Мониторинг современных климатических изменений на территории Предкавказья

УДК 911.52

МОНИТОРИНГ СОВРЕМЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ ПРЕДКАВКАЗЬЯ

© 2013 Бадахова Г.Х., Байрамкулова Б.О.*, Гаджимурадова З.М.**, Джандубаева Т.З.***

Ставропольский центр по гидрометеорологии и мониторингу

окружающей среды

*Карачаево-Черкесскийгосударственный университет им. У.Д. Алиева **Дагестанский государственный педагогический университет ***Северо-Кавказский федеральный университет

В статье рассматриваются климатические изменения в пределах степных, лесостепных и полупустынных ландшафтов Западного, Центрального и Восточного Предкавказья за 1966-2010 гг. Анализируются изменения температур и осадков (годовых и сезонных), а также коэффициента увлажнения. Представленные данные свидетельствуют о повышении температуры воздуха, а также количества осадков по сравнению с предшествующим периодом. Однако коэффициент увлажнения, являющийся интегральным показателем условий увлажнения, остается относительно стабильным, хотя и испытывает периодические колебания.

The article deals with climate change within the steppe, forest-steppe and semi-desert landscapes of the Western, Central and Eastern Ciscaucasia for 1966-2010 years. The changes of temperature and precipitation (annual and seasonal) and coefficient of moisture. The presented data show an increase in air temperature, and the amounts of precipitation as compared to the prior period. However, the coefficient of moisture, which is an integral refractive humidity conditions, has remained relatively stable, although it undergoes periodic fluctuations.

Ключевые слова: современные климатические изменения, Западное Предкавказье, Центральное Предкавказье, Восточное Предкавказье, температура воздуха, осадки, коэффициент увлажнения.

Key words: modern climate changes, Western Ciscaucasia, Central Ciscaucasia, Eastern Ciscaucasia, air temperature, precipitation, humidity factor.

Предкавказье располагается между Черным и Азовским морями на западе и Каспийским - на востоке, и побережья этих морей составляют западную и восточную его границы. Северная граница в восточной части пролегает по Кума-Манычской впадине, а в западной части -по линии устье Дона - р. Маныч. Южной границей служит подножье Большого Кавказа. В указанных границах регион занимает площадь более 180 000 км2 и относится к Предкавказской физико-географической области [4].

В настоящее время большое внимание научного сообщества привлекают исследования, связанные с глобальными климатическими изменениями и их влиянием на региональные и локальные природные комплексы. Значимость этой проблематики для территории Предкавказья заключается в том, что здесь отмечаются наиболее благоприятные в России условия для проживания и ведения сельского хозяйства.

Важнейшими климатическими параметрами, используемыми как для выделения и классификации ландшафтов, так и в качестве индикаторов изменения климата,

являются температура воздуха у поверхности земли и атмосферные осадки. Характер связи между климатом и ландшафтным обликом территории определяется посредством коэффициента увлажнения Н.Н. Иванова (Ку), который представляет собой осредненное за вегетационный период отношение осадков к испаряемости: K = r/E х 100, где г - количество осадков, E - испаряемость за тот же период. Н.Н. Ивановым установлены соответствия между величиной Ку и ландшафтными зонами [5].

Наряду с коэффициентом увлажнения для установления связи между климатическими условиями и ландшафтным обликом или его сельскохозяйственной специализацией используется еще целый ряд коэффициентов и индексов (гидротермический коэффициент Г. Т. Селянинова, радиационный индекс сухости М. И. Бу-дыко и др.), основанных на типичных климатических параметрах.

В целом, эти коэффициенты и индексы можно применять для оценки климатических условий как за многолетний период, так и за конкретные годы и / или отрезки лет. В последнем случае принято говорить о мониторинге климатических условий. Нами для оценки климатических изменений на территории Северного Кавказа проанализированы данные метеостанций Краснодара, Ставрополя и Махачкалы, расположенных соответственно в Западном, Центральном и Восточном Предкавказье в пределах основных типов ландшафтов - степных, лесостепных и полупустынных. Данные анализировались за 1965-2010 гг., что считается достаточным для выявления современных климатических тенденций [7]. В таком аспекте были проанализированы некоторые ландшафты Северного Кавказа [1-3].

