CC BY
33УДК 551.58
DOI: 10.24412/cl-36359-2021-575-579
ОБ ИЗМЕНЕНИИ СТЕПЕНИ КОНТИНЕНТАЛЬНОСТИ КЛИМАТА В СТЕПНОЙ ЗОНЕ РОССИИ
ON THE CHANGE IN THE DEGREE OF CONTINENTALITY OF THE CLIMATE IN THE
STEPPE ZONE OF RUSSIA
С.В.Морозова1, Е.А.Полянская1, [НК. Кононова
2,3
S.V. Morozova1, E.A. Polyanskaya1, N.K. Kononova
2,3
1ФГБОУ ВО Саратовский национальный исследовательский государственный университет
имени Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия 2ФГБНУ Институт географии РАН, Москва, Россия 3Федеральный исследовательский центр Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского, Севастополь, Россия 1 Saratov State University, Saratov, Russia institute of Geography, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
3A.O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS, Sevastopol, Russia
E-mail: swetwl@yandex.ru
Аннотация. Рассмотрено изменение степени континентальности климата в Нижнем Поволжье и Южном Предуралье в три климатических периода - первую волну глобального потепления, период стабилизации и вторую волну глобального потепления. В двух регионах отмечен рост степени континентальности климата в первую волну глобального потепления и период стабилизации, и отсутствие его роста во вторую волну глобального потепления. Наибольшая изменчивость индекса континентальности в Нижнем Поволжье имеет место в первую волну глобального потепления, в Южном Предуралье - в период стабилизации.
Ключевые слова: континентальность климата, индексы континентальности, аридный и гумидный климат.
Abstract. The change in the degree of continental climate in the Lower Volga and Southern Pre-Urals in three climatic periods - the first wave of global warming, the period of stabilization and the second wave of global warming - is considered. An increase in the degree of continentality of the climate during the first wave of global warming and a period of stabilization was noted in two regions, and the absence of its growth during the second wave of global warming. The greatest variability of the continental index in the Lower Volga region takes place during the first wave of global warming, in the southern Pre-Urals during the stabilization period.
Key words: continental climate, indices of continentality, arid and humid climate.
По данным Оценочных докладов об изменениях климата, публикуемых в отечественных и зарубежных издательствах, в настоящее время на земном шаре фиксируются климатические изменения. Чаще всего климатические изменения связывают с изменениями температурного режима, гораздо реже с другими метеорологическими величинами и явлениями - осадками, облачностью, ветровым режимом, сроками наступления сезонных гидрометеорологических явлений, продолжительностью солнечного сияния и др. [1, 6, 7]. Практически никогда не исследуется такая характеристика климата, как степень его континентальности.
Целью настоящей работы стало исследование степени континентальности климата в двух смежных регионах России - Нижнем Поволжье и Южном Предуралье, расположенных в зоне аридного климата. Укажем, что авторами настоящей публикации исследовались изменения степени континентальности климата в гумидной зоне Европейской части России [3].
Существует множество различных способов оценки степени континентальности климата. Наиболее распространенными и часто употребляемыми выступают индекс континентальности Л. Горчинского и индекс С.П. Хромова [5]. Индекс Горчинского рассчитывается по формуле:
sin <р
где А - годовая амплитуда температур,
ф - географическая широта пункта.
Формула для расчета индекса континентальности по Хромову следующая:
К = (A- S,4 sin <р) /А
где А - годовая амплитуда температур,
ф - географическая широта пункта.
Видим, что в каждом из индексов, как во многих других, предложенных для оценки степени континентальности климата, обязательно присутствует годовая амплитуда температур. Именно годовая амплитуда температур является основным показателем континентальности климата.
При проведении настоящего исследования для оценки степени континентальности климата выбрана именно годовая амплитуда температур. Годовая амплитуда температур (А) рассчитывалась по формуле А = Тиюля -Тянваря как разность средних месячных температур самого теплого и самого холодного месяцев.
Сведения о средних суточных температурах были взяты с сайта «Погода и климат. Архивы погоды» (www.pogodaiklimate.ru). Временным промежутком исследования стали следующие временные интервалы: по метеостанции Саратов Юго-Восток с 1912 по 2017 годы, по метеостанции Оренбург с 1908 по 2019 гг. Таким образом, выбранные временные промежутки охватывают три интервала климатической изменчивости - первую волну глобального потепления, период стабилизации и вторую волну глобального потепления. Физическое и статистическое обоснование выделения периодов климатической изменчивости опубликовано в [4, 8].
Временные ряды годовых амплитуд температур воздуха были проверены на однородность методом ступенчатого тренда с использованием критерия Колмогорова -Смирнова [2]. Согласно проведенным расчетам годами нарушения однородности стали 1944 и 1975 годы на каждой из исследуемых станций.
В соответствии с проведенным статистическим анализом для Нижнего Поволжья (м/с Саратов Юго-Восток) периоды, в которые рассматривалась континентальность климата, стали следующие временные интервалы:
1) 1912-1943 гг. - соответствующий первой волне глобального потепления;
2) 1944-1974 гг. - совпадающий с периодом стабилизации;
3) 1975-2017 гг. - соответствующий второй волне глобального потепления.
Для Южного Предуралья (м/с Оренбург) первый и третий периоды оказались увеличенными на четыре и два года соответственно.
