Основу оценки агроклиматических ресурсов территории составляют два фактора, имеющие важное значение – ее тепло- и влагообеспеченность. Одной из основных характеристик тепла является сумма температур воздуха за период со средними суточными значениями выше 10 °С, когда происходит активная вегетация растений. Сумма активных температур воздуха – показатель, характеризующий количество тепла и выражающийся суммой средних суточных температур воздуха выше 10 °C. Эти данные широко применяются для характеристики условий роста и развития растительности.
Вопросы пространственно-временного распределения сумм активных температур воздуха на территории Забайкальского края ранее были рассмотрены другими авторами в работах 2007, 2010, 2015 гг. [1–3]. Однако в них описание пространственных и межгодовых изменений в распределении сумм температур воздуха выше 10 °С выполнено в рамках других климатических исследований, а использованные временные ряды заканчиваются 2010 г. и ранее. В связи с этим детальный анализ суммы активных температур воздуха на территории региона за последние десятилетия представляется важным и актуальным, особенно в условиях современных тенденций (флуктуаций), характеризующихся ростом приземных температур воздуха [4]. Полученные результаты можно использовать для определения сроков вызревания того или иного сорта культур на территории Забайкальского края, продуктивности пастбищных угодий и для анализа ряда других климатически обусловленных природных процессов [5–7].
Цель исследования: изучение пространственных и выявление межгодовых изменений в распределении сумм активных температур воздуха (t > 10 °С) на территории Забайкальского края. Для достижения поставленной цели необходимо дать оценку пространственным особенностям и многолетним тенденциям сумм активных температур воздуха в условиях меняющегося климата.
Материалы и методы исследования
Забайкальский край расположен в восточной части Российской Федерации (от 49 до 58 °с.ш, от 107 до 122 °в.д.). Его территория представлена горно-таежной (северные и западные районы), лесостепной (центральные и восточные районы) и степной (южные и юго-восточные районы) зонами.
В статье использованы данные наблюдений 27 метеорологических станций Забайкальского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды о средних суточных температурах приземного воздуха за период наиболее активного потепления (1975–2018 гг.), расположенных в различных природных зонах Забайкальского края (рис. 1).
Выявление межгодовых изменений в рядах сумм активных температур воздуха проводилось путем расчета и анализа линейных трендов. Тренды вычислялись по методу наименьших квадратов, а их достоверность оценивалась при помощи критерия Стьюдента при уровне значимости α = 5 %. Визуализация полученных результатов пространственного анализа выполнялась с использованием программного обеспечения ArcGIS.
Рис. 1. Распределение по территории Забайкальского края метеостанций, данные которых использованы в работе
Результаты исследования и их обсуждение
За период с 1975 по 2018 г. среднегодовые значения температуры воздуха на территории Забайкальского края изменяются от 0,0–0,1 °С на юге рассматриваемого региона (Мангут) и в центральной части (Улеты) до –6,9 °С на его севере (Чара). На юго-востоке средние температуры воздуха составляют более –0,5 °, на западе и на востоке – около –2,0 °С и менее. Самый теплый при этом месяц июль, где температура воздуха варьирует от 15,6 до 20,6 °С, самый холодный – январь (от –20,0 до –33,2 °С).
В Забайкальском крае за 1975–2018 гг. среднегодовая температура воздуха в среднем увеличилась на 0,33 °С/10 лет. Рост значений температуры воздуха, осредненных по исследуемой территории, отмечается практически во все месяцы года, где он составляет от 0,24 до 0,56 °С/10 лет в месяц Исключение составляют ноябрь и декабрь, когда отмечается незначительное ее снижение на 0,04–0,08 °С/10 лет.
Безморозный период на территории Забайкальского края длится от 160 до 198 дней в разных его районах и в среднем составляет 183 дня Продолжительность устойчивого периода выше 5 °С в среднем по исследуемому региону длится 148 дней (от 124 до 168 дней в разных его районах), выше 10 °С – 111 дней (от 92 до 132 дней), выше 15 °С – 63 дня (от 33 до 94 дней). Даты устойчивых переходов температуры через пороговые значения (градации) в весенний и осенний сезоны в среднем по территории Забайкальского края показаны в табл. 1. Наименьшая продолжительность указанных периодов отмечается на севере Забайкальского края. Несколько больших значений его длительность достигает в западных и восточных районах. При продвижении от западных районов к южным наблюдается увеличение их продолжительности. Максимальных значений длительность устойчивых периодов вышеопределенных температур отмечается в юго-восточной части региона.
