Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Основные теоретические положения и методы исследования состояния климата
1.1. Понятия и термины, применяемые при изучении изменений климата
1.1.1 Обзор определений понятия «климат» 12
1.1.2 Изменения и изменчивость климата 15
1.2. Методы исследований состояния и изменений климата 17
1.3. История изучения изменений климата на основе инструментальных наблюдений
Глава 2. Изменения климата Алтайского региона по данным инструментальных наблюдений
2.1. Оценки состояния и изменений климата России 34
2.2. Изменения термического режима территории Алтайского региона
2.2.1. Изменения термического режима в пределах равнинной территории
2.2.2. Изменения термического режима в пределах горной территории
2.3. Изменение режима увлажнения Алтайского региона 54
2.3.1. О репрезентативности данных наблюдений по количеству осадков
2.3.2. Изменение увлажнения территории Алтайского региона 58
Глава 3. Динамика соотношения тепло- и влагообеспеченности территории Алтайского региона
3.1. Особенности засушливости климата равнинной территории 64
3.2. О возможной взаимосвязи распределения температуры воздуха и годового количества осадков с солнечной активностью
3.3. Косвенные индикаторы состояния климата Алтайского региона
3.4 Континентальность климата как интегральная 84
характеристика климатического режима ландшафтов
Глава 4. Экологические последствия климатических изменений в Алтайском регионе на примере урожайности сельскохозяйственных культур
4.1. Воздействие климатической изменчивости на урожайность сельскохозяйственных культур в равнинной части Алтайского региона
4.2. Возможные изменения климатического фактора урожайности зерновых культур на равнинной территории Алтайского региона
Глава 5. Прогнозирование климатических параметров Алтайского региона на современный и последующий периоды
Заключение 125
Литература
- Обзор определений понятия «климат»
- Изменения термического режима территории Алтайского региона
- Косвенные индикаторы состояния климата Алтайского региона
- Возможные изменения климатического фактора урожайности зерновых культур на равнинной территории Алтайского региона
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В основе исследования лежит представление о климате как важнейшем экологическом факторе, участвующем, прежде всего, в реализации фундаментальных законов, обеспечивающих существование и эволюционное развитие живых организмов - растений, животных, человека (Исаев, 2003).
В отличие от других физико-географических факторов, которые оказывают преимущественно косвенное воздействие, климат влияет на человека, живые организмы как прямой экологический фактор. Выделяются также опосредованные воздействия климатических изменений на природную среду, экономику и население регионов. Соответственно, состояние и временная изменчивость климата определяют специфические условия среды существования организмов, а также особенности хозяйственной деятельности человека.
Результаты предварительного исследования особенностей климатических изменений на территории Алтайского региона свидетельствуют о значительных темпах повышения температуры воздуха при недостаточном увлажнении. Оптимизация сельскохозяйственного производства, расширение возможностей использования климата в энергетике и строительстве, минимизация рисков здоровья населения, разработка стратегии реагирования (адаптации) промышленного и сельскохозяйственного производства, населения на изменения природной среды определяют первостепенную необходимость оценки современного состояния и прогноза потенциальных изменений регионального климата. Решение этой задачи необходимо также в целях сохранения такой крупной мало измене иной территории как трансграничный Алтае-Саянский экорегион.
Под современным периодом понимается период с начала инструментальных наблюдений. Территория Алтайского региона включает Алтайский край и Республику Алтай в административных границах.
Цель диссертации заключается в оценке состояния и изменений современного климата Алтайского региона.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
изучить историю развития представлений о состоянии климата и его изменчивости, основные результаты оценки изменений климата земного шара в целом и территории Российской Федерации;
охарактеризовать изменения климата равнинной и горной частей региона по данным инструментальных наблюдений;
исследовать динамику соотношения тепло- и влагообеспеченности территории Алтайского региона;
рассмотреть экологические последствия климатических изменений на примере урожайности сельскохозяйственных культур в пределах равнинной территории;
получить оценки ожидаемых изменений регионального климата на основе математико-статистических и геоинформационных методов исследования.