На рисунке 1 представлено изменение степени континентальности климата в указанные климатические периоды в Нижнем Поволжье (м/с Саратов). Как видно из рисунка, в каждом климатическом периоде степень континентальности растет. Причем самый сильный рост этого показателя отмечался в период стабилизации. Это подтверждают значения угловых коэффициентов линий тренда. Оказывается интересным тот факт, что при переходе от одного климатического периода к другому наблюдается резкий скачок (спад) показателя континентальности.
V - 0.2966* * 29,272
у * 0,1072* 4 зон93
СГ1 ¿т1! ^Т" ГУ'. ¿7'- С71. (7^ (т^ ^ о* ^ ^Т"-, (7*1 о с О
Рисунок 1. Изменение степени континентальности климата (годовой амплитуды температур) по данным м/с Саратов Юго-Восток.
Оценим статистическую значимость изменения степени континентальности климата от одного климатического периода к другому. Для такой оценки используем метод доверительных интервалов с применением статистики Стьюдента при уровне значимости 5% [2]. Границы
доверительных интервалов рассчитывалось по формуле:
.V ц Г V -= ,
УП
где х - среднее значение величины
(у - статистика Стьюдента, где у - показатель уровня значимости (95 %); 5 - среднее квадратическое отклонение; п - длина ряда.
Границы доверительных интервалов, значения коэффициентов наклона линий тренда, а также и другие статистики помещены в таблице 1
Таблица 1.
Оценка статистической значимости изменений годовых амплитуд температуры воздуха
в Нижнем Поволжье
Периоды, гг. Годовая амплитуда температуры воздуха
Саратов, м/с Саратов ЮВ
а х о Доверительные интервалы
1 0,297 33,17 4,29 [31,881;34,450]
2 0,107 32,65 4,25 [31,349;33,941]
3 0,033 30,62 3,87 [29,611;31,622]
Как видно из таблицы 1, наибольшая изменчивость исследуемой характеристики от одного естественного климатического периода к другому снижается. Самой высокой она была глобального потепления, соответственно самой малой - во вторую волну глобального потепления. Средние значения на каждом интервале также от периода к периоду падают, что в целом указывает на снижение степени континентальности климата. Статистической значимости подмеченных изменений не установлено, так как границы доверительных интервалов перекрываются.
Аналогичные процедуры выполнены по временному ряду годовых амплитуд температур воздуха по метеостанции Оренбург.
На рисунке 2 представлено изменение степени континентальности климата в Южном Предуралье (м/с Оренбург).
Рисунок 2. Изменение степени континентальности климата (годовой амплитуды температур) по данным м/с Оренбург.
Как видно из рисунка 2, тенденции изменения степени континентальности в различные периоды климатической изменчивости в Южном Предуралье аналогичны тенденциям изменения этой характеристики в Нижнем Поволжье. Также на фоне роста показателя континентальности в каждом периоде на концах периода наблюдается резкий скачок в изменении годовой амплитуды температур.
Однако, в Южном Предуралье (таблица 2) самая большая скорость роста степени континентальности отмечается в период стабилизации, а не в первую волну глобального потепления, как в Нижнем Поволжье. Также в Южном Предуралье в период стабилизации наблюдается наибольшая изменчивость годовых амплитуд температур, в то время как в Нижнем Поволжье самая большая их изменчивость характерна для первой волны глобального потепления. Исследование изменения показателя континентальности в различные климатические периоды методом доверительных интервалов также не показало статистической значимости.
Таблица 2.
Оценка статистической значимости изменений годовых амплитуд температуры воздуха
в Южном Предуралье
Периоды, гг. Годовая амплитуда температуры воздуха
Оренбург, м/c Оренбург
а х G Доверительные интервалы
1 0,16 36,8 4,29 [35,308; 38,214]
2 0,18 35,9 4,63 [34,154; 37,550]
3 0,03 34,6 4,23 [33,327; 35,873]
Таким образом, изменения степени континентальности климата в двух смежных регионах аридной зоны - Нижнем Поволжье и Южном Предуралье - проявляются идентично, однако некоторое своеобразие изменений этого показателя все же имеет место.
Список литературы
1. Второй Оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. М., 2014. 60 с.
2. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Изд-во Высшая школа, 2003. 480 с.
3. Завьялова Е.В., Морозова С.В. Сравнительная характеристика степени континентальности климата в контрастных по влагообеспеченности районах // Гидрометеорология и экология. Научные и образовательные достижения и перспективы: Труды Всерос. конф. к 70-летию со дня рожд. заслуженного деятеля науки, доктора физико-
математических наук, проф. Льва Николаевича Карлина. Изд-во: ООО «Аграф+», 2017. С. 199203.
4. Морозова С.В. Роль планетарных объектов циркуляции в глобальных климатических процессах. Саратов, 2019. 132 с.
5. Хромов С.П. Метеорология и климатология для географических факультетов. Издание 3-е. Л: Гидрометеоиздат, 1983. 456 с.
6. Intergovernmental Panel on Climate Change / eds. S. Solomon [et al.]. New York: Cambridge University Press, 2007. 200 p.
7. Intergovernmental Panel on Climate Change / eds. T. Stocker [et al.]. New York: Cambridge University Press, 2013. 1535 p.
8. Morozova S.V., Polyanskaya E.A., Kononova N.K., Molchanova N.P. and Solodovnikov A.P. Peculiarities of the global climate tendencies in the south-east Russian plains // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Vol. 381. 2019. https://iopscience.iop.org/issue/1755-1315/381/1.
