CC BY
4УДК 551.583 Камалова Р.Г., Наумова Н.В., Закирова А. Ф.
Камалова Р.Г.
старший научный сотрудник лаборатории мониторинга климатических изменений и углеродного баланса экосистем
Уфимский государственный нефтяной технический университет
(г. Уфа, Россия)
Наумова Н.В.
аспирант
Уфимский государственный нефтяной технический университет
(г. Уфа, Россия)
Закирова А.Ф.
аспирант
Уфимский государственный нефтяной технический университет
(г. Уфа, Россия)
ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЙ АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН В УСЛОВИЯХ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ
Аннотация: процесс глобального потепления климата существенно влияет на агроклиматические ресурсы. Настоящая статья посвящена изучению агроклиматических ресурсов и их изменчивости на территории Республики Башкортостан. В качестве агроклиматических показателей были рассчитаны суммы среднесуточных температур воздуха выше 0 и 10 °С, гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова. В качестве исходных материалов использовались данные многолетних метеорологических наблюдений 30 метеорологических станций за период 1961-2020 гг. Проведен анализ многолетней динамики рассчитанных агроклиматических показателей, выявлены пространственно-временные закономерности в их распределении на территории Башкортостана и в его регионах (Предуралье, Южный Урал, Зауралье).
Ключевые слова: изменение климата, агроклиматические условия, сумма температур, атмосферные осадки, тренд-анализ.
Благодарность: исследование выполнено при поддержке гранта Министерства образования и науки Республики Башкортостан НОЦ-РМГ-2023 «Создание методологических основ оценки баланса парниковых газов и определения потенциала депонирования углерода в экосистемах»
Наблюдаемое изменение климата напрямую влияет на сельскохозяйственное производство. В разных регионах мира отклики климатических изменений проявляются преимущественно отрицательно для аграрного сектора. В ряде стран Европы [1-4], Азии [5-7] и Африки [8-10] отмечается интенсивный процесс аридизации. Анализ соответствующих публикаций показывает, что изменения в количестве осадков и водообеспеченности окажут значительное влияние на потребность сельскохозяйственных культур в воде (на орошение), урожайность, повышение стоимости водных ресурсов и, как следствие, снижение сельскохозяйственного производства в Европе [11, 12], в Азии [5, 6, 13-16], в Африке [9].
Следовательно, растущий интерес к вопросам исследований изменений климата регионов в настоящее время имеет большое значение. В представленном исследовании проанализированы основные агроклиматические показатели Республике Башкортостан (далее - РБ). Агроклиматические ресурсы республики позволили ей стать одним из лидеров сельскохозяйственного производства России.
В качестве агроклиматических показателей были проанализированы пространственно-временные ряды следующих характеристик: суммы среднесуточных температур воздуха выше 0 и 10 °С (ХТ > 0°С и ХТ > 10°С соответственно), индексы увлажнения Высоцкого-Иванова и гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова.
Для расчетов показателей в основном использованы данные наблюдений с 1961 по 2020 гг. на 30 метеостанциях республики, входящих в сеть
Башкирского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [17].
Результаты расчетов сумм среднесуточных температур воздуха выше 0 °С, представленные в таблице 1, показывают, что осредненная на территории республики ХТ>0°С составляет 2575°С. Ее величина повышается с севера на юг от 2341 до 2839 °С, понижаясь в горной части республики до 2145 °С.
Таблица 1. Агроклиматические показатели Республики Башкортостан.
Агроклиматический показатель Среднее значение Максимум (год) Минимум (год) КНЛТ (на 10 лет)
2Т> 0°С С) 2575 3228 (2012) 2181(1969) 58,4
2Т> 10°С (°С) 2250 2926(2012) 1804(1986) 54,4
ГТК 1,12 2,0 (1994} 0,4 (2010) 0,003
Продолжительно сть вегетационного периода(дни) 173 200(1991) 154 (1998) 1,9
Примечание: жирным шрифтом выделены статистически значимые КНЛТ на уровне достоверности р < 0,05
В рассматриваемом периоде минимальные ХТ>0 °С приходились преимущественно на 1969 г., на отдельных метеостанциях - на 1964, 1978 и 1992 гг. В 1969 г. значения этого показателя были самими низкими для большей территории и варьировались от 1794 °С в горной части до 2407 °С в южной части Предуралья. Максимальные ХТ>0 °С практически повсеместно наблюдались в 2012 г. (за исключением 2010 и 2019 гг. - по одному случаю): от 2818 °С до 3621 °С.
Основной тенденцией ХТ>0°С в 1961-2020 гг. является ее значимое увеличение со скоростью 58,4 °С/10 лет (таблица 1, рисунок 1). Наибольшее увеличение выявлено на южных метеостанциях Зауралья (83,7 °С/10 лет) и
Предуралья (71,1-82,2 °С/10 лет), наименьшие значения - в северных частях Предуралья, Зауралья и Южного Урала (КНЛТ от 39 до 48 °С/10 лет). Соответственно, максимальные изменения приходятся на южную часть республики, минимальные - на северную. Все тренды являются статистически значимыми, за исключением метеостанции Мелеуз.
