Исследование заморозков как экологически опасных явлений

Экология и природопользование

ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

УДК 551.51:574

Л.В. Воронина, А.В. Зарубина

СГГ А, Новосибирск

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАМОРОЗКОВ

КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫХ ЯВЛЕНИЙ

Как пример экологически опасных погодных явлений, участившихся в последние годы нового века, рассматривается сущность, происхождение, пространственное распределение заморозков в Новосибирской области на примере пятилетнего периода XXI в.

климат, экология, опасные погодные явления, заморозки, температура.

L.V. Voronina, A.V. Zarubina

Siberian State Academy of Geodesy, Novosibirsk

RESEARCH OF FROSTS AS ECOLOGICALLY DANGEROUS PHENOMENA

The essence, origin, spatial distributions of the frosts in Novosibirsk Region are considered by the example of five-year period of the XXI-st century; these exemplify ecologically dangerous phenomena which became more frequent in the late years of new century.

climate, ecology, dangerous phenomena, frosts, temperature.

Проблема сохранения природной среды, её взаимоотношений с человеком остаётся весьма актуальной и усугубляется со временем. Напряжённость этого процесса нарастает по мере роста не только антропогенных влияний, но и природных факторов, среди которых далеко не последнюю роль играют факторы катастрофических проявлений в природе и опасные погодные явления. К последним относятся туманы, грозы, метели, град, пыльные бури. Большой экологический ущерб наносят также половодья и паводки, шквалистый ветер, жара, морозы. Другие погодные явления, рискам которых подвержены жизнь и здоровье человека, не так заметны, становятся подчас обыденными. Однако и они наносят большой экологический ущерб, который проявляется в оказании отрицательного воздействия и на здоровье и жизнь человека, и на его экономическое благосостояние, и на возможность спокойного сосуществования с элементами природы. К таким явлениям можно отнести заморозки.

107

Экология и природопользование

Заморозками называют понижение температуры воздуха или почвы до 0 0С и ниже, обычно ночью или в ранние утренние часы, при положительной средней температуре. Такое понижение температуры весной, осенью и особенно летом создаёт опасные экологические ситуации, вызывающие гибель растений. Интенсивность и повторяемость заморозков дополнительно характеризует величину экологического стресса для растений, и в первую очередь - для сельскохозяйственных культур.

Как правило, в Сибири заморозки начинаются в мае-апреле, заканчиваются в июне. Среднемноголетние даты начала заморозков достаточно контрастно изменяются по зонам Новосибирской области. Например, в подтаёжной зоне -это с 29 мая по 2-3 июня, в северной лесостепи весенние заморозки наступают позднее - 22 мая, в южной - 21 мая, в колочной, типичной степи - 20 мая, а в сухой степи регистрируется самое позднее проявление ранних весенних заморозков - 15 мая [1].

Однако, в различные по метеоусловиям годы эта многолетняя градация нарушается. Самые ранние заморозки отмечались в подтаёжной зоне 5 и 8 мая (1941 и 1945 гг.), в северной и южной лесостепи - 24 апреля, в степной зоне -17 апреля. Но ранние весенние заморозки не имеют столь отрицательного экологического воздействия, ибо посев сельскохозяйственных культур во многих хозяйствах только начинается, либо проходит значительно позднее. Ранние осенние заморозки могут оказать отрицательное экологическое воздействие на многолетние культуры, а также на озимые.

