CC BY
0УДК 551.583:60
DOI: 10.24412/cl-37200-2024-1000-1008
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В СТЕПНЫХ РЕГИОНАХ РОССИИ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ ДЛЯ АГРОСФЕРЫ
CLIMATIC CHANGES IN THE STEPPE REGIONS OF RUSSIA AND THEIR CONSEQUENCES FOR THE AGROSPHERE
Переведенцев Ю.П.1, Павлова ВН.2,3, Мирсаева Н.А.1, Николаев А.А.1, Тагиров М.Ш.4
Perevedentsev Yu.P.1, Pavlova V.N.2,3, Mirsaeva N.A.1, Nikolaev A.A.1, Tagirov M.Sh.4
1Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия 2Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной метеорологии,
Обнинск, Россия
3Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Аграрный центр, Москва,
Россия,
4Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, Казань, Россия, 1 Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan, Russia 2All-Russian Research Institute of Agricultural Meteorology, Obninsk, Russia
3Moscow State University named after M.V. Lomonosov, Agrarian Center, Moscow, Russia 4Tatar Research Institute of Agriculture, Kazan, Russia
E-mail: 1ypereved@kpfu.ru, 2vnp2003@bk.ru, 3vnp2003@bk.ru, 4marsel.tagirov2019@yandex.ru
Аннотация. Рассматриваются изменения основных климатических показателей (температура воздуха, атмосферные осадки, солнечная радиация) в Европейской части России (ЕЧР) включая ее степные районы в XX-XXI веках. Рассмотрен радиационный режим ЕЧР в период 1981-2020 гг. Показано, что в степной зоне суммарная солнечная радиация в течение года меняется от 120 до 690 МДж/м2, а сумма фотосинтетической активной радиации летом достигает 960 МДж/м2. Положительные значения коэффициентов наклона линейных трендов указанных видов радиации способствуют продуктивности сельскохозяйственных культур. Анализ данных наблюдений на 95 метеостанциях ЕЧР в период 1900-2019 гг. показал, что в целом температура воздуха, осредненная по всей территории за 120-летний период, возрастает со скоростью от 0,068 (август) до 0,290°С/10 лет (март). В зимний период скорость потепления заметно превышает летнюю. При этом на станциях степной зоны (юго-запад) температура воздуха зимой повышается с большей скоростью, чем на северо-востоке ЕЧР, а летом, наоборот, на северо-востоке потепление идет с большей скоростью. Оценка линейных трендов ряда показателей термического и влажностного режима в период 1976-2022 гг. показала, что происходит рост продолжительности вегетационного периода, суммы эффективных температур и уменьшение сумм осадков в летний период, что приводит к росту засушливости в южных регионах ЕЧР и снижению климатически обусловленной урожайности яровой пшеницы. Дана оценка влияния атмосферной циркуляции на температурный режим ЕЧР. Показано, что в зимний период Северо-Атлантическое колебание (NAO) способствует повышению температуры воздуха, а Скандинавское колебание (SCAND) приводит к её повышению. В летний период колебание Восточная Атлантика - Западная Россия (EAWR) способствует охлаждению территории. При этом влияние SCAND и EAWR наиболее заметно степной зоне ЕЧР.
Ключевые слова: климатические изменения, температура воздуха, атмосферные осадки, тренды, агроклиматические показатели.
