CC BY
7
SCIENCE TIME
ОСОБЕННОСТИ КЛИМАТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА НАД ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИЕЙ РОССИИ В ОСЕННИЙ ПЕРИОД ГОДА
Задорожная Тамара Николаевна, Любимов Роман Геннадиевич, Вялова Ольга Владимировна, Военный учебно-научный центр «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина», г. Воронеж
E-mail: Ol.vyalova@yandex.ru
Аннотация. Данная статья посвящена исследованию поля температуры в секторе Восточной Европы, Получены уточненные климатические данные, которые могут быть использованы в различных отраслях < | хозяйственной деятельности. В них представлены сведения как о среднем наблюдающемся режиме в различных пунктах, так и о возможном потолке, в пределах которого возможны температурные колебания.
Ключевые слова: Восточная Европа, средняя месячная температура воздуха, максимальная, минимальная, норма, сигма.
Принятая Правительством Российской Федерации (РФ) на 2020-2030 годы стратегия социально-экономического развития предусматривает проведение исследований по оценке эффективности производительных сил муниципальных регионов. Европейская территория РФ находится в зоне активного сельскохозяйственного производства и для его успешного развития необходимо наличие комплекса агроклиматических ресурсов и, прежде всего, температурного режима, связанного с процессами произрастания и вызревания растений, а также в период подготовки растений к зимнему периоду и обеспечения их зимостойкости в различных регионах.
При перспективном планировании различных видов деятельности, как правило, используется климатическая информация. Учитывая тот факт, что в последние десятилетия происходит увеличение скорости изменения климата, в целях уточнения уже имеющихся практических рекомендаций, возникает необходимость в их уточнении, с учетом появляющихся новых данных. В данной работе проведено исследование климатических характеристик температуры воздуха на Европейской территории России в осенний период. Информационной базой служила средняя месячная температура воздуха в узлах регулярной сетки
I
1 SCIENCE TIME 1
точек с шагом 2,5° на 1000 гПа, поверхности в октябре, по данным международного архива реанализа ЖИР/ЫСАЯ [1] за период с 1958 по 2017 годы. Выборка одноименных месяцев составила 59 лет. Исследуемой территорией являлась восточная Европа в секторе 30-60° в.д., в широтной зоне 40-60° с.ш..
Важной климатической характеристикой является среднее многолетнее значение средней месячной температуры воздуха Т(г, которое
рассчитывалось во всех узлах регулярной сетки точек (г, у), на всем временном интервале за период с 1958 по 2017 гг., по формуле:
- 1 N
т У)=-1Т (I, у),
— *=1
где Т (/,_/) - температура воздуха в каждом узле, расположенном на пересечении /-ой широты и у'-ой долготы, / - порядковый номер года одноименных месяцев (октябрей) в выборке, М-количество лет в выборке (N=59).
В дальнейшем эти величины для краткости будем называть «нормами». Их распределение по территории для средней месячной температуры воздуха представлено в таблице 1. Для наглядности выделены отрицательные и положительные поля температуры и их интенсивность.
