Пространственно-временные особенности температурного тренда на территории Казахстана

В статье расмотрены особенности изменения климатических данных, факторы, определяющие их изменение. Сделан анализ особенности климата Казахстана, в частности, в качестве критерия взята среднегодовая температура воздуха за период с 1991 по 2007 годы по различным метеостанциям РК, расположенным в различных регионах. Эти среднестатистические величины сравнивались со среднемноголетними и раcсчитаны отклонения от нормы. Составлена карта температурного тренда по территории Казахстана, позволяющая судить об особенностях пространственно-временного изменения термического режима рассматриваемого региона.

В последнее время в мировой и отечественной науке все чаще поднимается вопрос о глобальном потеплении климата. Данная проблема требует очень корректного подхода и тщательного изучения с учетом комплекса условий. Не секрет, что климатические изменения наблюдались всегда, во все гео­логические эпохи Земли, когда об антропогенном влиянии не было и речи. Мнения ученых разделя­ются в вопросах выделения факторов изменения современного климата. Условно эти факторы разде­лены на внешние и внутренние [1]. К внешним факторам отнесли:

• изменение состава атмосферы (содержание углекислого газа и аэрозолей вулканического про­исхождения);
• изменения формы земной поверхности;
• изменения астрономических факторов (колебания солнечной активности, изменения элементов земной орбиты, изменения состава межзвездного пространства и др.).

К внутренним факторам отнесли состояние подстилающей поверхности, а именно системы «ат­мосфера - океан - подстилающая поверхность» [2].

Как показывает обзор научной литературы по данной проблеме, однозначного ответа на вопрос о глобальном потеплении климата и его антропогенной природе нет. Отсутствие более или менее общепринятых взглядов по этому вопросу можно заметить во всех современных обзорах исследова­ний климата. Это связано, по моему мнению, с тем, что нет единого подхода к изучению данной про­блемы. Многие аспекты климата рассматриваются главным образом как качественная характеристи­ка, без применения надежных количественных подходов. Создание метода количественного расчета изменений климата является в настоящее время актуальной задачей. В качестве количественного критерия в данной статье рассматривается среднегодовая температура воздуха, так как одним из важ­ных показателей климата является температура воздуха. Конечно, для анализа климатических изме­нений нельзя рассматривать среднегодовую температуру воздуха в отрыве от других метеоэлементов. Комплексный подход предусматривает, например, анализ сочетания температуры и осадков, средне­годовой амплитуды температуры воздуха и влажности воздуха и т. д. Но эти вопросы — темы других статей.

Значения метеорологических величин за большой период наблюдений не являются совокуп­ностью однородных статистических данных, так как на протяжении многих лет меняются условия наблюдений, а также влияние основных климатообразующих факторов, влияние антропогенных фак­торов на условия метеостанции. Например, нельзя сравнить условия существования метеостанции Караганды 30-40 лет назад и сейчас. В данный момент она окружена многочисленными предпри­ятиями, в том числе с активным транспортным передвижением около метеостанции.

Климатологические ряды не являются и стационарными вследствие существования суточных, годовых, периодических и многих ритмических изменений метеорологических величин. Многие ав­торы предлагают разные подходы при обработке климатических статистических данных. По мнению климатолога О.А.Дроздова, члены климатологических рядов связаны между собой как внутри одного ряда, так и в разных рядах [3]. Характер связи зависит от многих факторов: временного разрешения членов ряда, географического положения пункта наблюдения, самой метеорологической величины и ее характеристики, выбранной в качестве членов ряда. Связность метеорологических рядов во време­ни и пространстве, отличающихся многообразием и зависящих от географических условий, вносит определенные трудности в процесс климатологической обработки ряда. Климатолог — обработчик статистических данных должен хорошо владеть не только методами математической статистики, но и специальными методами и методиками приспособления статистического аппарата к климатологиче­ским рядам. При этом необходимо использовать методы пространственного обобщения климатиче­ской информации: построение климатических карт разного масштаба, климатическое районирование данных, пространственное осреднение средних значений метеорологических величин (метод корре­ляции, интерполяции и др.).

