CC BY
395
И. Н. Русин, Г. И. Мосолова
ПРИНЦИПЫ КЛИМАТИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ И КЛИМАТИЧЕСКИЙ ПРОГНОЗ
В последние годы вновь возрос интерес метеорологов к вопросам климатического районирования. Это в первую очередь связано с тем, что, как писал Б. П. Алисов [1], «климатическое районирование представляет, в известной мере, климатический прогноз, предусматривающий не только совокупность средних характеристик климата ... но, в идеале, и отклонения... от среднего режима, а также общую тенденцию в изменении климата на данной территории». Осознание этого положения проявляется, во-первых, в появлении значительного числа работ [2, 3, 4], в которых классификация климатов Кеппена используется для оценки изменений климата регионов по результатам численного моделирования, во-вторых, возможности построения обновленных карт расположения климатических зон Кеппена [5, 6], полученных с учетом новых метеорологических данных. Появилось и значительное количество работ, в которых с помощью применения кластерного анализа создаются новые региональные классификации климата [7].
В связи с этим высказываются различные точки зрения на необходимость пересмотра классификации климата по Кеппену. От высказывания М. Сандерсон о том, что этой классификации уже скоро сто лет и она не учитывает новых данных и результатов исследований [8], до мнения А. Вилкока о том, что всякий принимающийся пересматривать классификацию климата должен сравнить полезность возможных небольших усовершенствований и возможность создать большую путаницу в терминологии [9].
Попытка связать изменения границ больших регионов однотипного климата в зависимости от изменений глобальных характеристик — задача вполне рациональная. Однако следует ли при этом полагаться на классификацию климатов Кеппена? В ее пользу говорит значительная распространенность в научном мире и сравнительно небольшое число классов. Тем не менее в классических работах отечественных климатологов [10, 11, 12] она была подвергнута основательной критике и в конечном счете заменена. Для ответа следует сравнить на основании новых данных методы и результаты классификаций.
Подробное описание основных видов классификации климата приведено в работах [10, 13]. Ниже использованы только те количественные характеристики, которые позволяют идентифицировать классы на базе рядов среднемесячных метеорологических наблюдений. Следует отметить, что, хотя идеи Б. П. Алисова будут использованы, сама методика этой классификации, опирающаяся на экспертное сопоставление границ фронтальных зон с границами почвенного и растительного покрова, практически не поддается компьютерному воспроизведению и поэтому не исследована. Главными отечественными альтернативами методу у Кеппена являются: метод агроклиматической классификации, предложенный Г. Т. Селяниновым [12], и метод генетической классификации М. И. Будыко и А. А. Григорьева [10].
© И. Н. Русин, Г. И. Мосолова, 2010
Количественные характеристики классов Кеппена, идентифицируемых двух-, трехбуквенным кодом, XYZ и сформулированные наиболее точно и удобно для организации вычислений в работах [5, 6, 13], приведены в табл. 1.
Таблица 1. Методика кодирования классов Кеппена
№ X Y Z Описание климата Критерий принадлежности
1 А Тропический Tmin > 18° С
2 f — дождевого леса Pmin > 60
3 m — муссонный Не (Af) и Pmin > 100-Рапп/25
4 w — саванн Не (Af) и Pmin < 100-Рапп/25
5 В Засушливый Рапп < 10 Pth
6 w — пустыни Рапп < 5 Pth
7 s — степи Рапп > 5 Pth
8 h —жаркий Тапп > 18°С
9 k — холодный Тапп < 18°С
10 С У меренный Ттах > 10° С и 18° С> Tmin > 0°С
11 s — сухое лето Psmin <40 и Psmin <Pwmax/3
12 w — сухая зима Pwmin <Psmax/10
13 f — без сухого сезона He (Cs или Cw)
14 a —жаркое лето Tmax > 22° С
15 b — теплое лето He (а) и NT>i0 > 4
16 с — холодное лето He (а или b)Hl<N>io<4
17 D Холодный Ттах > 10UC и Tmin < 0°C
18 s —сухое лето Psmin <40 и Psmin <Pwmax/3
19 w — сухая зима Pwmin <Psmax/10
20 F —без сухого сезона He (Ds или Dw)
21 a, — жаркое лето Tmax > 22°С
22 b — теплое лето He (а) и N>10 > 4
23 с — холодное лето He (а или b или d)
24 d — очень холодная зима He (а или b) и Tmin < —38°С
25 Е Полярный Tmax < 10°С
26 T — тундра T max > 0°C
27 F — полярные пустыни Tmax < 0°C
В табл. 1 и далее в тексте приняты сокращения: Тапп — среднегодовая температура; Ттах — наибольшая среднемесячная температура; Ттш— наименьшая среднемесячная температура; N>10 —число месяцев со средней за месяц температурой больше 100С; Рапп — сумма осадков за год; Ртш сумма осадков самого сухого месяца; Рвтш — наименьшая сумма осадков месяца в теплый период; Рзтах — наибольшая сумма осадков месяца в теплый период; Pwmin — наименьшая сумма осадков месяца в холодный период; Pwmax — наибольшая сумма осадков месяца в холодный период; РШ — критерий, равный 2Тапп, если более 70% от Рапп осадков выпадает в холодный период, равный 2Тапп +28, если более 70% от Рапп — в теплый период, и равный 2Тапп +14 в остальных случаях. Из табл. 1 видно, что имеет место 27 классов (А, В, С, Б, Е — являются названиями групп, образующих климатические зоны).
