CC BY
58
УДК 911.2:551.58
ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ РЕГИОНАЛЬНОГО КЛИМАТА СУХОСТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
© 2014 г. Г.Х. Бадахова, М.В. Барекова, Г.Л. Каплан
Бадахова Галина Хамзатовна - ведущий метеоролог, Ставропольский гидрометцентр, пр. Октябрьской Революции, 6, г. Ставрополь, 355000, e-mail: [email protected].
Барекова Мариника Викторовна - кандидат физико-математических наук, ученый секретарь, Высокогорный геофизический институт, пр. Ленина, 2, г. Нальчик, КБР, 360030, e-mail: [email protected].
Каплан Григорий Львович - кандидат географических наук, главный специалист АСУ, Ставропольский краевой клинический консультативно-диагностический центр, ул. Ленина, 220, г. Ставрополь, 355035.
Badakhova Galina Khamzatovna - Main Meteorologist, Stavropol Hydrometcenter, Octyabrskaya Revolutsiya Ave, 6, Stavropol, 355000, Russia, e-mail: [email protected].
Barekova Marinika Viktorovna - Candidate of Physical and Mathematical Science, Science Secretary, High-Mountain Geophysical Institute, Lenin Ave, 2, Nalchik, KBR, 360030, Russia, e-mail: [email protected].
Kaplan Grigory Lvovich - Candidate of Geographical Science, Main Specialist ASU, Stavropol Regional Clinical Diagnostic and Consultative Center, Lenin St., 220, Stavropol, 355035, Russia.
Изложены результаты исследований основных показателей климата на территории сухостепных ландшафтов Ставропольского края. Анализ экстремумов и трендов в длинных рядах среднемесячных температур показал, что имеет место постепенное повышение среднегодовой температуры воздуха. Анализ режима осадков выявил наличие устойчивой тенденции увеличения сумм осадков в регионе. Расчеты индекса Де Мартонна показали повышение степени увлажнения региона. Число дней с осадками уменьшилось, увеличилось среднесуточное количество осадков. На севере региона возросла, а на остальной части снизилась повторяемость пыльных бурь.
Ключевые слова: климат, ландшафт, степь, температура, осадки, увлажнение, пыльная буря, изменение климата.
The paper tackles of a study of fluctuation of basic climatic parameters on the territory of droughty steppe landscapes of Stavropol Region. The analysis of extrema and trends in long-term series of monthly averaged temperatures showed, that the gradual increase of annual mean temperatures of air is observed. The analysis of precipitation regime has revealed the presence of the steady tendency of increase of the precipitation sums in region. The calculations of De Martonn index demonstrate the humidification degree of region. The number of days with precipitation decreases, the mean diurnal amount ofprecipitation increased. The increase of recurrence of dusters on the north of territory and the decreasing of recurrence of dusters on the south of territory are observed.
Keywords: dimate, landscape, steppe, temperature, precipitation, humidification, duster, climate change.
Ставропольский край расположен в пределах двух крупных природных геокомплексов ранга физико-географических стран - Русской равнины и Большого Кавказа. Несмотря на относительно небольшую площадь (66 тыс. км2), Ставрополье отличается большим разнообразием ландшафтов, которые можно разделить на два класса: ландшафты равнин Предкавказья и Большого Кавказа. Эти два класса включают в себя пять провинций. В равнинных представлены провинции лесо-степей, степей и полупустынь, в ландшафтах Большого Кавказа - предгорные лесостепи и степи, а также лесостепи и остепненные луга среднегорий. Равнинные лесостепи представлены типичными и байрачными видами. Равнинные степи - разнотравно-злаковые, злаковые и сухие, предгорные степи - луговидные. На территории края выделяется 24 индивидуальных ландшафта.
