СОВРЕМЕННЫЕ И ОЖИДАЕМЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СТЕПНОГО КЛИМАТА РАВНИН РОССИИ
MODERN AND PROJECTED TRENDS OF STEPPE CLIMATE OF RUSSIA PLAIN
А.Н. Золотокрылин
A.N. Zolotokrylin
Институт географии Российской академии наук
(Россия, 119017, г. Москва, Старомонетный пер., 29)
Institute of Geography Russian Academy of Sciences
(Russia, 119017, Moscow, Staromonetny per., 29)
e-mail: azolotokrylin1938@yandex.ru
Представлен анализ современных и ожидаемых изменений степного климата на основе материалов Второго оценочного доклада Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации.
Modern and projected trends of steppe climate have been analyzed with the use the Second Paper of Russian Climate Change 2014.
Введение. Вначале 2015 г. был опубликован Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации [1], в котором рассмотрены следующие вопросы: (1) наблюдаемые и ожидаемые изменения климата России; (2) последствия для природных и хозяйственных систем, здоровья населения, а также возможности адаптаций. В докладе значительная часть климатических данных иллюстрируется мелкомасштабными картами. Анализ и интерпретация картографических данных о климате на уровне природных зон (провинций) требует дополнительной их интерполяции.
Первый опыт анализа результатов Оценочного доклада Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации [5, 6] применительно к степной зоне Европейской части России был продемонстрирован на Пятом Международном симпозиуме «Степи Северной Евразии» в 2009 г. [2]. Во Втором оценочном докладе Росгидромета, как и в первом, анализ изменений климата на уровне природных зон также не проводился, хотя в доклад была включена полезная для понимания увлажнения степной зоны глава 4.6 «Засухи и опустынивание» (ведущий автор А.Н. Золотокрылин). По этой причине изменения климата степной зоны вновь анализируются на основании мелкомасштабных специализированных климатических карт. В данной работе интерпретация картографических данных на уровне степной зоны проведена методом экспертной оценки.
Ниже применительно к степной зоне равнин России предполагается рассмотреть климатические тренды (температуры и осадков, годового и сезонного коэффициента увлажнения, повторяемости засух). Особое внимание будет уделено анализу результатов ожидаемого изменения климата, полученных по ансамблю глобальных климатических моделей с учетом новых сценариев антропогенных выбросов.
Территория, материалы и методика исследования
Территория исследования – степная зона равнин России – входит, согласно ландшафтно-экологическому районированию [4], в Восточно-Европейский, Кавказский и Западно-Сибирский макрорегионы. В макрорегионах изменения степного климата рассматривались в масштабе провинций. Их число в каждом макрорегионе составляет соответственно 9, 5 и 5, а в сумме равно 19 [4].
Климатические карты Второго оценочного доклада Росгидромета об изменениях климата на территории Российской Федерации и результаты главы «Засухи и опустынивание» были использованы в качестве исходного материала. Рассмотрены в основном изменения показателей климата (температуры воздуха и осадков) за определенный интервал времени. Они снимались с соответствующих карт коэффициентов линейного тренда в заданных границах степных провинций. Только статистические значимые тренды принимались во внимание.
Наблюдаемые климатические изменения увлажнения, индексов засух в степной зоне рассмотрены как часть меняющегося увлажнения суббореальных ландшафтов. В качестве характеристики увлажнения был применен коэффициент годового увлажнения, рассчитанный за период 1936-2011 гг. [3]. Коэффициент увлажнения определялся как отношение годовой суммы осадков к годовой испаряемости, рассчитанной по методу Торнтвейта.
Оценка предстоящих изменениий коэффициента увлажнения в заданный интервал 2011-2030 гг. была получена по результатам ансамблевого осреднения 31-ой модели общей циркуляции атмосферы и океана (МОЦАО) международного проекта СМIP5 (Coupled Model Intercomparison Project), подготовленные сотрудниками ГГО им. А.И.Воейкова в рамках работы над текстом Второго оценочного доклада Росгидромета. Результаты ансамблевых расчетов ожидаемого климата получены в соответствии с новым семейством сценариев антропогенного воздействия на климатическую систему Земли – «репрезентативные траектории концентраций» (Representative Concentration Pathways, RCP). В нашем случае были использованы результаты «жесткого» сценария RCP 8.5.
Результаты
Тренды температуры и осадков
Скорость повышения среднегодовой температуры воздуха в степной зоне за период 1976-2012 гг. составила 0,39°С/10 лет. Максимальная скорость 0,5°С/10 лет отмечалась в степных провинциях Восточно-Европейского макрорегиона, минимальная (0,2°С/10 лет) – в провинциях Кавказского, а также в Предалтайской степной и Северо-Алтайской провинциях.
Средняя скорость повышения температуры в степной зоне зимой, весной, летом и осенью составила соответственно 0,25; 0,50; 0,39; 0,60°С/10 лет. Таким образом, потепление в степи было наибольшим осенью и весной, наименьшее – зимой. Впервые наблюдался отрицательный тренд зимней температуры в Прииртышской, Предалтайской степной и Северо-Алтайской провинциях. Также в этих провинциях отмечались максимальное повышение температуры летом. Изменения температуры зимой и весной были самыми большими в провинциях Восточно-Европейского макрорегиона.
