Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

НАПРАВЛЕННОСТЬ СОВРЕМЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ОСНОВНЫХ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АЛТАЙСКОЙ ГОРНОЙ ОБЛАСТИ

Аванесян Р.А. 1 Сухова М.Г. 1
1 Горно-Алтайский государственный университет
Проведен анализ результатов многолетних метеорологических наблюдений за температурой приземного воздуха и атмосферными осадками с использованием стандартных статистических методов. Выявлена динамика наблюдаемых климатических изменений с учетом орографической неоднородности горной территории Алтая. Проанализированы данные метеостанций, расположенных на различных высотных уровнях и в различных физико-географических условиях; метеостанция Кызыл-Озёк находится в Северном Алтае (высота 330 м над уровнем моря), Усть-Кан расположена в Канской котловине Центрального Алтая (1037 м), Кош-Агач находится в высокогорной Чуйской котловине Юго-Восточного Алтая (1758 м). Обработаны метеоданные за период с 1955 по 2010 гг. Проведены расчеты поверхностного стока горных рек и определена динамика изменения водности исследуемых рек по сезонам года.
изменение климата
температура воздуха
атмосферные осадки
речной сток
водность
динамика
Алтай
1. Климатическая доктрина Российской Федерации. http://президент.рф/acts/6365 (дата обращения: 20.11.2011).
2. Климова О.В., Семенов В.А., Семенова И.В., Аванесян Р.А. и др. Влияние климата на гидрологические и гидрохимические процессы рек Горного Алтая. // SWorld: Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития . - Том 1.- Одесса: Черноморье, 2011. - С.92-96.
3. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории РФ. - Москва: Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, 2008. - 28 с.
4. Стратегический прогноз изменений климата Российской Федерации на период до 2015 г. - Москва: Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, 2005. - 29 с.
5.Сухова М.Г. Эколого-климатический потенциал горных территорий . - Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2010. - 312 с.
6. Chlachula, J., Sukhova M.G. Regional manifestations of present climate change in the Altai, Siberia // International Proceedings of Chemical, Biological and Environmental Engineering. Environmental Engineering and Applications, Edited by Li Xuan, Vol. 17, pp. 134-139, IACSIT Press, Singapore.
Стратегической целью политики Российской Федерации в области климата, согласно Климатической доктрине [1], является обеспечение безопасного и устойчивого развития в условиях изменяющегося климата и возникновения соответствующих угроз, при этом упреждающая адаптация к последствиям климатических изменений отнесена к числу приоритетов политики в области климата. В связи с этим изучение динамики современных изменений основных гидрометеорологических характеристик является весьма своевременным и необходимым.

Не акцентируя внимания на возможных причинах современной трансформации окружающей природной среды, следует помнить, что изменение глобального климата - есть совокупность его региональных изменений различных временных и пространственных масштабов [4]. В настоящее время оценка состояния и изменений реального климата, его изменчивости и экстремальности, должна быть регулярно обновляемой, основанной на новейшей доступной  информации, самым надежным источником которой являются данные инструментальных гидрометеорологических наблюдений, как сетевых, так и эспедиционно-полевых.

Для изучения региональных особенностей изменения климата в Алтайской горной области нами проанализированы данные метеостанций, расположенных на различных высотных уровнях и в различных физико-географических условиях за период с 1955 по 2010 год.  Метеостанция Кызыл-Озек находится в низкогорье Северного Алтая (высота 330 м над уровнем моря), Усть-Кан расположена в среднегорной Канской котловине Центрального Алтая (1037 м), Кош-Агач находится в высокогорной Чуйской котловине Юго-Восточного Алтая (1758 м). Для статистического анализа на наличие тренда принимались значения средних температурных отклонений по пятилетним периодам, вычисленные за климатические сезоны: зима - с ноября по март, весна - апрель, май, лето - с июня по август, осень - сентябрь, октябрь, а также и в среднем за год.

В результате оценки вероятности тренда за 55-летний период установлено, что на Алтае отмечается значительная положительная динамика (рис. 1-3). Повышение средней годовой температуры варьируется от 2,0 °С в низкогорье Северного Алтая до 2,8 °С в высокогорных котловинах Юго-Восточного Алтая.

Рисунок 1. Среднегодовая температура воздуха, МС Кызыл-Озек

Рисунок 2. Среднегодовая температура воздуха, МС Усть-Кан

Рисунок 3. Среднегодовая температура воздуха, МС Кош-Агач

 

Повышение температуры относительно климатической нормы существует во все сезоны, но наиболее значительно в зимний и весенний.