Abstract. Changes in the main climatic indicators (air temperature, precipitation, solar radiation) in the European part of Russia (ER) including its steppe regions in the XX-XXI centuries are considered. The radiation regime of the European part of Russia in the period 1981-2020 is considered. It is shown that in the steppe zone the total solar radiation during the year varies from 120 to 690 MJ/m2, and the sum of photosynthetic active radiation in summer reaches 960 MJ/m2. Positive values of the slope coefficients of linear trends of the mentioned types of radiation contribute to crop productivity. The analysis of observation data at 95 meteorological stations of the European-Commonwealth of Regions in the period 1900-2019 showed that, in general, the air temperature averaged over the whole territory for the 120-year period increases at a rate from 0.068 (August) to 0.290°C/10 years (March). In the winter period, the rate of warming is noticeably higher than the summer rate. At that, at the stations of the steppe zone (south-west), the air temperature in winter increases at a higher rate than in the northeast of the ER, and in summer, on the contrary, in the north-east, warming is at a higher rate. Evaluation of linear trends of a number of thermal and humidity regime indicators in the period 1976-2022 showed that there is an increase in the duration of the vegetation period, the sum of effective temperatures and a decrease in the sum of precipitation in summer, which leads to an increase in aridity in the southern regions of the ER and a decrease in the climatically determined yield of spring wheat. The influence of atmospheric circulation on the temperature
regime of the European-Commonwealth of Regions is assessed. It is shown that in winter the North Atlantic Oscillation (NAO) favours the increase of air temperature, and the Scandinavian Oscillation (SCAND) leads to its increase. In summer, the East Atlantic-West Russia Oscillation (EAWR) favours cooling of the territory. At the same time, the influence of SCAND and EAWR is most noticeable in the steppe zone of the ER.
Key words: climatic changes, air temperature, precipitation, trends, agroclimatic indicators.
Введение. Согласно Шестому оценочному докладу (ОД6) МГЭИК, изменения глобального климата в последние десятилетия происходят с беспрецедентно большой скоростью. В период 1960-2020 гг. увеличение средней годовой температуры планеты составило около 1,0°С. В то же время повышение глобальной приповерхностной температуры сопровождается быстрым ростом числа природных катастроф вследствие гидрологических и метеорологических аномалий [1]. В России потепление происходит в 2,5 раза быстрее глобального, примерно со скоростью 0,5°С/10 лет. При этом потепление происходит в различных регионах по-разному. В работе [2] дается анализ пространственно-временного распределения трендов температуры и атмосферных осадков на территории России для периода 1976-2019 гг. Показано, что в зимний период наибольшая скорость потепления в среднем ~0,5°С/10 лет отмечается на территории Европейской части России.
В статье [3] дан анализ изменения тепловлагообеспеченности в степных регионах ЕЧР по отношению Боуэна (в) во второй половине XX в. и начале XXI в. Показано, что с середины первого десятилетия XXI в. чаще наблюдаются положительные аномалии в, что свидетельствует об усилении потоков явного тепла и ослаблении потоков скрытного. Все это привело к ухудшению условий вегетации в степной и сухостепной зонах России, что явилось следствием повышения температуры на юге ЕЧР при региональном уменьшении осадков. В работе [4] отмечено увеличение повторяемости летних засух в ЕЧР в период 1950-1960 гг. и с середины 2000-х годов, которые происходили в основном в экстремально отрицательные фазы атмосферных колебаний Восточная Атлантика - Западная Россия и Западно-Тихоокеанская (ЗТ), для которых характерна повышенная повторяемость числа дней с атмосферным блокированием над ЕЧР и Сибирью. Все это происходит на фоне интенсификации летнего потепления и ослабления зональной циркуляции в Северном полушарии (СП), а также положительной фазы Атлантической мультидекадной осцилляции (АМО).
Цель настоящей статьи - рассмотреть климатические и агроклиматические изменения на территории Европейской части России, включающей степные регионы, в XX-XXI веках.
Материалы и методика исследований. В качестве исходных данных использовались данные метеорологических наблюдений из фонда ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», для расчета радиационных характеристик ЕЧР использовались данные реанализа (https://power.larc.nasa.gov/) за 1981-2020 годы.
Исходные данные подвергались статистической обработке: находились средние значения, линейные тренды температуры, осадков и радиационных характеристик. Выделение низкочастотного компонента (НЧК) в рядах температуры воздуха осуществлялось с помощью низкочастотного фильтра Поттера с точкой отсечения 20 лет.
