Оценка изменения климата на территории Забайкальского края по состоянию на 2021 год

Смахтин В.К., ведущий гидролог Гидрографической группы ОРИС ФГБУ «Забайкальское УГМС», к.г.н., cvk89@mail.ru

Ежегодно Росгидромет выпускает доклад об изменениях климата. Один из последних был выпущен в 2020 году и охватывает проанализированные исходные данные до 2019 года. В нем отмечено повышение приземной температуры воздуха и увеличение годовых сумм атмосферных осадков для территории Прибайкалья и Забайкалья [1]. Изменения средней годовой температуры воздуха и годовых сумм атмосферных осадков на территории Забайкалья было подробно рассмотрено в диссертации В.А. Обязова в 2014 году [2]. За период с 1975 по 2018 год отмечено увеличение числа дней с температурой выше 10 °C преимущественно в южных и центральных районах Забайкальского края [3]. Представляется важным рассмотреть более подробно колебания климатических характеристик на территории Забайкальского края по состоянию на 2021 год.

Целью работы является оценка современного изменения климата на территории Забайкальского края. Для достижения цели сформированы следующие задачи:

• оценить многолетние изменения средней температуры воздуха по месяцам и за год, выявить согласованность этих изменений, определить тренды и их достоверность;
• оценить многолетние изменения годовых сумм атмосферных осадков по всей территории и по бассейнам, выявить фазы колебания водности, определить тренды и их достоверность;
• обозначить положительные и негативные последствия изменения климата.

В работе задействованы данные о средней месячной температуре воздуха и месячных суммах атмосферных осадков из фонда данных ФГБУ «Забайкальское УГМС» за период с 1951 по 2020 год по 20 метеорологическим станциям (Рис.1). Пропущенные данные в пунктах Тупик, Ксеньевское были восстановлены с помощью уравнения линейной регрессии по наиболее репрезентативной ближайшей метеостанции Могоча. Карты распределения характеристик построены в программном комплексе «QGIS». Согласованность изменений исследуемых характеристик оценивалась с помощью корреляционного анализа. Тренды вычислялись методом наименьших квадратов. Оценка значимости трендов и коэффициентов корреляции выполнялась с использованием t-статистики Стьюдента при 5%-ном уровне значимости [4]. Для выявления фаз водности использовалась интегрально-разностная кривая, построенная путем последовательного суммирования отклонений модульных коэффициентов от середины ∑(k-1)(k=x_i/x_ср).

Рис. 1 – Схема расположения метеорологических станций и бассейнов на территории Забайкальского края

Средняя температура воздуха колеблется в пределах от — 0,3 °C (МС Мангут, Соловьевск) на юге, юго-западе, до – 7,3 °C (МС Чара) на севере, северо-востоке (прил. 1).

Изменения среднегодовой температуры воздуха по метеорологическим станциям Забайкальского края хорошо согласованы между собой. Наименьшая согласованность отмечена между МС Менза и Могоча – коэффициент корреляции 0,74. Наибольшая — между МС Карымская, Дарасун, а также  между МС Могоча, Ксеньевское – R = 0,98. Средний коэффициент корреляции между рядами изменения средней годовой температуры воздуха за период с 1951 по 2020 год составил 0,88.

При оценке трендов температуры воздуха по месяцам, определено, что за период с 1951 по 2020 год средняя температура февраля по 20 метеорологическим станциям Забайкальского края повысилась на 4,8 °C. По сравнению с другими месяцами это повышение является максимальным. Затем идут температура марта и апреля – повышение составило 4,2 °C и 3,3 °C, соответственно. В мае и январе повышение средней температуры воздуха за последние 70 лет составило 2,1 °C и 2,0 °C, в июле – 1,9 °C, июне – 1,8 °C, августе – 1,4 °C . Тренды изменения средней температуры воздуха за период 1951 – 2020 гг. в октябре, ноябре и декабре не являются достоверными при 5% уровне значимости.

В последние годы в южной части Забайкальского края наметилась ежегодная тенденция сохранения положительных средних годовых температур. Так на метеостанциях Мангут, Соловьевск уже 8 лет средняя годовая температура воздуха выше 0 °C, на метеостанции Кыра — последние 5 лет.

Средние годовые суммы атмосферных осадков изменяются в пределах от 297 мм (МС Соловьевск) на юге до 504 мм (МС Тупик) на северо-востоке (прил. 2).

Колебания годовых сумм атмосферных осадков менее согласованы между собой по территории Забайкальского края. Средний коэффициент корреляции между рядами изменения годовых сумм атмосферных осадков за период с 1951 по 2020 год равен 0,37. При длине ряда в 70 лет значимым коэффициентом корреляции будет считаться коэффициент от 0,20 до 1 и от – 1 до — 0,20. Cвязь колебаний рядов атмосферных осадков в целом по территории можно считать слабо согласованной. Анализ согласованности по бассейнам показал более тесную связь, так в Амурском бассейне средний коэффициент корреляции равен 0,51 и изменяется в пределах от 0,18 до 0,86. Средний коэффициент корреляции в бассейне Енисея составил 0,55 (0,45 ≤ R ≤ 0,65), в бассейне Лены 0,29 (0,21 ≤ R ≤ 0,34).

