Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,736

АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ИНДЕКСА КОНТИНЕНТАЛЬНОСТИ КЛИМАТА В ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОМ РАЙОНЕ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 30 ЛЕТ

Киреева-Гененко И.А. 1 Новикова Е.П. 1 Чумейкина А.С. 1
1 ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет»
В работе проведен анализ изменения индекса континентальности климата по данным 12 метеорологических станций за последние 30 лет с 1981 по 2010 г. на территории Центрально-Черноземного района. Методологической основой данной работы послужили расчетные методы индекса континентальности, предложенные Л. Горчинским, С.П. Хромовым, Ц.А. Швер. Анализ индексов континентальности за исследуемый период по выбранным методам показал, что величины К на всех метеостанциях варьируют в пределах 25–30 % от средних значений. Выявлена тенденция уменьшения индекса континентальности К на всей территории по сравнению со средними многолетними данными – «нормой 80» – с 44 % до 39 % в связи с глобальными процессами изменения климата. В целом на территории ЦЧР сохраняется многолетний умеренно континентальный тип климата с небольшими отклонениями от среднемноголетних норм. Наши результаты рекомендованы для учета при разработке географических прогнозов по оценке устойчивого развития экосистем или их трансформации в будущем.
индекс континентальности климата
амплитуда температуры воздуха
сумма осадков зимой и летом
широта и долгота местности
1. Григорьев Г.Н., Крымская О.В., Лебедева М.Г. Крупномасштабные атмосферные процессы Северного полушария и аномалии климатических параметров Центрально-Черноземного региона // География и природные ресурсы. – 2001. – № 4. – С. 135–138.
2. Алисов Б.П. Курс климатологии. – Ч. 1, 2 / Б.П. Алисов, О.А. Дроздов, Е.С. Рубинштейн. – Л.: Гидрометеоиздат, 1952. – 430 с.
3. Petin A.N., Lebedeva M.G., Krymskaya O.V., Chendev Y.G., Lupo A.R. Regional Manifestations of Changes in Atmospheric Circulation in the Central Black Earth Region (Bu the Example of Belgorod Region) // Advances in Environmental Biology, 8(10), June 2014, Р. 544–547.
4. Lebedeva M.G., Krymskaya O.V., Lupo A.R., Chendev Y.G., Petin A.N., Solovyev A.B. Trends in Summer Season Climate for Eastern Europe and Southern Russia in the Early 21 st Centuty. Hindaws Publshing Corporation // Advances in Meteorology. – 2016. – Vol. 2016, Article ID 5035086, 10 p. http://dx.doi.org/10.1155/2016/5035086.
5. Новикова Е.П., Чумейкина А.С. Особенности формирования осадков над ЦЧР в конце 20 – начале 21 веков // Географические проблемы сбалансированного развития староосвоенных регионов: материалы IV Международной заочной научно-практической конференции (Брянск, 20 декабря 2016 г.). – Брянск: изд-во «Курсив», 2017. – С. 177–181.

За последние десятилетия усилились колебания климатических характеристик как в планетарном масштабе, так и в отдельных регионах. Это вызывает повышенный интерес не только у ученых и специалистов, но и у широкого круга населения. Климатологи эти процессы объясняют прежде всего изменением формы циркуляции атмосферы с субширотной до 1980-х гг. на субмеридиональную за последние десятилетия [1]. Другой причиной называют глобальное потепление в северном полушарии. Резкое изменение теплового режима сказывается на самочувствии людей, а также влияет на жизнь и деятельность человека в целом.

Для количественной оценки климатических изменений в Центрально-Черноземном районе (ЦЧР) нами проведено исследование одного из комплексных показателей, а именно индекса континентальности климата, учитывающего амплитуды температуры воздуха, атмосферные осадки и широту места. В этом проявляется актуальность нашего исследования.

Целью исследования настоящей работы является анализ средних многолетних данных индекса континентальности климата ЦЧР за 80 лет (норма-80) и их сравнение с вариациями этого показателя за последние 30 лет по материалам 12 метеорологических станций, размещенных равномерно по всей исследуемой территории.

Выполнение поставленной цели потребовало формулирования следующих задач:

1) изучить физико-географическое положение метеорологических станций;

2) освоить наиболее известные методы определения индекса континентальности климата;

3) произвести анализ особенностей циркуляции атмосферы в рассматриваемом регионе за исследуемый период;

4) выявить широтное и долготное изменения индекса континентальности за период исследования;

5) разработать рекомендации по использованию результатов исследования на практике.

Методологической основой данной работы послужили расчетные методы индекса континентальности, предложенные Л. Горчинским, С.П. Хромовым, Ц.А. Швер, выбранные на основе анализа литературных источников, как наиболее широко распространенные методы [2]. В работах Л. Горчинского и С.П. Хромова учитываются сезонные и годовые амплитуды температуры воздуха и широта местности. Ц.А. Швер, в свою очередь, рекомендует в формуле расчета отдельно учитывать сумму осадков в холодный и теплый периоды года.