По методике [5] определялись даты устойчивого перехода средней суточной температуры (ССТ) через 0, 5, 10 и 15°С весной и осенью, продолжительность периодов, превышающих указанные ССТ, суммы положительных температур.
Для характеристик увлажненности территории рассчитывался гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК) [6]:
ГТК = Rv>-V»> , (1)
0,1 hTvi-VIII
где Т - среднесуточная температура, °С, R - сумма осадков, мм.
Величина ГТК представляет собой отношение приходной части водного баланса (осадки) к его расходной части (испаряемость). Согласно [7], северная граница степной полосы для ЕЧР хорошо совпадает с изолинией ГТК=1 за июнь-август, а северная граница пустыни с изолинией ГТК=0,5. По Селянинову, период считается засушливым, в течение которого ГТК<1,0, а сухим при ГТК<0,5.
Фотосинтетическая активная радиация (ФАР) рассчитывалась по формуле [8]:
ЕСфар =0,43 IS' + 0,57 ED, (2)
где Е @фар - суммарная ФАР, МДж/м2, Е S' - сумма прямой солнечной радиации, МДж/м2, Е D - сумма рассеянной радиации, МДж/м2.
Результаты. Как известно, тепло, влага и свет являются самыми необходимыми компонентами для всех растений. Рассмотрим вначале вкратце распределение на территории ЕЧР суммарной и фотосинтетически активной радиации, а также продолжительности солнечного сияния.
В июле суммарная солнечная радиация (рисунок 1а) возрастает в ЕЧР с севера на юг от 490 до 720 МДж/м2. При этом наибольшее количество суммарной радиации в течение года получают степные районы. Так, в январе в районе г. Оренбурга величина суммарной солнечной радиации ~120, в апреле ~510, в июле ~690 и в октябре ~230 МДж/м2. ФАР (рисунок 1б), являясь одним из важнейших факторов продуктивности сельскохозяйственных культур [8], также испытывает значительный годовой ход. Так, если сумма ФАР за 3 месяца в степной зоне составляет лишь 180-240 МДж/м2, то за три летних месяца она достигает 900-960 МДж/м2. На рисунке 1б представлено распределение ФАР для июля.
Для оценки тенденций изменения прихода солнечной радиации рассчитывались значения КНЛТ. Так, величина КНЛТ суммарной солнечной радиации в летний период оказалась положительной для всей степной зоны (КНЛТ~11-35 МДж/м2/10 лет). Величины КНЛТ ФАР для лета также оказались положительными (~4-6 МДж/м2/10 лет), что свидетельствует об улучшении теплового фактора на юге ЕЧР.
Продолжительность солнечного сияния в июле по территории ЕЧР меняется в широких пределах. Если на севере ЕЧР она составляет порядка 260-270 ч., то в степной зоне достигает 310-320 ч. Естественно, что эта величина испытывает значительный годовой ход. Так, в районе г. Оренбурга в январе она минимальна ~60 ч., в апреле ~210 ч., в июле ~310 ч. и в октябре ~120 ч.
По данным 95 станций долгопериодных метеорологических станций в период 19002019 гг. (120 лет) для Европейской части России рассмотрена изменчивость температурного режима. Были построены климатические карты распределения температуры воздуха (ТВ) для различных месяцев года, сезонов и в целом за год (рисунок 2).
Дополнительно строились карты пространственного распределения коэффициентов корреляций, рассчитанных между средней температурой всего рассматриваемого региона и температурой отдельных станций для января, июля, зимнего и летнего сезонов.
С целью выявления долговременных тенденций изменения термического режима построены линейные тренды температуры воздуха для каждого из месяцев зимнего и летнего сезонов, годовых значений. Для выделения температурных долговременных колебаний в период 1900-2019 гг. рассчитывались низкочастотные компоненты с периодов более 20 лет. Результаты расчетов представлены в таблице 1.