Температурный режим равнинных и холмистых степных ландшафтов, по данным базовой м/с «Краснодар», иллюстрирует рисунок 1.

равнинных и холмистых степных ландшафтов

Средняя годовая температура за рассматриваемый временной отрезок составила 11,9°С, изменяясь от 10,1°-10,2°С в 1976, 1987 и 1993 гг. до 13,4°С в 1966 г., 13,8°С в 2007 г. и 13,6°С в 2010 г. В целом по сравнению с предыдущим отрезком (до 1966 г., [6]) средняя температура выросла на 1,0°С, что хорошо иллюстрирует линейный тренд.

Наибольший рост температуры воздуха пришелся на календарные зимние месяцы - 1,6-1,8°С, в результате чего отрицательные температуры чаще всего отмечаются лишь в январе. Что касается теплого периода, то в это время рост температуры не столь значительный - 0,5-0,7°С.

Изменение величины годовых осадков равнинных и холмистых степных ландшафтов, по данным м/с «Краснодар», иллюстрирует рисунок 2.

1050 950 850

750 650 550 450

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2 000 2 005 2010

Рис. 2. Изменения количества годовых осадков равнинных и холмистых степных ландшафтов

Среднее количество годовых осадков составляет здесь 707 мм. Менее 550 мм осадков выпало в 1969, 1976, 1982, 1993 и

2008 гг. Наиболее влажными, с количеством осадков более 850 мм, были 1982, 1992, 1995, 1997 и 2001 гг. То есть в первую половину рассматриваемого временного ряда количество осадков было чаще меньше средних, а во вторую, наоборот, наблюдались более влажные условия. В этой связи статистическое увеличение осадков по сравнению с предыдущим периодом составило 74 мм, и оно подтверждается линейным трендом. Хорошо выраженную цикличность процесса изменения количества выпадающих осадков иллюстрируют полиноминальные тренды. Особенностью прироста осадков является существенное их количество, возрастание в календарные зимние месяцы, но максимально - в мае, что особенно важно для формирования степных ПТК.

Изменения коэффициента увлажнения равнинных и холмистых степных ландшафтов, по данным м/с «Краснодар», иллюстрирует рисунок 3.

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Рис. 3. Изменения величины Ку равнинных и холмистых степных ландшафтов

Средняя его величина за этот период составляла 0,66, что на 0,06 выше, чем ранее, то есть условия увлажнения здесь стали типичными для лесостепей. Минимальное значение Ку отмечалось в 1982 г. и составляло 0,46, при этом значения Ку ниже 0,5 чаще отмечались до 1980-х годов. В этот же период была меньше амплитуда колебаний увлажнения. Наибольшие изменения увлажнения вегетационного периода наблюдались со второй половины 1980-х до начала 2000-х годов. В это время фиксируются как максимальные его величины, так и наибольшая амплитуда колебаний. В последнее десятилетие увлажнение стало более устойчивым, но при этом наблюдается ухудшение условий увлажнения вегетаци-

онного периода. То есть в целом периоды роста увлажнения компенсируются периодами его ухудшения, в результате чего условия можно охарактеризовать как относительно стабильные.

Температурный режим равнинных и предгорно-холмистых лугостепных, луговых, кустарниковых и лесостепных ландшафтов, по данным базовой м/с «Ставрополь», иллюстрирует рисунок 4.

Средняя годовая температура за анализируемый временной отрезок составила 9,3°С; минимальная температура опускалась до 7,2-7,3°С в 1982 и 1993 гг. 1993 г., а в 1966, 2007 и 2010 гг. она поднималась до 11,0°С и выше. По сравнению с предыдущим отрезком средняя годовая температура возросла и увеличилась на 0,2°С, хотя линейный тренд иллюстрирует гораздо более выраженный ее рост. Данную картину хорошо дополняет полиноминальный тренд: до середины 1970-х годов температура чаще была выше нормы, далее, примерно до начала 2000-х годов, она понижалась, а после этого вновь начался рост.

Рис.4. Изменения температуры воздуха равнинных и предгорно-холмистых лугостепных, луговых, кустарниковых и лесостепных ландшафтов

В пределах нормы температура оставалась в мае, июле, августе, сентябре и декабре. Похолодание на 0,7°С отмечается в октябре, а в холодное время отмечается существенное повышение температуры воздуха - до 0,5-0,6°С.