Гораздо более отрицательное воздействие оказывают поздние весенние заморозки, когда их влияние на растения может доходить до величины экологического стресса. Так, за многолетний период наблюдений самая поздняя дата заморозков отмечена в подтаёжной зоне в 1955 г. (26 июня), в северной и южной лесостепи - в 1915 г. (20-24 июня). В степной зоне, более тёплой и в данном случае менее экологически опасной, самая поздняя дата заморозков зарегистрирована на севере зоны (в колочной степи) 18 июня и на юге -4 июня. Эти заморозки - поздние весенние - особенно опасны, потому что растения к этому времени проходят уже достаточно длительный период вегетации при тёплой погоде, они доходят иногда до средних фаз развития, и подобные резкие и неожиданные похолодания могут оказаться экологически стрессовыми и погубить растения и в первую очередь сельскохозяйственные культуры. Так, по данным [2], у зерновых культур, например, при урожае 20 ц/га и выше, снижение урожаев может происходить на 4-5 ц/га, а в Алтайском крае [3], где повторяемость и интенсивность засух значительно выше, -к ещё большим потерям.

Ко всему прочему следует отметить, что потепление климата, охватившее северное полушарие со второй половины XX столетия [4], оказало влияние и на данное экологически опасное погодное явление. Оно проявилось в том, что на протяжении одного-двух десятилетий предыдущего века в Новосибирской области, как, кстати, и в других областях юго-востока Западной Сибири, замороз-

108

Экология и природопользование

ки практически не наблюдались вообще. Лишь в последние 2-3 года нового века этот природный нюанс нарушился, и явление заморозков вновь проявилось. Летний период 2010 г. на юге Западной Сибири, как и в Новосибирской области, был достаточно неординарным, аномально холодным с возвратами холодов вплоть до конца июля. Так, 27-28 июля температура воздуха опускалась на 3-6 0С ниже климатической нормы, 30 июля в таких районах, как Чулым и Убинское, опустилась до +1 0С [5, 6].

От сроков появления и прекращения заморозков зависит и продолжение безморозного периода. Эта характеристика выступает как немаловажный экологический показатель, дающий представление о климатических условиях для растений в период их вегетации.

Наименьшая продолжительность безморозного периода отмечается к востоку и юго-востоку от Новосибирска. Это район Коурак - Маслянино. Здесь станции расположены в долинах холмистой местности, что, естественно, благоприятствует застою холодного воздуха, а это, в свою очередь, способствует увеличению повторяемости утренних заморозков. Реки здесь небольшие и маловодные; влияние их ограничивается лишь узкой прибрежной полосой. Продолжительность безморозного периода в этом районе составляет 90-100 дней, тогда как на остальной территории Новосибирской области этот показатель в среднем составляет 120 дней. Сумма дней с заморозками здесь доходит до 56 (максимум по области). А районы области, граничащие с Казахстаном, имеют продолжительность безморозного периода 120-125 дней, а иногда и больше.

Осенние заморозки начинают проявляться в сентябре. В третьей декаде августа они или вообще отсутствуют, или имеют незначительную вероятность реализации и малую интенсивность. Но уже в первой декаде сентября заморозки малой интенсивности наблюдаются повсеместно.

Особенно велика вероятность заморозков к концу сентября. К этому времени слабые заморозки наблюдаются почти ежегодно, а интенсивные -примерно 3-5 раз через каждые 20 лет. В морозоопасных местах, например в Маслянино, повторяемость заморозков большая. Слабые заморозки отмечаются ежегодно, сильные - 1 раз в 2 года.

По нашим исследованиям за пятилетний период 2004-2008 гг., повторяемость заморозков по территории Новосибирской области изменялась довольно сильно и неравномерно. В 2004 г. количество дней с заморозками в сумме по области составило 2 097, в 2006 г. оно возросло до 2 322 и снова уменьшилось до 2 222 дней к 2008 г. Например, по данным некоторых метеостанций (Барабинск, Квашнино, Сузун, Северное и др.), в 2004 г. заморозков здесь не было совсем либо они наблюдались только раз в году (Чулым, Посевная, Каргат, Крещенка). В 2006 г. в этих же районах число дней с заморозками резко увеличивается до 6-12, в дальнейшем, к 2008 г. оно уменьшается в среднем до 5-8 дней (табл. 1, 2).