Мали'кариакулы
Рисунок 2. Средние многолетние значения среднегодовой приземной температуры воздуха (1900-2019 гг.).
Таблица 1
Характеристики изменения осредненной по территории Европейской части России температуры воздуха в период 1900-2019 гг.
Месяц АУ, °С °С А, °С/10 лет R2L, % R2F, %
I -11,30 3,02 0,165 2 12
II -10,54 3,19 0,195 3 12
III -4,95 2,50 0,290 15 24
IV 3,68 1,95 0,161 7 12
V 10,68 1,75 0,171 10 17
VI 15,89 1,33 0,081 3 11
VII 18,38 1,30 0,094 5 15
VIII 16,49 1,24 0,068 2 23
IX 10,84 1,34 0,90 4 15
X 3,83 1,78 0,127 5 15
XI -3,12 2,20 0,094 1 18
XII -8,51 2,83 0,226 6 12
ьхп 3,45 0,96 0,147 27 38
XII-!! -9,60 2,07 0,190 9 15
VI-VII 16,92 0,90 0,081 8 22
Примечание: Лу - среднее значение (°С), Rms - среднее квадратическое отклонение (°С), А -КНЛТ (°С/10 лет), R2L - коэффициент детерминации линейного тренда (%), R2F - коэффициент детерминации низкочастотного компонента (%).
Как видно из таблицы 1, на рассматриваемой территории хорошо проявляется годовой ход ТВ с минимумами в январе (-11,30°С) и максимумами в июле (18,38°С). Годовая амплитуда составляет 29,68°С. Средние квадратические отклонения ТВ меняются в пределах от 3,19°С (февраль) до 1,24°С (август). Наибольшее значение коэффициента наклонного линейного тренда приходится на март (0,290°С/10 лет), а наименьшее на август (0,068°С/10 лет). Выделяется также
декабрь, где КНЛТ=0,226°С/10 лет. Таким образом, по осредненным данным по территории во все месяцы года наблюдается потепление, но с различной интенсивностью. Как видно из таблицы 1, осредненное за год значение КНЛТ равно 0,147°С/10 лет, при этом в зимний период скорость потепления (А=0,190°С/10 лет) вдвое превышает летнюю скорость потепления (А=0,081°С/10 лет). В целом средняя годовая ТВ всей рассматриваемой территории составляет 3,45°С, СКО=0,96°С, а скорость потепления составляет 0,147°С/10 лет.
Согласно рисунка 3, в зимний период в регионе с начала 1970-х годов, согласно кривой НЧК, наблюдается повышение ТВ примерно на 2,8°С, в летний период активное повышение ТВ началось с середины 1970-х годов и составило по НЧК лишь 1,5°С. В годовом плане потепление составило ~2°С. Таким образом, начиная с начала 1970-х годов в регионе происходит заметное потепление климата, отличающееся по своей интенсивности и характеру в различные месяцы года, что хорошо видно из поведения НЧК температуры воздуха. Например, в ноябре четко прослеживается периодичность изменения температуры - кривая НЧК имеет вид волны с продолжительностью ~40 лет.
-16 Н—1—I—1—I—1—I—1—I—1—I—1—I—1—I—1—I—1—I—1—I—1—I—1—I 1*1 ■
1400 1910 1420 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 19К0 1990 2000 2010 2020
Зима
Лето
Рисунок 3. Многолетний ход температуры воздуха в поверхности Земли осредненной по территории ЕЧР (1900-2019 гг.) зимой и летом. 1 - исходный ряд, 2 - НЧК, 3 - линейный тренд.
Построенные климатические карты распределения температуры воздуха для января и июля (1900-2019 гг.) показывают, что ТВ понижается с юго-запада на северо-восток. Так, среднеянварская температура на Северном Кавказе положительная (—+4°С), а на северо-востоке ЕТР опускается до -22°С, в июле изотермы имеют квазизональный характер и ТВ возрастает с севера на юг от 10°С до 24°С на Северном Кавказе.