Режим годовых осадков равнинных и предгорно-холмистых лугостепных, луговых, кустарниковых и лесостепных ландшафтов, по данным базовой м/с «Ставрополь», иллюстрирует рисунок 5.

11,0

9,5

9,0

7,5

7,0

1965

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

201С

Рис. 5. Изменения величины годовых осадков равнинных и предгорно-холмис-тыхлугостепных, луговых, кустарниковых и лесостепных ландшафтов

Среднее количество годовых осадков за рассматриваемый временной отрезок составляет 548 мм. Менее 400 мм осадков отмечалось лишь в 1974 и 1986 гг.; чаще регистрируются годы, когда количество осадков выше нормы. Так, более 700 мм осадков выпадало в 1987, 1988, 1992 и 2004 гг. Несмотря на то, что линейный тренд иллюстрирует слабый рост количества выпадающих осадков, они по сравнению с предыдущим периодом сократились на 75 мм, при этом наибольшее сокращение отмечалось в июле - на 25 мм. Столь парадоксальную картину объясняет полиномиальный тренд: за это время первый максимум осадков отмечался до начала 1970-х годов, затем их снижение (до 1985 г.), после чего на протяжении почти 15 лет чаще наблюдались более влажные условия, и, наконец, последнее пятилетие характеризуется вновь устойчивым снижением среднегодового количества осадков.

Изменения коэффициента увлажнения равнинных и предгорно-холмистых луго-степных, луговых, кустарниковых и лесостепных ландшафтов, по данным м/с

Рис. 6. Изменения величины Ку равнинных и предгорно-холмистых лугостеп-

ных, луговых, кустарниковых и лесостепных ландшафтов

Его величина за данный период составила 0,59, минимум - 0,34 в 1974 г., а максимум - 0,86 в 1992 г. Несмотря на то, что статистическое снижение коэффициента увлажнения по сравнению с предыдущим периодом составило 0,12, в целом, как показывает линейный тренд, он изменился довольно слабо. Причина этого явления объясняется достаточно хорошо выраженными циклическими изменениями величины Ку: относительно длительные условия ухудшения увлажнения вегетационного периода (конец 1970-х, начало 1980-х годов) сменились в течение нескольких лет подряд ростом величины Ку, а также максимальной амплитудой их изменений. В 2000-е годы в первую половину условия были более влажные, а во вторую - на протяжении 4 лет наблюдалось ухудшение увлажнения вегетационного периода.

Изменение годовой температуры воздуха низменных и равнинных полупустынных и пустынных ландшафтов, по данным м/с «Махачкала», иллюстрирует

низменных и равнинных полупустынных и пустынных ландшафтов

За рассматриваемый временной отрезок средняя годовая температура воздуха составила 12,3°С. Наиболее низкой температура была в 1993 г. и составляла 9,9°С, а ее значения ниже 11,0°С отмечались также в 1969, 1992 и 1995 гг. Наиболее жаркими были 1966, 1981 и 2010 гг., когда температура была выше 13,5°С. По сравнению с предыдущим периодом температура возросла на 0,5°С, что также иллюстрируется графиком линейного тренда. полиноминальный тренд указывает на до-

вольно резкий рост температуры воздуха примерно в последнее пятилетние.

Современные климатические изменения привели к тому, что зима как период года с отрицательными температурами отмечается крайне редко и обусловлена лишь затоками холодного воздуха. В целом с ноября по апрель температура возросла от 0,7 до 1,0°С. Что касается условий теплого периода, то они практически не изменились, особенно летние. То есть, как и в других ареалах полупустынных ландшафтов, максимальное повышение температуры воздуха приходится на холодное время.

Изменения величины годовых осадков низменных и равнинных полупустынных и пустынных ландшафтов, по данным м/с «Махачкала», иллюстрирует рисунок 8.

Среднее количество годовых осадков за рассматриваемый период составило 353 мм. Менее 250 мм осадков выпадало в 1965, 1975, 1983 и 1986 гг. Наибольшее количество осадков отмечалось в 1990 и 2009 гг. - 650 и 611 мм соответственно, редко также количество осадков превышает 450 мм. По сравнению с предыдущим периодом количество осадков сократилось на 58 мм, однако линейный тренд, наоборот, иллюстрирует их рост.