Для проведения классификация Г. Т. Селянинова необходимо рассчитать [12] —
сумму градусодней активных (больших 10°С) температур. Обычно используются среднемесячные значения, удовлетворяющие этому критерию, с умножением их на число дней в месяце. Вторым параметром классификации является сумма осадков за период активных температур, выраженная в десятых долях миллиметра. В этом случае гидротермический коэффициент (ГТК) становится частным от деления суммы осадков на сумму температур за активный период. При построении агроклиматической кар-
ты мира Г. Т. Селянинов применял пять градаций увлажнения (обеспеченности осадками): очень сухой (ГТК < 0,5), сухой (ГТК < 0,8), засушливый (ГТК < 1), достаточно увлажненный (ГТК < 1,5), избыточно увлажненный (ГТК > 1,5). Термические зоны (теплообеспеченность за вегетационный период) были проанализированы очень детально (изолинии градусодней разделяли на 12 поясов). Однако, терминологически Селянинов выделял, как и Кеппен, четыре пояса: холодный (^^ < 1000), умеренный (^^ < 3500), субтропический (^^ < 6000) и тропический (^^ > 6000). Таким образом, при полном варианте классифицирования выделялось 60 типов климата, что близко к количеству типов растительности, определяемому по карте [14]. Терминологически можно выделить 25 классов климата по Селянинову (следует указать, что в оригинале на карте приведены дополнительные детали, которые здесь не рассматриваются, хотя и полезны в прикладных задачах).
Классификация климатов Будыко—Григорьева также производится по термическим условиям и условиям увлажнения. По термическим условиям выделяются пять зон: 1) — очень холодная (Ттах < 10°С), 2) — холодная (^^ < 1000), 3) — умеренно теплая (1000 <5^ 1 < 2200), 4) — теплая (2200 <5^ 1 < 4400) и 5) очень теплая (4400< ^ 1). Условия увлажнения описываются в градациях радиационного индекса сухости (18), представляющего собой отношение годового радиационного баланса (И,) к количеству тепла (Ьг), необходимому для испарения годовой суммы осадков. В оригинальной работе [10] по условиям увлажнения были выделены четыре зоны: I —избыточно увлажненная (18 < 0,45), II — влажная (0,45 < 18 < 1), III — недостаточно влажная (1 < 18 < 3) и IV — сухая (3 < К). Таким образом, было введено 20 основных классов (дополнительные детали не рассматриваются). Нужно заметить, что в дальнейшем оказалось, что детальное описание мезоклиматов потребовало дробления основных классов. В диапазоне значений К < 3 (увлажненные климаты) потребовалось ввести четыре класса [15]. Сухие климаты (К > 3) предложено разбить еще на пять классов [16]. Диапазон термических условий также был расширен до семи классов. В этом случае общее число классов достигает 63.
Далее основное внимание будет обращено на макроклиматическую классификацию, которая может быть получена с использованием только основных классов Селянинова и Будыко. Это тем более полезно, что пока не существует количественных критериев для определения мезо- или микроклиматов. Более узкие градации внутри макрокли-матических классов позволяют такие критерии установить.