Таблица 1
«Нормы» средних месячных температур воздуха в узлах регулярной сетки (1958-2017 гг.), октябрь
С.ш. Восточная долгота, град
град 30 32,5 35 37,5 40 42,5 45 47,5 50 52,5 55 57,5 60
60 -1,07 -2,13 -3,02 -3,68 -4,12 -4,46 -4,83 -5,30 -5,89 -6,50 -7,05 -7,44 -7,7
57,5 -0,12 -1,28 -2,31 -2,81 -3,13 -3,34 -3,60 -4,02 -4,60 -5,22 -5,74 -6,08 -6,2
55 -0,11 -1,17 -1,94 -2,36 -2,52 -2,59 -2,72 -3,17 -3,76 -4,41 -4,96 -5,31 -5,5
52,5 0,66 -0,09 -0,63 -0,94 -1,09 -1,18 -1,31 -1,58 -2,01 -2,52 -3,00 -3,34 -3,6
50 1,80 1,40 0,97 0,47 -0,03 -0,46 -0,77 -1,02 -1,32 -1,75 -2,27 -2,80 -3,2
47,5 4,59 4,72 4,52 3,91 3,05 2,26 1,73 1,44 1,14 0,61 -0,16 -0,97 -1,6
45 7,44 8,07 8,23 7,74 6,81 5,90 5,31 4,94 4,44 3,48 2,16 0,94 0,3
42,5 9,72 10,37 11,02 10,81 10,16 9,51 9,16 8,92 8,31 6,99 5,17 3,56 2,9
40 11,96 12,59 12,97 12,88 12,49 12,22 12,31 12,50 12,21 11,05 9,24 7,61 7,0
1 SCIENCE TIME 1
Из таблицы видно, что в распределении «норм» Т(/, у), преобладает
зональный характер, связанный с особенностями притока солнечной радиации к различным широтным зонам, которые обусловили однородное их понижение с юга на север. В то же время, сезонная адвекция тепла из Атлантики, зависящая от удаленности рассматриваемого пункта от океана, способствует понижению температуры с запада на восток.
В результате, самая высокая температура наблюдается на юго-западе рассматриваемой территории, на широте 40о с.ш., максимальное ее значение ((Т(7,у) = +12,970С) формируется в узле сетки с координатами 40о с.ш., 35° в.д.. К востоку температура воздуха на этой широте понижается до +7,0 0С, достигая минимального значения на долготе 60° в.д. .
Монотонно понижаясь к северу, температура воздуха практически остается положительной лишь в широтной зоне 40-47,5° с.ш. Начиная с широты 50° с.ш. преобладает отрицательный фон температуры с минимальным значением (- 7,7 0С) на северо-востоке рассматриваемой территории в точке с координатами 60° с.ш., 60° в.д..
В результате, в осенний период положительными температурами охвачено 46,2 % рассматриваемой территории, из них со средней месячной температурой
у) > 5 0С составляет лишь около 26,5% узлов, расположенных на широте
40 и частично - на широте 42,5° с.ш. Территория, на которой средняя месячная температура воздуха осенью достигает более 10 0С, составляет около 12 % и располагается на широте 40° с.ш., в секторе долгот 30-52,5° в.д..
Севернее 50° с.ш. на всех широтах преобладает отрицательный фон температуры, однако его значения находятся в основном в пределах 0 - 5 0С. Территория с температурой воздуха Т < - 5 0С располагается на крайнем северо-востоке и составляет всего 10,2 %. На остальной части территории температура воздуха находится в пределах 0 ± 50С.
Контраст температур между западными и восточными районами колеблется от 4,20С на широте 52,5°с.ш. до 7° С на широте 45° с.ш.. Контраст температур между южными и северными широтами находится в пределах от 12-14 0С на границах территории, до 18 0С в центральных районах.
Изменения температуры между смежными узлами вдоль фиксированной широты не велики и едва достигают 1,0 0С. В то же время градиент температуры Т
5 ± °С/2,5° с.ш. вдоль долготы характеризуется большим разнообразием. Распределение величины 5Т по территории представлено на рисунке 1.
SCIENCE TIME
□ 57,5-60 ■ 55-57,5 ■ 52,5-55 □ 50-52,5 ■ 47,5-50 □ 45-47,5 »42,5-45 40-42,5
50 55,00 60,00
восточная долгота,град
Рис. 1 Распределение межширотных градиентов 5 Т °С/2,5°с.ш. средней месячной температуры воздуха вдоль фиксированных долгот у , октябрь
По оси абсцисс отложены долготы, кратные 2,5°, по оси ординат - величина межширотного градиента температуры 5 для каждой пары широт - За { принят узел, расположенный на более южной широте. Из рисунка видно, что градиент температуры на различных долготах колеблется в больших пределах. Минимальная скорость понижения температуры воздуха при движении с юга на север наблюдается в высоких широтах, особенно между широтами 55-57,5° с.ш.. Она имеет четко выраженный ход с максимальными значениями на долготах 4547,5° в.д., и с минимумами на границах рассматриваемой территории.