Статистика строга к исходному материалу, поэтому при обработке обязательно учитывается и однородность. Но однородность наблюдений иногда нарушается следующими причинами: изменения в действии основных климатообразующих или антропогенных факторов, цикличность солнечной ак­тивности, изменения в условиях и методике наблюдений (перенос метеостанции, смена приборов или методик), индивидуальные ошибки наблюдателей (что также не исключено), изменения в сроках на­блюдений и способах расчета средней величины. Поэтому при таких ситуациях вводятся специаль­ные поправочные коэффициенты. Результатами климатологической обработки статистических дан­ных являются различные климатические бюллетени, климатические карты, справочники и другие ма­териалы.

Для выяснения тенденции изменения среднегодовой температуры на территории Казахстана бы­ли обработаны метеорологические данные шести станций, расположенных в разных регионах Казах­стана: Астаны, Актобе, Аральска, Караганды, Семея и Алматы. В качестве ряда наблюдений взят пе­риод с 1991 по 2007 гг. [4]. Станции расположены в различных ландшафтных зонах страны, что по­зволит выявить зависимость пространственно-временного тренда температуры от физико-географи­ческих условий.

Географическое положение Казахстана, почти в центре Евразии, в значительной степени пред­определяет характер происходящих на его территории циркуляционных процессов. Вхождение на территорию Казахстана различных воздушных масс осуществляется в процессе прохождения цикло­нов и тыловых затоков холодных масс воздуха. В связи с этим необходимо отметить большое клима­тологическое значение циклонов, которые являются основными переносчиками и распределителями влаги с океанов на континент [1, 2]. Термический режим значительной территории Казахстана крайне разнообразен, что находится в прямой связи с его физико-географической неоднородностью и осо­бенностями процессов климатообразующих факторов. Однако общим для термического режима Ка­захстана являются материковый тип годового хода температуры воздуха и повышенная континен-тальность его климатов [3, 4].

Как известно, климат Казахстана, резко континентальный и крайне засушливый. Продолжитель­ность солнечного сияния, основного климатообразующего фактора, составляет 2300-2500 часов в год, максимум его приходится на июль. Величины годовых суммарных радиаций достигают около 110-120 ккал/см², а рассеянной — до 50 ккал/см². Средняя температура самого холодного месяца — января колеблется от -19 °С на севере, до -2 °С на юге страны. Абсолютный минимум составляет от -52° до -44 °С соответственно [3]. Погодные процессы весеннего времени характеризуются неустой­чивым режимом. В летнее время над степными пространствами Казахстана под влиянием интенсив­ного прогревания воздуха устанавливается безоблачная сухая, жаркая погода. Средняя температура самого теплого месяца — июля колеблется от +18 °С до +27 °С. Максимальная температура воздуха в июле достигает +40-45 °С. Среднемноголетняя годовая температура воздуха на рассматриваемых станциях колеблется от 3,2 °С (Семей) до 8,8 °С (Алматы).

В таблице даны для сравнения среднемноголетние значения среднегодовой температуры воздуха и среднегодовая температура за рассматриваемый период по различным станциям Казахстана [5]. В четвертой колонке приведена разница между ними — At °С, которая показывает тенденцию изме­нения среднегодовой температуры воздуха.

Используя среднемесячные температуры воздуха, были подсчитаны среднегодовые температуры воздуха по всем станциям за рассматриваемые годы. На графиках по оси абсцисс отмечены годы, по оси ординат — среднегодовая температура воздуха в градусах по шкале Цельсия. На рисунке 1 при­веден ход среднегодовой температуры воздуха г. Астаны за 1991-2007 гг. Самые высокие значения за последние 17 лет были отмечены в 1991, 1995 и 1997 гг. — 5,0; 4,45 и 4,47 °С соответственно, в то время как многолетняя среднегодовая температура составляет 3,36 °С.

Минимальные среднегодовые значения отмечены в 1993 и 1996 гг.: 1,5 °С. Как видно из рисун­ка, с 1991 по 1995 гг. среднегодовая температура была ниже нормы в среднем на 0,8 °С. Начиная с 1998 г. значение рассматриваемого метеоэлемента около нормы. Осредненная среднегодовая темпе­ратура за 17 лет оказалась 0,0 °С, т.е. соответствует норме.