Расчетная формула Л. Горчинского имеет вид

К = 1,7А/sinφ – 20,4, (1)

где А – годовая амплитуда температуры воздуха;

Sinφ – синус широты места φ. Значения индексов континентальности по Л. Горчинскому выражаются двузначными числами, возрастающими с увеличением континентальности.

Конечная расчетная формула С.П. Хромова представлена в виде

К = (А – 5,4 sinφ)/А, (2)

где А – годовая амплитуда температуры воздуха;

5,4 sinφ – годовая амплитуда в океаническом типе климата, где материковое влияние практически отсутствует.

Физический смысл метода С.П. Хромова заключается в том, что доля годовой амплитуды температуры воздуха в данном месте создается за счет наличия суши на земном шаре, каков континентальный вклад в годовую амплитуду температуры. Индекс С.П. Хромова имеет обычно положительные значения и составляет доли единицы, а их предельные максимальные величины равны единице (что возможно на экваторе). А в случае морского климата К может иметь даже отрицательные значения [2].

Ц.А. Швер для расчета коэффициента К предложила использовать данные месячных сумм осадков. Формула расчета имеет вид

К = ΣХIII – VIII/ΣX IХ – II, (3)

где ΣХ III – VIII – сумма осадков в весенне-летний период;

ΣX IХ – II – сумма осадков в осенне-зимний период.

В зависимости от отношения осадков в весенне-летнее (март – август) и осенне-зимнее (сентябрь – февраль) полугодия, она выделила четыре типа годового хода осадков, отражающих степень континентальности климата:

1) не континентальный – К < 1;

2) полуконтинентальный – 1 < К < 1,75;

3) континентальный – 1,75 < К < 3,5;

4) резко континентальный – К > 3,5.

Гипотезой работы, принятой в настоящем исследовании, является то, что глобальное потепление климата сказывается на изменении таких основных характеристик, как температура воздуха и осадки в отдельные годы, что позволяет выявить тенденцию уменьшения континентальности климата.

Работа относится к теоретическим исследованиям, выводы которой имеют практическую значимость для разработки географического прогноза по оценке устойчивого развития экосистем или их трансформации в будущем. В частности, изменение структуры баланса тепла и влаги нужно учитывать при проведении мелиоративных работ в южных районах ЦЧР.

Широтное изменение индекса континентальности климата (К) по всем трем методам можно рассмотреть на примере метеостанций, расположенных в северной части ЦЧР (Моршанск, Мичуринск, Елец), в центральной части ЦЧР (Воронеж, Конь-Колодезь, Богородицкое Фенино (Б. Фенино) и метеостанции, находящиеся в южных районах ЦЧР (Богучар, Валуйки) (таблица).

Из таблицы видно, что за 30-летний период исследования практически все методы расчета отражают тенденцию уменьшения индекса континентальности К по сравнению со средними многолетними данными всей территории – «нормой 80» с 44 % до 39 %. Необходимо отметить, что изменение индекса К за отдельные годы достигает от 17 до 60 %, что объясняется неустойчивым характером изменения циркуляции атмосферы над регионом, вызванным глобальными процессами колебания климата [3]. При этом колебания К практически на всех станциях синхронные. Это свидетельствует о том, что на территории ЦЧР за исследуемый период на формирование климата оказывали влияние одни и те же факторы. Прежде всего такими факторами являются повышение зимних температур в среднем на 2–3 °С, и лишь небольшое увеличение среднемесячных температур воздуха в летние месяцы. Соответственно, амплитуды температуры воздуха уменьшались на 2–3 °С [4].

Индексы континентальности, рассчитанные по методу С.П. Хромова, практически не отличаются от расчетов по первому методу и повторяют его вариации во все годы.

Индекс К, рассчитанный по методике Ц.А. Швер, также указывает на уменьшение континентальности за исследованный период. Это объясняется, прежде всего, тенденцией увеличения сумм осадков в холодный период года [5]. При этом колебания индекса К почти на всех станциях синхронные. Таким образом, широтное изменение индексов К практически не наблюдается.

Изменение индекса К с запада на восток по мере увеличения долготы станций представлено на примере метеостанции Курск (западная часть ЦЧР), Воронеж (центральная часть ЦЧР) и Жердевка (восточная часть ЦЧР) по данным за 30 лет и средним многолетним данным (см. таблицу). Из таблицы видно, наиболее ярко изменение индекса К c запада на восток за исследуемые периоды проявляется по данным, рассчитанным методом Л. Горчинского. Динамика распределения индекса континентальности по годам, а именно вариации годовых значений индекса континентальности по Горчинскому с 1981 по 2010 г. на станциях Курск, Воронеж и Жердевка показаны на рис. 1–3.

Индекс континентальности климата (К) на метеостанциях ЦЧР по данным за 30 лет (А) и средним многолетним данным (Б) (норма-80)

Метеостанция

Высота

н. у. м. (м)

Географические координаты

Кгорчинск.

