Гидрометеорологическая информация, наш климат и его будущее. Многолетний ход температуры воздуха Средняя относительная влажность воздуха в %

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

(РОСГИДРОМЕТ)

ДОКЛАД

ОБ ОСОБЕННОСТЯХ КЛИМАТА НА ТЕРРИТОРИИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЗА 2006 ГОД.

Москва, 2007 г.

Климатические особенности 2006 года на территории Российской Федерации

ВВЕДЕНИЕ

Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации является официальным изданием Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

В докладе приводится информация о состоянии климата Российской Федерации и ее регионов за 2006 год в целом и по сезонам, аномалиям климатических характеристик, информация об экстремальных погодных и климатических явлениях.

Оценки особенностей климата и другая информация, приведенная в Докладе, получены на основе данных государственной наблюдательной сети Росгидромета.

Для сравнения и оценок климатических изменений приводятся временные ряды пространственно осредненных средних годовых и сезонных аномалий температуры воздуха и осадков за период с 1951 по 2006 гг. как по России в целом, так и по ее физико-географическим регионам, а также по субъектам Российской Федерации.

Рис.1. Физико-географические регионы, используемые в Докладе:
1 - Европейская часть России (включая северные острова Европейской части России),
2 - Западная Сибирь,
3 - Средняя Сибирь,
4 - Прибайкалье и Забайкалье,
5 - Восточная Сибирь (включая Чукотку и Камчатку),
6 - Приамурье и Приморье (включая Сахалин).

Доклад подготовлен Государственным учреждением «Институт глобального климата и экологии (Росгидромета и РАН) », Государственным учреждением «Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации - Мировой центр данных», Государственным учреждением «Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации» с участием и при координации Управления научных программ, международного сотрудничества и информационных ресурсов Росгидромета.

Доклады за предыдущие годы можно найти на Интернет-сайте Росгидромета: .

Дополнительная информация о состоянии климата Российской Федерации и бюллетени мониторинга климата размещаются на Интернет-сайтах ИГКЭ: и ВНИИГМИ-МЦД: .

1.ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА

Средняя годовая температура воздуха, осредненная по территории России, в 2006 году была близка к норме (аномалия составила 0.38°С), но на фоне теплых лет последнего 10-летия год был относительно холодным, занимая 21-е место за период наблюдений c 1951 г. Самым теплым в этом ряду был 1995 год. За ним следуют 2005 и 2002.

Многолетние изменения температуры воздуха . Общее представление о характере изменений температуры на территории РФ во второй половине ХХ и начале Х XI столетия дают временные ряды пространственно осредненных средних годовых и сезонных аномалий температуры на рис. 1.1 - 1.2 (по всей территории РФ) и на рис. 1.3 (по физико-географическим регионам России). Все ряды приведены для периода с 1951 по 2006 гг.

Рис. 1.1. Аномалии среднегодовой (январь-декабрь) температуры приземного воздуха (о С), осредненные по территории РФ, 1951 - 2006 гг. Кривая линия соответствует 5-летнему скользящему осреднению. Прямой линией показан линейный тренд за 1976-2006 гг. Аномалии рассчитаны как отклонения от среднего за 1961-1990 гг.

Из рисунков видно, что после 1970-х гг. в целом по территории России и во всех регионах потепление продолжается, хотя интенсивность его в последние годы замедлилась (на всех временных рядах прямой линией показан линейный тренд, рассчитанный методом наименьших квадратов по данным станционных наблюдений за 1976-2006 гг.). В Докладе тренд температуры оценен в градусах за десятилетие (о С/10 лет).

Наиболее подробную картину современных тенденций в изменении приземной температуры дают географические распределения коэффициентов линейного тренда на территории России за 1976-2006 гг., приведенные на рис. 1.4 в целом для года и для всех сезонов. Можно видеть, что в среднем за год потепление происходило практически на всей территории, и притом весьма незначительное по интенсивности. Зимой в Восточной, а осенью в Западной Сибири обнаружено похолодание.Наиболее интенсивным потепление было на Европейской части зимой, в Западной и Средней Сибири - весной, в Восточной Сибири - весной и осенью.

