерно с 1977 года и до 1993 года происходил второй этап похолодания, Вторая волна потепления длилась до 2003 года, после чего в тенденции наступила некоторая стабилизация. Данный ряд был аппроксимирован полиномом шестой степени, который показал наличие периодических колебаний с неоднородным периодом в 27-30лет, найденным ранее в работе [2]. Точность аппроксимации составила 0,35.
Описанная ситуация относится к долготе 0о в.д. Скорость изменения температуры воздуха на других широтах представлена на рисунке 7.
SCIENCE TIME
Рис. 7 Распределение величины линейного тренда за весь рассматриваемый период по различным долготам широта 60о с.ш.
• Как следует из рисунка, на всех долготах наблюдается повышение *
температуры. Скорость повышения колеблется от 0,27оС/10 лет на крайнем западе до 0,46оС/10 лет в восточных районах.
Литература:
1. Kistler R. Reanalysis at NCEP: Past, Present and Future.
2. Задорожная Т.Н., Шипко Ю.В., Битюков А.В. Гармонический анализ временного ряда температуры воздуха северного полушария.
