Изменение гидротермического коэффициента в Улуг-Хемской котловине республики Тыва на фоне потепления климата

Литература

1. Коли, Г. Анализ популяций позвоночных / Г. Коли. - М.: Мир, 1979. - 362 с.

2. Закс, Л. Статистическое оценивание / Л. Закс. - М.: Статистика, 1976. - 600 с.

3. Леонтьев, Д.Ф. К статистике в биологических исследованиях / Д.Ф. Леонтьев // Охрана и рациональное использование животных и растительных ресурсов Сибири и Дальнего Востока: мат-лы конф. -Иркутск: ИрГСХА, 1998. - С. 90-93.

4. Леонтьев, Д.Ф. Ландшафтно-видовая концепция охотничьей таксации / Д.Ф. Леонтьев. - Иркутск: ИрГСХА, 2003. - 283 с.

5. Леонтьев, Д.Ф. Территориальный аспект рубок леса и охоты как антропогенных факторов, действующих на природную среду Предбайкалья / Д.Ф. Леонтьев // Проблемы земной цивилизации. - Иркутск: Фрактал, 2005. - С. 8з-89.

6. Леонтьев, Д.Ф. Совершенствование получения выборочных данных и экстраполяции при учетах численности промысловых млекопитающих / Д.Ф. Леонтьев // Бюл. Вост.-Сиб. науч. центра СО РАМН. -2007. - № 2. - С. 64-67.

7. Михеев, В.С. Ландшафты юга Восточной Сибири: карта / В.С. Михеев [и др.]. - М. - 4 л.

8. Нееф, Э. Теоретические основы ландшафтоведения / Э. Нееф. - М.: Прогресс, 1974. - 220 с.

9. Леонтьев, Д.Ф. Модель ландшафтно-видовой концепции охотничьей таксации / Д.Ф. Леонтьев // Моделирование географических систем: мат-лы Всерос. науч.-метод. конф. - Иркутск, 2004. - С. 47-48.

'-------♦-----------

УДК 631.46(571.52) М.Ф. Андрейчик

ИЗМЕНЕНИЕ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА В УЛУГ-ХЕМСКОЙ КОТЛОВИНЕ РЕСПУБЛИКИ ТЫВА НА ФОНЕ ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА

В статье даны результаты исследований метеорологических данных трех метеостанций Республики Тыва: Кызыл, Сарыг-Сеп, Сосновка. Выявлено, что наибольшее повышение температуры воздуха в Улуг-Хемской котловине зафиксировано в последнее десятилетие XX века. Атмосферные осадки увеличились на метеостанциях соответственно на 5,8, 11,9 и 15,3%. Потепление климата неоднозначно сказалось на влагообеспеченности сельскохозяйственных культур.

Ключевые слова: потепление климата, влагообеспеченность, рельеф, температура, метеостанция.

M.F. Andreychik

HYDROTHERMAL FACTOR CHANGE IN THE ULUG-HEMSK HOLLOW IN TYVA REPUBLIC AGAINST CLIMATE WARMING BACKGROUND

The results of the meteorological data research of three meteorological stations in Tyva Republic : Kyzyl, Saryg-Sep, Sosnovka are given in the article. It is shown that the greatest air temperature rise in the Ulug-Hemsk hollow is fixed in the last decade of the XX-th century. The atmospheric precipitations increased at the meteorological stations accordingly by 5,8%, 11,9% and 15,3 %. Climate warming is ambiguously affected on the agricultural crops moisture maintenance .

Key words: climate warming, moisture maintenance, relief, temperature, meteorological station.

Республика Тыва (Тува) расположена почти в центре Алтае-Саянской горной страны, где ожидаются изменения климата столь же сильные, как в Арктике, и намного выше, чем в умеренных широтах Северного полушария в целом. Площадь Тывы равна 168,6 тыс. км2, горы занимают 82 %. Улуг-Хемская котловина (площадь 1260 тыс. га) расположена в центральной подтаежно-степной зоне республики, где производится основная сельскохозяйственная продукция (рис. 1).