На рисунке 2 показано изменение среднегодовой температуры воздуха г. Актобе за 1991-2007 гг. Самые высокие значения за рассматриваемые 17 лет были отмечены также в 1995 г., 1999 и в 2006 г.: 6,65 °С, 6,66 °С, и 6,86 °С соответственно, в то время как многолетняя среднегодовая темпера­тура составляет 3,6 °С. Минимальное среднегодовое значение отмечено в 1993 г.: 3,0 °С. Как видно из рисунка, с 1991 по 2007 гг. среднегодовая температура воздуха в Актобе была выше нормы в среднем на 1,5 °С. В 14 случаях из 17 было отмечено превышение среднегодовой температуры воздуха.

На рисунке 3 дан график изменения среднегодовой температуры воздуха г. Караганды за 1991­2007 гг. Самые высокие значения за 17 лет были отмечены в 2001 и 2002 гг. — 4,3 °С, при норме 3,4 °С. Ниже нормы на 1,5 градуса — в 1993 и 1996 гг., т.е. 1,9 и 2,0 °С соответственно. В остальные годы наблюдались среднегодовые температуры воздуха выше многолетней нормы, в 2003 г. — сов­падение с многолетними данными.

На рисунке 4 приведен график хода среднегодовой температуры воздуха г. Аральска за 1991­2007 гг. Самые высокие значения среднегодовой температуры за последние 17 лет были отмечены в 2004 г. — 10,8 °С, в то время как многолетняя среднегодовая температура составляет +7,8 °С. Мини­мальное среднегодовое значение отмечено, как и в Актобе, в 1993 г.: 6,7 °С. Как видно из рисунка, с 1991 по 2007 гг. среднегодовая температура воздуха в Аральске была выше нормы в среднем на 1,3 °С. Среднегодовая температура за рассматриваемые годы составила +8,8 °С, т.е. на 1 градус выше нормы. В 14 случаях из 17 было отмечено превышение среднегодовой температуры воздуха, причем, как видно из графика, тенденция увеличения налицо.

На рисунке 5 показан график изменения среднегодовой температуры воздуха в г. Семей. Броса­ются в глаза колебания среднегодовой температуры. Но в целом отмечается тенденция увеличения на фоне среднемноголетней: 3,2 °С — +0,9 выше нормы. За рассматриваемый период только в трех слу­чаях из 17 были отмечены значения, близкие к норме. Самые высокие значения зарегистрированы в 1997 г.: +2,6 °С выше нормы, т.е. 5,8 °С.

Как видно из рисунка 6, в г. Алматы в ходе среднегодовой температуры воздуха также отмечает­ся тенденция к повышению — при норме 9 °С в среднем составляет +0,4 градуса. Ниже нормы на 0,8 °С наблюдалось в 1993 г., максимальное среднее значение наблюдалось в 2004 г.: +1,1 °С. Если построить среднюю линию хода температуры, то заметна также тенденция роста, как отмечалось выше.

В целом по Казахстану наблюдается тенденция к повышению средней годовой и средней сезон­ной температуры воздуха, причем в большей степени «теплеют» зимы. При сравнении сезонных трендов по разным регионам выделяется восточное побережье Каспия, где зима теплеет активнее, в то время как на юге положительная тенденция зимой и за год значительно слабее.

В результате проведенных расчетов изменения среднегодовых температур воздуха по станциям Казахстана была составлена карта распределения температурного тренда по территории республики (рис. 7) [6]. Как видно из рисунка, наибольшее изменение среднегодовой температуры воздуха в сто­рону ее повышения происходит в пустынной ландшафтной зоне, в районе Каспийского и Аральского морей, на юго-западе страны. В городе Аральске среднемноголетняя температура воздуха за период с 1991 по 2007 гг. увеличилась на 4,4 °С. Минимальное изменение среднегодовой температуры воздуха — в горных районах, на востоке и юго-востоке страны. В городе Алматы среднемноголетняя темпе­ратура воздуха увеличилась на 0,7 °С.

