Изучение поведения температуры на территории Сибири по данным наблюдений и реанализа

© Т.М. Шульгина, В.Ю. Богомолов, Е.Ю. Генина, Е.П. Гордов,

2009

УДК 551.501.45:574.4

Т.М. Шульгина, В.Ю. Богомолов, Е.Ю. Генина,

Е.П. Гордов

ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ТЕРРИТОРИИ СИБИРИ ПО ДАННЫМ НАБЛЮДЕНИЙ И РЕАНАЛИЗА

Для изучения поведения температуры воздуха на территории Сибири проведен трендовый анализ стандартных метеорологических характеристик и индексов климатических экстремалей. Исходным материалом послужили ряды ежесуточных наблюдений за приземной температурой по станциям Сибири и данные реанализа ECMWF ЕКЛ-40.

Ключевые слова: температура воздуха, индексы климатических экстремалей, тренд, статистическая значимость.

ЖЖ зучение климата в последние десятилетия стало одним

-Ж-Щ- из наиболее важных направлений научных исследований. На современном этапе исследований широкое применение находят статистические методы, которые порой являются единственным способом для количественной оценки метеорологической информации.

Целью настоящего исследования явилось изучение поведения температуры воздуха на территории Сибири в терминах стандартных метеорологических характеристик (средние годовые и сезонные величины) и индексов климатических экстремалей («Число морозных дней», «Число летних дней»). В работе приведены результаты построения трендов и оценки их статистической значимости для указанных климатических характеристик.

Исходным материалом послужили ряды ежесуточных наблюдений за приземной температурой по четырем станциям Сибири (Тобольск, Енисейск, Олекминск, Якутск, Global Synoptic Climatology Network) за период 1901 - 2000 гг., а также данные реанализа ECMWF ERA-40 на высоте 2м с пространственным разрешением 2,5°*2,5° за период 1958-2000 гг.

Анализ данных наблюдений отдельных станций на территории Сибири, показал увеличение среднегодовых температур в первой трети и конце 20-го века[1]. Для детального анализа среднегодовых температур второй половине 20-го века изучено

Рис. 1. Средняя скорость (°С/год) изменения средней годовой температуры приземного воздуха на территории Сибири по данным ECMWF ERA-40 за период 1958-2001

пространственное распределение ее трендов на территории Сибири за 1958-2001 гг. по данным реанализа ECMWF ЕЯЛ-40.

Результаты (рис. 1) показывают увеличение температуры воздуха за последние десятилетия 20-го века до 0,3 °С/10 лет [2]. Наиболее высокие темпы роста температуры отмечаются в северовосточной части Западной Сибири.

Для оценки точности, результаты, полученные на основе наблюдений, сравнивались с результатами, полученными в узлах сетки реанализа, ближайших к соответствующим станциям [3].

Результаты (рис. 2.) показали, что в рассматриваемых узлах сетки реанализ дает картину распределения среднегодовых температур, отличающуюся от данных наблюдений. Средняя разница температур равняется 1,14 °С для Енисейска, что может быть объяснено отдаленностью метеостанции от узла сетки реанализа. В случае, когда станция практически совпадает с узлом сетки, различия в значениях температур не менее существенны (0,51 °С - Якутска).

Отметим, что изменение температуры формируется исключительно за счет зимнего и весеннего сезонов [1, 2]. Как показывают результаты, полученные на основе данных наблюдений и реанализа, в зимний период отмечен рост температуры до 0,5 °С/10 лет, а в отдельных районах центральной части Сибири достигает 0,7 °С/10 лет.

а) ECMWF ERA-40 data, lat = 57,5, lon = 92,5 ^«^Yenisejsk station data, lat = 58,45, lon = 92,15

б) ^ ECMWF ERA-4(data, lat = 62,5, lon = 130 ^ Yakutsk station data, lat = 62,08, lon = 129,75

Рис. 2. Сравнение данных наблюдений метеорологических станций Енисейск (а), Якутск (б) и данных реанализа ECMWF ERA-40 за период 1958-2000 гг. Средняя годовая температура воздуха

Рис. 3. Тренд индекса «Числа морозных дней» на основе данных ECMWF ЕЯА-40 за период 1958-2001

Рис. 4. Тренд индекса «Числа летних дней» на основе данных ECMWFЕЯА-40 за период 1958-2001

Очаги потепления отмечаются на территории Западной и Средней Сибири. Температуры летнего и осеннего сезонов, напротив, не дают значимых изменений в температуре воздуха, а в некоторых регионах Сибири даже наблюдается похолодание.

Анализ климатических индексов числа холодных и теплых дней отражает поведение максимальных и минимальных дневных температур. Наблюдается уменьшение числа дней с минимальной суточной температурой ниже 0 °С в среднем на 2 дня/10 лет на большей части территории Сибири. В случае числа летних дней, тренд не дает значимых изменений в количестве дней с максимальной дневной температурой, превосходящей 25 °С.

Результаты исследования показали рост приземной температуры воздуха во второй половине 20-го века на территории Сибири. Сравнение наборов данных выявило завышение данных реанализ относительно станционных наблюдений, причины которого связаны с качеством данных реанализа. Схожие результаты были получены при выполнении исследования с использованием данных реанализа JRA (1979-2007).

В настоящее время, в рамках продолжения исследования, ведется работа по восстановлению метеорологических полей с высоким пространственным разрешением, как статистическими методами, так и с помощью модели WRF.

Работа выполнена при частичной поддержке Программы фундаментальных исследований СО РАН 4.5.2 и интеграционных проектов СО РАН № 4, 50 и 66.

---------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации // РОСГИДРОМЕТ, 2008, Т. 1

2. Ипполитов И.И., Кабанов М.В., Логинов С.В. Пространственные и временные масштабы наблюдаемого потепления в Сибири // Доклады академии наук, 2007, Т.412, № 6, с. 814-817

3. Дюкарев Е.А., Ипполитов И.И., Кабанов М.В., Логинов С.В. Изменение климата на азиатской территории России во второй половине ХХ столетия: сравнение данных наблюдений и реанализа // «Оптика атмосферы и океана», 19, № 11, 2006.

EZZ3

Shulgina T.M., Bogomolov V.J., Genina E. Yu., GordovE.P.

STUDYING OF TEMPERATURE BEHAVIOR ON SIBERIAN TERRITORY BASED ON OBSERVATIONS AND REANALYSIS DATA To study air temperature behavior on the Siberian territory, trend analysis was carried outfor standard meteorological characteristics and climate extreme indices. As initial data we used diurnal observations of Siberian weather stations and ECMWF ERA-40 Reanalysis data.

Key words: air temperature, climate extreme indices, trend, statistical significance.

— Коротко об авторах -------------------------------------------------------

Шульгина Тамара Михайловна - аспирант, email: stm@scert.ru Богомолов Василий Юрьевич - научный сотрудник,

Генина Елена Юрьевна - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник,

Гордов Евгений Петрович - доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник,

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Сибирский центр климато-экологических исследований и образования, г. Томск, Email: gordov@scert.ru________________________________