Прежде чем перейти к количественной оценке сходства и различий указанных основных классификаций, следует отметить и объяснить их общие черты. Для этого полезно обратиться к теории динамики планетных атмосфер Г. С. Голицына [17]. Там указано, что основными критериями подобия, определяющими характер общей циркуляции атмосфер, являются отношение шкалы высот атмосферы к радиусу планеты, вращательное число Маха (отношение линейной скорости вращения к скорости звука) и энергетический критерий, зависящий от притока солнечного тепла и теплоемкости атмосферы. Первый из этих критериев в пределах одной планеты почти не меняется, а вот два других меняются и очень сильно. Вращательное число Маха (в динамической метеорологии употребляется его аналог — число Россби) зависит от широты места и показывает роль линейной скорости вращения планеты на данной широте в характере атмосферных движений. Энергетический критерий сильно зависит не только от зонального, но и от меридионального перераспределения тепла, а значит, подвержен влиянию распределения по Земле суши и океанов.
Как установлено современными теоретическими работами по исследованию общей
циркуляции атмосферы, даже при условии полностью однородной подстилающей поверхности вращение планеты в комбинации с широтным распределением солнечного тепла обязательно приводит к возникновению трех широтных зон. Циркуляция Хэдли возникает в низких широтах, квазигоризонтальный вихревой режим характерен для умеренных широтах (будем по традиции говорить об области Ферреля), а обратная связь альбедо-температура порождает обособленность выхоложенной приполярной циркуляционной области [3, 18-19, 20]. Это значит, что к определению М.И. Будыко «климатообразующими факторами в точном смысле слова являются только режим солнечной радиации на внешней границе атмосферы и строение земной поверхности» следует дополнить фактором вращения планеты. Тогда определение климата, данное Е. С. Рубинштейн, и цитируемое в работе [10], следует немного изменить, чтобы оно звучало так: «Климатом данной местности называется характерный для нее за ряд лет метеорологический режим, обусловленный солнечной радиацией, приходящей на внешнюю границу атмосферы Земли, вращением Земли и строением ее поверхности».
Широтную зональность климата, связанную со взаимодействием нагрева и вращения Земли, у Кеппена легко увидеть: зоны А и В относятся к области циркуляции Хэдли, зоны С и Б — к области Ферреля, а Е — к полярной области. В классификации Селянинова, как и в классификации Будыко—Григорьева, широтная зональность проявляется через географическое распределение сумм активных температур, в котором и преобладает зональность.
Особенностью области Ферреля на вращающейся планете является непрерывное образование макровихрей вследствие бароклинной неустойчивости планетарных волн. Как показывают работы в области общей циркуляции [18], при однородной подстилающей поверхности распределение областей бароклинной неустойчивости вдоль меридиана было бы равномерным. В присутствии материков около их западных берегов создаются наиболее благоприятные для развития неустойчивости волн районы максимальных горизонтальных градиентов температуры. Макромасштабное горизонтальное расчленение поверхности Земли создает квазистационарные зоны вихреобразования, которые приводят к специфическим особенностям климата. Это наталкивает на мысль, что использование при классификации климата главным образом двух параметров (теплового, отражающего широтность энергоснабжения от солнца, и влажностного, резко реагирующего на положение точки наблюдения в пределах континента) согласуется с теоретическими представлениями о важнейших факторах планетарного климата.
В рассматриваемых ниже системах классификации климата это как раз и учтено. Параметром, идентифицирующим влияние широты, является радиационный баланс у Будыко—Григорьева. В классификации Селянинова используется сумма активных температур, которая, как показано уже в работе [10], прямо пропорциональна годовому радиационному балансу.
Параметром, учитывающим континентальность, у Селянинова являются суммы осадков за период активных температур. Он писал [12]: «Наиболее важным... показателем континентальности климата после годовой и суточной амплитуд температур является обеспечение влагой. Обычно характеристика увлажнения дается годовой суммой атмосферных осадков с учетом или даже без учета их годового хода...» Часто используемый в отечественной климатологии индекс континентальности Хромова не может быть использован в низких широтах, где он слишком мало отличается от единицы даже при значительных амплитудах температур, а суммы осадков реагируют на континентальность повсеместно.
Далее на материале метеорологических наблюдений, описанных в работах [5, 6], по-
казано, что все три описанных метода классификации при небольшой корректировке граничных значений дают практически одинаковые результаты, которые можно представить, используя два показателя — сумму температур и сумму осадков теплого полугодия.
