Экстремальные феноклиматические аномалии 2010 года в среднегорьях Карачаево-Черкесии

ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ФЕНОКЛИМАТИЧЕСКИЕ АНОМАЛИИ 2010 ГОДА В СРЕДНЕГОРЬЯХ

КАРАЧАЕВО-ЧЕРКЕСИИ

2010 Дега Н.С., Онищенко В.В., Узденов У .А.

Карачаево-Черкесский государственный университет

им. У. Д. Алиева

В результате сопряженного анализа годовой динамики климата и фитофенологических явлений, в среднегорьях Карачаево-Черкесии, представлены феноклиматические аномалии 2010 года. Экстремальность ежегодных аномалий за последние десятилетия следует рассматривать в контексте глобального изменения климата и региональной хозяйственной деятельности.

As a result of the conjugated analysis of the annual dynamics of the climate and the phytophenologic phenomena, in the mid-mountains of Karachaevo-Circassia, the pheno-climatic anomalies of 2010 are presented. The extremeness of the annual anomalies during the last decades should be considered within the context of the global climate change and the regional economic activities.

Ключевые слова: температура, погода, фенология, сезоны года,

феноклиматические аномалии, феноритмы, экстремальность, глобальный климат, среднегорья.

Keywords: temperature, weather, phenology, seasons, pheno-climatic anomalies, pheno-rhythms, extremeness, global climate, mid-mountains.

Климатические изменения - это сложные и неоднозначные явления, характеризующиеся значительной неопределенностью. Это опасность еще более увеличивается вследствие взаимосвязанности и взаимозависимости эволюции

антропогенного фактора глобального потепления, на который

взаимодействуют демографические изменения и экологически инициируемое развитие

энергетических систем, а также системы землепользования. Сама природа климатических изменений также неопределенна, особенно на локальном и региональном уровнях. Еще более неопределенно воздействие глобального потепления на людей и природу [2].

В последние десятилетия на Большом Кавказе отмечается повышение температуры воздуха и количество атмосферных осадков, которые вызвали неоднозначную реакцию отдельных природных компонентов: отступление ледников, увеличение продолжительности вегетационного периода, снижение речного стока в среднегорьях участились случаи экзогенных проявлений [3].

Изменение климата - проблема, которая затрагивает все аспекты жизни в горах. С целью оценки воздействия изменения климата на горные сообщества, усилиями естественно-географического факультета Карачаево-Черкесского государственного университета

проводится мониторинг

экологического состояния горных районов Карачаево-Черкесии. Одним из аспектов геоэкологического мониторинга республики является ежегодный анализ

феноклиматического календаря, который устанавливает, что наметился тренд к увеличению числа оттепельных периодов в зимнее время, смещению возникновения заморозков к более холодным месяцам. Уменьшается число периодов с сильными морозами, увеличивается продолжительность вегетационного периода, активность фенопроявлений в зимний период и т.д.

Одним из основных направлений современной фенологии является изучение сезонной ритмики природы, представляющей собой ведущую форму проявления динамики ландшафта в целом и его компонентов.

Вопросы сезонной динамики каждого из компонентов ландшафта, так или иначе затрагивается отдельными отраслями

геграфических и биологических наук. Сезонная ритмика ландшафта характеризуется с помощью хорошо подобранных индикаторов

фенологических явлений, несущих обширную информацию о многих одновременно протекающих

процессах в различных его

компонентах. Полноценный

календарь природы содержит

основные временные характеристики сезонного годичного цикла всех компонентов ландшафта, как биотических, так и абиотических, и строится исходя из средних многолетних наблюдений.

Фенологическая периодизация года выражается в сезонной динамике

ландшафта и последовательной

смене его облика [4].

Зависимость сезонных процессов от высоты экспозиции, крутизны

склонов и других специфических горных условий известны, главным

образом, лишь в своей принципиальной основе, тогда как для целей рационального природопользования, сельскохозяйственной бонитировки горных угодий в условиях изменяющейся геоэкологической обстановки требуется ежегодный мониторинг взаимовлияния этих показателей. Выявление ежегодных причино-следственных связей

феноклиматических аномалий в горах Карачаево-Черкесии позволяет выявлять изменения объективно существующих качественных этапов в едином процессе сезонного развития природы.

Особенно выраженный характер феноклиматических аномалий был зарегистрирован в течение годового цикла 2010 года.

Зима. Январь 2010 года отмечался на редкость теплым. С первых чисел температура воздуха поднималась до 13,5оС. Во второй декаде регистрировалось еще большее увеличение до 14,3оС. Повышение температуры

сопровождалось устойчивой, теплой погодой. Среднемесячная

температура января была аномально положительной (0,1ос), что на 2,5оС выше средней многолетней за период с 1960 года.