Зависимость термических условий сезонов от особенностей общециркуляционных процессов рассмотрена на примере периода с 2001 по 2010 год. В течение указанных десяти лет отчетливо видно, что на фоне потепления климата наблюдается значительная изменчивость в термическом режиме сезонов, особенно в зимний период.

В эти годы выделяется четыре типа зимних сезонов, различающихся по температурным условиям - аномально теплые (4 сезона), умеренно-суровые (3 сезона), суровые (2 сезона), очень суровые (1 сезон).

В аномально теплые зимы отклонения средней сезонной температуры от нормы в различных районах Алтая составляли от 4 до 8 °С. Устойчивая очень теплая погода наблюдалась в зимние сезоны 2001-2002, 2005-2006, 2006-2007 и в 2007-2008 года. В эти годы зимой преобладал меридиональный южный и юго-западный перенос воздуха. Большую повторяемость имела погода с оттепелями, снегопадами, сильными ветрами. Умеренно суровыми были зимы 2002-2003, 2003-2003 гг., когда большую повторяемость имела погода, обусловленная влиянием Азиатского антициклона. Суровой погодой характеризовалась зима 2004-2005 г., очень суровой была зима 2009-2010 г., когда ночная температура опускалась до -45 °С, дневная до -25...-30 °С. Движение циклонов и распространение арктического воздуха приостановилось.

В последние 10 лет в низкогорье Северного Алтая средняя температура января изменялась от -6,8 °С в 2002 году до -20,1 °С в 2010 году. Значительно ниже климатической нормы температура была в 2008 и 2010 годы, близка к норме в 2004 и 2005 гг., в остальные годы выше нормы на 3-9 °С. Наиболее тёплым был январь в 2002 г (-6,8 °С) и в 2007 г (-7,9 °С). Максимальные отклонения средней температуры января составили 13,3 °С. В Центральном и Юго-Восточном Алтае в экстремальные годы изменение температуры холодного периода выражено слабее, чем в Северном Алтае. В Кош-Агаче средняя температура января в 2002 г. составила -24.4 °С, в 2010 г -31,2 °С, т.е. разность температур составила всего 6,8 °С. Меньшая изменчивость температур в южных районах Алтая обусловлена высокой стабильностью климатообразующей роли Азиатского антициклона.

Таким образом, за последние 10 лет средняя сезонная температура зимы в приземном слое атмосферы характеризуется значительными флуктуациями, с наибольшими отклонениями в низкогорье Северного Алтая (10,9 °С), в то время как в среднегорье Центрального Алтая и в высокогорье Юго-Восточного Алтая отклонение составило 3,1 °С и 4,3 °С соответственно.

Для весеннего периода характерна высокая внутри- и межсезонная изменчивость температур. В это время года наблюдается частое чередование воздушных масс, поступающих из Арктики и из Центральной и Средней Азии.

Наиболее холодной была весна 2010 г.: в течение всего мая температура была ниже климатической нормы, 20 и 21 мая выпал снег, наблюдались заморозки. Первая половина мая оказалась холоднее второй половины апреля, поэтому наблюдалось значительное запаздывание в наступлении фаз развития дикорастущих растений. За последние 10 лет отклонения средней сезонной температуры весны от климатической нормы варьировали в Северном Алтае от 0 до 4,6 °С, в Центральном - от 0,1 до 3,3 °С, в Юго-Восточном от 0,7 до 4,1 °С.

Особенностью летних периодов является более устойчивый температурный режим, чем в другие сезоны года. Очень важную роль в термическом режиме лета играет господствующий режим общей циркуляции атмосферы.

Наиболее теплое лето наблюдалось в 2001, 2006, 2007, 2008 годах. С юго-запада к Алтаю подходила полоса высокого давления - отрог Азорского антициклона. Тропический воздух приносил жаркую, сухую погоду. Средняя декадная температура превышала в Северном и Центральном  20 °С, в Юго-Восточном  15-16 °С. В те годы, когда в июне преобладал юго-западный поток воздуха, а в июле устанавливалась зональная циркуляция с Атлантического океана, летний максимум температур наблюдался в июне (2001, 2003 гг.).

Наиболее прохладными были летние периоды в 2003 и 2009 гг., когда преобладающим был северо-западный поток воздуха по восточной периферии европейского антициклона. За период с 2001 по 2009 год средняя сезонная температура лета составила в Кызыл-Озеке 18,1 °С, в Усть-Кане 14,8 °С, в Кош-Агаче 14,2 °С, что превысило климатическую норму на 1,7-1,8 °С. В годы с аномально теплым летом суммы температур выше 10 °С превышали климатическую норму на 400-500 °С.