З а 100-летний период с 1901 по 2000 гг. общее потепление составило 0.6 о С в среднем для Земного шара и 1.0 о С для России. За последние 31 год (1976-2006 г.) эта

Рис.1.2. Средние сезонные аномалии температуры приземного воздуха (о С), осредненные по территории РФ.
Аномалии рассчитаны как отклонения от среднего за 1961-1990. Кривые линии соответствуют 5-летнему скользящему осреднению. Прямой линией показан линейный тренд за 1976-2006 гг.

Рис. 1.3. Средние годовые аномалии температуры приземного воздуха (о С) для регионов России за 1951-2006 гг.

величина в среднем по России составила около 1.3 о С. Соответственно, скорость потепления в последнее 31-летие много выше, чем за столетие в целом; для территории России - это 0.43 о С/10 лет против 0.10 о С/10 лет соответственно. Наиболее интенсивным потепление среднегодовых температур в 1976-2006 гг. было на Европейской части России (0.48 о С/10лет), в Средней Сибири и в Прибайкалье - Забайкалье (0.46 о С/10лет).

Рис. 1.4. Средняя скорость изменения температуры приземного воздуха ( o C /10 лет) на территории России по данным наблюдений за 1976-2006 гг.

В зимний и весенний периоды интенсивность потепления на Европейской части России достигла 0.68 о С/10 лет, а в осенний период в Восточной Сибири - даже 0.85 о С/10 лет.

Особенности температурного режима в 2006 г. В 2006 г. средняя годовая температура воздуха в целом по России была близка к норме (средней за 1961-1990 гг.) - превышение составило лишь 0.38 о С. Самыми теплыми в среднем для России остаются 1995 и 2005 годы.

В целом для России наиболее заметная особенность 2006 года - теплое лето (шестое самое теплое лето после 1998, 2001, 1991, 2005, 2000 гг. за весь период наблюдений), когда температура превысила норму на 0.94 о С.

Рекордно теплая осень отмечена в Восточной Сибири (вторая самая теплая после 1995 г., за период 1951-2006), где зафиксирована средняя по региону аномалия +3.25 о С.

Более детально региональные особенности температурного режима 2006 года на территории России представлены на рис. 1.5.

Зима оказалась холодной почти на всей Европейской части, Чукотке и большей части Сибири.

Основной вклад принадлежит январю, когда обширная территория России, от западных границ (за исключением крайнего северо-запада) до Приморского края (за исключением Арктического побережья Западной Сибири) была охвачена одним очагом холода с центром в Западной Сибири (рис. 1.6).

Здесь в январе зафиксированы рекордные значения среднемесячной температуры и несколько рекордных аномалий, в том числе:

На территории Ямало-Ненецкого АО и в некоторых населенных пунктах Красноярского края минимальная температура воздуха опускалась ниже -50 о С. 30 января на территории Эвенкийского АО была зафиксирована самая низкая температура в России - 58.5 о С.

На севере Томской области зафиксирована рекордная продолжительность морозов ниже -25 о С (24 дня, из них 23 дня - ниже -30 о С), а на шести метеорологических станциях перекрыт абсолютный минимум температуры на 0.1-1.4 о С за весь период наблюдений.

На востоке Центральной черноземной области в середине января зафиксированы рекордно низкие минимальные температуры воздуха (до -37.4 о С), а к концу января сильные морозы достигли самых южных районов, вплоть до Черноморского побережья, где в районе Анапа - Новороссийск температура воздуха опустилась до -20…-25 о С.

Весна в целом была холоднее обычного в большинстве районов России. В марте очаг холода, с аномалиями ниже -6 о С, охватил значительную часть Европейской территории России (за исключением Воронежской, Белгородской и Курской областей), в апреле - территорию к востоку от Урала. На большей части Сибири а прель попал в число 10% самых холодных апрелей за последние 56 лет.

Лето для территории России в целом, как уже отмечалось, было теплым и заняло 6-ое место в ряду наблюдений за 1951-2006 гг., после 1998, 2001, 1991, 2005, 2000. На Европейской территории и в Западной Сибири жаркий июнь (с температурой до 35-40 градусов тепла) сменился холодным июлем с отрицательными аномалиями температуры. В августе сильная жара отмечена в южных (до 40-42° в отдельные дни), и центральных (до 33-37°С) районах Европейской части России.