Рис. 1. Орографическая схема Республики Тыва:

Котловины: 1 - Центрально-Тувинская (1,а - Хемчикская, 1,б - Улуг-Хемская); 2 - Тоджинская; 3 - Убсунурская; 4 - Турано-Уюкская

Важнейшими направлениями хозяйств являются зерно-, картофелекормопроизводство, мясомолочное скотоводство, мясошерстное, овце-, птице-, свиноводство.

Тыва расположена на громадном удалении от океанов: от Северного Ледовитого - на 2400 км, Тихого - на 2800, Индийского - на 3200 км. Почти с четырех сторон ее территория окаймлена сложной системой горных хребтов и нагорий. Особенности рельефа и синоптических условий оказывают существенное влияние на темпы изменения климата (Андрейчик М.Ф., 2005).

В последние десятилетия частота циклонов в зимний период Северного полушария возросла, что стало заметно даже в горных котловинах Тывы. Один из признаков их проявления - более высокая температура воздуха по сравнению с температурой поверхности снега. По нашим данным, темпы потепления в Тыве в начале XXI в. (2001-2006 гг.) уменьшились на 20% (Андрейчик М.Ф., Монгуш Л.Д.-Н., Мусанова М.Н. и др., 2008), что согласуется с прогнозами нового похолодания климата с 2012 г. (Копылов И.В., 2005; Брайден Г., 2006).

Методические подходы в обработке метеорологических данных

1. Для оценки изменения климата Всемирная метеорологическая организация (ВМО) рекомендует в качестве исходной характеристики использовать тридцатилетний период - с 1961 по 1990 г. Именно от этих средних значений метеорологических параметров отсчитывается степень изменения климата. Нами выделены два основных периода: 1961-1990 гг. и 1971-2000 гг. и один дополнительный - 1991-2000 гг.

2. Для характеристики увлажненности территории в последние 30 лет используются такие показатели, как индекс сухости Будыко, гидротермический коэффициент (ГТК) Селянинова, коэффициент увлажнения Чиркова. По нашему мнению, наиболее удобно использовать ГТК Селянинова. Разумное научное обоснование и простота его вычисления послужили причиной включения данного показателя в стандартный перечень индексов аридности в масштабах планеты (Stadler Э.1, 1987|

ГТК=1г/(0,1Б),

где ^г - сумма осадков (мм) за рассматриваемый период календарного года (месяц, вегетационный период) со среднесуточными температурами выше 10°С;

Р - сумма активных температур (выше 10°С) за тот же период календарного года.

3. В качестве критерия оценки изменения ГТК используется коэффициент линейного тренда, определяемый по методу наименьших квадратов. Он характеризует среднюю скорость изменений анализируемого показателя. Мерой существенности тренда является его доля дисперсии, выраженная в процентах от полной дисперсии рассматриваемого временного ряда. Оценка статистической значимости тренда определяется по 5%-му уровню значимости (с вероятностью 0,95). Выявленные изменения ГТК реальны (соответствуют действительности), если их величины превосходят ошибки оценки изменений.

4. Для выявления возможной 11-летней периодичности, связанной с изменением числа солнечных пятен, вычисляются скользящие средние по 11 годам, так как потепление может маскировать эту периодичность. Если в первоначальном ряду скрыта 11-летняя периодичность, то в остаточном ряду она выявится с большей очевидностью.

Анализ результатов исследований

Результаты исследований получены по данным инструментальных наблюдений за метеорологическими характеристиками трех метеостанций: Кызыл - северная часть котловины, Сарыг-Сеп - восточная и Сосновка - южная часть котловины. Параметры статистической обработки на примере метеостанции Кызыл представлены в табл. 1.

Анализ результатов статистической обработки показывает, что значения гидротермического коэффициента в 1971-2000 гг. по сравнению с базовым периодом (1961-1990 гг.) уменьшились в среднем на 1,2 %. Причем отрицательное приращение анализируемого показателя произошло в основном за счет сентября. Значения стандартных отклонений, абсолютных и относительных ошибок также изменились незначительно. Сохранилась и общая закономерность в доверительных интервалах за исключением сентября.