Объект исследования - климат Алтайского региона, его состояние и изменения.
Предмет исследования - пространственно-временные закономерности климатических изменений в Алтайском регионе, влияющие на природные компоненты, условия жизнедеятельности населения и функционирование отраслей экономики.
Теоретико-методологической базой исследования послужили работы отечественных и зарубежных ученых в области географии и геоэкологии, затрагивающие проблемы изменений природной среды, оценки тенденций пространственно-временной динамики и устойчивости отдельных компонентов, в том числе, климата: А.И. Воейкова, А.В. Шнитникова, М.И. Будыко, СП. Хромова, Е.С. Рубинштейн, А.С. Монина, А.В. Кислова, Г.В. Грузы, Э.Я. Ранько-вой, Б.Г. Шерстюкова, Ю.П. Переведенцева, А.П. Сляднева и др.
Методы исследования. Использовался комплекс географических, геоэкологических, математико-статистических, картографических и геоинформационных методов исследования.
Научная новизна:
получены оценки изменений температуры воздуха, количества осадков, дат перехода температуры воздуха через устойчивые пределы по данным метеостанции Барнаул и репрезентативным станциям Алтайского региона в пределах равнинной и горной территорий;
выявлено распределение температуры воздуха и осадков для территории Алтайского региона в течение 11-летних циклов солнечной активности;
для 109 метеостанций Западной Сибири и Алтая рассчитан индекс континентальности, являющийся интегральной характеристикой климатического режима ландшафтов и одним из агроклиматических показателей для мониторинга изменений климата, согласно методикам разных авторов, построены карты континентальности по индексам Н.Н. Иванова, В. Ценкера, СП. Хромова, предложен региональный индекс континентальности ИКрегион;
определена статистическая зависимость урожайности зерновых культур в равнинной части региона от климатических факторов на примере районов Кулундинской равнины и Приобского плато;
построена серия карт, характеризующих пространственную изменчивость температуры воздуха Алтайского региона на современный и прогнозный период 2025-2034 гг.
Информационная база исследования основана на официальных данных станций государственной наблюдательной сети Роскомгидромета (), опубликованных данных фонда Западно-Сибирского ЦГМС, статистических данных Главного управления по сельскому хозяйству администрации Алтайского края, справочных и картографических материалах.
Практическая значимость. Полученные оценки и результаты позволяют решать задачи устойчивого развития Алтайского региона: оптимизации сельскохозяйственного производства, использования климатических ресурсов в энергетике и строительстве, минимизации рисков здоровья населения, разработки стратегии реагирования (адаптации) промышленного и сельскохозяйственного производства, населения на изменения природной среды, а также в целях сохранения биоразнообразия в пределах Алтае-Саянского экорегиона. Разработанная методика статистического моделирования приземной температуры воздуха для современных и возможных в будущем условий, полученная серия карт предоставляют возможность комплексного анализа климатических ресурсов на региональном уровне для разнообразных целей. Теоретические и практические рекомендации, изложенные в диссертации, используются в учебном процессе географического и биологического факультетов Алтайского госуниверситета в рамках курсов «Учение об атмосфере», «Метеорология и климатология», «География Алтайского края», а также разработанных автором спецкурсов «Экологическая климатология» и «Прикладная климатология». Серия карт по оценке термических ресурсов и увлажнения, максимальных снегозапа-сов для Алтайского региона вошла в Атлас снежно-ледовых ресурсов мира (Москва, 1997), Атлас Алтайского края (1991), Атлас Барнаула (2006). Полученные результаты внедрены в Программу «Формирование Южно-Алтайского эколого-экономического района» и «Генеральную схему комплексного использования и охраны природных ресурсов бассейна р. Алей». Материалы исследования использовались при выполнении грантов: Минобразования России Е 00-10.0-33 «Эволюция ландшафтной структуры в условиях глобального изменения климата (на примере юга Западной Сибири)»; РФФИ 05-05-64815-а «Региональные изменения климата и других компонентов природной среды. Современное состояние, оценки, прогнозы»; РФФИ 11-04-98061-р «Состояние растительного покрова Кулунды в условиях изменений климата и систем землепользования»; РГНФ 11-01-00001а «Сохранение экосистемы степи Кулунды при непрерывном сельскохозяйственном использовании как необходимый элемент адаптации к климатическим и почвенным изменениям»; международного научно-исследовательского проекта «Кулунда» - как предотвратить глобальный синдром «dust bowl» - «пыльных бурь».