На территории края дни с температурой воздуха выше 10 °С отмечаются, как правило, с середины мая по первую декаду сентября (рис. 2) и в среднем их количество составляет 110 с максимальными значениями на юго-востоке края (более 130 дней в Кайластуе) и минимальными на севере (менее 90 дней в Чаре). В апреле наблюдаются в среднем 1–2 дня с температурой воздуха выше 10 °С на метеостанциях, расположенных в лесостепных и степных районах территории исследования, в октябре – 1 день на метеостанциях юго-востока.
Таблица 1
Даты устойчивых переходов температуры воздуха через 0, 5, 10, 15 °С весной и осенью в среднем по территории Забайкальского края
|
Температура воздуха, °С |
Дата устойчивого перехода весной |
Дата устойчивого перехода осенью |
|
0 |
12 апреля |
13 октября |
|
5 |
2 мая |
26 сентября |
|
10 |
20 мая |
8 сентября |
|
15 |
14 июня |
17 августа |
Рис. 2. Количество дней с температурой воздуха выше 10 °С в среднем по территории Забайкальского края
В Забайкальском крае за 44-летний период температура воздуха выше 10 °С в апреле отмечалась на всех метеостанциях, при этом максимальное количество дней с такой температурой (до 10 дней) на 22 анализируемых метеостанциях из 27 было зафиксировано в 2014 и 2015 гг. В октябре за это время на пяти станциях (Букукун, Менза, Могоча, Тупик, Чара), расположенных в высокогорных районах, дней с температурой воздуха выше 10 °С не наблюдалось вообще, а максимальное их число (от 1 до 6 дней в разных районах края) на 14 станциях из 22 было отмечено в 2004 г.
Сумма температур воздуха выше 10 °С на территории Забайкальского края в целом тем меньше, чем больше высота местности и выше географическая широта. Наименьшая в среднем за год сумма активных температур отмечается в таежных северных и части западных (Менза, Черемхово) районах Забайкальского края, где она не превышает 1500 °С. При продвижении от западных районов к лесостепным центральным и южным, а также от северных к лесостепным северо-восточным и юго-восточным (Александровский Завод, Нерчинский Завод) наблюдается увеличение этой суммы до 1800–2000 °С. Максимальные значения сумм температур воздуха выше 10 °С отмечаются в степях юго-востока края (Борзя, Кайластуй, Соловьевск) и в районе расположения метеостанции Нерчинск, где они достигают 2000–2300 °С.
За 1975–2018 гг. число дней с температурой воздуха выше 10 °С увеличилось на 3,1 сут/10 лет (тренд статистически достоверен при выбранном уровне значимости). В различных районах края величина линейного тренда изменяется от 2,0 до 5,7 сут/10 лет. Наибольшее увеличение произошло в южных и центральных районах края (Букукун, Чита, Кыра), наименьшее – в восточных и северных (Могоча, Нерчинск, Усугли). Выявленные тренды статистически достоверны на всех исследуемых метеостанциях. Сравнение средних значений числа дней с температурой воздуха выше 10 °С за 1975–2018 гг. с климатическими нормами, определенными за период 1981–2010 гг., рекомендованный ВМО, показало, что на 16 из 27 анализируемых метеостанциях количество дней не изменилось, на 6 – увеличилось на 1 сутки (преимущественно юго-восточные и восточные районы), на 5 – уменьшилось на 1 сутки (преимущественно северные районы).
Величина линейного тренда количества дней с температурой воздуха выше 10 °С, осредненной по территории Забайкальского края, меняется в течение года. За рассматриваемый период она увеличилась во все месяцы с апреля по сентябрь. При этом наибольшее увеличение характерно для тех месяцев, в которые повторяемость таких дней менее 50 % (апрель – май и сентябрь). Здесь увеличение в среднем по территории исследования произошло на 0,4–0,9 сут/ 10 лет. Наименьшая величина линейного тренда характерна для северных районов, где в апреле она составляет 0,1 сут/10 лет (в Чаре в этом месяце однонаправленной тенденции не прослеживается), в мае – 0,1–0,3 сут/10 лет, в сентябре – 0,2–0,5 сут/10 лет. На юге и юго-востоке края в эти месяцы отмечается наибольший положительный тренд: в апреле он составляет более 0,5 сут/10 лет, в мае и сентябре – более 1,0 сут/10 лет. Тренды осредненных по территории края значений количества дней с температурой воздуха выше 10 °С статистически достоверны при выбранном уровне значимости. В октябре на метеостанциях, расположенных в центральных, южных и юго-восточных районах Забайкальского края, количество дней с температурой воздуха выше 10 °С увеличилось незначительно (на 0,1 сут/10 лет). Достоверность этих трендов при 5 %-ном уровне значимости не подтверждается.