Снежный покров, установившийся в первых числах января, стаивал. На освещенных и прогреваемых участках образовались обширные проталины. При относительно теплой погоде практически постоянно сохранялась облачность. Изредка выпадали кратковременные осадки. Лишь в третьей декаде температура воздуха начала снижаться и 27 января достигла —17,1 оС. Среднедекадное ее значение составило -2,4оС.

В период январского потепления появились признаки фенологического движения у органов растений. Заметно увеличили объем мужские сережки ольхи серой и лещины обыкновенной, лопались цветочные

почки ивы козьей. Снижение температуры воздуха в третьей январской декаде и усилившиеся ветровые потоки вызвали очередной цикл опадения семян у яснея обыкновенного и ольхи серой. Обычно самый холодный месяц январь, в 2010 году был экстремально теплым.

Среднемесячная температура его составила +0,1 оС.

Переменчивой погодой

зарегистрирован февраль. С первых чисел, низкие температуры воздуха, до -8,4оС сменялись теплыми потоками воздуха, когда температура достигала +12,0оС. Обычно хмурое январское солнце, в феврале засветило яркими лучами. В воздухе ощущалось дыхание весны. С первой половины февраля отмечалось вторичное увеличение генеративных органов у ольхи серой, лещины обыкновенной, медвежьего ореха. Начали распускаться почки у бузины черной. Приобрело массовый характер распускание почек у ивы козьей. 12 февраля зацвел шафран сетчатый, который через неделю

вступил в фазу массового цветения. Появились первые листья у жимолости вьющейся, которая начала вегетировать в январскую оттепель, а развертывать листья 8 февраля. 22 февраля, после

проливного дождя; сопровождаемого сильными порывами ветра вода в реке Малая Хатипара почти до устья заполнила русло, что так же

свидетельствует об экстремальности погодно-климатических условий зимы 2010 года. Обычно русло р. Малая Хатипара заполняется в средние или более поздние сроки весеннего периода. Во второй декаде февраля, в аномально

ранние сроки зацвела ольха серая, вслед за которой начали «пылить» лещина обыкновенная и медвежий орех.

Весна. Первая декада марта

отличалась переменчивой погодой, с преобладанием теплых обильных

дождей. При среднедекадной температуре воздуха +2,9оС осадков выпало 47,9 мм. В связи с насыщенной влажностью цветение ольхи серой, лещины обыкновенной и древовидной продолжалось, но не имело выраженного характера.

В ночь на 15 марта пошел снег, выпадение которого продолжалось в течение всего дня. Вегетация приостановилась. Холодная,

переменчивая погода с сильными порывами ветра, периодически сопровождалась выпадением снега. Температура воздуха снижалась до -12,1 оС, сопровождаясь сильными порывами ветра до 16 м/сек. Этот тип погоды весьма существенно приостановил весеннее развитие растительности: свернулись

соцветия у волчьего лыка, потемнели мужские сережки у ольхи и лещины, приостановилось развертывание листьев у крыжовника отклоненного и бузины черной, полегли под снегом цветы шафрана сетчатого. Опустело русло реки Малая Хатипара.

С 23 марта отмечалось интенсивное таяние снега. Среднесуточная температура

воздуха и почвы повысились до 9,4оС. Наступила вторая волна весеннего фенологического развития растительности. Увеличились

размеры почек боярышника, барбариса, березы повислой; развертывались листья бузины черной, крыжовника отклоненного, жимолости Стевена.

Продолжительностью более месяца отличалось цветение лещины обыкновенной и медвежьего ореха. Зацвели тис ягодный и ива козья. Активно пробуждалась травяная растительность. Зарегистрирован всплеск массового цветения шафрана сетчатого, обильно зацвёл гусиный лук, появились единичные цветки хохлатки кавказской, медуницы мягчайшей, подмаренника.

Наглядное представление о фенологии древесно-кустарниковой растительности среднегорий КЧР

дает фенологический спектр, построенный по наблюдениям в течение 2010 года, который по каждой породе разделен на две полосы (рис. 1), в верхней показано

сезонное развитие вегетативных, в нижней - репродуктивных органов [5].

1 - абс. минимальные температуры воздуха

2 - средняя температура воздуха

3 - абс. максимальная температура воздуха

4 - относительная влажность воздуха

5 - осадки

набухание почек |Ц^ распускание почек ^^развертывание почек  цветение

^Щосенняя раскраска листьев

созревание плодов

-----зимний покой

-----летняя вегетация

Рис. 1. Фенологические спектры древесно-кустарниковых растений среднегорий КЧР во взаимодействии с температурой воздуха, влажностью и осадками за 2010 г.

