Характеристика современного термического режима российской части Алтае-Саянского экорегиона

УДК 551.5

Н.Ф. Харламова, О.В. Останин

Характеристика современного термического режима российской части Алтае-Саянского экорегиона

N.F. Kharlamova, O.V. Ostanin

The Characteristic of Modern Thermal Regime on the Russian Part of the Altai-Sayan Ecoregion

Представлена характеристика термического режима российской части Алтае-Саянского экорегиона на основе данных 22 метеостанций за 1966-2009 гг. Показано распределение приземной температуры в пределах горных областей, высотных уровней с помощью полученных величин и серии карт.

Ключевые слова: климат, термический режим, Алтае-Саянский экорегион, Алтае-Саянская горная страна, мониторинг, оледенение Алтая и Саян.

2013 год объявлен в России Годом охраны окружающей среды в целях активизации работы по сохранению и восстановлению уникальных природных заповедников, снижению негативного влияния на окружающую среду. Алтае-Саянский экорегион (АСЭР) — один из 200 приоритетных экорегионов WWF, глобально значимых для сохранения биологического и ландшафтного разнообразия земного шара [1; 2]. Он расположен в центре материка на территории четырех государств, его площадь 1065000 км2. В России участки АСЭР сосредоточены в пределах Алтае-Саянской горной страны, занимая 660300 км2. В условиях сложного рельефа отмечается исключительное разнообразие высотной поясности: от зональных степей и лесостепей теплых и сухих низкогорий, опустыненных степей в межгорных котловинах Тувы, таежных светло- и темнохвойных лесов низкогорий и среднегорий до высокогорных тундр и нивально-гляциального пояса на больших высотах. На территории формируется 8 % (335 км3) ежегодно возобновляемых ресурсов поверхностных вод России [3]. По состоянию на 1998 г. только в пределах Алтая было сосредоточено 953 ледника общей площадью 748,01 км2 [4].

Особенности климата Алтае-Саянской горной страны на основе метеорологических данных за период наблюдений с 1936 по 1960 г. рассмотрены М. Г. Суховой [5]. Характеристика современного климата по данным шести метеостанций за 1976-2005 гг. представлена в Оценочном докладе, подготовленном WWF России [6]. Для выявления закономерностей термического режима АСЭР Н. Ф. Харламова и О. В. Останин проанализировали результаты, полу-

The paper gives a brief description of the thermal regime in the Russian part of the unique Altai-Sayan ecoregion, based on data from 22 weather stations for 1966-2009 years. The distribution of air temperature in mountain areas, high-altitude levels using the obtained values and the series of maps is shown.

Key words: climate, thermal regime, Altai-Sayan ecoregion,

Altai-Sayan mountain country, monitoring, glaciers ofAltay

and Sayan.

ченные ими на основе данных наблюдений 22 метеостанций (ГМС) государственной наблюдательной сети Росгидромета и фондов Западно-Сибирского ЦГМС (Аккем), а также ООПТ «Столбы» (Красноярские Столбы) с 1966 по 2009 г. [7]. В настоящей работе показано пространственное распределение температуры воздуха для современных условий в виде построенной серии карт.

Климат Алтае-Саянской горной страны определяется ее географическим положением в южной половине умеренного климатического пояса во внутренней части материка, а также особенностями контрастного рельефа. Значительная протяженность с запада на восток, сложное и многомасштабное воздействие горных систем на зональные процессы климатообразования проявляются в особенностях климатического режима отдельных частей территории. Поэтому целесообразно рассматривать особенности климата Алтае-Саянского экорегиона на основе схемы районирования, предложенной Н. И. Михайловым [8]. В соответствии с данной схемой Алтае-Саянская горная физико-географическая страна по особенностям рельефа делится на области — орографически обособленные части страны, отличающиеся единством тенденции неотектонического развития, положением в пределах страны и степенью континентальности климата, что находит свое отражение в структуре высотной поясности, представленной несколькими типами. В состав Алтае-Саянской страны входят следующие ландшафтные области: Алтайская, Кузнецко-Салаирская, Саянская, Тувинская.

Алтайская горная область расположена на юго-западе горной страны и является ее наиболее высокой

частью. Продолжительность солнечного сияния здесь изменяется от 2000 до 2600 ч в год, суммарная радиация — от 5000 до 5500 МДж/м2 [5]. Максимальные величины характерны для межгорных южных котловин, заметно убывая в горах под воздействием степени закрытости горизонта склонами и облачности, увеличивающейся на наветренных склонах, продолжительности солнечного сияния. Соответственно термические условия в зависимости от местных условий климатообразования различаются в больших пределах.