Зимой средняя ТВ на северо-востоке ЕТР порядка -20°С, тепло в районе побережья Черного моря, где ТВ —+4°С, летом средняя ТВ на Северном Кавказе 22°С, на арктическом побережье ЕЧР она опускается до 8°С. Изотермы зимней и летней температуры практически совпадают со среднеянварскими и среднеиюльскими.
Сравнение характеристик НЧК температуры воздуха осредненных по 4 станциям северо-востока ЕЧР (Сыктывкар, Чердынь, Бисер, Пермь) и юго-запада (Заметчино, Пенза, Октябрьский городок, Урюпинск) показало, что на юго-западе зимой температура воздуха повышается с большой скоростью (0,28°С/10 лет), чем на северо-востоке (0,20°С/10 лет), летом, наоборот, на северо-востоке потепление происходит с большой скоростью (0,05°С/10 лет), чем на юго-западе (0,04°С/10 лет). При этом на всей территории ЕЧР зимой повышение температуры воздуха более значительно, чем летом.
Сумма активных температур в степной зоне от линии Воронеж - Саратов - Оренбург с севера возрастает к югу от 2800°С до 3500°С (Волгоград). При этом КНЛТ этой суммы меняется от 140°С/10 лет (Воронеж), 110°С/10 лет (Саратов), 90°С/10 лет (Оренбург) до 130 (Волгоград). Сумма активных температур возрастает в юго-западном направлении в ЕЧР.
Для более позднего периода (1976-2019 гг.) по данным метеорологических наблюдений на 7 метеостанциях, расположенных в степной зоне ЕЧР рассчитывались значения коэффициентов наклона линейного тренда (КНЛТ) для температуры воздуха и атмосферных осадков (таблица 2). В таблице 2 приведены результаты расчетов для 2-х периодов: 1976-2019 и 2001-2019 гг. Как видно из анализа таблицы 2, в январе в период 2001-2019 гг. отмечается повсеместное понижение температуры с максимальной скоростью на ст. Александров-Гай (-2,63°С/10 лет). В целом же как в период 1976-2019 гг., так и в 2001-2019 гг., судя по годовым значениям КНЛТ, происходит заметное потепление климата, однако в начале 21 века из-за паузы в глобальном потеплении (1998-2015 гг.) его скорость заметно снизилась. Так, значение КНЛТ для ст. Оренбург для всего периода равно 0,48°С/10 лет, а для 2001-2019 гг. всего лишь 0,18°С/10 лет. Происходят заметные изменения в режиме осадков. Так, КНЛТ, рассчитанные по годовым значениям, в период 2001-2019 гг. на всех станциях за исключением ст. Самара, ОГМС имеют отрицательный знак, что свидетельствует об усилении засушливости в степной зоне ЕЧР. Это происходит за счет летних и осенних месяцев. Так, в октябре на всех рассматриваемых станциях отмечается уменьшение количества осадков.
