Климатические колебания общей циркуляции атмосферы, осадков и речного стока над территорией Казахстана

В статье рассматриваются климатические колебания годовых сумм осадков и речного стока на примере Ишимского водохозяйственного бассейна при различных формах атмосферной циркуляции по классификации Г.Я. Вангенгейма W, C и Е.

В настоящее время исследованию многолет­них колебаний глобальных полей температуры воздуха, осадков посвящено большое число ра­бот [1-5]. Несомненный интерес представляет анализ атмосферной циркуляции с помощью обобщенных характеристик, к которым можно отнести существующие индексы и классифика­ции синоптических процессов над атлантико-ев-разийским сектором северного полушария [6-8].

Одной из наиболее известных является клас­сификация Г.Я. Вангенгейма-А.А. Гирса, в кото­рой все процессы общей циркуляции атмосферы (ОЦА) обобщены в три формы: западную W, восточную Е и меридиональную С. Для запад­ной формы циркуляции W характерен зональный перенос воздушный масс в толще тропосферы, возникающие волны малой амплитуды быстро смещаются с запада на восток. Процессы форм Е и С отражают меридиональное состояние атмос­феры и в тропосфере им соответствуют стаци­онарные волны большой амплитуды. Восточная форма циркуляции характеризуется наличием высотного гребня над Европейской территорией

России (ЕТР) и двумя ложбинами, направленны­ми с Гренландии на Европу и из районов Тай­мыра на Западную Сибирь и Казахстан. Мериди­ональная форма циркуляции С характеризуется высотным гребнем над Восточной Атлантикой и вторым гребнем над Казахстаном и Западной Сибирью и высотной ложбиной над ЕТР.

Количественной характеристикой класси­фикации служит число дней (N) с той или иной формой циркуляции (NW, NE, NC) или их ано­малий (ANW, ANE, ANC). Изучение многолетних колебаний атмосферной циркуляции в предлага­емой статье осуществлялось на основе данных о повторяемости форм циркуляции W, Е и С, ко­торые за период 1891-1972 гг. опубликованы в монографии А.А. Гирса [7], а с 1972 по 2004 гг. в монографии [9].

Многолетняя изменчивость крупномасштаб­ных процессов с 1930 по 2006 гг. в виде откло­нений от нормы с определенной формой цирку­ляции представлена на рисунке 1. Здесь можно выделить крупные временные периоды, когда преобладали те или иные процессы.

Многолетняя изменчивость аномалий числа дней с определенной формой циркуляции по скользящим десятилетиям

Несомненный интерес представляют особен­ности тех лет, когда наблюдаются значительные отклонения от средних многолетних значений числа дней с той или иной формой атмосфер­ной циркуляции, т. е. когда повторяемость той или иной формы составляет > 40% общего числа случаев при отклонении от нормы более 30 дней (табл. 1).

Следует отметить, что крупные положитель­ные аномалии макроциркуляционных процессов отмечаются во второй половине ХХ века. Самая крупная положительная аномалия формы Е на­блюдалась в 1981 г. (262 дня, т.е. на 94 дня боль­ше нормы), в этом году процессы формы Е име­ли в среднем непрерывную продолжительность более 10 дней. Самая значительная аномалия формы С отмечена в 1947 г. (154 дня, т.е. на 62 дня больше нормы). Повторяемость зональной формы циркуляции всегда меньше повторяемо­сти меридиональных и тем не менее, в последнее десятилетие ХХ в. и в начале XXI в. преобладала именно эта форма циркуляции, а в 2000 г. она со­ставила 157 дней, что на 52 дня больше средних многолетних значений.

Для сравнения были также выделены годы, когда число дней с каждой формой циркуляции было близко к средним многолетним значени­ям. Из 75-летнего ряда наблюдений удалось вы­делить лишь 4 таких года. Это 1955 г. (W - 109 дней, С - 90 дней, Е - 166 дней), 1982 г. (W - 106 дней, С - 91 день, Е - 168 дней), 1987 г. (W - 104 дня, С - 92 дня, Е - 169 дней) и 2001 г. (W -107 дней, С - 90 дней, Е - 168 дней). В эти годы крупномасштабные процессы отличались малой устойчивостью, непрерывная их продолжитель­ность составляла в основном 3-7 дней, редко превышая 10 дней.

Во многих работах [4, 6, 10, 11] убедительно показано, что от характера атмосферной цирку­ляции зависит распределение температуры воз­духа, осадков и речного стока. Однако атмос­ферные осадки являются метеорологической величиной, сильно зависящей от местных физи­ко-географических условий, которые могут ос­лаблять общие пространственно-временные за­кономерности их распределения, определяемые характером атмосферной циркуляции. Вслед­ствие этого, распределение осадков по террито­рии чрезвычайно не равномерно.

Фактические данные показывают, что при аномальном развитии определенных форм ма­кропроцессов годовые суммы осадков имели положительную аномалию в 1947 г., отрица­тельную - в 1981 г. и аномалию около нормы в 2000 г. Из таблицы 1 следует, что при макси­мальном числе дней с формой Е на рассматрива­емых станциях преобладает отрицательная ано­малия осадков (примерно в 65 % случаев), при значительной аномалии формы W наибольшую повторяемость имеет положительная аномалия осадков (примерно в 68 % случаев), максималь­ное число дней с формой С наблюдалось только дважды за весь исследуемый период и поэтому говорить о преобладании положительной или от­рицательной аномалии осадков не представляет­ся возможным.