В период с 23 марта, быстро проходили весенние фенофазы у малины и смородины Биберштейна. Последние дни марта отличались дождливой погодой с постепенным снижением температуры воздуха до —1,3°С. Лесные массивы и горные склоны, выше отметки 1600 м покрылись свежевыпавшим снегом.

31 марта русло реки Малой Хатипары вторично заполнились талыми весенними водами. Интенсивно распускались почки сирени обыкновенной и смородины Биберштейна.

В первой декаде апреля зарегистрирована переменная, неустойчивая погода. Не редко в жаркие солнечные дни небо вдруг внезапно затягивалось облаками. Выпадали осадки в виде дождя со снегом. Тем не менее накопление тепла для развития весенних фенофаз продолжалось.

Развертывались, в период цветения, листья волчьего лыка, зеленели жимолость пушистая, смородина Биберштейна, бузина черная. Массово зацвели гусиный лук, хохлатка кавказская, медуница, подмаренник и другие виды.

Вторая половина апреля также отличалась переменчивой погодой. В связи с этим развитие фенофаз имело затяжной характер. Лишь в отдельные дни ощущалось некоторое потепление.

Характерной особенностью мая так же были переменчивая погода. Количество дней с дождем (11 дней) преобладало над бездождливыми сутками. Весьма существенное снижение температуры воздуха отмечалось в третьей декаде мая, когда ее значения достигали 1,5°С. Отмечены нетипичные ранние сроки цветения поздноцветущих видов: боярышника, рябины обыкновенной, барбариса, бузины черной,

бересклета европейского и другой

древесно-кустарниковой

растительности.

В третьей декаде мая большинство представителей

дендрофлоры отцвели, вступив в фазу формирования плодов (семян). Весенне-летний листовой фон сформировался в середине третьей декаде мая.

Лето. С первых чисел июня установилась жаркая погода.

Уровень воды в реках существенно повысился. Интенсивно

наращивались температурные

показатели. Среднесуточное

значение температуры воздуха

повысилось до 19,8°С. Абсолютный максимум достиг 29,9°С. В этот период зацвели малина и шиповник обыкновенный. Отмечалось

массовое цветение бузины черной.

Во второй декаде июня температура воздуха еще более увеличилась, достигнув отметки

30,1°С. Выпадение осадков сопровождалось снижением

температуры воздуха до 9,0°С. Заканчивалось цветение бузины черной, калины и шиповника обыкновенного. Вторая половина июня отличалась систематическим выпадением кратковременных

грозовых дождей. Практически ежедневно утренние лучи солнца, нагревающие подстилающую

поверхность, сменялись

послеобеденными дождевыми

осадками. Отцвели все древесно-

кустарниковые виды за исключением липы кавказской, которая вступила в фазу цветения лишь 20 июня. Оптимальное сочетание тепла и

влаги вызвало буйное развитие

травяной растительности,

значительно повысив ее

производительность. В течение всего первого летнего месяца сохранялась высокая температура воздуха,

среднемесячное ее значение возросло на 32,1% к таковой за май

месяц. Высокая температура

воздуха, сопровождаемая

кратковременными, обильными, грозовыми дождями, способствовали раннему созреванию и опадению плодов волчьего лыка.

Июль так же отличался аномально теплой погодой. Температура

воздуха поднималась до отметки 30,4оС, почвы, соответственно до 25,3оС. Среднемесячное ее значение, для приземного

воздушного пространства

зарегистрировано на уровне 18,6оС, что превысило многолетний

среднемесячный показатель почти на два градуса или на 9,8%. По сравнению со средними

многолетними сроками, созревание берёзы повислой, крыжовника отклоненного, малины, смородины Биберштейна и многих других видов происходило в значительно-более ранние даты. Однако качественные показатели семян (плодов) отличались низким уровнем.