Степные ландшафты занимают более половины территории края, широким кольцом охватывая Ставропольскую возвышенность с запада, севера и востока, а на юге врезаясь в нее в районе Янкульской кот-
ловины. Средние высоты здесь составляют 200-350 м. В рельефе степной зоны преобладают эрозионно-аккумулятивные равнины, где водораздельные слабо-расчлененные пространства чередуются с речными долинами и балками. Функционируют ландшафты еще по принципу степных, однако их природные свойства в значительной мере стерты, поскольку 80 % площади провинции занимает пашня, в то время как природные экосистемы сохранились на 5-10 % площади. Коэффициент антропогенной нарушенности составляет 0,8 [1]. Сухие степи представлены Лево-кумским и Правокумско-Терским природно-куль-турными сильнодигрессионными сухостепными ландшафтами (номера 14 и 15 на рис. 1).
Территория сухостепной зоны протянулась от предгорной Минераловодской наклонной равнины (высоты 300-320 м над уровнем моря) почти на 200 км к северо-востоку до Кумо-Манычской впадины (до высот 50-60 м над уровнем моря), вследствие чего климат ландшафта неоднороден.
Рис. 1. Ландшафтная структура Ставропольского края: 1-5 - провинция лесостепных ландшафтов; 6-15 - степных; 16-19 - полупустынных; 20-23 -предгорных степных и лесостепных; 24 - провинция среднегорных ландшафтов лесостепей и остепненных лугов
На севере и востоке сухостепная зона граничит с полупустынными ландшафтами, на западе - с ландшафтами злаковых степей, на юге - с предгорной лесостепью.
Климат сухостепных ландшафтов формируется под воздействием циркуляционных процессов средних широт. В течение всего года над регионом преобладают континентальные воздушные массы умеренных широт, поскольку даже проникающие сюда воздушные массы морского и арктического происхождения бывают уже в сильной степени транс -формированными и под воздействием подстилающей поверхности окончательно превращаются в континентальные. Повторяемость континентальных воздушных масс составляет летом 60-70 %, а зимой -80 % и более. В течение всего года над регионом преобладает широтная циркуляция. Наиболее часто дуют восточные ветры, их средняя годовая повторяемость составляет в северной части 29, в центральной - 34, в южной - 29 %. Повторяемость западных ветров соответственно 16, 11 и 13 %, северных и южных - по 5-7 %. Таким образом, повторяемость широтно направленных ветров в 4,5 раза выше, чем ориентированных меридионально. В целом наибольшую повторяемость - 52-55 % - имеют ветры восточной составляющей, они же, как правило, отличаются и большей скоростью. За год отмечается в среднем 325 дней со средней скоростью ветра более 1 м/с. Средняя годовая скорость ветра - от 3,4 м/с на
севере территории до 1,3 - на юге. Сильные ветры (более 15 м/с) отмечаются около 30 дней в году, на юге - около 20, в основном в марте-июне, наиболее часто - в апреле-мае.
Термические ресурсы сухих степей достаточно высоки: средняя годовая температура превышает 11 °С (табл. 1а). Лето здесь обычно жаркое и сухое, зима неустойчивая, начинается примерно в середине декабря. Устойчивый снежный покров формируется в конце декабря, разрушается в конце второй декады февраля. Нередко устойчивый снежный покров за зиму вообще не устанавливается. В течение зимы отмечается более 40 дней с оттепелью. Средняя зимняя температура составляет -1,5 °С. Ежегодно отмечается 15-20 дней с минимальной температурой ниже -10 °С и 2-3 дня с температурой ниже -20 °С. Абсолютные минимумы температуры воздуха на территории сухостепных ландшафтов за последние 60 лет: -32,1 °С в Арзгире, -33,3 в Буденновске и -33,7 °С в Зеленокумске. Зима продолжается в среднем 80 дней.
В первые дни марта происходит переход к положительным средним суточным температурам и начинается весна - самый короткий период года (в среднем 66 дней). В начале весны нередки заморозки, всего за весну отмечается около 20 дней с отрицательными минимальными температурами. Максимальные температуры уже в апреле, как правило, превышают 20-градусную отметку.