К югу межширотные градиенты температуры увеличиваются, достигая максимальных значений (5 = 4,0° С) между широтами 40-42,5° с. ш. в секторе долгот 50-60° в.д.. К западным границам территории градиенты на этих широтах уменьшаются, но их величины не опускаются ниже 2°С. Аналогичные величины межширотных градиентов наблюдаются примерно до широты 50^ с.ш., но их экстремумы монотонно смещены к западным долготам.
Представленное распределение средних многолетних значений имеет практическую направленность. Оно может быть использовано в качестве руководящего документа при планировании различных видов деятельности. Вместе с тем, для эффективного использования климатической информации, необходимо иметь сведения и о возможных экстремальных значениях, которые могут наблюдаться на исследуемой территории.
В таблице 2 представлено распределение по территории «норм» максимальной средней месячной температуры.
1 SCIENCE TIME 1
Таблица 2
Распределение «норм» средних значений максимальной температуры воздуха (1958-2017 гг.), октябрь
С.ш. Восточная долгота, град
град 30 32,5 35 37,5 40 42,5 45 47,5 50 52,5 55 57,5 60
60 3,4 2,73 2,14 1,75 1,53 1,38 1,2 0,92 0,53 0,13 -0,16 -0,3 -0,3
57,5 4,53 3,76 3,23 2,94 2,85 2,83 2,71 2,44 2,06 1,69 1,46 1,45 1,6
55 4,53 3,76 3,23 3,26 3,34 3,44 3,38 3,13 2,74 2,36 2,14 2,12 2,2
52,5 5,5 5,27 5,26 5,06 4,78 4,37 3,99 3,63 3,26 2,86 2,6 2,49 2,4
50 8,03 8,26 8,32 8,02 7,38 6,6 5,93 5,46 5,13 4,79 4,31 3,7 3,1
47,5 11,47 11,98 12,07 11,5 10,4 9,13 8,03 7,28 6,81 6,79 6,74 5,88 4,6
45 14,59 15,24 15,33 14,7 13,4 11,9 10,6 9,63 9,36 10,2 9,94 8,9 7,6
42,5 17,06 17,21 16,73 15,77 14,66 13,67 12,83 12,77 13,36 12,94 11,85 10,82 10,0
40 17,67 18,07 18,26 18,09 18,27 17,77 16,76 16,29 16,01 16,32 15,74 I4.S2 14,2
Из таблицы следует, что в отдельные периоды температура воздуха в осенний период, практически на всей рассматриваемой территории (97,4%), может достигать высоких положительных значений. Исключение составляет лишь три пункта на востоке широты 60о с.ш.
Наиболее высокие средние месячные максимальные температуры наблюдаются на юго-западе территории, где экстремальная температура в точке с координатами 40° с.ш., 35° в.д, составила +18,26 0С. В общем, температура выше 15°С наблюдается на 14,8 % территории и располагается на широтах 40-42,5° с.ш., 54,7 % площади охвачено температурой более +5°С; территория с температурой более 10°С составляет 32,5 %.
В таблице 3 представлено пространственное распределение средних минимальных температур.
Таблица 3
Распределение по территории средней минимальной температуры 1958-2017 гг.