В летние месяцы наибольшее увеличение характерно для июня (в среднем по краю на 0,6 сут/10 лет), где повторяемость дней с температурой воздуха выше 10 °С составляет 91 %, т.е. 27 из 30 дней. В августе с повторяемостью около 93 % рост в среднем составил 0,3 сут/10 лет, в июле (повторяемость 99 %) – 0,1 сут/10 лет. Статистически значимы при выбранном уровне значимости линейные тренды в июне и июле.
За период исследования (1975–2018 гг.) суммы активных температур воздуха увеличились в среднем по краю на 80 °С/10 лет (табл. 2). Наибольший рост характерен для центральных и южных районов (93 и 97 °С/10 лет соответственно), несколько меньший – для западных и юго-восточных (81 и 82 °С/10 лет соответственно), наименьший – для восточных и северных (66 и 67 °С/10 лет соответственно). Все тренды статистически достоверны при 5 %-ном уровне значимости. Средние значения суммы температур воздуха выше 10 °С за 1975–2018 гг. оказались по исследуемым районам преимущественно выше на 1–14 °С относительно климатических норм за 1981–2010 гг. Исключение составляют северные районы, где это значение за последние 44 года ниже климатической нормы на 5 °С.
Таблица 2
Величины линейных трендов суммы активных температур воздуха выше 10 °С на территории Забайкальского края за 1975–2018 гг., °С/10 лет
|
№ п/п |
Метеостанция |
Тренд |
№ п/п |
Метеостанция |
Тренд |
№ п/п |
Метеостанция |
Тренд |
|
юго-восточные районы |
западные районы |
восточные районы |
||||||
|
1 |
Александровский Завод |
91 |
12 |
Красный Чикой |
87 |
22 |
Могоча |
57 |
|
2 |
Борзя |
80 |
13 |
Менза |
77 |
23 |
Сретенск |
74 |
|
3 |
Кайлайстуй |
96 |
14 |
Петровский Завод |
76 |
24 |
Усть-Карск |
77 |
|
4 |
Нерчинский Завод |
77 |
15 |
Хилок |
86 |
25 |
Нерчинск |
56 |
|
5 |
Соловьевск |
99 |
16 |
Черемхово |
82 |
|||
|
северные районы |
южные районы |
центральные районы |
||||||
|
6 |
Тунгокочен |
63 |
17 |
Агинское |
90 |
26 |
Улеты |
80 |
|
7 |
Тупик |
78 |
18 |
Акша |
60 |
27 |
Чита |
61 |
|
8 |
Средняя Олекма |
80 |
19 |
Букукун |
120 |
|||
|
9 |
Усть-Каренга |
59 |
20 |
Кыра |
94 |
|||
|
10 |
Усугли |
58 |
21 |
Мангут |
89 |
|||
|
11 |
Чара |
61 |
||||||
Выводы
Проведенный детальный анализ сумм активных температур воздуха выше 10 °С за последние десятилетия показал, что на территории Забайкальского края в среднем они составляют от 1500 °С в горно-таежных северных районах края до 2300 °С в степных юго-восточных. При этом дни с температурой воздуха выше 10 °С отмечаются, как правило, с середины мая по первую декаду сентября и в среднем их количество составляет 110 с максимальными значениями на юго-востоке края (более 130 дней) и минимальными на севере (менее 90 дней).
За период исследования (1975–2018 гг.) в среднем по краю число дней с температурой воздуха выше 10 °С увеличилось на 3,1 сут/10 лет (от 2,0 до 5,7 сут/10 лет в разных районах края). Наибольшее увеличение произошло в южных и центральных районах края, наименьшее – в восточных и северных. Суммы активных температур увеличились в среднем по краю на 80 °С/10 лет, что составляет 5,5 % от среднего за 10 лет. В разных районах края этот рост составил от 66 до 93 °С/10 лет (от 3,5 до 5,4 % от среднего за 10 лет). Наибольший рост характерен для центральных и южных районов, несколько меньший – для западных и наименьший – для восточных и северных.