Таблица 1

Параметры статистической обработки значений гидротермического коэффициента за 1961-1990 и 1971-2000 гг. Метеостанция Кызыл

Период Месяц X о а2 б X б X % X ±1 б X V

V 0,60 0,54 0,29 0,10 15,3 0,44-0,86 83,1

VI 0,68 0,44 0,19 0,08 11,7 0,51-0,85 64,7

1961- VII 0,81 0,43 0,19 0,08 9,8 0,64-0,98 53,1

1990 гг. VIII 0,85 0,40 0,16 0,07 8,2 0,71-0,99 47,1

IX 1,33 1,08 1,17 0,20 15,0 0,92-1,74 81,5

Среднее 0,85 0,58 0,40 0,11 13,0 0,63-1,09 65,9

V 0,48 0,32 0,10 0,06 9,2 0,53-0,77 49,2

VI 0,67 0,34 0,12 0,06 9,0 0,55-0,79 50,7

1971- VII 0,79 0,44 0,19 0,08 10,1 0,62-0,91 55,7

2000 гг. VIII 0,80 0,39 0,15 0,07 8,8 0,66-0,94 48,8

IX 1,47 1,52 2,31 0,28 12,1 1,19-2,05 65,8

Среднее 0,84 0,60 0,57 0,14 13,5 0,71-1,09 57,7

Примечание, х - среднее арифметическое выборки; о - стандартное отклонение х; о2 - дисперсия;

Бх- абсолютная ошибка х; Бх % - относительная ошибка; х± - доверительный интервал; V -коэффициент вариации.

Доверительные интервалы для генеральных средних перекрывают друг друга и, следовательно, разность между выборочным средним нельзя переносить на соответствующие генеральные средние, поэтому нулевая гипотеза (Н : б = 0) не отвергается. В базовом периоде разница средних арифметических сентября в сравнении с маем и июнем признается существенной, так как доверительные интервалы перекрываются лишь с июлем и августом. Во втором периоде разница среднего значения ГТК в сентябре существенна, доверительные интервалы не перекрываются ни с одним месяцем. Вариабельность ГТК наибольшая именно в сентябре.

Направленность изменения ГТК в связи с потеплением климата наглядно иллюстрируют уравнения линейных трендов на примере метеостанции Кызыл: май - у=0,0034х-6,8187; июнь - у=0,0112х-22,259; июль - у=-0,0079+15,701; август - у=0,0096х-19,07; сентябрь - у=-0,0009х+1,8472.

Коэффициенты линейных трендов показывают, что ГТК увеличивается в мае, июне и августе с интенсивностью соответственно 0,03, 0,11 и 0,10 ед/10 лет. Этот процесс наиболее активно проявляется в июне месяце (рис. 2).

0,400 у = 0,0112х - 22,259

Аномалия, единица

0,300 ф

0,200

0,100

и, иии -0,100 005

1905 19/0-П9 /5 1900 1905 1990 1995 2000 2

-0,200 -0,300

Г о д

Рис. 2. Линейный тренд аномалий (11-летнего сглаживания) значений гидротермического коэффициента

метеостанции Кызыл

В июле и сентябре наблюдается противоположная закономерность: ГТК уменьшается с интенсивностью соответственно 0,08 и 0,09 ед/10 лет, то есть в июле скорость обратного процесса почти в 9 раз больше, чем в сентябре.

Уменьшение ГТК в июле объясняется тем, что в 1971-2000 гг. многолетнее количество атмосферных осадков на 7,1% меньше по сравнению с базовым периодом, а сумма активных температур на 10% больше.

В сентябре наблюдается обратная закономерность: количество осадков в 1971-2000 гг. выпало на 6,6% больше, а сумма активных температур была на 17,4% меньше, чем в 1961-1990 гг. Именно эти причины обеспечили реальное соотношение анализируемого показателя. Скорость и пространственная направленность динамики ГТК по территории Улуг-Хемской котловины характеризуют коэффициенты линейных трендов основных реперных точек (табл. 2).