Апробация работы. Основные результаты исследований неоднократно докладывались на конференциях (более 60), среди которых международный симпозиум «Изменения климата и окружающей среды Центральной Азии»
(Чита, 2003), семинар Научной Программы НАТО «Экологическая безопасность и устойчивое землепользование горных и степных территорий Монголии и Алтая» (Барнаул, 2004), XII и XIII съезды РГО (Санкт-Петербург, 2005, 2010), международные конференции «Прогнозирование и адаптация общества к экстремальным климатическим изменениям» (Москва, 2006), «География и геоэкология на современном этапе взаимодействия природы и общества» (Санкт-Петербург, 2009), «Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов» (Барнаул, 2010), «Изменение климата и непрерывное сохранение биоразнообразия в Алтае-Саянском экорегионе» (Горно-Алтайск-Усть-Кокса, 2010), «Трансграничное сотрудничество: экономические и социально-гуманитарные аспекты развития Большого Алтая» (Барнаул-Белокуриха, 2010), «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (Барнаул, 2011), «Изменение климата в Алтае-Саянском экорегионе - стратегии смягчения и адаптации» (Барнаул, 2011), «Алтайский край: состояние и перспективы развития» (Белокуриха, 2012) и др. Автор участвовала в проекте ПРООН/ГЭФ «Сохранение биоразнообразия в российской части Алтае-Саянского экорегиона».
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. Общий объем работы - 158 стр., 25 таблиц, 56 рисунков и 2 приложения. Список литературных источников включает 208 наименований, в том числе 12 иностранных.
Обзор определений понятия «климат»
В настоящее время наблюдается заметное усиление изменений природных условий на поверхности Земли, которые прослеживаются в различных геосферах (Глобальные изменения..., 2000). Среди важнейших глобальных экологических проблем, затрагивающих всю географическую оболочку как единую среду обитания человечества, его глобальную экосистему, особо выделяется проблема современного изменения климата (Исаченко, 2001).
Известно значительное количество научных работ, посвященных разнообразным аспектам проблемы изменения климата. Для оценки особенностей изменений климата Алтайского региона необходимо рассмотреть терминологию, используемую в данной работе, и охарактеризовать методы исследования. Изучение изменений климата имеет продолжительную историю. Менялся объем климатической информации, методы наблюдений, обработки и анализа данных, формы представления полученных результатов, поэтому целесообразно также рассмотреть историю изучения проблемы.
Одно из первых определений, учитывающих физические закономерности формирования, было предложено Б.П. Алисовым, О.А. Дроздовым и Е.С. Рубинштейн: «Климатом данной местности называется характерный для нее в многолетнем разрезе режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, характером подстилающей поверхности и связанной с ними циркуляцией атмосферы» (Алисов и др., 1952). Практически идентичное «географическое» определение дано в современных учебниках: «климатом данной местности является характерный для нее многолетний режим погоды, обусловленный солнечной радиацией, ее преобразованиями в деятельном слое земной поверхности и связанной с ними циркуляцией атмосферы и океанов» (Дроздов и др., 1989).