Основной объем расчетов проведен на базе данных, адрес которой и разрешение на использование даны в статье [6]. Из нее было выбрано 4278 станций, расположенных по всему миру, для которых имелись обработанные значения как по нужным для классификации Кеппена суммам температур воздуха у земли, так и по суммам осадков. По этим данным для каждой станции произведено определение класса климата по Кеппену, вычислены средние значения, средние квадратичные отклонения и коэффициенты вариации. Они помещены в табл. 2. Для некоторых классов в наборе данных было недостаточно станций (Сво — одна станция, Cwc — 0, Dwa — одна, Dwb — 3, Dwc — одна). Причем некоторые из этих классов представлены станциями, которые имели высоту, превышающую 1 км. Анализ этих классов требует привлечения дополнительных данных, хотя существует вероятность и неточного установления границ классов. Средние значения высот станций для классов В8к, BWk, СвЬ, Сво, Dwa превышают 1 км. Эти станции не могут быть признаны репрезентативными для классификации макроклимата. Поэтому была произведена фильтрация станций, высоты которых превышают 300 м. Оставшиеся 2783 станции послужили материалом для дальнейшего анализа. Возможно, что отсутствующие в табл. 2 классы Кеппена являются мезомодификациями равнинных классов.
Полученные средние значения классов Кеппена позволяют провести их привязку к отечественным климатическим классификациям. Предварительно нужно принять во внимание, что классификации Селянинова и Будыко—Григорьева преобразуются одна в другую, как отмечено уже в работе [10].Это вытекает из найденной в [10] и уточненной в работе [15] пропорциональности значений радиационного баланса (выраженной в килокаллориях на квадратный сантиметр за год) сумме градусодней активных температур (И = 0,015£Ъ). Ввиду того, что в знаменателе ГКТ использованы суммы осадков не за календарный период, а за период активных температур, зависимость между ГКТ и К можно получить только статистически. Результат такой обработки данных показан на рис. 1, а. Как видно, эти показатели, а значит, и методы классификации вполне взаимозаменяемы.
Все температурные величины, использованные в методе Кеппена, практически линейно зависят от средней годовой температуры и могут быть при классификации ею заменены (рис. 1, б, в.
Особое место занимает сумма температур активного периода (рис. 1, г). Эта величина по определению не может быть отрицательной, но не может быть и однозначно выражена через среднюю годовую температуру во всем диапазоне значений последней. Дело в том, что для климата Dsd, характерного в России для Якутии, средняя годовая температура отрицательна и ниже, чем для тундровых климатов ЕТ. Однако сумма температур за теплое полугодие (с апреля по сентябрь) для климата Dsd существенно выше, чем для ЕТ. Таким образом, сумма температур за теплый период более удобна в качестве показателя климата, чем средняя годовая температуры. В данных сумма активных температур ^) отсутствовала и была рассчитана по регрессионной зависимости Y = 0,169Х3 + 3,87Х2 + 109,3Х + 107,3 (И2 = 0,86), которая положительна и соответственно применима, пока среднегодовая температура X не меньше 1°С.