Таблица 2

Коэффициенты линейных трендов гидротермического коэффициента за вегетационный период,

ед/10 лет, 1971-2000 гг.

Метеостанция V VI VII VIII IX За вегетационный период

Кызыл 0,03 0,11 -0,08 0,10 -0,01 0,03

Сарыг-Сеп -0,43 0,06 0,05 0,05 -0,13 -0,08

Сосновка -1,35 0,12 -0,11 0,23 -0,44 -0,31

Среднее -0,58 0,10 -0,05 0,13 -0,19 -0,12

Уменьшение ГТК в июле на метеостанциях Кызыл и Сосновка объясняется уменьшением осадков в 1971-2000 гг. по сравнению с базовым периодом соответственно на 4,1 и 13,4% на фоне повышения температуры воздуха. Аналогичными причинами объясняются отрицательные значения коэффициентов линейных трендов ГТК в мае и сентябре на других метеостанциях. Динамика гидротермического коэффициента за три периода временного ряда представлена в табл. 3.

Таблица 3

Динамика значений гидротермического коэффициента в различные периоды наблюдений

в Улуг-Хемской котловине

Метеостанция Период, гг. V VI VII VIII IX За вегет. период

Кызыл 1961-1990 0,60 0,68 0,81 0,85 1,33 0,85

1971-2000 0,48 0,67 0,79 0,80 1,47 0,84

1991-2000 0,35 0,76 0,71 0,93 1,38 0,83

Сарыг-Сеп 1961-1990 2,20 1,14 1,32 1,43 1,17 1,45

1971-2000 2,08 1,15 1,46 1,28 1,26 1,45

1991-2000 1,90 1,28 1,46 1,44 1,34 1,48

Сосновка 1961-1990 2,11 1,05 1,38 1,31 2,41 1,65

1971-2000 2,10 1,14 1,30 1,37 3,21 1,82

1991-2000 2,12 1,25 1,15 1,88 4,00 2,08

Усреднение месячных величин нивелирует значения ГТК за вегетационный период в разрезе каждого временного ряда. На метеостанции Сосновка, где приращение осадков наибольшее, а суммы активных температур воздуха наименьшие, четко прослеживается увеличение ГТК по сравнению с 1961-1990 гг.: во второй период на 11,5, в третий - на 26,1%.

Влагообеспеченность условий выращивания сельскохозяйственных культур оценивается по шкале Г.В. Хомякова, Е.К. Зоидзе (2002) (табл.4).

Таблица 4

Шкала для классификации уровней влагообеспеченности по значению ГТК

ГТК Характеристика степени влагообеспеченности ГТК Характеристика степени влагообеспеченности

<0,20 Очень сильная засуха 0,76-1,00 Недостаточная

0,21-0,39 Сильная засуха 1,10-1,40 Оптимальная

0,40-0,60 Средняя засуха 1,41-1,50 Повышенная

0,61-0,75 Слабая засуха >1,5 Избыточная

Вычисленные средние значения ГТК (см. табл.4) нивелируют в лучшую сторону агроклиматические условия каждого района. При таком подходе можно сделать не совсем правильный вывод: потепление климата положительно сказывается на влагообеспеченности Улуг-Хемской котловины. Однако анализ доверительных интервалов средних арифметических указывает на необходимость дифференцированного подхода в оценке условий произрастания культур изучаемых районов. Можно усреднять анализируемый показатель метеостанций Сарыг-Сеп и Сосновка, где доверительные интервалы перекрываются, но недопустимо объединять в одну выборку метеостанцию Кызыл. Полученные результаты характеризуют ее вегетационный период средней, слабой и недостаточной влагообеспеченностью, что указывает на зону рискованного земледелия. ГТК двух других районов в основном соответствуют оптимальной, повышенной и частично избыточной влагообеспеченности.

Большие значения ГТК второго и третьего периодов метеостанции Сосновка в сентябре месяце (3,21 и 4,00) следует отнести к недостатку формулы Селянинова для малых временных периодов, когда активная температура воздуха (выше 10°) составляет меньше шести дней. В этих случаях сумма активных температур, как правило, ниже 50-80°, что приводит к искажению реальной картины влагообеспеченности - ГТК достигает до 35.