Таблица 2
Распределение основных климатических показателей в степной зоне
Январь Апрель Июль Октябрь Год
Станции 1976- 2001- 1976- 2001- 1976- 2001- 1976- 2001- 1976- 2001- Область
2019 2019 2019 2019 2019 2019 2019 2019 2019 2019
-10,4 -9,9 7,0 7,5 21,4 22,1 5,6 6,4 5,6 6,4
Самара 0,36 -1,92 0,43 -0,09 0,55 -0,04 0,86 0,13 0,57 0,2 Самарская
54 57 41 40 52 47 51 55 566 546 область
2,1 0,4 0,7 15,8 -4,0 -11,7 0,1 -14,4 -7,4 7,7
-9,8 -9,5 6,8 7,2 20,8 21,5 5,5 6,1 5,6 6,4
Октябрьский 0,18 -2,28 0,36 0,47 0,54 -0,08 0,71 0,48 0,52 0,32 Саратовская
городок 36 39 30 30 43 42 35 41 439 437 область
1,8 10,6 0,0 -1,3 -0,6 7,4 2,4 -6,6 -5,1 -28,5
-12,3 -12,2 7,1 7,7 22,3 22,7 5,5 6,2 5,3 6,0
Оренбург, 0,09 -2,06 0,49 0,78 0,34 0,71 0,77 0,21 0,48 0,18 Оренбургская
ЗГМО 28 26 26 27 41 42 34 37 359 359 область
-1,2 -1,1 1,5 1,6 1,3 -2,1 -1,3 -17,3 -1,9 -32,5
-7,4 -7,1 8,3 8,8 20,6 21,8 6,5 7,1 6,7 7,6
Каменная 0,39 -1,42 0,54 0,70 0,89 0,12 0,65 0,08 0,66 0,45 Воронежская
степь 39 44 34 7 61 55 45 51 518 524 область
2,2 7,0 0,3 8,6 -2,5 5,6 3,0 -21,8 1,0 -12,3
-9,4 -9,2 9,0 9,2 24,2 24,9 6,9 7,5 7,3 7,9
Александров- 0,16 -2,63 0,25 0,22 0,56 0,23 0,69 0,15 0,49 -0,08 Саратовская
Гай 32 29 27 27 27 25 30 36 328 312 область
-2,1 0,7 -0,8 -1,9 -2,6 -1,5 2,3 -23,7 -17,2 -27,4
-4,3 -3,8 9,9 10,2 23,9 24,9 9,7 10,3 9,6 10,4
Цимлянск 0,46 -0,46 0,33 0,92 0,81 0,53 0,66 -0,19 0,61 0,57 Ростовская
42 46 34 27 43 38 37 46 473 472 область
2,2 8,6 -6,3 2,6 -4,9 6,9 5,9 -17,8 -9,9 -14,0
-4,4 -4,1 10,3 10,1 24,9 25,5 9,6 10,2 9,9 10,5
Элиста, 0,39 -0,68 -0,02 0,41 0,56 0,19 0,47 -0,44 0,47 0,19 Республика
АМГС 24 25 28 27 38 44 31 35 374 395 Калмыкия
1,5 0,9 0,9 -6,4 2,4 10,0 1,8 -21,0 16,7 -21,6
Примечание: первая строчка в таблице средняя температура, °С; вторая - КНЛТ температуры, °С/10 лет; третья - средняя сумма осадков, мм; четвертая - КНЛТ осадков, мм/10 лет.
Рассмотрим последствия изменений климата для сельского хозяйства для 3-х Федеральных округов РФ - Приволжского, Южного и Северо-Кавказского. Согласно [9, 10], наблюдаемые тенденции изменения годовой и сезонной температуры воздуха к повышению уже оказали заметное негативное влияние на сборы урожаев зерна. По методике [5, 6] были рассчитаны тенденции агроклиматических показателей для указанных регионов за 1976-2022 гг. (таблица 3).
Таблица 3
Оценка линейных трендов показателей термического и влажностного режима в период 1976-2022 гг. в земледельческой зоне России
Федеральный округ Средняя температура (Т), °С/10 лет Дата перехода через 5°С весной, сут./10 лет Продолж-ть периода Т>5°С, сут./10 лет Сумма температур, °С/10 лет Сумма осадков, мм/10 лет ГТК за май-август, ед./10 лет
Зима Весна Лето >5°С >10°С Зима Весна Лето
Приволжский 0,5 0,4 0,5 -1,1 3,5 93 87 3,0 6,0 -10,1 -0,07
Южный 0,5 0,3 0,7 -3,7 5,5 161 145 -0,2 3,8 -5,3 -0,03
СевероКавказский 0,4 0,4 0,6 -3,5 5,5 137 120 5,0 3,8 -3,8 -0,02
Как видно из таблицы 3, теплообеспеченность периода активной вегетации сельскохозяйственных культур повсеместно растет. Линейная скорость роста суммы активных температур (Т>10°С) достигает 145°С/10 лет в Южном ФО. Растет продолжительность вегетационного периода (Т>5°С) и периода активной вегетации. И если скорость весенних осадков растет, то летних уменьшается. Тренд гидротермического коэффициента отрицательный, что свидетельствует о росте засушливости в степной зоне. Рост зимних температур достигает 0,5°С/10 лет, что свидетельствует об улучшении условий перезимовки озимой пшеницы.