Зима в предгорьях и низкогорьях значительно теплее, а лето прохладнее, чем на соседних равнинах Казахстана и Алтайского края, поэтому их климат менее континентален. В котловинах зимой вследствие формирования антициклональных температурных инверсий погоды крайне суровы, летом здесь отмечаются наиболее высокие температуры почвы и воздуха. На горных склонах зимняя температура воздуха выше, чем в межгорных понижениях, однако лето прохладнее. Алтай является мощным конденсатором влаги из-за того, что здесь орографическими барьерами выступают западные, северо-западные и северо-восточные хребты, получающие максимальное количество влаги. Межгорные котловины находятся в орографической тени и отличаются недостатком осадков, особенно зимой.

В Кузнецко-Салаирской горной области хребты с запада (Салаирский кряж), юга (Горная Шория) и востока (Кузнецкий Алатау) окаймляют Кузнецкую котловину. Климат заметно отличается от других областей АСЭР. Вследствие более северного положения полуденная высота Солнца на 5-6° меньше, чем на юге российской части АСЭР, поэтому количество солнечной радиации убывает от 4300 до 3800 МДж/м2, а продолжительность солнечного сияния — от 1850 до 1720 ч/год с юга на север. Наибольшая повторяемость циклонической погоды горной области по сравнению с остальными районами АСЭР определяет и ее значительную увлажненность.

Саянская горная область, как и Алтайская, представляет собой сложную систему горных хребтов, расчлененных густой сетью глубоких эрозионных речных долин. Высота большинства хребтов не превышает 2000 м, максимальная — 3491 м (Мунку-Сардык). В орографическом отношении область разделяется на три части: Западный Саян, Восточный Саян и система котловин, днища которых лежат на высоте от 200 до 700 м. Для Саян характерен климат с продолжительной и суровой зимой и теплым летом, большими амплитудами температуры воздуха. Здесь проявляются как зональная широтность, так и высотная климатическая поясность и барьерный эффект горных систем. На западных склонах гор выпадает большое количество осадков, на восточных подветренных воздух адиабатически нагревается при опускании и удаляется от состояния насыщения. При последующем вынужден-

ном подъеме воздуха по западному склону Восточного Саяна на высотах 1000-2000 м наблюдается вторичный максимум осадков. В межгорных котловинах, как и на Алтае, количество осадков незначительное.

Тувинская горная область находится на юге Алтае-Саянской горной страны между горными системами Западного и частично Восточного Саяна на севере и хребта Танну-Ола на юге. Территория представлена обширной Тувинской котловиной, Восточно-Сибирским нагорьем и хребтом Танну-Ола. Небольшую площадь занимают Убсунурская котловина на юге и горные массивы Монгун-Тайги (3971 м) и Цаган-Шибету на юго-западе. Положение в самом центре материка определяет резкую конти-нентальность и засушливость климата. Данная территория оказывается первой на пути распространения из Монголии центральной части (или отрога) Азиатского антициклона, что в сочетании с котловинным рельефом, в котором застаиваются холодные воздушные массы, является причиной особой суровости зимних погод. Летом большой приток лучистой энергии Солнца при малооблачном небе, незначительные затраты тепла на испарение формируют погоды очень теплые и жаркие. Продолжительность солнечного сияния в котловинах Тувинской области, по данным М. Г. Суховой [5], достигает максимальных значений в пределах всего АСЭР (> 2700 ч/год). Суммарная радиация составляет 4600-4800 МДж/м2. Годовая сумма осадков как на наветренных склонах, так и в обширных межгорных котловинах меньше, чем в соседних областях Алтае-Саянской горной страны.

Из анализа особенностей климатов горных областей АСЭР с учетом его физико-географического районирования четко определяется гипсометрическое, инсоляционное, циркуляционное и барьерно-орографическое воздействие рельефа на зональные процессы климатообразования, которое выражается в существовании разнообразных мезо- и микроклиматов региона. В соответствии с типом термического режима средняя температура января изменяется от -7... 10 до -30 °С и ниже. В теплый период года ведущими факторами в формировании термического режима являются количество солнечной радиации и высота местности. Среднемесячная температура июля в низкогорьях составляет 16-19 °С, среднегорьях — 12-15 °С, снижаясь в высокогорной зоне до 6 °С, а в межгорных котловинах она варьирует от 13 до 21 °С.