Для удобства сравнения классов Кеппена с принятыми в России ниже приведена
Класс Широта Высота Тапп Ттах Ттіп Т\¥ N>10 Рапп Р\¥ ІВ
М (93) -0,3 29 (і,б) 26,0 (0,06) 27,3 (0,04) 24,6 (0,10) 26,1 (0,08) 12,0 (0,00) 2576 (0,3) 1368 (0,3) 0,9 (0,29)
Ат(65) 5,7 (2,3) 34 (1,6) 26,1 (0,04) 27,8 (0,04) 23,9 (0,10) 26,3 (0,06) 12,0 (0,00) 2339 (0,3) 1583 (0,5) 1,0 (0,27)
А№(153) 6,4 (2,3) 61 (1,3) 26,2 (0,05) 28,6 (0,06) 23,3 (0,10) 26,6 (0,08) 12,0 (0,00) 1268 (0,3) 890 (0,4) 1,9 (0,26)
ВЭЬ(113) 3,8 (6,3) 130 (0,7) 23,9 (0,14) 29,6 (0,09) 17,3 (0,31) 24,0 (0,24) 11,9 (0,03) 528 (0,3) 380 (0,5) 4,1 (0,27)
ВЭк(79) 2,1 (18,) 64 (2,9) 14,2 (0,30) 23,8 (0,13) 4,5 (1,90) 16,0 (0,31) 9,1 (0,28) 324 (0,3) 152 (0,7) 4,1 (0,35)
BWh(122) 12,5 (1,8) 86 (1,1) 24,0 (0,13) 30,9 (0Д2) 16,2 (0,27) 26,2 (0,21) 12,0 (0,03) 145 (0,8) 93 (1,1) 139,7 (2,98)
BWk(23) 9,6 (3,9) 115 (0,8) 13,7 (0,20) 24,6 (0Д7) 2,6 (3,10) 17,8 (0,32) 8,3 (0,28) 124 (0,5) 47 (0,6) 66,2 (2,70)
С£а(650) 28,1 (0,8) 101 (0,8) 15,9 (0,20) 25,8 (0,08) 5,7 (0,90) 21,2 (0,16) 8,9 (0,22) 1206 (0,3) 663 (0,4) 1,2 (0,41)
СЛ(279) 23,6 (1,7) 71 (1,0) 10,9 (0,25) 17,6 (0,15) 4,4 (0,97) 13,2 (0,19) 7,0 (0,36) 1050 (0,7) 425 (0,6) 1,2 (0,52)
С&(20) 38,6 (1,2) 29 (0,9) 4,5 (0,28) 10,3 (0Д2) -од (18,7) 6,8 (0,25) 1,1 (0,93) 1223 (0,6) 529 (0,6) 0,6 (0,54)
Сва(168) 19,6 (1,2) 95 (0,9) 18,1 (0,23) 27,4 (0,07) 7,8 (0,89) 22,6 (0,19) 9,8 (0,23) 1179 (0,4) 904 (0,5) 1,4 (0,34)
Cwa(72) 27,6 (0,9) 79 (1,0) 17,3 (0,12) 25,3 (0,09) 10,0 (0,29) 20,7 (0,16) 10,8 (0,14) 663 (0,4) 129 (0,7) 2,5 (0,34)
Cwb(59) 29,9 (0,9) 77 (1,0) 12,6 (0,18) 18,6 (о,п) 6,7 (0,54) 15,1 (0,14) 8,4 (0,28) 991 (0,5) 188 (0,7) 1,5 (0,67)
БГа(75) 42,2 (ОД) 187 (0,4) 9,5 (0,13) 23,1 (0,03) -4,9 (0,44) 18,0 (0,05) 6,1 (0,10) 857 (0,2) 504 (0,2) 1,0 (0,32)
Бйз(274) 47,1 (ОД) 135 (0,6) 5,8 (0,35) 19,1 (0,09) -8,1 (0,45) 13,8 (0,13) 4,8 (0,14) 925 (0,3) 477 (0,2) 0,7 (0,36)
Б&(63) 60,2 (ОД) 66 (1,0) -0,4 (ИД) 14,3 (0,13) -14,3 (0,57) 8,3 (0,23) 2,7 (0,20) 730 (0,6) 377 (0,5) 0,3 (1,51)
Бва(70) 41,7 (ОД) 170 (0,5) 8,5 (0,30) 24,0 (0,05) -9,1 (0,53) 18,4 (0,09) 6,1 (0,14) 777 (0,3) 605 (0,3) 1,0 (0,28)
БвЬ(96) 49,4 (ОД) 174 (0,8) 3,6 (0,81) 19,6 (0,08) -14,5 (0,45) 13,9 (о,п) 4,8 (0,10) 575 (0,3) 413 (0,3) 0,9 (0,34)
Бвс(70) 60,8 (ОД) 98 (1,6) -3,5 (1,05) 15,9 (0,14) -22,6 (0,34) 8,2 (0,30) 2,7 (0,20) 453 (0,3) 304 (0,3) 0,1 (5,81)
Бвс1(6) 66,7 (0,0) 132 (0,5) -13,0 (0,17) 15,1 (0,13) -41,7 (0,09) 4,9 (0,41) 2,5 (0,31) 262 (0,2) 186 (0,2) 0,3 (3,00)
ЕТ(11) 67,2 (ОД) 27 (0,6) -1,1 (1,92) 7,0 (0,26) -8,3 (0,41) 3,1 (0,60) 0,0 729 (0,7) 345 (0,7) 0,03 (5,63)
ЕЕ(24) 72,1 (ОД) 39 (1,3) -12,9 (0,25) 5,7 (0,49) -29,2 (0,16) -2,7 (0,95) 0,0 214 (0,4) 130 (0,4) 0
* Верхняя строка — средние значения, нижняя — коэффициенты вариации.