Годы максимальных положительных аномалий числа дней с различными формами атмосферной циркуляции и соответствующими аномалиями осадков
В настоящей статье представлены также не­которые результаты предварительного анализа связей годового стока р. Есиль по двум постам Петропавловск и Астана с формами атмосфер­ной циркуляции, проведен анализ многолетнего хода осадков.

Многолетний ход годовых сумм осадков (по скользящим 10-летиям) показанный на рисунке 2 на станциях Петропавловск и Астана аналогичен, для них характерна положительная тенденция осадков, только в период 1950-1970 гг. максимум годовых сумм осадков в Петропавловске отмеча­ется в 1959-1968 гг., а в Астане в 1952-1967 гг.

Рисунок 3 иллюстрирует временной ход годовых аномалий осадков по скользящим 10-летиям.

В период, когда над атлантико-евразийским сектором  северного  полушария преобладает зональная циркуляция (1980-2000 гг.), режим осадков имеет устойчивые положительные от­клонения от нормы на обеих рассматриваемых станциях. В периоды преобладания меридио­нальных форм циркуляции в ходе осадков на­блюдаются колебания с различной амплитудой.

Наибольшая амплитуда колебания во временном ходе осадков наблюдалась при увеличении по­вторяемости форм меридиональной циркуляции С. Увеличение повторяемости формы циркуля­ции Е в режиме осадком отразилось меньшей амплитудой (рис. 1 и 3).

Многолетний ход годовых сумм осадков для Астаны и Петропавловска по скользящим десятилетиям

Временной ход аномалий осадков по скользящим десятилетиям
В исследуемом периоде лет были выделены многоводные и маловодные годы. Сток каждого года располагался в убывающем порядке за весь период наблюдений и полученный ряд значений разбивался на три группы по водности: много­водную (включает обеспеченность до 33%), среднюю (обеспеченностью от 33 до 66%) и маловодную (обеспеченность более 66%). Обе­спеченность рассчитывалась по формуле Криц-кого-Менкеля: Р=(гп/(п+1))х 100%.

В таблице 2 приведены результаты повто­ряемости многоводных и маловодных лет в зависимости от преобладающих форм цирку­ляции.

Повторяемость (%) различных форм циркуляции по многоводным и маловодным годам
Данные таблицы 2 показывают, что в много­водные годы отмечается преобладание формы циркуляции С в сочетании с W, а в маловодные - формы Е. Форма W с одинаковой повторяемо­стью определяет как многоводные, так и мало­водные годы, все зависит от положения плане­тарной высотной фронтальной зоны, которая, как правило, расположена на юге Западной Сибири летом и на севере республики зимой. В случае преобладания комбинированных форм циркуляции также наблюдаются годы различ­ной водности.

Таким образом, результаты проведенного ис­следования позволяют говорить только о том, на­сколько велика повторяемость различных анома­лий осадков, многоводных или маловодных лет при определенных формах циркуляции.

 

Литература

1    Груза Г.В., Мещерская А.В. Изменения кли­мата России за период инструментальных наблю­дений. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Фе­дерации / Под ред. Г.В. Груза, А.С. Зайцев, И.Л. Ка-роль, В.М. Катцов, Н.В. Кобышева, В.П. Мелешко, А.В. Мещерская, В.М. Мирвис, А.И. Решетников, П.В. Спорышев. - М.: Росгидромет, 2008. - 288 с.

2    Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Вероятностный прогноз приземной глобальной температуры воздуха до 2005 года // Метеорология и гидроло­гия. - 1991. - № 4. - С. 95-103.

3  Байдал М.Х. Долгосрочные прогнозы по­годы и колебания климата Казахстана. - Л.: Ги-дрометеоиздат, 1964. - Ч. 1 и 2. - 446 с.

4    Байдал М. Х. Колебания климата Кустанай-ской области в ХХ столетии. - Л.: Гидрометеоиз-дат, 1971. - 156 с.

5    Долгих С. А. О многолетних тенденциях термического режима на территории Республи­ки Казахстан // Гидрометеорология и экология.-    1995. - № 3. - С. 68-77.

6    Анисимов О.А., Жильцова Е.Л., Захарова О.К. Формы атмосферной циркуляции и распре­деление аномалий температуры воздуха и осадков: анализ для Центральноазиатского региона и воз­можности прогноза // Гидрометеорология и эколо­гия. - 2009. - №3. - С. 7-21.

7    Гирс А. А. Многолетние колебания атмос­ферной циркуляции и долгосрочные гидромете­орологические прогнозы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 280 с.

8    Субботина О.И., Чевычалова Т.М. Осо­бенности многолетних изменений атмосферной циркуляции на территории Средней Азии // Тру­ды САРНИГМИ. - 1991. - Вып. 141. - С. 12-21.

9    Дмитриев А.А., Белязо В.А. Космос, пла­нетарная климатическая изменчивость и атмос­фера полярных регионов. - С-Пб.: Гидрометео-издат, 2006. - 358 с. 

10      Дроздов О.В., Григорьева А.С. Много­летние циклические колебания атмосферных осадков на территории СССР. - Л.: Гидрометео-издат, 1971. - С. 316.

11      Баталов Ф.З. Многолетние колебания ат­мосферных осадков и вычисление норм осадков.-    Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - 183 с.

Фамилия автора: В.Г. Сальников, Г.К. Турулина, С.Е. Полякова, М.М. Молдахметов, Л.К. Махмудова
Год: 2011
Город: Алматы
Категория: География
Яндекс.Метрика