CC BY
156
УДК 551.58(571.150)
Н.Ф. Харламова, Д.С. Козлова Статистические характеристики режима атмосферных осадков в Алтайском регионе
N.F. Kharlamova, D.S. Kozlova
Statistical Characteristics of Atmospheric
Precipitation Regime in the Altai Region
Впервые получены статистические характеристики осадков (средние, экстремумы и показатели изменчивости) за 1966-2012 гг. по данным 18 метеостанций Алтайского края и Республики Алтай. На равнинной территории Алтайского края годовые суммы осадков изменяются от 240-250 мм в сухостепных районах Кулунды до 550-570 мм на юге Бийско-Чумышской возвышенности. В предгорьях и низкогорьях Алтая с запада на восток количество осадков возрастает от 650 до 900 мм. Наиболее засушливыми являются Чуйская (110-120 мм) и Курайская (200 мм) межгорные котловины, плоскогорье Укок (230 мм). Максимальная межгодовая изменчивость — до 20-24% от среднемноголетней годовой суммы осадков — характерна для степных ландшафтов равнинных и горных районов Алтая. В предгорьях и низ-когорьях Алтая и Салаира вариативность годового количества осадков снижается до 13-16%, как и в высокогорной зоне (Кара-Тюрек). При этом зафиксированные абсолютные отклонения намного превышают среднюю вариативность, достигая максимальных значений в северо-западных предгорьях (Змеиногорск — 561,3 мм, или 80% от х ). Демпфирующее воздействие Телецкого озера на увлажненность прибрежных районов способствует уменьшению вариативности осадков как в абсолютном, так и в среднемноголетнем исчислении.
Ключевые слова: атмосферные осадки, средние и экстремальные осадки, показатели изменчивости осадков, Алтай.
DOI 10.14258/izvasu(2014)3.1-26
The statistical characteristics of precipitation (average, extreme and variability indexes) for 1966-2012 years were obtained for the first time according to 18 weather stations in Altai Krai and the Republic of Altai. Annual precipitation on the plains of Altai Krai varies from 240-250 mm in the dry steppe areas of Kulunda to 550-570 mm in the south of Biya-Chumysh Upland. Precipitation increases to 550-900 mm in the Altai foothills and low hill terrains. Chuya (110-120 mm) and Kurai (200 mm) intermountain basins, and the Ukok Plateau (230 mm) are the most arid. Maximum interannual variability — up to 20-24% of the long-term average annual precipitation — is typical for steppe landscapes of plains and mountain areas of Altai. Variability of annual precipitation decreases to 13-16% in the foothills and low hill terrains of Salair and Altai, as well as in the alpine zone (Kara-Turek). However the recorded absolute deviations are much higher than the average variability, reaching maximum values in the north-western foothills (Zmeinogorsk — 561,3 mm or 80% of x ). Damping effect of Lake Teletskoye on coastal moisture reduces the variability of precipitation, both in absolute and in long term average annual calculation.
Key words: average precipitation and extreme precipitation, rainfall variability, Altai.
Одним из важнейших показателей климатического режима, помимо температуры воздуха, являются осадки. От их количества во многом зависит водный режим территории, а соотношение тепла и влаги определяет тип ландшафта.
Характеристики атмосферных осадков Алтайского региона за период наблюдений 1891-1964 гг. приведены в Справочнике по климату СССР [1], за 1891-1980 гг. — в Научно-прикладном справочнике по климату СССР [2], в отдельных статьях и монографиях [3-5].
Цель данной работы — определение основных статистических характеристик осадков Алтайского региона за период 1966-2012 гг.