В последние годы появились определения, подчеркивающие физико-математическую составляющую понятия: «климат — это статистический ансамбль состояний, которые проходит система океан-суша-атмосфера за периоды времени в несколько десятилетий» (Монин, 1982; Монин, Сонечкин, 2005). Однако, по мнению ряда ученых, оно выходит за пределы науки об атмосфере и становится объектом изучения целого междисциплинарного комплекса наук (география, геофизика, геология и др.) (Дроздов и др., 1989). В таком определении обычное представление о климате становится учением о локальных климатах, которые в теории климата являются частными представлениями глобального климата. Изменения глобального климата можно рассматривать как совокупность региональных изменений различных временных и пространственных масштабов (Логинов, 2008). Тем не менее, вышеприведенное «статистическое» определение климата еще в 1974 г. было принято на Стокгольмской конференции ПИТАЛ по физическим основам теории климата и его моделирования (Переведенцев, 2004). Объединяющим географический и статистический подходы можно считать следующее определение: «С физической точки зрения климат - это статистический режим атмосферных условий (условий погоды), характерный для каждого данного места Земли в силу его географического положения» (Российский гидрометеорологический..., 2009а). Несколько иначе интерпретирует двойственный подход к определению понятия «климат» А.В. Кислов (2001), используя формулировки, отличающиеся не прикладной климатологической, а более общей географической направленностью. По его мнению, понятие «климат» во-первых, используется для описания гидрометеорологического режима определенной территории в ряду других ее физико-географических характеристик. Во-вторых, понятием «климат» определяют состояние гидрометеорологического режима планетарного масштаба и в этом случае говорят о «глобальном климате».
На наш взгляд, определения климата Б.П. Алисова с коллегами и А.С. Монина вполне соответствуют друг другу и в равной степени отражают разные стороны этого сложного понятия. Так, в первом случае подчеркивается взаимодействие ведущих климатообразующих факторов (генезис явления) и использование методов математической статистики для получения средних величин, или норм (многолетний режим), характеризующих состояние климата территории. Во втором определении (А.С. Монина) также присутствует указание на взаимодействие основных геосфер (океан, суша, атмосфера), определяющее специфические особенности климата любого района земного шара, и применение методов математической статистики для обработки данных метеорологических наблюдений, анализа и прогноза. Данной позиции придерживается и автор предлагаемой работы.
Применительно к задаче анализа климата и климатической изменчивости Г.В. Грузой и Э.Я. Раньковой предложено следующее уточнение понятия: климат в узком, но широко распространенном смысле, есть обобщение изменений погоды, которое представляется набором условий погоды в заданной области пространства в заданный интервал времени (Груза, Ранькова, 2002; Ранькова, 2005).
Изменения термического режима территории Алтайского региона
Анализ полученных результатов показал, что в течение 1960-1980 гг. в пределах равнинной части Алтайского региона (Барнаул) положительные отклонения от средней (нормы) иногда достигали 82%, отрицательные -113%. Изменчивость в горных районах территории оказалась в 2 раза меньше, а для некоторых пунктов (Бертек) - в 5 раз меньше, при этом величины положительных или отрицательных отклонений были почти равнозначны. Наименьшая изменчивость от года к году (в пределах 20% от среднемноголетней) зарегистрирована на плоскогорье Укок - в 2 раза меньше, чем в Чуйской котловине.
Таким образом, среднегорья и высокогорья Алтая действительно отличаются меньшей изменчивостью годовой температуры воздуха и меньшими темпами потепления по сравнению с крупными степными межгорными котловинами и равнинной территорией Алтайского региона.
Осреднение годовой температуры воздуха по десятилетним периодам (рис. 2.15) подтверждает не только замедление темпов потепления в горной части Алтайского региона в последнее десятилетие (2000-2008 гг.), но и тенденцию к похолоданию в Чуйской котловине (Кош-Агач) на фоне общей тенденции роста температуры (Харламова, 2010).
Достаточно значимые коэффициенты корреляции рядов годовых осадков ГМС Барнаул с метеостанциями равнинной и большей части горных территорий (табл. 3, 4; Приложение 1) позволяют распространить выводы, полученные на основе анализа данных ГМС Барнаул, для всей территории Алтайского региона (Харламова, 2005, 2006).
Ряды атмосферных осадков отличаются значительной неоднородностью вследствие замены дождемера Нифера осадкомером Третьякова и введением поправки на смачивание, поэтому для горной части Алтайского региона рассматривался основной период наблюдений 1966-2009 гг.
Наблюдаются заметные различия в динамике осадков в межгорных котловинах и на склонах хребтов, что объясняется трансформацией полей в пределах горной территории и различиями годовой структуры режима осадков. Преобладающая часть осадков в межгорных котловинах выпадает в теплое время года, когда их источником являются не только фронтальные поля облачности, но и конвективные процессы, проявляющиеся наиболее локально в зависимости от особенностей рельефа и ориентации котловин по отношению к переносу воздушных масс.
При исследовании многолетней изменчивости атмосферных осадков особую дискуссию вызывает проблема достоверности метеорологических данных по количеству осадков, зафиксированных наблюдениями метеостанции Барнаул, поскольку метеостанция переносилась. Однако общепринятые методики восстановления неоднородности рядов наблюдений позволяют решать данный вопрос, который касается практически всех метеостанций земного шара. Сомнениям подвергается также весьма незначительное количество осадков в середине XIX в., когда несколько раз месячные суммы осадков составляли 0 мм.
Индикатором значительного сокращения осадков на юго-востоке Западной Сибири во второй половине XIX в. является состояние озер территории. В Главе 1 был представлен обзор некоторых работ Н.Н. Ядринцева, А.В. Шнитникова, в которых приведены сведения, подтверждающие значительное сокращение увлажненности, как это следует из анализа данных метеостанции Барнаул. Ни один из этих исследователей не рассматривал связь колебаний уровней озер с изменением увлажненности территории. И только А.И. Воейков, едва ли не первым попытавшийся установить взаимосвязь изменений уровней озер и количества выпавших атмосферных осадков, повторно обратился к сведениям в Барнауле «как к станции равнины, находящейся в той области, где обнаружена в последнее время большая прибыль, а до того большая убыль уровня воды в озерах и притом станция, где наблюдения продолжительнее, чем где-либо в Азии» (Воейков, 1901. С. 92). Рассматривая изменения температуры и осадков с - - 1838 по і899 гг., он обнаружил, что «за последние 20 лет осадков выпадает слишком втрое сравнительно с 60-ми годами и значительно более чем в первый дождливый период около 1840 г. Колебание огромное, нигде небывалое и совпадающее с колебаниями озерной воды» (Воейков, 1901. С. 93). Определив «значительное возрастание зимних осадков в Барнауле за последние 20 лет», А.И. Воейков попытался выявить степень влияния высоты установки дождемера на данное обстоятельство: «По июль 1882 дождемер был установлен на высоте 3,1 м над поверхностью почвы, затем по середину 1887 на высоте 1 метра, потом по конец 1888 - 1,3 метра; с 1889 по середину 1897 на высоте 2,1 метра, далее 1,0 м. Высота установки должна была оказать некоторое влияние на увеличение зимних осадков с 1882 по конец периода, тем более, что с февраля 1882 вставляли крест в верхнюю часть дождемера, но это обстоятельство, конечно, могло лишь в небольшой степени повлиять на результат. Несомненно, что в последние 20 лет осадков выпадало действительно более чем прежде...» (Воейков, 1901. С. 98).
В данной работе А.И. Воейков вполне обоснованно увязывал особенности заселения территории с природными условиями: «Усиленное заселение южной полосы Западной Сибири и соседних с нею степных областей Тургайской и Акмолинской произошло в 80-х и особенно 90-х годах XIX столетия. Эти годы здесь были особенно богаты осадками» (Воейков, 1901. С. 101). Между тем, поток переселенцев после отмены крепостного права в 1861 г., хлынул в сибирские земли сразу, однако заселялись в первую очередь наиболее пригодные. Следовательно, южные степные области Западной Сибири являлись малопригодными для заселения в период 1862-1880 гг., вероятно, в силу значительной засушливости.
В сообщении 1909 г., опубликованном отдельными частями в 1909-1910 гг., А.И. Воейков продолжил рассмотрение темы, резюмируя, что в 60-х, 70-х и начале 90-х годов вода в Арале уменьшалась (Воейков, 1952а. С. 284).