На карте годовой температуры воздуха (рис. 1) отчетливо прослеживается зональность распределения, обусловленная широтными различиями и осложненная как макромасштабным воздействием Алтае-Саянской горной страны (снижение температуры по сравнению с равнинами вследствие более высотного положения), так и мезоклиматическими особенностями межгорных котловин и горных склонов. Максимальные годовые температуры воздуха

характерны для предгорных и низкогорных территорий от Змеиногорска (+2,8°С) до Турочака (+1,5 °С), Салаирского кряжа и Горной Шории (+1,7 °С), а также для отдельных низко расположенных межгор-ных котловин: Кузнецкой (+2,0 °С), Минусинской

(+1,5 °С), Уймонской (-0,3 °С) и др. Отепляющее влияние крупного водоема и увеличенная повторяемость фенов способствуют повышению годовой температуры до максимальных значений в регионе на побережье Телецкого озера (Яйлю — +3,9 °С).

85°Е

90“ Е . . .

95°Е

'

ЮСРЕ

Красн Столбы

1:8 ООО ООО

Ненастная

Нижнеудинск

О

Верх Гутара

' Абакан

оКузедеевоНеожиданнй°Минусинск

Оленья Речка о Тоора-Хем

Орлик

Яйлю

Змеиногорск

Усть-Кокса

° „Аккем КаоагТюоек

РГЗр*

Кош-Агач0

Мугур-Акс

Кызыл

о

Сосновка

Эрзин

Кара-Тюрек“ *

100°Е 230 460

85 °Е

—• гос. граница | | -3,99 - -3,00

О МСТ І I -2,99 - '2,00

Ср. годовая температура_2 -1,99 - -1,00

°С | | -0,99 - 0,00

Щ -ii.i6--6.oo I Л -»-о,оі - +1 ,оо

| -5,99 - -5,00 +1.01 - +2,00

~\ -4,99 - -4,00 +2,01 - +3,00

90° Е

95° Е

115

Километры

Система координагОСЭ \МЗБ 1984 Датум:\ЛЮ5 1984 Единицы измерения:0едгее

Рис. 1. Средняя годовая температура приземного воздуха

С увеличением высоты днища котловин наблюдается закономерное уменьшение годовой температуры воздуха до -1,8 °С (Тувинская) и ниже: -3,6 °С (Убсунурская), -4,2 °С (Тоджинская), -4,4 °С (Чуйская) вследствие большей продолжительности холодного периода года и его низких температур. Наиболее холодными территориями являются среднегорья и высокогорья, где годовая температура воздуха опускается ниже -4,6 °С (Орлик), -5,4 °С (Кара-Тюрек), -6^-10 °С (Катунский, Северо- и Южно-Чуйский хребты, Восточный Саян и др.).

Распределение температуры по сезонам года имеет свои особенности. Наиболее разнородное поле температуры воздуха отмечается для переходных сезонов года. Самая теплая весна

и высокогорной зонах гор (Аккем -3,8 °С, Кара-Тюрек -6,3 °С).

Осень повсеместно (рис. 3), за исключением побережья Телецкого озера, Убсунурской котловины и высокогорий, холоднее весны, что является характерной особенностью континентального климата. Положение районов с максимальными и минимальными температурами осенью идентично весеннему. Наиболее теплая осень отмечается на побережье Телецкого озера (4,0 °С), в западных предгорьях Алтая (3,2 °С), Горной Шории (2,0 °С), Минусинской котловине (1,5 °С) и в межгорных котловинах в западной части Алтая (0 °С). Очень холодная и короткая осень в Чуйской и Тоджинской (-4,3 °С) котловинах, а также в среднегорьях и высокогорьях (ниже -5 °С).

Летом (рис. 4) наиболее теплыми районами являются межгорные котловины Тывы (17.19 °С) и Хакасии (до 18 °С), отличающиеся антициклональ-ной малооблачной погодой, а также западные предгорья Алтая (до 17,9 °С), где значительно влияние воздушных потоков со стороны Казахстана, и предгорья Горной Шории (16,9 °С). На побережье Телецкого

озера прохладнее — 15,6 °С (Яйлю). Заметно понижаются летние температуры с увеличением высоты днища котловин под воздействием возрастающего эффективного излучения подстилающей поверхности, что приводит к значительной повторяемости холодных ночей, нередко с отрицательными температурами: от 15,0 в Уймонской (977 м) до 13,2 °С в Чуйской (1759 м). С подъемом вверх по склонам гор лето становится еще прохладнее: от 15 до 11 °С в диапазоне высот 600-1400 м, в среднегорьях и высокогорьях — ниже 10 °С (Аккем 8,3 °С, Кара-Тюрек 5,9 °С).