В последние 50 лет положителен и тренд средней температуры осени. Осредненная сезонная температура нивелирует её различия в отдельные годы. Повсеместно в сентябре прекращаются процессы трансформации воздушных масс летнего типа, но характер осени отражает господствующий тип циркуляции. При преобладании циркуляции в восточной периферии Европейских антициклонов наблюдалась более холодная осень. Арктический воздух вызывал более ранние заморозки. Теплую затяжную осень формировал поток воздуха с южной составляющей. Наиболее теплой была осень 2001 и 2007 годов. Однако в большинстве лет происходило частое чередование воздушных масс с севера и с юга - ненастная и дождливая погода с похолоданиями и заморозками сменялась теплой и сухой. В сентябре-октябре потери тепла ночами не компенсировали дневного прогревания воздуха, поэтому средняя дневная температура неуклонно понижалась.

За период с 2001 года положительной средняя суточная температура сохранялась в Северном Алтае до конца октября, в Центральном Алтае до середины октября, в Юго-Восточном Алтае - до начала октября. Разность средней температуры осени за период с 1961 года по 2009 год составила в Кызыл-Озеке 1,1 °С, в Усть-Кане 0,9 °С, в Кош-Агаче 0,6 °С. После 2000 г. этот показатель значительно возрос.

Таким образом, на общем фоне потепления относительно климатической нормы наблюдаются флуктуации температуры приземного воздуха с большой амплитудой [5].

Анализ распределения атмосферных осадков за период с 1980 по 2005 г. показал, что с 1980 по 1995 г. количество атмосферных осадков было ниже нормы, с 1996 по 2001 г. сумма осадков возросла и превысила норму. С 2001 по 2005 г. разность между климатической нормой и годовой суммой осадков вновь стала отрицательной.

В Северном Алтае годовое количество осадков изменялось от 646 до 493 мм. За весь период средняя годовая сумма осадков оказалась меньше нормы на 55 мм, на 49 мм в холодный период и 6 мм в теплый период.

В котловинах Центрального Алтая при годовой норме 243 мм за период с 2001 по 2005 г. среднее годовое количество осадков составило 321 мм. Изменение годовой суммы осадков было в пределах от 345 до 293 мм. Среднее годовое количество осадков уменьшилось в сравнении  с нормой на 21,7 мм, из них стало меньше осадков на 12,3 мм в холодный период и на 9,4 мм - в теплый.

В Чуйской котловине (Кош-Агач) при годовой норме осадков 110 мм за последние пять лет выпадало в среднем 99 мм, что меньше нормы на 11 мм, из которых на холодный период приходится 7,9 мм, теплый - 2,7 мм. В июле и августе количество осадков обычно превышает норму, в отдельные годы превышение бывает в два с лишним раза. Так, в августе 2001 г. выпало 49,3 мм осадков, в июле 2003 и 2004 гг. - более 35 мм. В зимние месяцы нередко осадки отсутствуют.

В целом по региону уменьшение осадков приходится в основном на холодный период года. Для летних месяцев уменьшение осадков практически не характерно. В котловинах Центрального и Юго-Восточного Алтая средние суммы осадков за июль - август несколько превышают климатическую норму.

Таким образом, несмотря на изменчивость осадков, на Алтае  наблюдается снижение их годовой суммы, которое в последние годы (2004-2010 гг.) сопровождается некоторым увеличением интенсивности летних осадков. В среднем интенсивность осадков слабо увеличивается на 0.11 мм/день за 10 лет [6].

Наблюдаемые изменения климата очень важны и уже в настоящее время сопровождаются значительным экосистемным откликом. Одним из ярких примеров реакции горных экосистем на климатические изменения является изменение характера внутригодового распределения стока [3].

Изменения соотношения тепла и влаги, отмеченное в последнее время, сказывается  на водности отдельных сезонов года. Нами была определена средняя водность по сезонам года за периоды с 1946 по 1976 г. и с 1976 по 2006 г.  На основе полученных данных была выявлена динамика изменения стока и оценен характер изменения внутригодового распределения стока в связи с климатическими изменениями последних лет (рис. 4-5).

В результате было выявлено, что уменьшение весеннего стока наблюдается только в двух бассейнах - р. Лебедь и р. Майма. Еще для двух бассейнов - рр. Чарыша и Семы не выявлено значимых изменений. Для всей остальной территории РА отмечается увеличение весеннего стока.