Рис. 1.5. Поля аномалий температуры приземного воздуха (о С) на территории России, осредненных за 2006 год (январь-декабрь) и сезоны: зима (декабрь 2005-февраль 2006 гг.), весна, лето, осень 2006 г.

Рис. 1.6. Аномалии температуры воздуха в январе 2006 г. (относительно базового периода 1961-1990 гг.). На врезках приведены ряды среднемесячной январской температуры воздуха и ход среднесуточной температуры в январе 2006 г. на метеостанциях Александровское и Колпашево.

Осень во всех регионах России, кроме Средней Сибири, была теплой: соответствующая им средняя по региону температура оказалась выше нормы. В Восточной Сибири осень 2006 года оказалась второй (после 1995 года) самой теплой осенью за последние 56 лет. На многих станциях отмечались аномалии температуры, входящие в число 10% самых высоких. Такой режим сложился, в основном, за счет ноября (рис. 1.7).

На большей части Европейской территории России сентябрь и октябрь были теплыми, тогда как на Азиатской территории теплый сентябрь сменился холодным октябрем (морозы до -18 о, …,-23 о на севере Иркутской области и резкое похолодание на 12-17 о С в Забайкалье).

Рис 1.7. Аномалии температуры воздуха в ноябре 2006 г. На врезках ряды среднемесячной ноябрьской температуры воздуха и среднесуточной температуры воздуха в ноябре 2006 г. на метеостанциях Сусуман и ряды среднемесячной температуры воздуха, осредненной по территории квазиоднородных районов .

В ноябре над территорией России сформировалось три крупных очага тепла, разделенных достаточно интенсивной зоной холода. Самый мощный из них находился над континентальными районами Магаданской области и Чукотского АО. Аномалии средней месячной температуры воздуха достигали в центре 13-15 о С. В результате, на арктическом побережье и островах, а также на востоке России ноябрь был очень теплым. Второй, менее мощный очаг тепла сформировался над Республиками Алтай и Тыва (с аномалиями среднемесячной температуры в центре очага до 5-6 о С), а третий - в западных районах Европейской части России (среднемесячная аномалия до +2 о С). Одновременно область холода охватила огромную территорию от восточных районов Европейской части Россиина западе до северных районов Забайкалья - на востоке. В центральных районах автономных округов Западной Сибири среднемесячная температура воздуха в ноябре на 5-6 о С ниже нормы, на севере Иркутской области - на 3-4 о С.

Декабрь 2006 года (рис.1.8)на большей части территории России оказался аномально теплым. В очагах положительных аномалий на ряде станций (см. врезки на рис . 1.8) установлены климатические рекорды среднемесячных и среднесуточных значений температуры воздуха. В частности, в Москве декабрьская среднемесячная температура +1.2 0 С зафиксирована как рекордно высокая. Среднесуточная температура воздуха в Москве была выше нормы в течение всего месяца, за исключением 26 декабря, а максимальная температура одиннадцать раз превышала значение своего абсолютного максимума и 15 декабря достигла +9 о С.

Рис. 1.8. Аномалии температуры воздуха в декабре 2006 г.
На врезках: а) ряды среднемесячной декабрьской температуры воздуха и среднесуточной температуры воздуха в декабре 2006 г. на метеостанциях Кострома и Колпашево; б) среднемесячная температура воздуха, осредненная по территории квазиоднородных районов .

(продолжение доклада в следующих статьях)

А теперь давайте разберемся во всем этом... а именно температура воздуха

!!! ВНИМАНИЕ!!!

Статья по анализу первой части доклада "А теперь давайте разберемся во всем этом..." в разработке. Примерный срок появления август 2007

Цели урока:

• Выявить причины годового колебания температуры воздуха;
• установить взаимосвязь между высотой Солнца над горизонтом и температурой воздуха;
• использование компьютера как техническое обеспечение информационного процесса.