Высокие температуры воздуха и почвы отличались и в августе, достигая соответственно 31,8 и 55,40С. Тем не менее абсолютные максимумы были значительно ниже многолетних показателей. Уже в первой декаде августа пожухли зеленые листья клена остролистного, граба кавказского, бука восточного и других пород - представителей дендрофлоры. Отмечалось

пожелтение и осыпание листьев граба кавказского и березы повислой. Опадали пожухлые, зеленые листья клена остролистного и высокогорного. Весьма значительно усыхал травяной покров. Все фитофенологические

фазы летнего периода развивались в существенно менее короткие сроки. Аномально устойчивые высокие температуры значительно ускорили созревание плодов у рябины кавказской, семян граба кавказского и многих других пород. Следует отметить, что при аномально продолжительном периоде высоких температур, абсолютные их максимумы не достигали предельных показателей, которые были зарегистрированы в течение многолетних наблюдений. Поэтому, несмотря на затянувшийся полузасушливый период перехода его в засушливую стадию не наблюдалось.

Общая характеристика

климатических условий за

вегетационный период, по данным 2010 года и многолетним показателям, приведена в

климадиаграммах (рис. 2),

составленных по методу А. Госсена [приводится по: 1]. Считается, что в том случае, когда кривая осадков

пересекает кривую температур, наступает засушливый период; если кривая осадков (соотношения 10оС -30 мм) пересекает линию

температур, то наступает полузасушливый период.

Вертикальные штриховые линии указывают на влажный период. В летнюю вегетацию 2010 года зарегистрирован аномально

продолжительный полузасушливый период, так и не перешедший в засушливую стадию. Характерной особенностью климата в вегетацию среднегорий является отсутствие не только засушливых, но и

полузасушливых периодов.

о

3 120 ^ 110 со

£ 100

£* 70 го

О)

£ 40 х 30

0 20 0)

1 Ю

2010 г.

360

330

300

270

240

180 з

150 о

с

120 е

I II III IV V VI VII VIII IX X

120 з с£ 90 о

Рис. 2. Климадиаграммы вегетационных периодов 1 - кривая средних месячных температур воздуха, 2 - кривая осадков (соотношение 10-30 мм), 3 - влажное время года, 4 - полузасушливый

период

Осень. Теплая и жаркая погода августа продолжилась и в первой декаде сентября. Изредка выпадали кратковременные осадки в виде дождя. Первыми признаками наступления осени были желтые «флаги» в кронах березы повислой и граба кавказского. Отмечалось массовое опадение плодов груши кавказской, дуба черешчатого и яблони восточной.

Первый, по-осеннему обильный дождь зарегистрирован в ночь с 13 на 14 сентября, при этом сохранялась тихая погода с понижением температуры воздуха. Среднее ее значение, за вторую декаду снизилось на 4,1°С (или на 23,6%), относительно первой декады. В конце третьей декады, когда

отмечалось повышение температуры воздуха, в среднем на 1,7°С за декаду, отмечалось фоновое

изменение окраски листьев. Оно начиналось на теневых склонах верхней границы леса и в

субальпийских криволесьях. В долинных лесах, отдельные

древесно-кустарниковые виды -береза повислая, граб кавказский, черемуха обыкновенная вступили в фазу массового осеннего

раскрашивания листьев, тем не менее вегетация у многих видов продолжалась, Сентябрь, в целом, отмечен устойчивой погодой.

Постепенное снижение

среднесуточной температуры

воздуха с кратковременными

дождями способствовало задержке развития осенних фенологических фаз, лес долго сохранял летнезеленый фон. Общее количество осадков за сентябрь составило 59,3 мм. Следует отметить, что устойчиво-теплые погодные условия осеннего периода способствуют

задержке развития осенних фенологических фаз, тогда как в весенний период феноразвитие

растений приостанавливается при похолоданиях и ухудшении погодных условий.

В первой декаде октября зарегистрировано весьма

существенное похолодание.

Температура воздуха снижалась до 1,7°С, оставаясь положительной. Выпадение осадков в виде дождя имело систематический характер. За первую декаду октября, накопилось свыше 50 мм осадков. На горных склонах, выше отметки 1900 метров выпал снег. Изменения погодных условий активизировали развитие осенних фенофаз. Ускорилось изменение осенней раскраски листьев у бука восточного, клена остролистного, боярышника

обыкновенного, жимолости Стевена и многих других видов. Практически полностью опала листва у черемухи

обыкновенной и ясеня. 13 октября температура воздуха снизилась до отрицательного значения (-2,3оС). Этот срок следует считать окончанием вегетационного периода 2010 года.

В течение всего октября была переменчивая погода, но

преобладали теплые солнечные дни. Окончание третьей декады

характеризовалось проникновением в долины циклонических воздушных масс, которые принесли дождевые осадки затяжного характера.