В летний период практически на всей территории отмечается уменьшение стока, за исключением бассейна р. Майма [2].

В осенний период картина более мозаичная (рис. 4). Отмечается значительное увеличение стока для бассейнов рр. Лебедь, Майма, Сема, Ак-Кем, Башкаус, Чулышман. Незначительное увеличение (до 2 %) отмечается для бассейнов рр. Чуя, Бия, Иша, Чарыш, Кокса. Незначительное уменьшение стока наблюдается лишь в бассейне р. Урсул. На остальной территории значимых изменений не выявлено.

В зимний период было выявлено незначительное уменьшение водности по двум бассейнам рр. Кокса и Урсул. Без явных изменений - бассейны рр. Иша, Сема, Ак-Кем, Чуя (рис. 5). Для остальной территории отмечается увеличение зимнего стока разной интенсивности.

Рис. 4. Динамика  изменения водности на территории РА в осенний  период. Цифрами обозначены бассейны рек: 1-Лебедь, 2-Бия, 3-Иша, 4-Майма, 5-Катунь, 6-Сема, 7-Песчаная, 8-Ануй, 9-Чарыш, 10-Кокса, 11-Урсул, 12-Ак-Кем, 13-Аргут, 14-Джазатор, 15-Чуя, 16-Башкаус, 17-Чулышман

 

Рис. 5. Динамика  изменения водности на территории РА в зимний  период. Цифрами обозначены бассейны рек: 1-Лебедь, 2-Бия, 3-Иша, 4-Майма, 5-Катунь, 6-Сема, 7-Песчаная, 8-Ануй, 9-Чарыш, 10-Кокса, 11-Урсул, 12-Ак-Кем, 13-Аргут, 14-Джазатор, 15-Чуя, 16-Башкаус, 17-Чулышман

Полученные результаты хорошо согласуются с изменением соотношения тепла и влаги в разные сезоны года.

Анализ колебаний стока за последние 20 лет  (с 1988 г.) свидетельствует о существенном изменении его направленности на реках Горного Алтая.  В среднем годовом стоке преобладает отсутствие значимых изменений, но у Катуни отрицательная направленность сменилась на положительную тенденцию. Сохранилась положительная тенденция изменений стока у рек западной периферии Алтая (р. Песчаная).

В последнее 20-летие у наиболее многоводных рек Алтая (Катунь и Бия), формирование стока которых происходит во всех высотных зонах, отрицательная направленность изменений максимального стока сменилась на положительную. Поэтому  на таких реках увеличилась вероятность формирования высоких максимумов уровня воды в половодье с выходом её на пойму. Важнейшей причиной этого является весеннее потепление, вследствие которого в период весеннего половодья одновременное снеготаяние происходит в нескольких высотных зонах, обусловливая большую интенсивность стока, тогда как в годы до интенсивного потепления снеготаяние распространялось по высоте более продолжительное время, сдвигаясь на летние месяцы,  и половодье было более продолжительное время. Об этом свидетельствует сравнение осредненных гидрографов стока рек  за периоды наблюдений 1946-1976 и 1976-2000 гг.  Поэтому вероятность высоких уровней в половодье и, следовательно, опасных наводнений на таких реках до современного потепления была меньше.

Сравнение гидрографов стока и продолжительностей стока летней межени свидетельствует о том, что за период интенсивного потепления она стала больше. Это повысило вероятность наступления на реках в горах и предгорьях экстремально маловодных периодов с неблагоприятными последствиями для народного хозяйства.

Таким образом, полученные результаты еще раз доказывают, что на особенности формирования стока рек Алтайских гор влияет множество факторов, ведущими из которых являются ороклиматические, в то время как проведенные исследования динамики климатических параметров позволяют констатировать разновеличинные климатические изменения во всех районах Алтайской горной области с общей тенденцией потепления. Однако, с учетом имеющихся неоднозначных прогнозов, очевидна необходимость дальнейших исследований.

Рецензенты:

  • Винокуров Ю.И.,  д.г.н., профессор, директор Института водных и экологических проблем СО РАН, г. Барнаул.
  • Красноярова Б.А., д.г.н., в.н.с. Института водных и экологических проблем СО РАН,  г. Барнаул.

Библиографическая ссылка

Аванесян Р.А., Сухова М.Г. НАПРАВЛЕННОСТЬ СОВРЕМЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ОСНОВНЫХ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АЛТАЙСКОЙ ГОРНОЙ ОБЛАСТИ // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=5219 (дата обращения: 13.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074