Климатические риски при возделывании зерновых культур в южных регионах России связаны с ростом повторяемости и интенсивности засух. По данным суточных наблюдений за температурой воздуха и осадками рассчитана повторяемость засухи, которые фиксировались при отсутствии эффективных осадков (более 5 мм в сутки в вегетационный период) за период не менее 30 дней подряд при максимальной температуре выше 30°С. Согласно расчетам, повторяемость засух достигает в среднем и нижнем Поволжье до 60-70% (6-7 случаев за 10 лет). Самые продолжительные засухи зафиксированы в 2010, 2014 и 2018 гг. и их продолжительность достигала ~4 месяцев в Оренбургской области в 2014 г. Наиболее чувствительны к изменению агроклиматических условий оказались основные зернопроизводящие районы, что привело в период 1976-2015 гг. к снижению климатически обусловленной урожайности примерно на 12% (со скоростью ~3% за десятилетие). Отметим также, что сумма активных температур в степной зоне от линии Воронеж - Саратов - Оренбург с севера возрастает к югу от 2800°С до 3500°С (Волгоград). При этом КНЛТ этой суммы меняется от 140°С/10 лет (Воронеж), 110°С/10 лет (Саратов), 90°С/10 лет (Оренбург) до 130 (Волгоград). Сумма активных температур возрастает в юго-западном направлении в ЕЧР.
Для оценки влияния циркуляции атмосферы рассчитывались коэффициенты корреляции между индексами атмосферной циркуляции арктической осцилляции (АО), СевероАтлантического колебания (NAO) и температурой января и июля на всей территории ЕЧР. В период 1950-2019 гг. г (АО, ТВ) в январе достигает значения 0,6 на западе региона, ослабление влияния АО отмечается в центре, на востоке и юге ЕЧР. В июле связи слабые. С индексом NAO картина схожая.
В январе (рисунок 4) скандинавское колебание (SCAND) усиливает свое влияние на восточные и южные районы ЕЧР, где г достигает значения -0,6 (происходит выхолаживание территории степной зоны), в июле влияние SCAND слабое и лишь в Предуралье и на юге ЕЧР r»-0,2. Колебание EAWR наиболее эффективно в июле (рисунок 4) особенно в восточной части ЕЧР. Практически вся степная зона ЕЧР находятся под влиянием этой осцилляции (г=-0,6), что способствует охлаждению территории ЕЧР. В январе воздействие EAWR менее эффективно и лишь на крайнем северо-востоке ЕЧР и в Северном Кавказе г=-0,4.
Рассчитанные коэффициенты корреляции между индексами циркуляции и ТВ в период 1976-2019 гг. в целом подтверждает ранее сделанные выводы. В то же время конфигурация изокоррелят несколько меняется. Так, в январе г достигает максимального значения на юго-западе ЕЧР (г=0,6). Сходная картина получается для г (NAO, ТВ). Этот индекс эффективно действует на западе ЕЧР, где значения г достигают 0,7. Летом в степной зоне г»0,2.
С индексом SCAND связи более тесные в январе на юго-востоке и юге ЕЧР, в степной зоне г=-0,6. Таким образом, скандинавское колебание более эффективно зимой и способствует охлаждению значительной территории ЕЧР. Осцилляция EAWR, напротив, наиболее эффективно влияет на температурный режим почти всей территории ЕЧР (за исключением небольшой юго-
западной части) в летний период. Значения г достигают -0,6, -0,7 на востоке и юге ЕЧР. Таким образом, степная зона подвержена влиянию осцилляций 8СЛКБ зимой и EAWR летом.