. ,1

\\ \ й. л ЛЛ X

Л л Л г> 1\1

у \ \

I ' * \1 \1 \ги, и 1 - v

. 11 . У . . .

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Рис. 8. Изменения величины годовых осадков низменных и равнинных полупустынных и пустынных ландшафтов

Частично этот парадокс снимает полиноминальный тренд, который иллюстрирует цикличность этого процесса. Кроме того, в начале рассматриваемого периода, примерно до середины 1980-х годов, отмечался довольно стабильный режим выпадения осадков в этом ареале полупустынных ландшафтов, который в следующее десятилетие сменялся периодом максимального их колебания от года к году. Аналогичные условия также характерны

для последнего рассматриваемого пятилетия. Сокращение осадков отмечается почти во все месяцы года, но наиболее существенно они снизились в ноябре - на 17

мм.

Изменения величины коэффициента увлажнения низменных и равнинных полупустынных и пустынных ландшафтов, по данным м/с «Махачкала», иллюстрирует рисунок 9.

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Рис. 9. Изменения Ку увлажнения низменных и равнинных полупустынных и пустынных ландшафтов

Средняя величина коэффициента увлажнения была 0,33, его значение менее 0,20 отмечалось лишь в 1975 и 1986 гг., максимум, превышающей 0,50, был зафиксирован в 1990 и 2009 гг. По сравнению с предыдущим периодом Ку сократился на 0,07, однако, как и в случае осадков, линейный тренд иллюстрирует улучшение условий увлажнения вегетационного периода. В этой связи можно констатировать, что в пределах этого ареала полупустынных ландшафтов имеют место не столько существенные изменения условий увлажнения, сколько очень большая межгодовая их изменчивость.

Для всей равнинной части Северного Кавказа характерно повышение средней годовой температуры воздуха - на 1,0°С в западной части, на 0,2°С - в центральной и на 0,5°С - в восточной. Количество осадков за этот период изменилось следующим образом: увеличилось на 74 мм в западной части, сократилось на 75 и 58 мм - в центральной и восточной. Что касается коэффициента увлажнения, то его величины незначительно увеличилась в западной части, тогда как в центральной и восточной частях, наоборот, сократились.

Несмотря на выявленные статистические изменения по сравнению с предыдущим периодом для всех приведенных ходов климатических параметров характерна очень высокая межгодовая (от одного года к другому) изменчивость. Кроме того, го-

650

500

350

300

250

раздо отчетливее проявляются 2-3-летние колебания метеорологических параметров. И, наконец, крайне редко отмечаются однонаправленные устойчивые тенденции, например: подряд 5-7 лет, в течение которых отмечается устойчивый рост либо сокращение температур или осадков.

Таким образом, глобальные климатические изменения на территории Северно-

го Кавказа находят свое отражение в том, что за последние 45 лет отмечается рост температуры воздуха, однако условия увлажнения кардинально не изменяются. Это позволяет сделать вывод о том, что природный экологический каркас территории является довольно стабильным.

Примечания

1. Атаев З. В. Братков В. В., Гаджибеков М. И. Полупустынные ландшафты Северо-Западного Прикаспия: изменчивость климата и динамика. Махачкала : ДГПУ, 2011. 124 с. 2. Атаев З. В., Братков В. В., Заурбеков Ш. Ш., Балгуев Т. Р. Оценка геоэкологических изменений климата полупустынных ландшафтов Северного Кавказа // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2010. № 2(11). С. 89-94. 3. Бадахова Г. Х., Кнутас А. В. Ставропольский край: современные климатические условия. Ставрополь : ГУП СК «Краевые сети связи», 2007. 272 с. 4. Гвоздецкий Н. А. Физическая география Кавказа. Закавказье. Предкавказье. Вып. 2. М. : Изд-во Моск. ун-та, 1958. 264 с. 5. Иванов Н. Н. Ландшафтно-климатические зоны земного шара // Записки ВГО, новая серия. Т. 1. М.-Л., 1948. 6. Справочник по климату СССР. Вып.13-16. Ч. 1-4. Л. : Гидрометеоиздат, 1966. 1970. 7. Хромов С. П., Мамонтова Л. И. Метеорологический словарь. Изд. 3-е, перераб. и доп. Л. : Гидрометеоиздат, 1974. 568 с.

Статья поступила в редакцию 22.02.2013 г.