Ряды данных наблюдений за осадками отличаются значительной неоднородностью вследствие замены дождемера Нифера осадкомером Третьякова, изменением количества сроков наблюдений, введением поправки на смачивание. Авторами анализировались данные наблюдений 13 метеостанций (ГМС) за период 1966-2012 гг., представленные в открытом доступе на сайте http://meteo.ru/, а также пяти ГМС за 1966-
2010 гг., опубликованные в Метеорологических ежемесячниках. Имеющиеся пропуски в рядах месячного количества осадков восстановлены с помощью метода изомер (корреляционных отношений) по общепринятым методикам [6]. В соответствии с рекомендациями российских исследователей [7] определены следующие климатические переменные атмосферных осадков: средние, экстремумы и показатели изменчивости за основной период 1966-2012 (1966-2010) гг., тридцатилетние периоды 1971-2000 и 1981-2010 гг. Среднегодовые значения относятся к календарному году, т.е. интервалу времени с января по декабрь текущего года. Суммарные оценки представлены по сезонам года в календарных рамках: зима (XII, I, II), весна (III, IV, V), лето (VI, VII, VIII) и осень (IX, X, XI), при этом зимний сезон включает декабрь предыдущего года.
В качестве показателей изменчивости рассчитаны:
l(*i- Xcp )2
среднее квадратическое отклонение ст = J---------,
V n
коэффициент вариации Cv = a/xcp и амплитуда (размах) колебаний А = x - x , где x. — значение за каждый
max mm7 i
год, Хр — среднемноголетняя величина; n — число лет наблюдений (47 или 45 в данной работе); x и x — максимальные и минимальные годовые
max mm
суммы осадков в выборке.
Годовое количество осадков на равнинной территории Алтайского края изменяется от 240-250 мм к западу от Кулундинского озера и на крайнем юго-западе до 500-570 мм в южной части Бийско-Чумышской возвышенности. Такое распределение осадков в целом и обусловливает переход от сухостепных ландшафтов к лесостепным.
Из-за значительной неоднородности подстилающей поверхности существуют и местные особенности в увлажнении. Так, увеличенное количество атмосферных осадков наблюдается в районах ленточных боров вследствие возрастающей турбулентности воздушных потоков за счет усиления шероховатости (Волчиха; см. табл. 1). Увеличение количества осадков характерно и для наветренного склона Бийско-Чумышской возвышенности (Бийск — Зональная) с последующим уменьшением на подветренном восточном склоне в долине р. Чумыша. Предгорья и низ-когорья Салаира и Алтая характеризуются значительным числом дней с осадками, соответственно и годовое количество осадков здесь возрастает с запада на восток от 650-680 (Змеиногорск) до 850900 мм (Яйлю).
Наибольшей неравномерностью отличается распределение осадков в пределах горной территории. В настоящее время получить достоверные статистические показатели режима атмосферных осадков на основе однородного массива наблюдений этой части Алтайского региона не представляется возможным
вследствие ограниченного числа метеостанций, расположенных в основном на днищах межгорных долин. Представление о возможных суммах осадков на склонах хребтов, в среднегорной и высокогорной зонах Алтая можно составить из обзора опубликованных работ.
Наиболее увлажненными (2000-2500 мм) являются наветренные склоны хребтов Юго-Западного Алтая, кулисообразно возвышающихся над соседними районами, первыми перехватывающих влагу западных потоков [5]. Максимальное количество осадков в горно-ледниковых бассейнах — более 2500 мм — имеет место в Холзунском хребте [8], что объясняется наличием орографической «воронки» между хребтами Ульбинским и Холзун [9]. Значительное количество осадков по этим же причинам выпадает и в западной части Катунского хребта — до 2000 мм [10]. В бассейне р. Мульты их уже не более 1800-2000 мм [11], а в массиве Белухи с северной стороны — 16001800 мм [12]. С продвижением к юго-востоку суммы осадков за год уменьшаются, на что указывает и повышение фирновой линии. Однако вблизи осевых участков хребтов Алтая существует зона повышенного увлажнения [8]. Не менее увлажненным является и Северо-Восточный Алтай с годовым количеством осадков 800-1000 мм, а на склонах хребта Алтын-Ту и западных отрогах Абаканского хребта — до 2000 мм [13; 14].