Скользящее сглаживание аномалий позволило выявить в отдельные месяцы 30-летнего временного ряда 11 -летние циклы солнечной активности, которые хорошо прослеживаются на рис. 3.

со ? л ппп у = -0,0427х + 84,413

^ 1 ,000

0,500 ф

ск и,иии Л 0"7П -юоп оппп оп 10

^-0,500 - 5 л ППП

О-1 ,000 ♦

<-1,500 о ППП

-2,000 г о д

Рис. 3. Линейный тренд аномалий скользящего 11-летнего сглаживания значений ГТК метеостанции

Сарыг-Сеп

Напомним, что для характеристики солнечной активности директором Цюрихской обсерватории Р. Вольфом было введено «относительное число солнечных пятен», названное его именем - числом W. Кстати, оно не характеризует ни состава излучения, ни самого факта попадания его в земную атмосферу (Дмитриев А.А., 1987). Однако вспышки на Солнце, излучающие мощные рентгеновские, ультрафиолетовые и видимые лучи, радиоволны, быстродвижущиеся частицы (корпускулы) и космические лучи оказывают сильное воздействие на явления, происходящие в земной атмосфере. Постоянно действующие солнечноземные связи позволяют (рис. 3) выделить следующие хронологические ряды 11-летних циклов: 20-й цикл -1965-1975 гг. (минимум числа ^ - 1971 г., максимум - 1973 г.), 21-й - 10-летний цикл - 1976-1985 гг. (максимум числа ^ - 1984 г.), 22-й - 1986-1997 гг. (максимум W - 1993 г.), 23-й - 1997-2007 гг. (на рис. 3 зафиксирован только минимум W в 1997 г.).

Заключение. Наибольшее повышение температуры воздуха в Улуг-Хемской котловине зафиксировано в последнее 10-летие XX в.: на метеостанции Кызыл (степная зона - северная часть котловины) - 1,63°С, Сарыг-Сеп (подтаежная зона - восточная часть) - 1,51, Сосновка (подтаежная зона - южная часть - подножие хребта Восточного Танну-ола) - 1,31°С. Атмосферные осадки увеличились соответственно на 5,8, 11,9, 15,3%. Потепление климата неоднозначно сказалось на влагообеспеченности сельскохозяйственных культур. В степной зоне значения гидротермического коэффициента (ГТК) в мае-августе уменьшились по сравнению с базовым периодом (1961-1990 гг.) в среднем на 8%, а в сентябре данный показатель, наоборот, увеличился на 10,5%. В подтаежных районах в июне-августе сохранилась в основном оптимальная влаго-обеспеченность, май и сентябрь (Сосновка) характеризуются избыточной влажностью.

Скользящее сглаживание аномалий ГТК позволило выявить солнечно-земные связи 11-летних циклов солнечной активности с минимальными и максимальными числами Вольфа.

Литература

1. Андрейчик, М.Ф. Загрязнение атмосферы, вод и почв Республики Тыва / М.Ф. Андрейчик. - Томск:

Изд-во ТГУ, 2005. - 400 с.

2. Изменение температуры воздуха - показатель потепления климата в Тывинской горной области / М.Ф. Андрейчик, Л.Д.-Н. Монгуш, М.Н. Мусанова [и др.] // Проблемы охраны и природопользования: мат-лы IX Убсу-Нурского Междунар. симпоз. (16-20 сент. 2008 г., г. Кызыл, Россия). - Кызыл: Тывпо-лиграф, 2008. - С. 321-323.

3. Гречиха, А.П. Определение опасных гидрометеорологических явлений / А.П. Гречиха // Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций: мат-лы III науч.-практ. конф. (22-23 октября, 2003 г.). - М.: Едиториал УРСС, 2004. - С. 19-29.

4. Дмитриев, А.А. Солнечная активность, погода и климат / А.А. Дмитриев // Новое в жизни, науке, технике. - М.: Знание,1987. - 48 с.