Временные изменения годового количества осадков в степи за период 1936-2010 гг. были положительными в большинстве провинций. Повышение осадков по тренду менялось от 25 до 100 мм/период. Максимальный рост осадков (100 мм/период) отмечался в Заволжской Высокосыртовой провинции. Снижение осадков (от -50 до -100 мм/период) наблюдалось в Предгорно-Кавказской и Центрально-Кавказской провинциях, а также в Предалтайской степной и Северо-Алтайской провинциях.
Таким образом, в степных провинциях Восточно-Европейского макрорегиона становится теплее и влажнее, а провинциях Кавказского макрорегиона и Предалтайской степной и Северо-Алтайской – холоднее и суше.
Наблюдаемые климатические изменения коэффициента увлажнения и повторяемости засух период 1936-2011 гг.
Межгодовой ход увлажнения степной зоны Восточно-Европейского и Кавказского макрорегионов иллюстрирует рис. 1а, а увлажнение степей Западно-Сибирского макрорегиона – рис. 1б.
Рисунок 1. Изменения коэффициента увлажнения в долях единицы в степных районах Восточно-Европейского и Кавказского (а) и Западно-Сибирского (б) макрорегионов в период 1936–2011 гг.
Во второй половине 30-х – начале 40-х годов XX-го века увлажнение степной зоны европейской части России было наименьшим. С этого времени оно стало медленно повышаться (гумидизация климата). Гумидизация остановилось в 1990-х годах вначале в Донецкой, Среднерусской и Окско-Донской степных провинциях и затем, через примерно 5–10 лет, в Приволжской степной и Заволжской Низкосыртовой и Высокосыртовой провинциях. Тенденция повышения увлажнения пока еще сохраняется в Западной Сибири (Прииртышская провинция). Предложена гипотеза [3] о возможной смене тенденции увлажнения, по крайней мере, в европейской части суббореальных ландшафтов в первом-втором десятилетиях XXI в. Признаки этой смены уже устойчивы в западной части российских суббореальных ландшафтов и все чаще отмечаются в его восточной части.
Изменение увлажнения степей в сезон активной вегетации в общем соответствовало положительной тенденции годового увлажнения, но оно было более неоднородным на территории. Отрицательная тенденция сезонного увлажнения на востоке Западной Сибири (Предалтайская степная и Северо-Алтайская провинции) проявилась ярче, чем годового. Наметившееся распространение отрицательной тенденции годового увлажнения степной зоны в конце первого десятилетия XXI в. может иметь последствием расширение площадей засух, увеличения их интенсивности, повторяемости и продолжительности. Аналогом может служить эпизод глобального потепления 1930-х годов.
Существуют значительные неопределенности оценок повторяемости засух на территории России, рассчитанные по разным индексам за период 1981–2010 гг. по сравнению с периодом 1951–1980 гг. [1]. Наибольшего доверия заслуживают оценки изменения повторяемости сильных и обширных засух (с охватом 3-х экономических районов и более), приведенные в работе [7]. Повторяемость сильных и обширных засух в 1981–2010 гг. по отношению к 1950–1980 гг. сократилась более чем на 20% в Приазовско-Манычской провинции, в отличие от остальных провинций Восточно-Европейского макрорегиона. В степных провинциях Поволжья и Западной-Сибири отмечалось незначительное уменьшение повторяемости засух в последние десятилетия, а в Среднерусской и Южно-Уральской провинциях она практически не изменилась.
Ожидаемые изменения климата
Повышение средней сезонной температуры приземного воздуха в период 2011-2030 гг. по отношению к концу ХХ в. как летом, так зимой ожидается в степной зоне в пределах 1-2°С.
В период 2011-2030 гг. возможно повышение на 5-10% средних зимних сумм по сравнению с концом ХХ в., причем максимальное повышение будет в провинциях Западно-Сибирского региона. Ожидаемое изменение средних летних сумм осадков в степной зоне не превышает 10% по абсолютной величине. Оно по знаку может быть в одних провинциях положительным, а в других отрицательным. Снижение осадков вероятно в Приазовско-Манычской, Азово-Кубанской, Ставропольской, Предгорно-Кавказской, Центрально-Кавказской и Дагестанской провинциях. В остальных 13 степных провинциях возможно увеличение осадков.
Оценки ожидаемого изменения годового и сезонного коэффициентов увлажнения степной зоны в период 2011–2030 гг. по отношению к базовому периоду 1981–2000 гг. составляют первые проценты. Повышение годового увлажнения возможно в Южно-Уральской степной провинции и далее в провинциях в восточном направлении. Летом возможна аридизация степной зоны.
Заключение
Анализ материалов Второго оценочного доклада Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации свидетельствует, что в степных провинциях Восточно-Европейского макрорегиона становится теплее и влажнее, а провинциях Кавказского макрорегиона и Предалтайской степной и Северо-Алтайской – холоднее и суше. В степной зоне Европейской части России наметилась тенденция снижения коэффициента годового увлажнения. По результатам моделирования в период 2011-2030 гг. ожидается аридизация степной зоны летом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: