Введение к работе
Актуальность работы. Фундаментальная проблема исследования изменения климата включает в себя изучение его региональных проявлений. В отношении атмосферных осадков эта задача особенно актуальна. Осадки, являясь основной приходной компонентой водного баланса земной поверхности и одной из важнейших климатических характеристик, отличаются высокой изменчивостью во времени и в пространстве. Изучение пространственных и временных особенностей многолетних колебаний осадков на территории Русской равнины и определяющих их факторов имеет большое значение для исследования научных проблем - выявления условий формирования многолетнего режима осадков и разработки региональных сценариев будущих изменений климата. Не менее важно знание основных закономерностей многолетних колебаний осадков при решении ряда практических задач, связанных с рациональным использованием водных ресурсов.
Изучение многолетних колебаний осадков представляет собой самостоятельную научную проблему, которая активно развивается с 60-х годов. Методические разработки по интерпретации и представлению данных сетевых метеорологических наблюдений над осадками [Ц.А.Швер,1976,1984; А.В.Мещерская, Н.А.Болдырева, К.В.Леднева, К.МЛугина, 1977,1978,1988; Н.И.Ефремова,1976, и др.], результаты изучения статистических характеристик изменчивости осадков, полученные в работах Р.Л.Кагана [1973,1974], Г.В.Грузы, Э.Я.Раньковой, Е.Г.Апасовой [1979,1982,1985,1987], К.М.Лугиной, А.В.Мещерской [1970,1978], А.А.Исаева [1981,1986] и других авторов, а также, исследования и гипотезы, касающиеся факторов формирования режима осадков [О.А..Дроздов, 1971, 1977, 1981, 1986; П.Я.Гройсман, 1981, Ф.З.Батталов, 1968, и др.] значительно расширили знания в этой области. Вместе с тем, задача выявления закономерностей многолетнего режима осадков на территории Русской равнины и формирующих его макроциркуляционных факторов, остается еще не изученной. Накопленные к настоящему времени данные о колебаниях осадков в
историческом прошлом, выполненные на основе реконструкций по косвенным показателям, предоставляют возможность судить об устойчивости пространственных и временных особенностей многолетнего режима осадков, установленных по данным инструментальных наблюдений, что представляет интерес с точки зрения разработки сценариев будущих изменений климата.
Цель и задачи диссертационной работы. Цель работы
заключается в выявлении пространственных и временных
закономерностей многолетних колебаний атмосферных осадков на территории Русской равнины и основных факторов, их определяющих.. В рамках данного исследования были поставлены следующие задачи:
-
Исследовать пространственную связанность колебаний годовых осадков на Русской равнине и ее зависимость от циркуляционного режима.
-
Выделить на территории Русской равнины районы, однородные по характеру многолетних колебаний осадков.
-
Установить частотно-временную структуру многолетней изменчивости осадков и оценить соотношение низкочастотной и высокочастотной составляющих по выделенным районам, однородным по характеру колебаний осадков.
-
Оценить роль режима циркуляции атмосферы в многолетних колебаниях осадков на Русской равнине и формировании их пространственной и временной структуры, используя различные показатели изменений циркуляционных процессов.
-
Установить проявления пространственных особенностей многолетних колебаний осадков в природной среде (на примере колебаний уровня Каспия).
-
Исследовать проявления пространственных особенностей колебаний осадков на Русской равнине, установленных по данным за инструментальный период, в историческом прошлом, используя результаты климатических реконструкций.
Научная новизна. На основе объективных методов проведено районирование территории Русской равнины по характеру колебаний осадков, отвечающее макроциркуляционным условиям формирования их многолетнего режима.
Исследованы пространственные особенности соотношения низкочастотной и высокочастотной составляющих в колебаниях осадков и выявлена роль циркуляционного режима в формировании их
пространственной и временной структуры за период инструментальных наблюдений.
Показано, что основные пространственные особенности колебаний осадков, установленные по данным за период инструментальных наблюдений, проявляются и во времена малого ледникового периода.
Методика исследований и исходные данные. Исследования проводились методами многомерной статистики и анализа временных рядов. В частности, для решения задачи районирования территории Русской равнины по характеру многолетних колебаний осадков применен метод разложения по ортогональным проекциям (метод главных компонент). Применение спектрального анализа позволило установить частотно-временную структуру многолетних колебаний осадков, а также изменений циркуляции атмосферы.
Основным исходным материалом для исследования послужили данные об осадках за период с 1891-1983 гг., осредненные по площадям 45 административных районов на Европейской территории бывшего СССР [Н.И.Ефремова, 1976; К.В.Леднева, А.В.Мещерская, 1977; А.В.Мещерская, Н.А.Болдырева, 1988], и трех сопредельных государств на территории Центральной Европы (Польша, Германия, Чехословакия) [Baur F.,1975; Kozuchovski К.,1985; Brazdil R.,1986]. Использовались, также , точечные данные об осадках по 30 пунктам на территории Русской равнины, предоставленные ГГО им А.И.Воейкова. Объектом исследований являются годовые суммы осадков и осадки холодного периода. Выбор указанных данных определялся их значением для формирования условий увлажнения исследуемой территории, а также более высокой по сравнению с осадками летнего периода обусловленностью процессами общей циркуляции атмосферы. В качестве показателей изменения циркуляционных процессов использовались данные о продолжительности действия элементарных циркуляционных механизмов (ЭЦМ) по классификации Б.Л.Дзердзеевского за период с 1899-1983гг. [1946,1970], многолетние данные о характеристиках Азорского антициклона и Исландской депрессии [М.Х.Байдал и др., 1994] и индекса меридиональное Х.П.Погосяна-А.А.Павловской [1977].В работе также анализировались данные о колебаниях осадков и водности рек в историческом прошлом, реконструированные на основе косвенных показателей колебаний климата [В.А.Климанов, 1982,1984,1985,1988,1995; М.М.Чернавская, 1989,1995; Э.Г.Московкина, 1960;Г.И.Швец, 1972].
Практическая ценность. Результаты исследования могут быть использованы:
-для разработки регионального климатического прогноза,
-при оценке достоверности климатических реконструкций последнего тысячелетия,
-при выборе оптимального расположения реперных пунктов для получения исходных данных для климатических реконструкций,
-для развития сети климатического мониторинга,
-для ряда практических задач, связанных с рациональным использованием водных ресурсов: планирования ресурсов водопотребления, строительства и эксплуатации гидросооружений.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Советско-Американском симпозиуме по палеоклимату (Москва, сентябрь 1987), школе-семинаре ИВ ПАН (Звенигород, октябрь1987), заседании Географического общества (декабрь 1987), семинаре МГУ им.М.В.Ломоносова по проблеме Каспийского моря (Москва, январь 1988), VI Всесоюзной конференции по применению статистических методов в метеорологии (Светлогорск, май 1989), Международном симпозиуме по колебаниям климата в прошлом и настоящем (Брно, 1989), Международном симпозиуме по колебаниям климата (Финляндия, 1994), Международной конференции «Каспий-95» (Москва, июнь 1995), а также на научных семинарах лаборатории климатологии и гидрологии ИГ РАН.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем И5страниц, включая 29 рисунков и 9 таблиц. Список литературы включает 104 названия.
Похожие диссертации на Структура многолетних колебаний осадков на русской равнине