С.ш. Восточная долгота, град
град 30 32,5 35 37,5 40 42,5 45 47,5 50 52,5 55 57,5 60
60 -7,4 -8,73 -9,66 -10,2 -10,3 -10,3 -10,6 -11,0 -12,1 -13,6 -15,1 -16,3 -17,1
57,5 -7,14 -8,59 -9,48 -9,79 -9,9 -9,82 -10,0 -10,6 -11,4 -12,3 -13,0 -13,5 -14,1
55 -8,59 -9,45 -9,86 -9,89 -9,72 -9,59 -9,81 -10,5 -11,7 -13,1 -14,3 -15,0 -15,2
52,5 -9,1 -9,88 -10,3 -10.5 -10,4 -10,3 -10,4 -10,9 -12,0 -13,3 -14,6 -15,0 -15,5
50 -7,23 -7,95 -8,77 -9,7 -10,4 -10,7 -10,6 -10,6 -11,0 -11,8 -12,8 -13,4 -13,6
47,5 -3,03 -3,38 -4,42 -6,4 -7,64 -8,54 -8,56 -8,12 -7,93 -8,45 -9,46 -10,4 -10,7
45 2,02 2,39 1,71 0,12 -2,0 -3,35 -3,63 -3,35 -3,34 -4,29 -6,03 -7,67 -8,21
42,5 5,38 6,58 6,4 5,53 4,16 2,81 2,28 2,25 1,81 0,26 -2,21 -4,46 -5,25
40 8,02 8,33 7,97 7,31 6,75 6,7 7,12 7,17 6,84 5,48 2,99 0,29 -0,91
1 SCIENCE TIME 1
В период с экстремально низкой температурой отрицательными значениями охвачено 77,8% исследуемой территории. Из них 67,5% территории находится в зоне с температурой ниже -5°С, которая охватывает практически все северные широты, начиная с 47,5° с.ш. Средняя месячная температура воздуха, превышающая -10оС, располагается в широтной зоне 50-60° с.ш. в центральных и восточных районах рассматриваемой территории. Встречается температура воздуха и ниже -15° с.ш. Однако она имеет локальный характер, занимает лишь 6 % территории и наблюдается на долготах 55-60° в.д., опускаясь до 47,5° с.ш.
Вместе с тем на более 22,2 % территории сохраняется температура положительная, при этом, на 12 % территории она превышает +5° С и располагается, в основном, на юго-западе, на широтах 40-45° с.ш. Максимальная температура может достигать +8,33°С. Амплитуда температуры по территории составляет 25°С
Важной климатической характеристикой является среднее квадратическое отклонение о (сигма), которое характеризует степень устойчивости полученных климатических норм и рассчитывается по формуле:
*(!,3 ) = ^ NIТ ('.3 )-~ ('. 3))
На рисунке 2 представлено распределение параметра а, осредненного по широтам вдоль фиксированной долготы:
3 ) = 11 3)' к
где X - фиксированная долгота ( Х= 30... 60° в.д.), ф - порядковый номер широты, кратный 2,5° с.ш., ф (ф = 60, 62,5, 65, 67,5, 70, 72,5, 75, 77,5, 80° с.ш.), к - количество используемых широт.
Данный параметр характеризует степень доверия к нормам, как прогностическим рекомендациям. Чем больше величина а, тем больше ошибка прогноза, тем меньше доверия к предлагаемым рекомендациям.
1 SCIENCE TIME 1
пп
U ° 2,80
(С S
х 2,60 и ' 1 /|П
Z,4-U 30 32,5 35 37,5 40 воете 42,5 )чна? 45 дол 47,5 гота. 50 град 52,5 55 57,5 60
Рис. 2 Характер изменения параметра öx, осредненного вдоль долготы X
Из рисунка видно, что величина среднего квадратического отклонения не постоянна. Оно находится в пределах от 2,45°С в западных районах до 3,08 °С в крайних восточных. Поэтому, исходя из выше сказанного, с наибольшим доверием можно относиться к данным, рассчитанным для территории, ограниченной долготами 30-50° в.д.. Для территории, расположенной к востоку, доверие к прогнозу уменьшается.
В результате проведенного исследования получены уточненные климатические данные, которые могут быть использованы в различных отраслях хозяйственной деятельности. В них представлены сведения как о среднем наблюдающемся режиме в различных пунктах, так и о возможном потолке, в пределах которого вероятны температурные колебания.
Литература:
1. NCEP/NCAR Reanalysis Project [Электронный ресурс]. - URL: http:// www.esrl.noaa.gov/pcd/data/reanalysis/reanalysis.shtml (дата обращения: 22.10.2018)