Косвенные индикаторы состояния климата Алтайского региона
При увеличении межгодовой погодно-климатической изменчивости возрастает вероятность аномальных (низких-высоких) уровней, катастрофических паводков и половодий (Харламова, 2010). Необходимо рассмотрение изменений доли ледникового питания, дальнейшее исследование климатически обусловленных изменений водного режима рек, поскольку при анализе годового стока рек Алтая за 60-, 70-летние предшествующие периоды преобладало отсутствие значимых тенденций изменения среднего годового стока (Семенов, 2011).
Модели парной и множественной регрессий величины отступания языка ледника Геблера (Катунский хребет) с наиболее значимыми и информативными предикторами (средняя летняя температура воздуха и годовая сумма осадков, рис. 3.13) позволили определить скорость реакции ледника на изменения температуры - 6 лет, осадков -20-23 и 82-88 года (Ревякин, Харламова, 2005).
В соответствии с показанными тенденциями изменения температуры воздуха и количества осадков, следует ожидать дальнейшее сокращение площади горного оледенения.
Приведенный анализ косвенных индикаторов соотношения тепло- и влагообеспеченности (пыльные бури, суховеи, уровни озер и воды рек, положения языков ледников) подтверждает полученные выводы о возможном сокращении увлажненности территории (аридизации) вследствие продолжающегося потепления и недостаточного увеличения количества осадков.
3.4. Континентальность климата как интегральная характеристика климатического режима ландшафтов
Особенной интегральной характеристикой климатического режима ландшафтов является такой показатель как континентальность климата. А.Г. Исаченко (2001) к числу важнейших показателей климата относит степень континентальности, экологическая оценка которой, по его мнению, не может быть -однозначной. Например, резко- и крайне континентальный климат несомненно имеет свои минусы по сравнению с менее континентальными территориями, но выгодно отличается краткостью переходных сезонов года и большей стабильностью погодных условий.
До настоящего времени отсутствуют работы, связанные с изучением континентальности климата Западной Сибири и Алтая. Между тем, актуальность подобных исследований подтверждается, в частности, постановкой задачи классификации и прогноза зональных условий ландшафтов, поскольку современный климат выступает как один из основных системообразующих факторов природной зональности и определяет многие особенности функционирования почвенно-растительных комплексов (Назимова и др., 1999). При этом в связи с ограниченностью информации по гидротермическому режиму воздуха и почв в Сибири, Д.И. Назимовой, Л.Ф. Ноженковой и др. (1999, 2002) показана возможность использования индекса континентальное климата для изучения изменений климата.
Специалисты Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной метеорологии указывают на необходимость специальных исследований многообразных экологических последствий существенного уменьшения/увеличения одного из агроклиматических показателей для мониторинга изменений климата - его континентальности (Сиротенко, 2006). Для территории земледельческих районов Западной Сибири, а также горных районов Алтая за период с 1975 по 2004 г. обнаружена неопределенность тенденции изменения континентальности, поскольку для некоторых районов определено увеличение, а для других -уменьшение континентальности.
Н.М. Чебакова и Е.И. Парфенова выявили, что в горах Южной Сибири континентальность климата значимо влияет на состав древостоев, разграничивая темнохвойные и светлохвойные формации и объясняя 10-13% вариации составов древостоев дополнительно к условиям тепло- и влагообеспеченности, но не оказывает прямого влияния на продуктивность (Чебакова и др., 1999; Парфенова, 2007).
Таким образом, мониторинг степени континентальности климата является одной из важных составляющих проблемы исследования наблюдаемого климата.
В настоящее время широко признаны методы определения данного показателя, предложенные В. Горчинским, В. Ценкером, Ф. Конрадом, С. П. Хромовым, Н.Н. Ивановым, в основу которых положена зависимость континентальности от годовой амплитуды температуры воздуха.