Январь
Июль
Рисунок 4. Коэффициент корреляции температуры и индексов SCAND (январь) и EAWR (июль).
Коэффициенты синхронной корреляции, рассчитанные между температурой воздуха и Атлантико-мультидекадной осцилляцией (АМО) в период 1966-2020 гг. показали, что наилучшая корреляция устанавливается по годовым значениям (г достигает 0,5 для станции Саратовской области). Асинхронные корреляции, рассчитанные для отдельных месяцев, оказались более высокими, чем синхронные (сдвиг в июле 1 год, в октябре от 1 до 4 лет).
Выводы
1. Выявлен рост суммарной и фотосинтетически активной солнечной радиации в степных районах ЕЧР, что свидетельствует о повышении уровня их теплообеспеченности, особенно в летний период, что благоприятно сказывается на продуктивности сельскохозяйственных культур.
2. В целом в ЕЧР в XX-XXI веках происходит потепление климата с наибольшей скоростью в зимний период. Показано, что в период 2001-2019 гг. из-за паузы в глобальном потеплении произошло заметное снижение роста температуры. В степной зоне ЕЧР по данным ряда метеостанций в этот период за счет летних и осенних месяцев уменьшалась годовая сумма атмосферных осадков.
3. Сумма активных температур в степной зоне меняется в пределах от 2800 до 3500°С. При этом скорость ее роста в период 1976-2022 гг. достигла в Южном федеральном округе 145°С/10 лет, а сумма атмосферных осадков, наоборот, в летний период уменьшается со скоростью от 3,8 до 10,1 мм/10 лет, что свидетельствует о росте засушливости в степной зоне.
4. В зимний период, согласно данным корреляционного анализа, Северо-Атлантическое колебание способствует повышению температуры, Скандинавское колебание приводит к ее снижению. В летний период наиболее активно ведет себя осцилляция EAWR, под влиянием которой происходит охлаждение на рассматриваемой территории.
Список литературы
1. Мохов И.И. Изменения климата: причины, риски, последствия, проблемы адаптации и регулирования // Вестник РАН. 2022. Т. 92. № 1. С. 1-14.
2. Переведенцев Ю.П., Васильев А.А., Шерстюков Б.Г., Шанталинский К.М. Климатические изменений на территории России в конце XX - начале XXI века // Метеорология и гидрология. 2021. № 10. С. 14-16.
3. Титкова Т.Б., Золотокрылин А.А., Тарасова М.А. Соотношение тепла и влаги в сельскохозяйственных районах юга России в летний период при изменении климата // Метеорология и гидрология. 2023. № 9. С. 72-85.
4. Черенкова Е.А. Роль изменений атмосферной циркуляции в увеличении повторяемости летних засух на европейской части России // Метеорология и гидрология. 2023. № 9. С. 43-60.
5. Педь Д.А. Об определении дат устойчивого перехода температуры воздуха через определенные значения // Метеорология и гидрология. 1951. № 10. С. 38-39.
6. Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем / Под ред. С.М. Семенова. М.: Росгидромет, 2012. 507 с.
7. Бучинский Н.Е. Засухи и суховеи. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 214 с.
8. Грингоф И.Г., Пасечнюк А.Д. Агрометеорология и агрометеорологические наблюдения. СПб.: Гидрометеоиздат, 2005. 551 с.
9. Павлова В.Н., Караченкова А.А. Оценка изменений климатически обусловленной урожайности яровой пшеницы в земледельческой зоне России // Фундаментальная и прикладная климатология. 2020. № 4. С. 68-87.
10. Сиротенко О.Д. Имитационная система «Климат-Урожай» // Метеорология и гидрология. 1991. № 4. С. 67-73.