Увлажнение внутренних долин Алтая, расположенных у подножий подветренных склонов хребтов, в значительной степени зависит от их ориентировки по отношению к влагонесущим воздушным потокам. Наименьшее количество осадков получают меж-горные котловины Центрального и Юго-Восточного Алтая — Чуйская (110-120 мм) и Курайская (200 мм), плоскогорье Укок (230 мм) [3; 5].
Межгодовая изменчивость годовых сумм осадков на равнинной территории Алтайского края составляет в среднем 17-20%, достигая наибольших значений в степных районах (Баево — 23%, Славгород — 24% от среднемноголетней величины; см. табл. 1). В предгорьях и низкогорьях Салаира и Алтая вариативность годового количества осадков снижается до 13-16% (Тогул, Солонешное, Кызыл-Озек, Яйлю), как и в высокогорной зоне (Кара-Тюрек), за исключением остепненных межгорных котловин, с максимальной изменчивостью в Чуйской котловине (Кош-Агач — 23%). При этом зафиксированные абсолютные отклонения намного превышают среднюю вариативность, достигая максимальных значений в северо-западных предгорьях и низкогорьях (Змеиногорск — 561,3 мм, или 80% от х). Демпфирующее воздействие Телецкого озера на увлажненность прибрежных районов способствует уменьшению вариативности осадков как в абсолютном, так и в среднемноголетнем исчислении.
Таблица 1
Средние многолетние величины, экстремумы и показатели изменчивости годового количества осадков,
Алтайский регион, 1966-2012 (1966-2010) гг.
№ Метеостанция Средние многолетние, мм Экстремумы, мм Показатели изменчивости
18911980 гг. 19712000 гг. 19812010 гг. 19662012 гг. max min мм Cv, доли ед., (%) A, мм
1 Камень-на-Оби 354 334,2 339,8 330,2 460,0 2000 г. 208,3 1997 г. 59,9 0,2 (18%) 251,7
2 Баево* 332,2 343,6 335,8 485,3 2004 г. 176,0 1997 г. 77,0 0,2 (23) 309,3
3 Тальменка* 511,7 519,4 513,7 2000 г. 280,0 1968 г. 94,6 0,2 (18) 461,7
4 Барнаул 414,9 430,1 420,7 546,0 1970 г. 272,5 1988 г. 70,0 0,2 (17) 273,5
5 Тогул* 521 534,4 558,4 543,5 773,9 1984 г. 362,5 1997 г. 85,5 0,2 (16) 411,4
6 Славгород 298 332,5 323,9 320,4 511,2 1987 г. 182,1 1997 г. 77,1 0,2 (24) 329,1
7 Ребриха 399,6 399 397,5 577,5 2000 г. 224,2 1997 г. 80,7 0,2 (20) 353,3
S Алейск* 444 435,1 429,4 433,5 629,0 2002 г. 279,1 2008 г. 84,4 0,2 (19) 349,9
9 Бийск -Зональная 569 536,1 546,8 551,8 848,7 2002 г. 368,9 1997 г. 98,8 0,2 (18) 479,8
10 Волчиха* 327 351,3 356,9 351 522,0 1994 г. 199,5 1997 г. 71,1 0,2 (20) 322,5
11 Рубцовск 370 345,6 327,4 337,6 571,0 1972 г. 185,0 2008 г. 71,5 0,2 (21) 386,0
12 Змеиногорск 649 679,4 672,9 682,0 999,0 1972 г. 437,7 2008 г. 113,7 0,2 (17) 561,3
13 Солонешное 569,2 585,3 577,4 780,9 1996 г. 419,0 1971 г. 94,1 0,2 (16) 361,1
14 Кызыл-Озек 7S1 747,7 736,8 743,2 912,3 1972 г. 521,2 1997г. 97,7 0,1 (13) 391,1
15 Яйлю 912 895,9 899,3 891,0 1162,0 1984 г. 725,2 1975 г. 113,9 0,1 (13) 436,8
16 Усть-Кокса 469,8 475,0 469,2 642,7 1969 г. 231,0 1974 г. 86,2 0,2 (18) 411,7
17 Кош-Агач 116 117,7 123,5 120,8 195,0 1984 г. 53,0 1974 г. 27,3 0,2 (23) 142,2
1S Кара-Тюрек 556 632,2 630,7 611,3 834,5 1999 г. 459,4 1971 г. 89,2 0,1 (15) 375,1
Примечание. Средние многолетние за 1891-1980 гг. — из [2]; Баево* — данные за 1966-2010 гг.; max — максимальная сумма осадков; min — минимальная сумма осадков.