105
Рис. 1. Связность климатологических показателей, используемых при классификации климатов: а) зависимость между индексами, б) зависимость между максимальной температурой и среднегодовой, в) зависимость между минимальной температурой и среднегодовой, г) зависимость между суммой активных температур и средней годовой температурой.
табл. 3, в которой даны средние и коэффициенты вариации для данных из использованной базы, представляющей РФ (всего 148 станций).
Таблица 3. Характеристики классов Кеппена для России
Класс ВЭк СГа Сйз БГа БвЬ Бес Бва ЕТ ЕЕ
Кол-во 3 5 1 5 21 22 27 50 6 1 7
Широта 48 (ОД) 44 (0,0) 55 (0,0) 48 (0,0) 54 (ОД) 61 (ОД) 52 (ОД) 61 (ОД) 67 (0,0) 69 (0,0) 75 (ОД)
Высота 65 (1,0) 67 (1,1) 20 (0,0) 92 (0,5) 127 (0,5) 66 (1,0) 79 (2,8) 107 (0,8) 132 (0,5) 47 (0,0) 23 (0,7)
Тапп 7,0 (0,56) 12,3 (0Д2) 7,5 (0,00) 8,4 (0,17) 4,1 (0,28) -1,0 (-4,29) 1,8 (1,14) -3,5 (-05) -13,0 (0,17) -0,5 (0,00) -13,1 (0Д4)
Ттах 23,1 (0,08) 23,7 (0,03) 17,7 (0,00) 23,4 (0,02) 18,6 (0,08) 14,7 (0,15) 19,2 (0,08) 16,2 (0Д4) 15,1 (0,13) 8,9 (0,00) 4,2 (0,91)
Ттт -9,5 (-0,67) 1,2 (2,64) -2,3 (0,00) -6,8 (-0,42) -10,7 (-0,26) -15,5 (-0,53) -17,4 (-0,29) -23,0 (-0,34) -41,7 (-0,09) -9,3 (0,00) -28,0 (0,10)
Т\¥ 17,3 (0,13) 19,0 (0,02) 13,7 (0,00) 18,1 (0,03) 13,2 (0,П) 8,1 (0,29) 13,0 (0,13) 8,4 (0,30) 4,9 (0,41) 3,8 (0,00) -3,4 (0,75)
N>10 5,7 (0,17) 7,0 (0,09) 5,0 (0,00) 5,4 (0,15) 4,8 (0,09) 2,6 (0,28) 4,6 (0,П) 2,7 (0,21) 2,5 (0,31) 0 0
Рапп 314 (0,35) 791 (0,50) 774 (0,00) 422 (0,22) 622 (0,29) 613 (0,45) 532 (0,28) 479 (0,29) 262 (0,20) 413 (0,00) 246 (0,30)
Р\¥ 207 (0,40) 358 (0,40) 421 (0,00) 224 (0,22) 358 (0,31) 328 (0,40) 381 (0,32) 321 (0,31) 186 (0,19) 202 (0,00) 138 (0,30)
Э> 10 4086 (0,2) 4734 (0,0) 2751 (0,0) 4342 (ОД) 2646 (0,2) 1374 (0,3) 2566 (0,2) 1442 (0,3) 777 (0,4) 589 (0,0) 0
1В 3,7 (0,41) 1,8 (0,39) 0,9 (0,00) 2,7 (0,21) 1,2 (0,37) 0,6 (0,33) 1,3 (0,33) 0,8 (0,39) 0,8(0,52) 04 (0,00) 0
ГТК 0,4 (0,33) 0,9(0,47) 1,6(0,00) 0,5 (0,21) 1,4 (0,51) (0,61) 1,2 (0,39) 2,2 (0,59) 2,2 (0,41) 3,9 (0,00) 0
Для демонстрации сравнимости классов удобно выразить определяющие величины через общие координаты. Наиболее подходящими для демонстрации макроклимати-ческих особенностей классов Кеппена являются сумма активных температур и сумма осадков теплого периода. Эти величины имеют слабую линейную зависимость (коэффициент корреляции (0,3 ± 0,04) и в дальнейшем их можно преобразовать в полностью линейно независимые факторы, что, однако, приведет к потере наглядности климатологической интерпретации). На рис. 2 приведено расположение классов Кеппена относительно этих координат и нанесены демаркационные линии, на каждой из которых проставлено значение отношения суммы осадков за теплый период (в долях миллиметра) к сумме активных температур, которое можно считать аналогом гидротермического коэффициента Селянинова.