109

Экология и природопользование

Таблица 1

Число дней с заморозками в Левобережье Новосибирской области

Зона Станция Число дней с заморозками в год Сумма за 5 лет

2004 2005 2006 2007 2008

Подтайга Кыштовка 4 6 12 0 11 33

Крещенка 1 6 11 16 11 45

Северное 0 3 12 9 8 32

Лесостепь Барабинск 0 3 9 9 5 26

Убинское 1 5 14 14 9 43

Татарск 2 9 8 4 7 30

Каргат 1 5 11 10 6 33

Квашнино 0 6 3 3 2 14

Чистоозерное 4 11 9 6 1 31

Степь Купино 4 12 9 12 6 43

Баган 4 14 9 7 6 40

Краснозерск 4 2 7 7 3 23

Таблица 2

Число дней с заморозками в Правобережье Новосибирской области

Зона Станция Число дней с заморозками в год Сумма за 5 лет

2004 2005 2006 2007 2008

Лесостепь Мошково 3 6 7 9 3 28

Огурцово 2 3 9 10 6 30

Обская ГМО 0 0 0 0 11 11

Посевная 1 8 11 9 8 37

Искитим 4 9 10 8 10 41

Чулым

Подтайга Маслянино предгорья 3 14 19 9 11 56

Сузун 0 3 5 6 5 19

С целью более детального выявления пространственного распределения морозоопасности в области, нами проведён анализ их распространения в отдельности в Правобережье и Левобережье, что позволяет сделать акцент не только на зональные особенности их распределения, но и на провинциальные. Так, в более северной подтайге и в открытой степной зоне Левобережья их несколько больше, чем в лесостепной зоне, а в Правобережье - намного больше в подтайге предгорий, чем в лесостепи. Отмечена [7, 8] особо высокая экологическая нагрузка на районы Правобережья, где оказывает отрицательное влияние повышение рельефа к юго-востоку области, достаточно высокие водоразделы рек.

110

Экология и природопользование

В результате можно сделать заключение о весьма неадекватном временном и пространственном распределении заморозков на территории области. Если в целом по области количество дней с заморозками изменяется в среднем от 3335 на севере и до 11-19 на юге, то в региональном плане можно отметить еще несколько максимумов: по долине реки Тары (север области, подтаежная зона) и достаточно высокое их количество на остальной территории подтаежной зоны с тенденцией к увеличению к востоку области до 40-45 случаев (верховье реки Оби, Иксы, Каргата, Баксы, Чулыма).

Наименьшее количество заморозков отмечено в южной лесостепной и степной зонах в котловине озера Чаны, в нижнем течении реки Карасук и в районе Сузуна (в долине реки Нижний Карасук при впадении ее в Обь). На всей остальной территории количество заморозков колеблется в пределах от 25 до 30 дней в сумме за 5 лет.

Происхождение заморозков, их интенсивность, повторяемость и продолжительность объясняются многими причинами. В их число в первую очередь входят атмосферные процессы, затем - особенности рельефа и микрорельефа, соотношение растительного и почвенного покровов, влияние водных акваторий.

Адвективные заморозки, связанные с поступлением (адвекцией) холодных масс воздуха с северных широт, охватывают большие площади и имеют сильное экологическое воздействие на окружающую среду. Они могут продолжаться несколько дольше, чем заморозки, связанные с радиационным выхолаживанием, и существенно влиять на экологический потенциал ландшафта. Полагаясь на исследования [9, 10], мы можем также утверждать, что заморозки оказывают не только прямое экологическое воздействие, но и производное, которое выражается в снижении биологической продуктивности растений, изменении биогеохимических условий и т. д.