Средняя весенняя температура - 10,6 °С. С переходом средней суточной температуры воздуха через 15 °С в конце первой декады мая начинается долгое (в среднем 145 дней) жаркое лето. Средняя летняя температура составляет 23 °С. В течение 50-60 дней максимальная температура воздуха превышает 30 °С. Самый жаркий месяц - июль со среднесуточной температурой около 26 °С. Абсолютные максимумы июльских температур составляют 42,4 °С в Зеленокумске, 43,4 °С в Арзгире и 43,8 °С в Буденновске (эта рекордная жара отмечена в 2011 г.). Августовские максимумы превышают 41 °С, июньские вплотную подошли к уровню 40 °С (39,3 °С в Арзгире, 39,4 в Зеле-нокумске и 39,9 °С в Буденновске).
Осень начинается в конце сентября и продолжается в среднем 75-80 дней. Средняя осенняя температура - 11,4 °С. Первые заморозки отмечаются уже в октябре, безморозный период длится в среднем 240245 дней.
Сравнение частей а, б и в табл. 1 [2, 3] показывает, что глобальное потепление не обошло Ставрополье стороной, и в сухостепной зоне прирост температур за первые 10 лет XXI столетия оказался даже более значительным, чем за предыдущие полвека. При этом более явно потепление выражено в северной части ландшафтов. Средние годовые температуры до 1961 г. составляли 9,8-10,1 °С, в 1961-2000 гг. - 10,1-10,4 °С, в 2001-2010 гг. - 11,3-11,5 °С. За 40 последних лет ХХ в. средняя годовая температура в Зеленокумске не изменилась, а за первые 10 лет нового века возросла на 1,4 °С. В Буденновске эти изменения составили соответственно 0,6 и 0,9 °С, в Арзгире - 0,5 и 1,0 °С.
Осадков на территории сухостепных ландшафтов выпадает немного (табл. 2а). Среднее годовое количество осадков составляет 400-450 мм. В отдельные годы количество выпавших осадков может существенно отличаться от среднемноголетней величины. За последние 60 лет максимальное годовое количество осадков составило 522 мм, минимальное - 271, за последние 10 лет - 504 и 312 мм соответственно. Внут-
ригодовое распределение годовой суммы осадков таково: 31 % приходится на холодный период года (ноябрь-март), 69 - на теплый период (апрель-октябрь). Максимальное месячное количество осадков за последние 60 лет - 229,5 мм - выпало в июне 1992 г. в Зеленокумске.
В течение года обычно отмечается около 130 дней с осадками, в том числе около 90 дней с суточным количеством осадков более 0,5 мм, около 30 дней с суточным количеством осадков более 5 мм и 10 дней с суточным количеством осадков более 10 мм. Максимальное суточное количество осадков - 127 мм -зафиксировано 21 июня 1983 г. в Зеленокумске.
Сравнение частей а, б и в табл. 2 [2, 3] показывает, что в целом имеет место увеличение количества осадков, выпадающих на территории сухостепных ландшафтов, однако в районе Зеленокумска, напротив, с середины 90-х гг. ХХ в. отмечается весьма значительное уменьшение количества осадков. На рис. 2 показано 86-летнее непрерывное изменение сумм осадков теплого периода по метеостанции Арз-гир. Очевидно наличие положительного линейного тренда у = 0,7823х + 217,28, однако уже кубический полином у = -0,0015х3 + 0,1999х^ - 6,6262х + 277,51 показывает наличие определенной цикличности периодов увеличения и уменьшения количества осадков.
Поскольку происходящие изменения климата выражаются в том, что одновременно растут и температуры, и осадки, особый интерес для сухостепных ландшафтов представляет общий результат этих изменений.