Также большая часть территории имеет тенденцию к возрастанию среднегодовой и среднемно-голетней температуры воздуха. В городе Актобе среднегодовая температура воздуха увеличилась на 1,6 °С, в Астане на 2,0 °С, в Караганде на 1,2 °С, в Семипалатинске на 1,3 °С. Отсюда можно сделать вывод, что степная зона также имеет тенденцию к повышению среднемноголетней температуры воз­духа. Температурный режим на территории Казахстана изменяется в основном в сторону потепления. Повышение температуры наблюдается практически повсеместно по Казахстану и во все сезоны года, исключение — горные районы в весенний сезон. Характер потепления различается в зависимости от ландшафтных зон. Так, например, равнины в большей степени подвержены росту минимальных су­точных температур (характеризующих температуру ночного времени суток), в то время как в горных районах в основном повышаются максимальные суточные температуры.

На данный момент наблюдается повышение уровня средней температуры на территории стра­ны — в среднем порядка 1,8 °С за 100 лет, что более чем в 2 раза превышает мировые значения [7].

Проделанная работа подтверждает многочисленные данные о повышении уровня средней тем­пературы воздуха на территории страны на 1,8 °С. Учитывая, что большую часть территории Казах­стана занимают пустынные и полупустынные ландшафтные зоны, их экосистемы, в особенности сельское и водное хозяйство, являются уязвимыми к наблюдаемым аномалиям изменения климатиче­ских условий. В результате изменения климата границы зон увлажнения могут сдвинуться к северу и, следовательно, следует ожидать ухудшения условий увлажнения в регионе.

Метеорологическая и климатическая информация, с учетом природных ландшафтов, освоенно­сти тех или иных районов, численности населения и прочее, способствует более эффективному ис­пользованию природного и промышленного потенциала региона и устойчивому развитию приори­тетных отраслей экономики. Также результаты исследования и дальнейшие исследования по данной проблеме позволят вести качественный мониторинг температурного режима климата территории Ка­захстана.

Таким образом, можно отметить, что наряду с высокой уязвимостью наблюдается достаточно низкий адаптационный потенциал антропогенных систем Республики Казахстан. В этой связи разра­ботка и проведение своевременных адаптационных мероприятий к предстоящему изменению клима­та являются весьма актуальной задачей, определенной также подписанием Киотского протокола мно­гими странами [8, 9].

Выводы

1. На территории Казахстана на рассматриваемых пяти станциях из шести наблюдалось повы­шение среднегодовой температуры воздуха по сравнению со среднемноголетними значениями за 1991-2007 гг. Превышение составило от 0,4 °С (Алматы) до 1,8 °С (Актобе).
2. Близкие к норме значения наблюдались в Астане, т.е здесь не отмечено отклонения среднего­довой температуры от среднемноголетней.
3. Повышение среднегодовой температуры наиболее заметно в пустынной зоне (Актобе, Аральск), наименее — в степной и в условиях горной высотной поясности.

Список литературы

1. БудыкоМ.И. Изменения климата. — Л.: Гидрометиздат, 1974. — С. 82-109.
2. ВоейковА.И. Воздействие человека на природу. — М.: Изд-во АН СССР, 1977. — С. 111-118.
3. Климат Казахстана / Под ред. А.С.Утешева. — Л.: Гидрометиздат, 1959. — С. 189-203.
4. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Сер. 3: Многолетние данные; Сер. 4: Климатические ресурсы. — Л.: Гидрометиздат, 1991. — 656 с.
5. Статистические данные о температуре воздуха метеостанций (данные таблицы ТМ-1) Казахстана за отдельные годы.
6. Жакатаева Б.Т., Павлова А.В. Колебания среднегодовой температуры воздуха на территории Казахстана:MaterialyVIMiedzynarodowejnaukowi-praktycznejkonferencji «Nauka: teoriaipraktika — 2010». (07-15 sierpnia 2010 roku). — 6. — Przemysl: Nauka i studia, 2010. — С. 60-63.
7. Жакатаева Б.Т. Тенденции изменения среднегодовой температуры воздуха на территории Казахстана // Вопросы географии Казахстана: Тр. Казахского географического общества. — Караганда: Изд-во КарГУ, 2010. — Т. 2. — С. 21-27.
8. http://www.nasa.gov/sitemap/sitemap_nasa.html.
9. kazhydromet.kz.