Рис. 1. Многолетний ход ХТ>0 °С и ХТ>10 °С, осредненных в Республике Башкортостан за 1961-2020 гг.
Сумма ХТ>10 °С в среднем по республике составляет 2250 °С (таблица 1). Наименьшие ее значения приходятся на горную часть (1771-1883 °С), что объясняется более сокращенным теплым периодом.
Минимальные ХТ>10 °С выявлены преимущественно в 1986 г., а также в 1969, 1973, 1992, 2002 гг. Рекордно низкая ХТ>10 °С отмечена в горной части на метеостанции Башкирский государственный заповедник и составила 1278 °С (1969 г.). Максимальные ХТ>10 °С приходятся в основном на 2012 г., а также по отдельным метеостанциям - на 1995, 1999 и 2016 гг. Наибольшие значения данного показателя обнаружены на метеостанциях юга Зауралья (3297 °С) и юга Предуралья (3239-3297 °С).
Тренды многолетнего хода ХТ>10 °С свидетельствует об ее устойчивом увеличении на 54,4 °С/10 лет (таблица 1). По всем метеостанциям тенденции
статистически значимы. Значения КНЛТ увеличиваются преимущественно в южном направлении. Наибольший КНЛТ ХТ>10 °С характерен для метеостанций южной части Зауралья (77,4 °С/10 лет) и Предуралья (75,4 °С/10 лет).
Осредненное значение ГТК для республики составляет 1,12 (оптимальная влагообеспеченность), в Предуралье - 1,10, горной части - 1,42, Зауралье - 0,95.
Рис. 2. Временное распределение гидротермического коэффициента Селянинова в Республике Башкортостан за 1961-2020 гг.
Анализ динамики ГТК выявил (рисунок 2), что в республике его осредненный КНЛТ в 1961-2020 гг. составляет 0,003 ед./10 лет. На 19 станциях, расположенных преимущественно в северной части республики, обнаружены положительные тренды ГТК. На южных станциях выявлены в основном отрицательные КНЛТ ГТК. Значение этого показателя варьируется в республике от -0,07 до 0,05 ед./10 лет. При сравнении изменений ГТК в периоды 1961-1990
и 1991-2020 гг., выявлено, что их тенденции разнонаправленные: в первом тридцатилетии она положительная (0,08 ед./10 лет), во втором - отрицательная (-0,08 ед./10 лет). В последнем случае по данным 24 метеостанций КНЛТ ГТК отрицательны.
Таким образом, в связи с изменениями климатических условий меняются важнейшие агроклиматические характеристики в Республике Башкортостан. В период 1961-2020 гг. суммы среднесуточных температур выше 0 и 10 °С имеют значимый рост на всей изучаемой территории (58,4 и 54,4 °С/10 лет соответственно). Наибольшая скорость роста данных показателей выявлена в 1981-2010 гг. Осредненный гидротермический коэффициент Селянинова составляет 1,12. Установлено, что в 1961-1990 гг. знак тренда гидротермического коэффициента Селянинова был положительным, в 1991-2020 гг. - становится отрицательным. Таким образом, в настоящее время отмечается усиление засушливости в районах, где происходит устойчивый рост температуры воздуха и уменьшение сумм осадков, что особенно проявляется в период вегетации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Deng K.-Q., Azorin-Molina C., Yang S., Hu C.-D., Zhang G.-F., Minola L., Vicente-Serrano S., Chen D. Shifting of summertime weather extremes in Western Europe during the last decade // Advances in Climate Change Research. 2022. https://doi.org/10.1016/j.accre.2022.01.008;
2. Лысенко С.А., Логинов В.Ф. Мультидекадные колебания температурно-влажностных характеристик на территории Беларуси // Гидрометеорология и образование. 2020. № 4. С. 39-50;
3. Sustainable Management of Water Resources in Agriculture. 2010. Paris, France: OECD Publishing. 120 p.;
4. Акимов Л.М. Тенденции изменения термического режима на аридных и сопредельных территориях Европейской части России в летний период // Аридные экосистемы. 2021. № 4 (89). Том 27. С. 3-12. https://doi.org/10.24412/1993-3916-2021-4-3-12;
5. Dosio A., Spinoni, J., Migliavacca M. Record-breaking and unprecedented compound hot and dry summers in Europe under different emission scenarios // Environmental Research Climate. 2023. Vol. 2. P. 045009. https://doi.org/10.1088/2752-5295/acfa1b;
6. Liu Yo., Liu Yu., Wang W., Fan Xi., Cui W. Soil moisture droughts in East Africa: Spatiotemporal patterns and climate drivers // Journal of Hydrology: Regional Studies. 2022. Vol. 40. P. 101013. https://doi.Org/10.1016/j.ejrh.2022.101013;