Для оценки изменения режима увлажнения сухо-степных ландшафтов за три вышеуказанных периода был рассчитан индекс увлажнения по Де Мартонну I = Я / (/ + 10), где Я - годовая сумма осадков, см; / -средняя годовая температура, °С. В новом веке на севере и юге зоны сухостепных ландшафтов повышение температуры превалирует над повышением осадков, вследствие чего там имеет место снижение общего увлажнения (табл. 3).
Таблица 1
Средняя месячная температура воздуха, °С а) 2001-2010 гг.
Станция Месяц
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Арзгир -2,5 -1,5 4,4 10,4 17,1 22,5 25,7 25,7 19,1 11,9 5,6 -0,4
Буденновск -2,8 -1,5 4,6 10,3 16,9 21,9 25,4 25,1 19,1 12,1 5,2 -0,9
Зеленокумск -2,3 -1,2 4,8 10,5 16,7 21,9 25,0 25,0 19,2 12,1 5,6 -0,1
б) 1961-2000 гг.
Станция Месяц
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Арзгир -3,7 -3,2 2,2 11,0 17,3 21,9 24,7 23,4 17,8 10,3 3,7 -0,5
Буденновск -3,6 -3,0 2,6 10,9 17,0 21,7 24,6 23,4 17,8 10,5 4,6 -0,9
Зеленокумск -3,1 -2,4 2,8 11,1 16,8 21,2 24,1 23,0 17,7 10,3 4,3 -0,5
в) до 1961 г.
Станция Месяц
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Арзгир -4,5 -3,8 1,3 9,4 17,0 21,6 24,9 23,5 17,4 10,3 3,7 -1,6
Буденновск -4,5 -3,9 1,5 9,3 16,8 21,3 24,3 23,3 17,2 10,5 3,5 -1,7
Зеленокумск -4,0 -2,6 2,1 9,8 16,8 21,1 24,0 23,4 17,3 10,8 3,8 -1,3
Таблица 2
Среднее месячное и годовое количество осадков, мм а) 2001-2010 гг.
Станция Месяц Год
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Арзгир 20 19 29 27 41 56 44 18 43 39 24 24 384
Буденновск 27 26 34 35 56 42 41 42 35 50 30 33 451
Зеленокумск 21 24 29 36 52 53 59 28 37 44 29 31 443
б) 1961-2000 гг.
Станция Месяц Год
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Арзгир 21 17 19 28 37 62 43 44 27 26 25 23 372
Буденновск 21 20 22 36 48 62 40 45 29 24 28 29 404
Зеленокумск 20 21 26 40 54 80 48 52 32 29 31 30 463
в) до 1961 г.
Станция Месяц Год
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Арзгир 19 16 18 24 34 43 43 38 28 26 24 22 335
Буденновск 19 14 16 27 42 47 54 36 30 27 23 19 354
Зеленокумск 27 22 27 31 55 74 49 44 34 31 32 27 453
Таблица 3
Индекс увлажнения по Де Мартонну
Станция до 1961 г. 1961-2000 гг. 2001-2010 гг.
Арзгир 1,64 1,82 1,79
Буденновск 1,79 1,98 2,12
Зеленокумск 2,25 2,30 2,07
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
Рис. 2. Многолетнее изменение сумм осадков теплого периода и его тренды, Арзгир: 1 - сумма осадков; 2 - линейный тренд; 3 - полиномиальный тренд
В сухостепных ландшафтах, как и на остальной территории Ставропольского края, имеют место неблагоприятные и опасные погодные явления. В теплый период года в сухостепных ландшафтах отмечается 2025 дней с грозой, максимальное годовое число дней с грозой в северной и южной частях сухостепной зоны составляет 33, в центральной части - 44 дня. Средняя суммарная продолжительность гроз растет в направлении с юга на север и составляет 30 ч в Зеленокумске,
40 ч в Буденновске и 60 ч в Арзгире. Наиболее высокой грозовой активностью отличается июнь.