Зимой отмечаются наибольшие различия температур в отдельных частях АСЭР. При продвижении с запада на восток по мере поднятия вверх по склонам температура воздуха изменяется от -13 °С в наиболее теплых предгорьях СевероЗападного Алтая, -15 °С в предгорьях и низкого-рьях Горной Шории, Кузнецкого Алатау, Восточного Саяна до -19 °С в среднегорьях Западного Саяна, -23°С в среднегорьях Восточного Саяна. Алтай и Кузнецкий Алатау в большей степени, чем Саяны и Тувинское нагорье, испытывают влияние западных воздушных масс и дальше расположены от центра Азиатского антициклона, поэтому зимы там менее суровы (рис. 5). Значительное воздействие оказывает также ориентация котловин и долин по отношению к преобладающим ветрам, определяющая частоту повторяемости фенов. Именно данным эффектом объясняется повышенный фон температуры воздуха в некоторых долинах у северных подножий Белухи (-16 °С, Аккем), а также ано-

мально теплая зима восточных побережий Телецкого озера (-8 °С, Яйлю является самым теплым районом зимой во всей Сибири). В то же время повсеместно выражены зимние температурные инверсии, усиливающиеся с приближением к центру формирования Азиатского антициклона: от -25 °С в Чуйской котловине до -27 °С в Тувинской и -29 °С в Убсунурской.

Полученные авторами новые данные и серия карт подтверждают выводы предыдущих исследователей о том, что в термическом режиме Алтае-Саянской горной страны наблюдаются значительные различия, особенно в холодное время года, обусловленные влиянием господствующих синоптических процессов, наличием феновых явлений, воздействием орографических условий. Наиболее жесткие и крайне суровые условия формируются в межгорных котловинах Юго-Восточного Алтая и Тывы вследствие максимального воздействия Азиатского антициклона. Долины с высокой повторяемостью фенов представляют собой теплые климатические оазисы в пределах горной страны. Для равнинных участков АСЭР характерна меньшая изменчивость термических условий. Эти особенности проявляются в распределении растительного покрова, оледенения, ресурсов поверхностных вод. Уникальное сочетание разнообразных климатических режимов способствовало формированию обширного спектра ландшафтов, от опустыненных степных до нивально-гляциальных, и разнообразию экосистем, многие из которых обладают значительной ценностью и нуждаются в сохранении.

Рис. 2. Средняя температура воздуха

N<>96 N009 N<>99 N*09

85° Е

90“ Е

95“ Е

100° Е

-----тос граница -6,00 - -5,01 | -1,00 - -0.01

О МСТ М -5.Р0 - 401 I 1 0.00 - <-0,99

Норма температуры. Осень. |_______________| -4,оо--з,о- ____] 41,оо-+1,99

-3,00 - -2,01 +2-°°  +2-99

Щ менее - -6,01 | | -2,00 * -1,01 +3,00  более

115 230

460

Километры

Система координат:СС5 \ZVGS 1984 ДатумЛ/УОБ 1984 Единицы измерения:0едгее

Рис. 3. Средняя температура воздуха

Рис. 4. Средняя температура воздуха

50°М 55" N 50” N 55°М

Рис. 5. Средняя температура воздуха

Библиографический список

1. Мандыч А. Ф., Яшина Т. В., Артемов И. А. и др. Сохранение биоразнообразия в российской части Алтае-Саянского экорегиона в условиях изменения климата. Стратегия адаптации (проект ПРООН/МКИ «Расширение сети ООПТ для сохранения Алтае-Саянского экорегиона»). — Красноярск, 2012.

2. Ротанова И. Н., Харламова Н. Ф., Останин О. В. Изменения климата Алтая за период инструментальных исследований // Известия Алтайского государственного университета. — 2012. — № 3/2 (75).

3. Семенов В. А. Ресурсы поверхностных вод гор России и сопредельных территорий. — Горно-Алтайск, 2007.

4. Нарожный Ю. К., Никитин С.А. Современное оледенение Алтая на рубеже XXI века // Материалы гляциологических исследований. — 2003. — Вып. 95.

5. Сухова М. Г. Биоклиматические условия жизнедеятельности человека в Алтае-Саянской горной стране. — Томск, 2009.

6. Изменение климата и его воздействие на экосистемы, население и хозяйство российской части Алтае-Саян-ского экорегиона : оценочный доклад / под ред. А. О. Кокорина ; Всемирный фонд дикой природы (WWF России). — М., 2011.

7. Харламова Н. Ф., Останин О. В. Обзор современного термического режима Алтае-Саянского экорегиона и возможные прогнозы // Известия Алтайского государственного университета. — 2012. — № 3/1 (75).

8. Михайлов Н. Н. Горы Южной Сибири // Физико-географическое районирование СССР. — М., 1968.