В годовом ходе максимальное количество осадков наблюдается в июле, минимальное — в феврале - марте. Дополнительный второй максимум осадков отмечается в октябре в Северо-Западном Алтае (Змеиногорск; см. рис.).
Увеличение количества осадков в восточной части обусловлено также общей залесенностью терри-
тории и изменением траекторий перемещения циклонов, направляющихся через данные районы в Горную Шорию и Кузнецкий Алатау. Наименьшее количество зимних осадков наблюдается в степных районах (Баево, Славгород, Рубцовск), поэтому высота снежного покрова здесь небольшая, и весенние запасы влаги недостаточны.
Месяцы
Годовой ход количества осадков в Алтайском регионе за 1966-2012 гг., мм
—Барнаул — • Т огул
-----Змеиногорск
---ж--- Яйлю
• Кош-Агач
♦ Кара-Т юрек
В пределах горной территории осадки зимы составляют всего 7-11% от общей 2, (табл. 2). Их минимальное количество наблюдается в Кош-Агаче — 8,6 мм (7,2% от 2год ), в то же время значительно большее количество в Яйлю — 58,0 мм — вносит всего 6,5% в среднемноголетнюю 2год, что является наименьшей величиной в Алтайском регионе.
Зимние экстремумы (в противоположность летним), т.е. максимальное или минимальное количество осадков, обладают достаточной синхронностью в определенных районах территории, поскольку обусловлены в основном наличием или отсутствием фронтальной облачности циклонов. Значительная роль конвекции в формировании местной облачности и выпадении локальных осадков определяет большую пространственную неоднородность атмосферных осадков в теплое полугодие, поэтому совпадение лет х или х сокращается.
max min
В теплое полугодие (апрель - октябрь) выпадает до 70% от годового количества осадков, из них только 30% составляют осадки весны и первой половины лета. В межгорных сухостепных котловинах сумма осадков теплого периода увеличивается до 80% (от годовой суммы). Минимальное количество осадков теплого периода (100-200 мм) характерно для сухостепных районов Кулунды, где происходит размывание фронтальных разделов циклонов. На остальной территории левобережья Оби выпадает до 300 мм осадков, на правобережье их количество увеличивается до 400 мм, в западных алтайских предгорьях — 400-450 мм, в восточных — 600 мм. Наиболее засушливый теплый период в горах Алтая отмечается в Чуйской котловине (менее 100 мм), на плоскогорье Укок и Чулышманском нагорье [3].
Таблица 2
Распределение осадков по сезонам года: средние, максимальные и минимальные суммы (мм, % от годовой суммы), 1966-2012 (1966-2010) гг.
Метеостанция
Зима
ср., мм,
%
тах,
мм
шт.