Классы Кеппена могут быть однозначно представлены областями в выбранных выше координатах (рис. 2). Поэтому интересно проверить, возможна ли кластеризация станций в этих координатах (или их ортогональных аналогах). Во всяком случае, простое нанесение выбранных значений разных станций на поле этих координат (рисунок не приводится, так как представляет собой равноплотное распределение точек в области ниже демаркационной линии 5) не способно обнаружить кластеризацию, что свидетельствует об условности самой задачи классификации, однако позволяет считать, что, зафиксировав статистически достоверное изменение географического положения изолиний сумм активных температур и изолиний любой из принятых в России характеристик увлажнения (ГТК или индекса сухости), можно будет сделать обоснованный
Сумма активных температур теплого периода, С
Рис. 2. Расположение классов Кеппена относительно основных климатических характеристик и демаркационные линии характера увлажненности (числа над демаркационными линиями — значения гидротермических коэффициентов).
вывод о региональных изменениях климата. По нашему мнению, на базе классификации Кеппена этого сделать нельзя, так как в ее основе лежит использование значительно большего количества взаимно зависимых переменных. Следует отметить также, что ориентированная на описание геоботанических зон, эта классификация недостаточна для описания степени суровости условий зимнего полугодия, что для России является принципиальным недостатком
Литература
1. Алисов Б. П. Принципы климатического районирования СССР // Изв. АН СССР. Сер. геогр., 1957. №6.
2. Fraedrich K., Gerstengarbe F.-W., Werner P. C. Climateshifts during the last century // Climatic Change. 2001. Vol. 50.
3. Kalvova J., Halenka T., Bezpalcova K., Nemesova I., Koppen V. Climate types in observed and simulated climates // Stud. Geophys. Geod. 2003. 47.
4. Lohmann U., Sausen R., Bengtsson L., Cubasch U., Perlwitz J., Roeckner E. The Koppen climate classification as a diagnostic tool for general circulation models // Clim. Res. 1993. 3.
5. Kottek M., Grieser J., Beck C., Rudoff B., Rubel F. World Map of Koppen-Geiger Climate Classification Uhdate // Meteorologische Zeitschrift. 2006. Vol. 15, N 3.
6. Peel M. C., Finlayson B.L., McMahon T. A. Update world map of Koppen-Geiger climate classification. Hydrol // Earth Syst. Sci. 2007. 11.
7. Yao C. S. A New Method of Cluster Analysis For Numerical Classification Of Climate // Theoretical and Applied Climatology. 1997. Vol. 57, N1-2.
8. Sanderson M. The classification of climate from Pythagoras to Koppen // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1999. 80.
9. Wilcock A. A. Koppen V. after fifty years // Ann. Assos. Am Geog. 1968. 58(1).
10. Григорьев А. А., Будыко М. И. Классификация климатов СССР // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1959. №3.
11. Дроздов О. А. и др. Климатология: Учебник для вузов. Л., 1989.
12. Селянинов Г. Т. Климатическое районирование СССР для сельскохозяйственных целей / Памяти академика Л. С. Берга. М., 1955.
13. Essenwanger O. M. Classification of climates // World Survey of Climatology 1C, General Climatology. Amsterdam, 2001.
14. Агроклиматический атлас мира. М.; Л., 1972.
15. Сляднев А. П. Природно-климатическое районирование Западной Сибири // Труды ГГО им. А. И. Воейкова. 1964. Вып. 162.
16. Береснева И. А. Климаты аридной зоны Азии. М., 2006.
17. Голицын Г. С. Введение в динамику планетных атмосфер. Л., 1973.
18. Held I. M. The gap between simulation and understanding in climate modeling // Bull. Amer. Meteor. Soc. 2005. 11.
19. Schneider T. The general circulation of the atmosphere // Annu. Rev. Earth Sci. 2006. 34.
20. Lindzen R. S., Farrel B. The role of polar regions in global climate and new parameterization of global heat transport // Mon. Weather Rev. 1980. 108.
Статья поступила в редакцию 25 января 2010 г.