Зимой, весной и осенью на территории ландшафта нередко образуются туманы. На юге отмечается около 30 дней с туманом за год, на севере - около 40, а в центральной части - более 60 дней. Средняя суммарная годовая продолжительность туманов существенно различается по территории и составляет около 140 ч на юге, около 150 ч на севере и около 360 ч в центральной части
ландшафта. От 89 на юге до 94 % продолжительности туманов приходится на холодный период. Наиболее часто туманы отмечаются в ноябре и декабре.
Весьма болезненны для чувствительной природы сухостепной зоны явления, обусловленные недостаточным увлажнением региона: длительные бездожд-ные периоды, засухи, суховеи, пыльные бури, пыльный поземок.
Повторяемость пылевых явлений неодинакова в разных районах Ставрополья, но сухостепная зона очень уязвима в этом отношении. В среднем за год здесь отмечается 25-35 дней с пылевыми явлениями. Однако в отдельные годы число дней с пыльной бурей значительно превосходит средние показатели: в Арзгире в 1999 г. было зафиксировано 64 дня с пыльной бурей. Высокой повторяемости пыльных бурь на востоке края способствует равнинный рельеф местности. Постоянными источниками пыли здесь являются также возникшие в результате пересыхания рек и озер опустыненные участки, где накоплены рыхлые осадочные отложения или лёссы. В поймах рек, долинах и котловинах, где почва задернована, и ветер несколько ослаблен, число дней с пыльной бурей несколько меньше [2]. В годы с достаточной влагообеспеченностью пыльных бурь в таких местах или не бывает вовсе, или число их не превышает 1-2 за год. Непрерывная продолжительность пыльных бурь обычно составляет 1-5 дней, но в исключительно редких случаях может увеличиться до 11-15 дней. Несмотря на незначительную повторяемость зимних пыльных бурь, иногда они также бывают весьма интенсивными и крупномасштабными. По мере продвижения к юго-западу пылевые явления на территории ландшафта ослабевают, и метеостанцией Буденновск чаще фиксируются уже не пыльные бури, а пыльный поземок. Отмечаются они в среднем 35 дней в году, средняя суммарная годовая продолжительность - также 115 ч. На юге
Поступила в редакцию_
ландшафта пылевые явления отмечаются лишь раз в два года и продолжаются 1-2 ч.
В качестве выраженной многолетней тенденции изменения климата ландшафта можно констатировать значительное сокращение площади распространения пыльных бурь по территории ландшафта. Однако в северной части повторяемость пыльных бурь все же достаточно велика, более того, во второй половине ХХ в. она не только не снизилась, но даже возросла: в Арзгире в 1996-2000 гг. пыльные бури ежегодно наблюдались от 9 до 64 дней в году; повторяемость их в августе снизилась вдвое, но во все остальные все месяцы увеличилась в 3 - 6 раз [2, 5].
Таким образом, пылевые явления в современных климатических условиях на большей части сухостеп-ной зоны представляют собой реальный неблагоприятный климатический фактор, негативно влияющий также и на экологическое состояние региона. Особенно опасны пыльные бури в весенний период, когда озимые посевы еще недостаточно укоренились и при интенсивных бурях подвергаются выдуванию. В такой ситуации пыльная буря может стать настоящим экологическим бедствием и причинить большой материальный ущерб.
Литература
1. Шальнев В.А. Эволюция ландшафтов Северного Кавказа. Ставрополь, 2007. 308 с.
2. Бадахова ГХ., Кнутас А.В. Ставропольский край: современные климатические условия. Ставрополь, 2007. 271 с.
3. Справочник по климату СССР. Вып. 13. Ч. 2 : Температура воздуха и почвы. Л., 1966. 492 с.
4. Справочник по климату СССР. Вып. 13. Ч. 4 : Влажность воздуха, атмосферные осадки, снежный покров. Л., 1968. 356 с.
5. Справочник по климату СССР. Вып. 13. Ч. 3 : Ветер. Л., 1967. 331 с.
17 декабря 2013 г.