мм
Весна
ср., мм,
%
тах,
мм
шт,
мм
Лето
ср., мм,
%
тах,
мм
шт,
мм
Осень
ср., мм,
%
тах,
мм
шт,
мм
Камень-на-Оби
50,7
(15,4)
ОД, О 2001
15,7
2012
60,2
(18,2)
116,5
1987
13,3
1991
138,1
(41,8)
256,4 1980
55,2
1987
81,0
(24,5)
134,2
1992
33,2
1997
Баево*
53,4
(15,9)
102.6
1987
14.7
1967
61,4
(18,3)
123,2
2000
19.5
1980
139,6
(41,6)
260.3
1969
44.9
2010
80,9
(24,1)
150.7
1985
31,4
1997
Тальменка*
103,7
(20,3)
189,4
2001
36,0
1968
97,7
(19,1)
211,6
2000
23,0
1980
176,7
(34,5)
326.0
1970
73,0
1968
134,2
(26,1)
218.8
1985
53,0
1971
Барнаул
69,4
(16,5)
163.0
1973
18,8
2012
84,7
(20,2)
159,0
1975
15.0
1980
161,4
(38,5)
263,4
1990
73,0
1975
104,2
(24,8)
167.9
2012
33,0
1997
Тогул*
90,1
(16,6)
168.8
2001
24,8
19'і8
109,6
(20,2)
222,0
2004
42,3
1980
205,7
(38,0)
379,1
1984т
96,8
1998
136,6
(25,2)
219.8
1992
41,0
1997
Славгород
54,0
(16,8)
103.1
1973
18,3
2012
58,0
(18,1)
118,2
1987
23.5
1967
134,0
(41,8)
236.1
1984
46,5
2010
74,9
(23,3)
131.6
1987
23,2
1997
Ребриха
62,8
(15,8)
146,9
1979
13,8
2012
80,7
(20,4)
167,5
1975
9,3
1980
153,4
(38,7)
310,4
1990
65,8
1975
99,4
(25,1)
156,7
1985
36,5
1997
Алейск*
83,0
(19,2)
150,8
1979
20,3
2012
90,6
(21,0)
160,8
2000
13,2
шо
151,7
(35,1)
311,8
2002
45,1
1937
107,1
(24,8)
183,6
1994
40,1
1995
Бийск — Зональное
100,1
(18,2)
191,0
1979
38,0
15с8
121,9
(22,2)
220,0
1968
33,0
1980
178,6
(32,5)
342,6
2002
70,4
1986
149,0
(27,1)
270,7
1987
60,5
1997
Волчиха*
61,2
(17,5)
104,5
1973
24,7
1967,
1968
70,3
(20,0)
156,9
2000
16,6
1980
131,0
(37,4)
275,1
1994
49,5
1975
88,2
(25,1)
159,3
1992
37,1
1995
Рубцовск
52,7
(15,6)
161,4
1973
16,4
2012
71,8
(21,3)
144,5
1972
24,5
1996
132,7
(39,3)
224,5
1995
47,9
1974
80,2
(23,8)
154,2
1984
17,3
1995
Змеиногорск
140,3
(20,6)
318,0
1973
41,2
2012
156,8
(23,0)
311,0
1972
64,0
1967
197,1
(28,9)
336,7
1995
74,0
1983
187,8
(27,5)
335,9
1969
92,8
1995
Солонешное
54,8
(9,5)
111.0
1992
11,0
2012
141,5
(24,5)
249,7
2006
63,3
1967
251,4
(43,6)
459,4
1996
151,4
1991
129,0
(22,4)
221,0
1968
45,7
1997
Кызыл-Озек
79,8
(10,8)
136,8
1969
17.6
2012
169,3
(22,8)
275,7
2006
71,8
1967
306,4
(41,3)
496,6
1985
201,5
1998
186,6
(25,1)
317
1974
53,4
1997
Яйлю
57,9
(6,5)
136,7
2009
1968
219,1
(24,6)
374,4
2006
95,1
1967
398,0
(44,7)
723,4
1984
249,7
1975
215,3
(24,2)
414,1
2009
37,0
1997
Усть-Кокса
41,3
91,3
1997
1936
100,6
(21,5)
194,0
1971
43,5
1974
216,0
(46,1)
337,4
1984
36,4
1974
110,7
(23,6)
215,9
1999
33,9
1998
Кош-Агач
8,6
(7,1)
18,8
1997
0,0
1996
13,4
(11,1)
26,8
2005
1,0
1984
81,1
(67,1)
177,0
2012
27,0
1974
17,7
(14,6)
55,0
1968
1,5
1990
Кара-Тюрек
50,1
(8,2)
129.8
2001
16,7
1968
142,9
(23,4)
255,3
1995
73,0
1997
271,1
(44,4)
413,8
1984
145,5
1974
146,1
(23,9)
356,7
1999
50,6
1997
Примечание. Баево* — наблюдения за 1966-2010 гг