Завершением обильного дождя стало выпадение снега, который за ночь на 31 октября выпал до 15 см. Несмотря на теплый

предшествующий дождь, при выпадении снега температура воздуха резко понизилась до -2,7оС. Пожухла оставшаяся листва у дуба черешчатого, березы повислой, ивы козьей, осины, жимолости Стевена, калины обыкновенной, спиреи и других видов. Казалось бы, снеговые осадки ускорят опадение листвы, оставшейся в кронах древеснокустарниковой растительности,

однако установившаяся аномально теплая погода в ноябре приостановила массовый листопад. Максимальная температура воздуха повышалась, но общий фон температурного режима продолжал снижаться. В утренние часы преобладали заморозки.

Продолжался позднеосенний

листопад у малины, спиреи, березы повислой, бука восточного, дуба

черешчатого, калины обыкновенной, жимолости Стевена и некоторых других видов. Полностью лес

освободился от листвы в конце

второй декады ноября, что на

полмесяца позже обычных сроков. Наступило полное завершение активного фенологического цикла 2010 года. Тем не менее, погода продолжала преподносить

аномальные сюрпризы. Декабрьские дни были продолжением теплого ноября. Средняя температура

воздуха первой декады декабря составила 8,4оС. Высокие значения температуры сохранялись в течение всего месяца. В третьей декаде среднесуточная температура воздуха поднималась до 9,6оС. В

среднегорьях Карачаево-Черкесии зацвела (запылила) лещина обыкновенная, распускались почки у бузины черной, развертывались листья у жимолости вьющейся. Такие феноклиматические аномалии в условиях КЧР ранее не отмечались. В течение всего декабря, в долинах республики практически

отсутствовал снежный покров. Среднемесячная температура

воздуха зарегистрирована на уровне 5,7оС, что на 6,7 градуса выше среднего многолетнего показателя. Спровоцированное высокими

температурами пыление лещины обыкновенной происходило весьма специфично, т.е. при обильном выделении пыльцы мужскими сережками, женские цветки (метелочки) пребывали в зимнем покое, опыления не происходило.

Анализ феноклиматических

явлений среднегорий Карачаево-Черкесии 2010 года в контексте глобального потепления климата, позволил выявить имевшие место аномалии:

- обычно самый холодный месяц январь, в 2010 году, отличался аномально высокой температурой воздуха, среднемесячное ее значение было положительным,

- начало вегетации в

среднегорьях Карачаево-Черкесии отмечено зацветанием ольхи серой, 17 февраля. Еще в более раний срок, 8 февраля начинали

увеличивать объем, почки бузины черной,

- необычно жарким для горных

районов КЧР было лето,

спровоцировавшее быстрое

созревание плодов (семян) у древесно-кустарниковой растительности. Однако

качественные показатели ранней

плодосеменной продукции были крайне низкими,

- при аномально

продолжительном, жарком летнем периоде (1,5 месяца) абсолютные максимальные значения температур не достигали многолетних максимумов, вследствие чего полузасушливый период не сменялся засушливым,

- аномально теплая осень 2010

года способствовала увеличению продолжительности вегетации

дендрофлоры на10-15 дней,

- окончание дендрофенологического сезона,

который характеризуется полным опадением листьев, наступило почти на полмесяца позже обычных сроков,

- после окончания активного феноклиматического цикла 2010 года продолжала сохраняться аномально теплая погода. Среднемесячное значение температуры воздуха декабря было на 6,7°С выше многолетнего показателя, более чем за полувековой период, что спровоцировало цветение (пыление) мужских сережек лещины обыкновенной и распускание почек бузины черной.

Примечания

1. Елагин И. Н. Фенологические методы изучения лесных биогеоценозов. Красноярск, 1975. 2. Накиченович Н. Сценарии изменения климата и технологии минемизации воздействия на окружающую среду // Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата и экологии Росгидромета и РАН, М., 2003. С. 118-120. 3. Онищенко В. В., Дега Н. С. Устойчивое развитие Карачаево-Черкесии в условиях современной организации горных экосистем // Устойчивое развитие горных территорий / Международный научный журнал. 2009. № 1. С. 49-54. 4. Онищенко В. В., Салпагаров А. Д. Геоэкологические признаки и предпосылки сезонного развития растительности Северо-Западного Кавказа (на примере Тебердинского заповедника) // Тр. ТГБПЗ. Вып. 32. М. : НИА-Природа, 2002. 186 с. 5. Онищенко В. В. К методике фенологического прогнозирования сезонного развития растений высокогорных районов // Сезонная и разногодичная динамика растительного покрова в заповедниках РСФСР. Сб. научн. тр. ЦН И Л Главохоты РСФСР. М., 1983. С.18-32.

Статья поступила в редакцию 23.10.2010

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), проект № 09-05-00318-а.