5. Хомякова, Г.В. Агроклиматическая оценка почвенных засух на европейской территории Российской

Федерации (по наземным данным) Г.В. Хомякова, Е.К. Зоидзе // Метеорология и гидрология. - 2002. -

№9. - С. 75-86.

6. Stadler, S.J. Aridity indexes. The Encyclopedia of Climatology. Edited by J.E.Oliver, R.W.Fairbridge . Van Nostrand Reinhold Company / S.J. Stadler. - New York, 1987. - P. 102-106.

'----------♦--------------

УДК 630* 283.3: 582.475.2 (571.63) Г.В. Гуков, А.Н. Гриднев, Н.В. Гриднева

СЕМЕНОШЕНИЕ ПИХТЫ ЦЕЛЬНОЛИСТНОЙ В ПРИМОРСКОМ КРАЕ

Пихта цельнолистная является реликтовой породой и в настоящее время произрастает только в южной части Приморского края на площади около 23 тысяч гектар. Отмечено, что семенные годы у этой породы бывают довольно редко - через 5-6 лет. Шишки и семена, собранные с растущих деревьев в урожайные годы, обладают более крупными размерами и лучшими посевными качествами.

Авторами статьи разработано подъемное устройство для сбора шишек пихты цельнолистной с растущих плюсовых деревьев.

Ключевые слова: пихта цельнолистная, семеношение, качество семян, подъемное устройство, сбор шишек.

G.V. Gukov, A.N. Gridnev, N.V. Gridneva NEEDLE FIR SEED BEARING IN PRIMORSKY TERRITORY

Needle fir is a relict species and at present it grows only in the southern part of Primorsky territory including the area of 23000 hectares. It is noted that the seed years of this species occurred in 5-6 years. The cones and seeds gathered from the growing trees during the harvest years have larger size and the best sowing qualities.

The elevating device for the needle fir cones gathering from the growing trees is worked out by the authors of the article.

Key words: needle fir, seed bearing, seeds quality, elevating device, cones gathering .

Пихта цельнолистная (Abies holophylla Maxim.) является самым крупным хвойным деревом на российском Дальнем Востоке. Это реликтовая порода, возникновение которой относят к миоцену, т.е. более 13 миллионов лет назад [11]. Наиболее крупные её экземпляры достигают 50 (55) м высоты и 1,5-2 м в диаметре ствола. Древесина этой породы белая, спелодревесная, легкая и мягкая, устойчива к грибным заболеваниям и даже в возрасте 200-250 лет относится к категории деловой. По этому признаку она превосходит остальные виды пихты, ель и даже кедр корейский [12].

Из всех лесных формаций чернопихтово-широколиственные леса, образованные пихтой цельнолистной, занимают наименьшую территорию, в большей части своего ареала они пройдены выборочными рубками и лесными пожарами. По последним лесоустроительным данным, эти леса имеют площадь около 19,4 тыс. га с общим запасом 3,5 млн м3. Пихта цельнолистная также входит с различной долей участия в состав других формаций на площади около 4,0 тыс. га. Следовательно, общая площадь, на которой встречается пихта цельнолистная в крае, составляет около 23,4 тыс. га, или менее 0,2% от общей площади лесного фонда Приморского края [6-7].

Пихта цельнолистная еще с 1992 года попала в перечень древесных пород, запрещенных к рубке. Несмотря на административные запреты, площади и запасы пихты цельнолистной продолжают сокращаться. Этому способствуют многие причины: браконьерские рубки, вырубка молодых деревцев в качестве «новогодних елок», лесные пожары, нетрадиционные рубки ухода (рубки обновления (омоложения), реконструкции, переформирования), при которых вырубаются спелые и перестойные деревья пихты, происходит поедание хвои подроста пихты дикими животными и др.

Преподаватели и сотрудники Института лесного и лесопаркового хозяйства Приморской государственной сельскохозяйственной академии в течение продолжительного времени изучают биологию и внедрение в культуру этой ценной породы. Особое место в этой проблеме отводится изучению семеношения пихты, возможностям сбора её шишек и семян.