В течение лета на равнинах Алтайского края выпадает 35-40% от Е что является максимальным по сравнению с остальными сезонами. Наибольшая доля летних осадков в годовой сумме характерна для степных районов (Баево, Славгород, Рубцовск) и окрестностей Камня-на-Оби. Распределение летних сумм осадков в горах в значительной степени зависит от абсолютной высоты местности, и форма кривой, характеризующей данную зависимость, близка к параболической. Соответственно, быстрое нарастание количества осадков прослеживается до высоты 2500 м, далее до 2700 м градиенты снижаются, а выше сумма летних осадков остается практически постоянной. Изменение летних осадков западных, северных и северо-восточных предгорий Алтая в пределах высот от 200 до 500 м характеризуется линейным возрастанием с плювиометрическим градиентом 110 мм /
100 м. В межгорных котловинах Центрального и ЮгоВосточного Алтая наблюдается уменьшение осадков теплого периода с градиентом 30 мм / 100 м [15]. Максимальная доля летних осадков в общей годовой сумме характерна для сухостепных ландшафтов высокогорной Чуйской котловины (Кош-Агач — 67,1%), здесь же отмечалось и их минимальное количество летом 1974 г. — 27,0 мм. Увлажнение осеннего периода в большинстве районов Алтайского края больше, нежели весеннего, что в значительной степени осложняет условия уборки урожая.
Полученные авторами статистические характеристики расширяют представление о режиме осадков в пределах равнинной и горной территорий Алтайского края и Республики Алтай, уточняя специфические особенности как временной межгодовой, так и пространственной вариативности (изменчивости).
Библиографический список
1. Справочник по климату СССР. Влажность воздуха, атмосферные осадки, снежный покров. — Вып. 20, ч. IV. — Л., 1969.
2. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3 : Многолетние данные. — Ч. 1-6. Вып. 20. — СПб., 1993.
3. Модина Т.Д., Сухова М.Г. Климат и агроклиматические ресурсы Алтая. — Новосибирск, 2007.
4. Сухова М.Г. Биоклиматические условия жизнедеятельности человека в Алтае-Саянской горной стране. — Томск, 2009.
5. Харламова Н.Ф. Климат Алтайского региона : учебник. — Барнаул, 2013.
6. Кобышева Н.В., Наровлянский Г.Я. Климатологическая обработка метеорологической информации. — Л., 1978.
7. Ранькова Э.Я. Климатическая изменчивость и изменения климата за период инструментальных наблюдений : автореф. дис. ... д-ра физ.-мат. наук. — М., 2005.
8. Ревякин В.С., Голещихин В.П. Осадки в горноледниковых бассейнах Алтая // Гляциология Алтая. — Вып. 12. — Томск, 1978.
9. Попова К.И., Егорина А.В. Атмосферные осадки Юго-Западного Алтая // Гляциология Сибири. — 1993. — Вып. 4 (19).
10. Галахов В.П., Мухаметов Р.М. Ледники Алтая. — Новосибирск, 1999.
11. Голещихин В.П. Радиационный режим внутрикон-тинентальной горной области (Алтай, Саяны) // Гляциология Сибири. — Вып. 1 (16). — Томск, 1981.
12. Егорина А.А. Барьерный фактор в развитии природной среды гор. — Барнаул, 2003.
13. Кривоносов Б.М. Климаты Горного Алтая : автореф. дис. ... канд. географ. наук. — Томск, 1975.
14. Кривоносов Б.М. Основные черты климата Горного Алтая // Гляциология Алтая. — Вып. 10. — Томск, 1976.
15. Мамонтов Н.В. Некоторые особенности вертикальной зональности осадков в Горном Алтае // Труды НИИАК. — 1964. — Вып. 26.