Анализ водности показал, что начиная с 1954 по 1963 год, можно выделить многоводную фазу, длинной 9 лет, с 1963 началась маловодная фаза, длившаяся 19 лет (Рис. 2). С 1982 по 1998 годы многоводная фаза продлилась 16 лет. С 1998 по 2017 годы отмечена маловодная фаза, длиной 19 лет. В 2017 году началась многоводная фаза, которая длится в настоящем времени.  На основе имеющихся данных, можно сделать вывод, что для атмосферных осадков корректным будет вычислять тренды с 1954 по 2017 год, так будут затронуты две маловодные и две многоводные фазы, два полных цикла колебания водности.

Рис. 2 – Интегрально – разностная кривая изменения средних годовых сумм атмосферных осадков на территории Забайкальского края

Анализ достоверности трендов изменения годовых сумм атмосферных осадков за период с 1954 по 2017 год показал, что только 7 из 20 являются достоверными при 5% уровне значимости. В таблице 1 приведены данные только по достоверным изменениям.

Таблица 1.  Уменьшение годовых сумм атмосферных осадков за период 1955-2017 гг.

За период с 1954 по 2017 год уменьшение годовых сумм атмосферных осадков в Амурском бассейне составило 50 мм, тренд достоверен при 5% уровне значимости (Рис. 3). В Бассейнах Лены и Енисея тренды не являются достоверными.

Рис. 3 – Изменение средних годовых сумм атмосферных осадков в Бассейне Амура

Анализ трендов изменения средней годовой температуры воздуха по метеорологическим станциям Забайкальского края показал, что все тренды являются достоверными при 5% уровне значимости. Наибольшее повышение средней температуры воздуха за последние 70 лет отмечено по МС Чита – 3,3 °C, наименьшее по МС Кыра, Александровский завод и Агинское – 1,9 °C (табл. 2, прил. 3).

Таблица 2 Повышение средней температуры воздуха за период 1951 – 2020 гг.

За период с 1955 по 2020 год повышение средней годовой температуры воздуха на территории Забайкальского края составило 2,2  °C. Тренд достоверен при 5% уровне значимости.

Рис. 4 – Изменение средней годовой температуры воздуха на территории Забайкальского края

В завершении анализа можно сделать следующие выводы:

— Изменения средней годовой температуры воздуха хорошо согласованы между собой по всей территории Забайкальского края, средний коэффициент корреляции 0,88. За последние 70 лет средняя температура воздуха повысилась на 2,2 °C по данным 20 метеорологических станций. Потепление главным образом сказывается на повышении температуры воздуха в феврале, марте и апреле.

— Колебания годовых сумм атмосферных осадков слабо согласованы в целом по территории, в бассейнах Амура, Енисея и Лены эта связь проявляется более тесно, средние коэффициенты корреляции 0,51, 0,55 и 0,29, соответственно. За период с 1954 по 2017 год уменьшение годовых сумм атмосферных осадков в Амурском бассейне составило 50 мм. В бассейне Лены и Енисея тренды не достоверны при 5% уровне значимости. За период с 1951 по 2020 год прослеживается два цикла колебания водности. В 2017 году отмечается начало многоводной фазы, что говорит о возможном выпадении атмосферных осадков выше нормы в последующие годы.

— К положительным последствиям изменения климата можно отнести следующие факторы: 1) Уменьшение отопительного периода и, как следствие, снижение затрат на производство тепловой и электроэнергии, сохранение природных ресурсов, используемых в качестве топлива. 2) Увеличение вегетационного периода и суммы эффективных температур, что в годы с достаточным увлажнением повышает урожайность сельскохозяйственных культур. 3) Уменьшение расходов на строительство зданий. 4) Наполнение озер в многоводный период с последующим восстановлением их экосистемы (например, Торейские озера). 5) Увеличение продолжительности рекреационного периода.

— К отрицательным последствиям относятся: 1) Изменение пространственного распределения переносчиков инфекционных заболеваний. 2) Увеличение сроков активности клещей – переносчиков клещевого энцефалита. 3) Деградация многолетней мерзлоты и, как следствие, снижение устойчивости зданий и сооружений, построенных на мерзлотных грунтах. 4) Ужесточение засухи в годы пониженной увлажненности, что приводит к усилению лесных пожаров, гибели сельскохозяйственных растений. 5) Выпадение атмосферных осадков в многоводный период выше нормы, что влечет собой затопление территорий, угрозу жизни людей и других видов, разрушение объектов инфраструктуры, эрозию почвы и т.д.

Список литературы:

1. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2019 год. Росгидромет. М. 2020. 97 с.
2. Обязов В.А. Изменения современного климата и оценка их последствий для природных и природно-антропогенных систем Забайкалья / автореферат дис. … доктора географических наук / Казан. (Приволж.) федер. ун-т. Казань. 2014. 39 с.
3. Носкова Е.В., Вахнина И.Л., Рахманова Н.В. Суммы активных температур воздуха (выше 10 °C) на территории Забайкальского края / Успехи современного естествознания. 2019. № 11. С. 148-153.
4. Сикан А.В. Методы статистической обработки гидрометеорологической информации. Изд. РГГМУ, 2007. 279 с.

Приложения