Автором рассчитаны разнообразные индексы (Приложение 2, табл. 1) для 109 метеостанций Западной Сибири и Алтая с использованием Справочников по климату СССР (1965, 1969) и составлены карты их пространственного распределения. Для индекса континентальности Н.Н. Иванова использована уточненная формула: К = (Аг + Ас +0,25До) / (0,36 ф + 14) 100%, где Аг и Ас - годовая и суточная амплитуды температуры воздуха соответственно, До - дефицит влажности (также в многолетнем среднем), ф -широта станции (Иванов, 1958). Для дальнейшего анализа применялись следующие градации континентальности по Н.Н. Иванову(1959):
Анализ полученных индексов континентальности Н.Н. Иванова (Приложение 2, таблица 1) в соответствии с предложенным делением показал, что на рассматриваемой территории (Томская, Новосибирская и Кемеровская области, Алтайский край, Республика Алтай) умеренно-континентальный климат характерен только для станций: Центральный рудник, .(137,1%),--Беля (135,-5%), - Кара-Тюрек "(134,9%). Преобладает континентальный климат, а резко-континентальный характерен для следующих метеостанций - Ключи (180%), Волчиха (181,7%), Угловское (180,7), Онгудай (185,9), Усть-Улаган (191,9), Усть-Кокса (183), Катанда (188,1).
Крайне-континентальный климат Кош-Агача (218,2) немного уступает Верхоянску (237%), который, как подметил Н.Н. Иванов, по всем формулам, включающим только годовую амплитуду температуры воздуха А, получает мировой максимум континентальности. В то же время при использовании уточненной формулы Иванова, которая и применялась в данной работе, Верхоянск, хотя и остается в «крайне-континентальном» поясе, но первенство уступает Центральной Азии, что, по мнению Н.Н. Иванова, является более правильным (Иванов, 1959). 767880г2«Э69690
Возможные изменения климатического фактора урожайности зерновых культур на равнинной территории Алтайского региона
Систематизирована история исследования ученых в области изучения изменений (колебаний) климата в виде четырех периодов: 1) начальный -«интуитивно-теоретический» - с начала XIX в.; 2) « вынужденного застоя» -1914-1945 гг.; 3) «интенсивного изучения» - 1946-1987 гг.; 4) «актуальной активизации» - с 1988 г.
Выводы, полученные по ГМС Барнаул, можно считать репрезентативными для лесостепных и степных районов азиатской территории вследствие значимых коэффициентов корреляции температуры воздуха ГМС Барнаул и других ГМС, расположенных в равнинной и горной частях Алтайского региона.
В распределении приземной температуры воздуха равнинной территории Алтайского региона (Барнаул) выявлен статистически достоверный положительный тренд, более интенсивный, чем в среднем для России (0,9С за 1901-2000 гг.): 2,86С/167 лет или 1,8С/100 лет при увеличении средней температуры холодного периода (XI-III) на 3,6С/167 лет или 2,3С/100 лет, теплого периода (IV-X) - 2,4С или 1,4С соответственно. При удлинении расчетного периода до 2011 г. выявленный тренд сохраняется при некотором снижении темпов потепления за счет увеличения суровости зим, начиная с 2005 г.
Максимальная величина повышения годовой температуры воздуха в пределах всей территории Алтайского региона за 50-летний период 1963-2011 гг. отмечена в межгорных котловинах Алтайской горной области (Кош-Агач +2,6С; Усть-Кокса +2,2С) при несколько меньших темпах на равнинах (Барнаул +1,8С) и в высокогорьях с воздействием фенов (Аккем +1,7С); минимальные темпы - на высокогорных перевалах с усиленным воздухообменом (Кара-Тюрек +1,3С).
Потепление сопровождается изменениями дат перехода температуры воздуха через определенные пределы, особенно значительными для холодного периода года. Изменение дат перехода и, следовательно, продолжительности фаз для теплого периода года значительно меньше. Сохраняется вероятность опасных поздних весенних и ранних осенних заморозков при возрастании экстремальной изменчивости. Наблюдается рост межгодовой изменчивости (контрастности) температуры сезонов года.
Распределение осадков имеет выраженный ритмический характер: выделяется вековой цикл (1862-1976 гг.) продолжительностью 115 лет, наиболее сухой период которого отмечался в 1862-1873 гг., вековой максимум - в 1907-1912 гг., с последующей регрессивной фазой, на фоне которой выделены засушливые периоды 1923-1936 (14 лет), 1947-1957 (11 лет) и 1969-1984 гг. (16 лет), чередующиеся с периодами повышенного увлажнения. В 1977 г. началась восходящая ветвь нового векового цикла, максимум которого вероятен в 2038 г. при последующем сокращении осадков.