Задачи урока :

Обучающие:

• отработка умений и навыков для выявления причин изменения годового хода температур воздуха в разныхчастях земли;
• построение графика в Excel.

Развивающие:

• формирование умений у учащихся составлять и анализировать графики хода температур;
• применение программы Excel на практике.

Воспитательная:

• воспитание интереса к родному краю, умение работать в коллективе.

Тип урока : Систематизация ЗУН и применение компьютера.

Метод обучения : Беседа, устный опрос, практическая работа.

Оборудование: Физическая карта России, атласы, персональные компьютеры (ПК).

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Основная часть.

Учитель: Ребята, вы знаете, что чем выше Солнце над горизонтом, тем больше угол наклона лучей, поэтому сильнее нагревается поверхность Земли, а от нее и воздух атмосферы. Давайте рассмотрим рисунок, разберем его и сделаем вывод.

Работа учеников:

Работа в тетради.

Запись в форме схемы. Слайд 3

Запись текстом.

Нагревание земной поверхности и температура воздуха.

1. Земная поверхность нагревается Солнцем, а от нее нагревается воздух.
2. Земная поверхность нагревается по-разному:
   • в зависимости от разной высоты Солнца над горизонтом;
   • в зависимости от подстилающей поверхности.
3. Воздух над земной поверхностью имеет разную температуру.

Учитель: Ребята, мы часто говорим, что летом жарко, особенно в июле, а холодно в январе. Но в метеорологии, чтобы установить, какой месяц был холодным, а какой теплее, вычисляют по среднемесячным температурам. Для этого необходимо сложить все среднесуточные температуры и разделить на число суток месяца.

Например, сумма среднесуточных температур за январь составила -200°С.

200: 30 дней ≈ -6,6°С.

Наблюдая за температурой воздуха в течение года, метеорологи выяснили, что самая высокая температура воздуха наблюдается в июле, а самая низкая – в январе. А мы с вами тоже выяснили, что самое высокое положение Солнце занимает в июне -61° 50’, а самое низкое – в декабре 14° 50’. В эти месяцы наблюдается самая большая и самая маленькая продолжительность дня – 17 часов 37 минут и 6 часов 57 минут. Так кто же прав?

Ответы учеников: Все дело в том, что в июле уже прогретая поверхность продолжает получать хотя и меньшее, чем в июне, но еще достаточное количество тепла. Поэтому воздух продолжает нагреваться. А в январе, хотя приход солнечного тепла уже несколько увеличивается, поверхность Земли еще очень холодная и воздух продолжает от нее охлаждаться.

Определение годовой амплитуды воздуха.

Если найти разницу между средней температурой самого теплого и самого холодного в году месяца, то мы определим годовую амплитуду колебаний температуры воздуха.

Например, средняя температура июля +32° С, а января -17°С.

32 + (-17) = 15° С. Это и будет годовая амплитуда.

Определение среднегодовой температуры воздуха.

Для того чтобы найти среднюю температуру года, необходимо сложить все среднемесячные температуры и разделить на 12 месяцев.

Например:

Работа учащихся: 23:12 ≈ +2° С- среднегодовая температура воздуха.

Учитель: Также можно определить многолетнюю t° одного и того же месяца.

Определение многолетней температуры воздуха.

Например: средняя месячная температура июля:

• 1996 год - 22°С
• 1997 год - 23°С
• 1998 год - 25°С

Работа детей: 22+23+25 = 70:3 ≈ 24° С

Учитель: А теперь ребята найдите на физической карте России город Сочи и город Красноярск. Определите их географические координаты.

Учащиеся по атласам определяют координаты городов, один из учащихся на карте у доски показывает города.

Практическая работа.

Сегодня на практической работе, которую вы выполняете на компьютере, вам предстоит ответить на вопрос: Совпадут ли графики хода температур воздуха для разных городов?

У каждого из вас на столе листок, на котором представлен алгоритм выполнения работы. В ПК хранится файл с готовой к заполнению таблицей, содержащей свободные ячейки для занесения формул, используемых при расчете амплитуды и средней температуры.