Радиационное выхолаживание земной поверхности сопровождается сильной ночной теплоотдачей с поверхности почвы и растений. Это приводит к кратковременному понижению температуры в приземном слое воздуха. При этом заморозками охватываются совсем небольшие территории, связанные с неровностями рельефа, иными словами, они могут быть обусловлены также и характером подстилающей поверхности, экспозицией склонов и т. д. Поэтому естественно, что один и тот же процесс способствует неоднозначному распределению заморозков, они носят своеобразный локальный характер по территории и наблюдаются главным образом в отрицательных формах рельефа (долинах, котловинах, поймах малых рек и т. д.). Свидетельством тому является невысокая корреляционная связь между числом дней с заморозками на сравнительно близко расположенных станциях. Экологическое воздействие данного погодного явления тем более отрицательно, что бороться с ним достаточно трудно, ибо при значительных понижениях температуры такие средства, как дымление и отепление, недостаточно эффективны.

Таким образом, опасные погодные явления, их частота и интенсивность заметно возросли в последние годы. Например, за период с 2005-2010 гг. их

111

Экология и природопользование

количество на территории России возросло в 1,5 раза по сравнению с аналогичным периодом прошлого десятилетия, и продолжает расти со скоростью 6 % в год. По результатам выбранных материалов и анализа построенной картосхемы максимального распределения числа дней с заморозками, можно отметить, что их зональность проявляется, хотя и не очень четко. Среднее годовое число дней с заморозками уменьшается с севера на юг, т. е. в том же направлении, в котором меняется континентальность климата. Также в направлении с юга на север отчетливо проявляется общая закономерность изменения во времени наступления весенних и осенних заморозков: в более северных районах они весной наблюдаются позже, а осенью раньше, чем в южных. Соответственно и экологические условия становятся неадекватными по территории области.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Многолетние данные [Текст] / Вып. 20, ч. 1-6. Серия 3. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. - 717 с.

2. Костюков, В.В. Агроклиматические ресурсы и динамика урожайности ранних яровых зерновых культур Западной Сибири [Текст] / В.В. Костюков, Т.В. Старостина,

М.И. Черникова. - Новосибирск, 2009. - 183 с.

3. Татаринцев, Л.М. Факторы плодородия каштановых почв сухой степи юга Западной Сибири и урожайность яровой пшеницы [Текст] / Л.М. Татаринцев, В.Л. Татаринцев, О.Г. Пахомя. - Барнаул: Алтайский государственный аграрный университет, 2005. - 105 с.

4. Воронина, Л.В. Климато-экологические процессы в Новосибирской области на рубеже столетий [Текст] / Л.В. Воронина, А.Г. Гриценко //Актуальные проблемы экологии и природопользования Сибири в глобальном контексте. - Томск: Томский государственный университет, 2007. - Ч. 2. - С. 86-91.

5. Ягудин, Р.А. Новосибирцы дождались лета только в конце августа [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://news.mail.ru/inregions/Siberian/54/4300206.

6. Новосибирские холода побили многолетние рекорды [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://news.ngs.ru/more/69395/

7. Воронина, Л.В. Экологический аспект опасных погодных явлений [Текст] / Л.В. Воронина // Сб. материалов научн. конгресса «ГЕО-Сибирь-2010». Т. 4, ч. 2. Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. - Новосибирск: СГГА, 2010. - С. 63-67.

8. Ощепкова, Т.Н. Экологический аспект опасных явлений на примере Новосибирской области [Текст] / Т.Н. Ощепкова, Д.И. Красных // Сб. тезисов докладов новосиб. межвузовс. научной студ. конф. «Интеллектуальный потенциал Сибири». - Новосибирск, 2009. - С. 17.

9. Исаченко, А.Г. Введение в экологическую географию [Текст] / А.Г. Исаченко. -СПб.: СПб. ун-т, 2000. - 192 с.

10. Исаев, А.А. Экологическая климатология [Текст] / А.А. Исаев. - М.: Научный мир,

2001.

Получено 10.11.2010

© Л.В. Воронина, А.В. Зарубина, 2010

Л.В. Воронина - кандидат географических наук, доцент. А.В. Зарубина - студентка 3-го курса.

Тел.: 361-08-86.

112