7. Omar M.E.D.M., Moussa A.M.A., Hinkelmann R. Impacts of climate change on water quantity, water salinity, food security, and socioeconomy in Egypt // Water Science and Engineering. 2021. Vol. 14, Iss. 1. P. 17-27. https://doi.org/10.1016/j.wse.2020.08.001;
8. Shiferaw B., Tesfaye K., Kassie M., Abate T., Prasanna B.M., Menkir A. Managing vulnerability to drought and enhancing livelihood resilience in sub-Saharan Africa: Technological, institutional and policy options // Weather and Climate Extremes. 2014. Vol. 3. Pp. 67-79. https://doi.org/10.1016/j.wace.2014.04.004;
9. Chalchissa, F.B., Diga, G.M., Feyisa, G.L. et al. Geospatial variabilities and trends in extreme agroclimatic indicators in the Jimma Zone, Southwest Ethiopia // Theor Appl Climatol. 2023. https://doi.org/10.1007/s00704-023-04630-x;
10. Angom J., Viswanathan P.K., Ramesh M.V. The dynamics of climate change adaptation in India: A review of climate smart agricultural practices among smallholder farmers in Aravalli district, Gujarat, India // Current Research in Environmental Sustainability. 2021. Vol. 3. C. 100039. https://doi.Org/10.1016/j.crsust.2021.100039;
11. Karimi V., Karami E., Keshavarz M. Climate change and agriculture: Impacts and adaptive responses in Iran // Journal of Integrative Agriculture. 2018. Vol. 17, Iss. 1. P. 1-15. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(17)61794-5;
12. Nissan H., Muñoz A.G., Mason S.J. Targeted model evaluations for climate services: A case study on heat waves in Bangladesh // Climate Risk Management. 2020. Vol. 28. P. 100213. https://doi.org/10.1016/j.crm.2020.100213;
13. Yang, Y., Maraun, D., Ossó, A., and Tang, J.: Increased spatial extent and likelihood of compound long-duration dry and hot events in China, 1961-2014 // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2023. Vol. 23, iss. 2, Pp. 693-709. https://doi.org/10.5194/nhess-23-693-2023;
14. Hao Z., Hao F., Xia Yo., Feng S., Sun C., Zhang X., Fu Yo., Hao Yi., Zhang Yu, Meng Yu. Compound droughts and hot extremes: Characteristics, drivers, changes, and impacts //
Earth-Science Reviews. 2022. Vol. 235, P. 104241.
https://doi.Org/10.1016/j.earscirev.2022.104241;
15. Arnell N.W., Freeman A. The effect of climate change on agro-climatic indicators in the UK // Climatic Change 165, 40 (2021). https://doi.org/10.1007/s10584-021-03054-8;
16. Georgopoulou E., Mirasgedis S., Sarafidis Y., Vitaliotou M., Lalas D.P., Theloudis I., Giannoulaki K.-D., Dimopoulos D., Zavras V. Climate change impacts and adaptation options for the Greek agriculture in 2021-2050: A monetary assessment // Climate Risk Management. 2017. Vol. 16. P. 164-182. https://doi.org/10.1016/j.crm.2017.02.002;
17. Фондовые материалы Башкирского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.
Kamalova R. G., Naumova N. V., Zakirova A.F.
Kamalova R.G.
Ufa State Petroleum Technological University (Ufa, Russia)
Naumova N.V.
Ufa State Petroleum Technological University (Ufa, Russia)
Zakirova A.F.
Ufa State Petroleum Technological University (Ufa, Russia)
ASSESSMENT OF CHANGES IN AGRO-CLIMATIC RESOURCES OF REPUBLIC OF BASHKORTOSTAN IN CONDITIONS OF GLOBAL WARMING
Abstract: the process of global climate warming significantly affects agro-climatic resources. This article is devoted to the study of agro-climatic resources and their variability on the territory of the Republic of Bashkortostan. The sums of the average daily air temperatures above 0
and 10 °C and the hydrothermal coefficient of G.T. Selyaninov were calculated as agro-climatic indicators. Data from long-term meteorological observations of 30 meteorological stations for the period 1961-2020 were used as source materials. The analysis of the long-term dynamics of the calculated agro-climatic indicators is carried out, spatial and temporal patterns in their distribution on the territory of Bashkortostan and in its regions (the Urals, the Southern Urals, the Trans-Urals) are revealed.
Keywords: climate change, agro-climatic conditions, sum of temperatures, precipitation, trend analysis.
Funding: this research was funded by grant from the Ministry of Education and Science of the Republic of Bashkortostan REC-RMG-2023 «Creation of methodological foundations for evaluating of greenhouse gases balance and determining the carbon sequestration potential in ecosystems».