Кхромова

Кшвер

Широта

(φ)

Долгота

(λ)

А

Б

А

Б

А

Б

Моршанск

142

53°27'

41°48'

39,49

44,36

0,85

0,86

1,10

1,25

Мичуринск

158

52°53'

40°29'

39,93

45,05

0,85

0,86

1,06

1,21

Тамбов

128

52°48'

41°20'

40,06

45,19

0,85

0,86

1,05

1,17

Жердевка

147

51°51'

41°28'

41,23

46,42

0,85

0,86

1,00

1,18

Елец

168

52°38'

38°31'

37,79

43,35

0,84

0,86

1,20

1,37

Конь-Колодезь

138

52°15'

39°15'

39,02

42,90

0,85

0,86

1,17

1,33

Курск

247

51°46'

36°10'

35,65

40,20

0,84

0,85

1,13

1,19

Воронеж

149

51°39'

39°09'

38,00

43,90

0,84

0,86

1,11

1,26

Б. Фенино

226

51°09'

37°21'

36,56

42,01

0,84

0,85

1,13

1,45

Белгород

224

50°38'

36°35'

37,65

42,05

0,84

0,85

1,16

1,28

Валуйки

112

50°13'

38°06'

37,11

43,09

0,84

0,86

1,12

1,27

Богучар

84

49°56'

40°34'

40,91

45,82

0,85

0,86

1,12

1,20

 

kir1.tif

Рис. 1. Вариации годовых значений индекса континентальности по Горчинскому с 1981 по 2010 г. на станции Курск

kir2.tif

Рис. 2. Вариации годовых значений индекса континентальности по Горчинскому с 1981 по 2010 г. на станции Воронеж

kir3.tif

Рис. 3. Вариации годовых значений индекса континентальности по Горчинскому с 1981 по 2010 г. на станции Жердевка

В сравнении с многолетними данными значение индекса континентальности в период исследования уменьшилось на 11–12 %. Общий положительный тренд изменения индекса континентальности, который прослеживается на станциях Курск, Воронеж и Жердевка, свидетельствует о том, что за период исследования значение К в 3-м десятилетии превышает значения К в 1-м и во 2-м десятилетиях. Это связано с тенденцией к потеплению зимних месяцев за период исследования в среднем на 1,3 °С и увеличению летних температур в среднем на 2,1 °С.

Вследствие этого отмечается нарастание амплитуды температур, в среднем на 1 °С. Для станции Курск индекс континентальности в 1-м десятилетии составил (34,65), в Воронеже и Жердевке – (38,22) и (41,44) соответственно. Во 2-м десятилетии повсеместно наблюдается минимальное значение К – 33,71 в Курске, 36,49 в Воронеже и 39,50 в Жердевке. Максимальное значение К, как и указывалось выше, наблюдается в 3-м десятилетии. Для станции Курск оно составило 37,82, для станций Воронеж и Жердевка – 39,52 и 42,96 соответственно.

Расчет индекса континентальности по методу Ц.А. Швер показал, что значение К уменьшилось по сравнению с многолетними данными в среднем на 11 %. Это связано с увеличением сумм осадков в холодном полугодии и их уменьшением в теплом полугодии в сравнении с многолетними данными.

Таким образом, анализ индексов континентальности за исследуемый период по выбранным методам показал, что величины К на всех метеостанциях варьируют в пределах 25–30 %. Это объясняется двумя факторами: с одной стороны, колебаниями температуры в холодный и теплый периоды года. В годы максимальных показателей К, как правило, зимы были холодными, а лето жаркое, соответственно, годовые амплитуды были большие. Наоборот, в годы минимальных значений индексов континентальности зимы были теплые, а лето прохладное, что приводило к уменьшению годовой амплитуды, соответственно, уменьшались и индексы континентальности К.

С другой стороны, преобладание осадков в осенне-зимнее полугодие сказывается на уменьшении индекса К. Наоборот, чем больше осадков выпадает в весенне-летнее полугодие, тем резче выражена континентальность климата. Равенство сумм осадков в указанные полугодия или их небольшое преобладание в весенне-летнее полугодие (менее чем в 2 раза) можно отнести к полуконтинентальному типу климата, что отмечается в ЦЧР.

В целом на территории ЦЧР сохраняется многолетний умеренно континентальный тип климата с небольшими отклонениями на 10–15 % от среднемноголетних норм. На основании сказанного можно сделать вывод о том, что при разработке географических прогнозов и геоэкологических экспертиз необходимо воспользоваться среднемноголетними данными основных климатических показателей не менее чем за последние 30 лет.


Библиографическая ссылка

Киреева-Гененко И.А., Новикова Е.П., Чумейкина А.С. АНАЛИЗ И ОЦЕНКА ИНДЕКСА КОНТИНЕНТАЛЬНОСТИ КЛИМАТА В ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОМ РАЙОНЕ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 30 ЛЕТ // Успехи современного естествознания. – 2017. – № 7. – С. 76-80;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36481 (дата обращения: 21.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074