Нарастание сумм тепла, как и сокращение теплообеспеченности летом происходит быстрее и энергичнее, чем остывание и прогревание зимой. Увлажненность конца весны-начала лета в лесостепных и степных районах Алтайского региона не соответствует интенсивности прироста тепла, что создает напряженность функционирования биотического компонента геосистем на фоне значительной межгодовой изменчивости осадков.
Оценки возможного воздействия климатического фактора урожайности зерновых культур в пределах степной и лесостепной зон Алтайского региона позволяют объяснить от 51 до 70% дисперсии (изменчивости) урожайности под воздействием наиболее значимых предикторов - температуры весенних месяцев (апреля и мая), лета, количества осадков апреля, мая и летнего сезона
Ожидаемые изменения термического режима к 2035 г. наиболее значительны в пределах равнинной территории Кулунды и межгорных степных котловин Алтайского региона. Совместный анализ прогнозируемых тенденций тепло- и влагообеспеченности свидетельствует о преобладающей направленности развития процессов аридизации территории как уменьшения степени увлажнения при сохранении процесса значительного регионального потепления.
В целом ожидается повышение теплообеспеченности сельскохозяйственных культур с одновременным ростом неблагоприятных климатических явлений (засушливые условия, переувлажнение, заморозки). Аридизация климата способствует увеличению степени риска в сельском хозяйстве вследствие сокращения влагообеспеченности в течение внутривекового периода 2003-2017 гг. и особенно после 2038 г. Вероятно массовое размножение насекомых-вредителей, ухудшение условий перезимовки озимых культур, трав и плодово-ягодных культур. Возможно существенное ухудшение кормовой базы животноводства в результате увеличения длительности периода стравливания. Неблагоприятные погодные явления будут способствовать разрушению сельхозпостроек, дорог, сильные морозы - повышению затрат энергии и т.д. Увеличение максимальных скоростей ветра будет способствовать деградации земель (дефляция, опустынивание). Уже сейчас более ранний сход снежного покрова уменьшает альбедо подстилающей поверхности, изменяя ее тепловой баланс, соответственно уменьшается количество тепла, затрачиваемое на таяние снега. Повышенные скорости ветра вследствие больших меридиональных градиентов между бесснежными и еще покрытыми снегом территориями при значительной засушливости марта-апреля способствуют быстрому сокращению влагозапасов почвы. Необходимо проводить сев сельскохозяйственных культур в более ранние и сжатые сроки, однако сохраняется высокая вероятность ранних и поздних весенних заморозков. Подобные особенности погодных условий последних десятилетий создают много сложностей в сельскохозяйственном производстве.
Скорость изменения температуры может существенно превышать адаптационные возможности некоторых природных сообществ. Соответственно, вероятно не только смещение границ природных зон, но и экспансия видов лесостепного и степного флористических комплексов в лесные экосистемы, обеднение генофонда бореальной флоры и фауны лесов, уменьшение видового разнообразия и т.д. Следует прогнозировать усиление не только пастбищной, но и рекреационной дигрессии на фоне возрастающего туристического потока.
Климатический фактор является важнейшим управляющим фактором воздействия на совокупность материальных и энергетических ресурсов, необходимых для существования любой экосистемы. Компоненты сложных многоуровневых биогеоценозов обладают разной скоростью ответной реакции на климатические изменения, что может приводить к нарушению их развития и увеличивать неустойчивость. В таком случае любое дополнительное, непродуманное антропогенное воздействие способно послужить «спусковым крючком» для нарушения установившихся взаимосвязей, деградации и привести к серьезным экологическим последствиям. Поэтому так важна задача оценки влияния наблюдаемых климатических изменений на компоненты природных систем, функционирование отраслей экономики в целях определения уязвимости и адаптационных возможностей.