Алгоритм выполнения практической работы:

1. Откройте папку Мои документы, найдите файл Практ. работа 6 кл.
2. Внести значения температур воздуха в г. Сочи и г. Красноярск в таблицу.
3. Постройте с помощью Мастера диаграмм график для значений диапазона А4: М6 (название графику и осям дайте самостоятельно).
4. Увеличьте построенный график.
5. Сравните (устно) полученные результаты.
6. Сохраните работу под именем ПР1 гео (фамилия).

месяц	Янв.	Фев.	Март	Апр.	Май	Июнь	Июль	Авг.	Сент.	Окт.	Нояб.	Дек.
г. Сочи	1	5	8	11	16	22	26	24	18	11	8	2
г. Красноярск	-36	-30	-20	-10	+7	10	16	14	+5	-10	-24	-32

III. Заключительная часть урока.

1. Совпадают ли у вас графики хода температур для г. Сочи и г. Красноярска? Почему?
2. В каком городе отмечаются более низкие температуры воздуха? Почему?

Вывод: Чем больше угол падения солнечных лучей и чем ближе город расположен к экватору, тем выше температура воздуха (г. Сочи). Город Красноярск расположен от экватора дальше. Поэтому угол падения солнечных лучей здесь меньше и показания температуры воздуха будет ниже.

Домашнее задание: п.37. Построить график хода температур воздуха по своим наблюдениям за погодой за январь месяц.

Литература:

1. География 6кл. Т.П. Герасимова Н.П. Неклюкова. 2004.
2. Уроки географии 6 кл. О.В.рылова. 2002.
3. Поурочные разработки 6кл. Н.А. Никитина. 2004.
4. Поурочные разработки 6кл. Т.П. Герасимова Н.П. Неклюкова. 2004.

Наблюдения за температурой воздуха за период 1975-2007 показали, что в Беларуси, в силу ее небольшой территории, отмечаются в основном синхронные колебания температуры во все месяцы года. Синхронность особенно выражена в холодные времена.

Полученные за последние 30 лет средние многолетние значения температуры недостаточно устойчивы. Это связано с большой изменчивостью средних значений. В Беларуси среднее квадратическое отклонение в течение года изменяется от 1,3С летом до 4,1С зимой (таблица 3), что при нормальном распределении элемента позволяет получать средние многолетние значения за 30 лет с погрешностью в отдельные месяцы до 0,7С.

Среднее квадратичное отклонение годовой температуры воздуха за последние 30 лет не превышает 1,1С (таблица 3) и медленно растет к северо-востоку с ростом континентального климата.

Таблица 3 - Среднее квадратическое отклонение средней месячной и годовой температуры воздуха

Максимальное среднее квадратическое отклонение приходится на январь и февраль (на большей частит республики в феврале оно составляет ±3,9С). А минимальные значения приходятся на летние месяцы, в основном на июль (= ±1,4С), что связано с минимальной временной изменчивостью температуры воздуха.

Наиболее высокая температура в целом за год отмечена на преобладающей части территории республики в 1989 г., для которого характерны необычно высокие температуры холодного периода. И лишь в западных и северо-западных районах республики от Лынтуп до Волковыска в 1989 г. не были перекрыты самые высокие температуры, отмеченные здесь в 1975 г. (положительная аномалия отмечалась во все сезоны года). Таким образом, отклонение составило 2,5 .

Начиная с 1988 по 2007 г. средняя годовая температура была выше нормы (исключение составляет 1996 г.). Эта последняя положительная флюктуация температуры была самой мощной за всю историю инструментальных наблюдений. Вероятность случайности двух 7-летних серий положительных аномалий температуры составляет менее 5%. Из 7 самых крупных положительных аномалий температуры (?t >1,5°С) 5 приходится на последние 14 лет .

Среднегодовая температура воздуха за период 1975-2007 гг. имела возрастающий характер, что связана с современным потеплением, которое началось с 1988г. Рассмотрим многолетний ход годовой температуры воздуха по областям.

В Бресте Среднегодовая температура воздуха составляет 8,0С (таблица 1). Теплый период начинается с 1988 г. (рисунок 8). Самая высокая годовая температура отмечалась в 1989 г. и составляла 9,5С, самая холодная - в 1980 г. и составляла 6,1С. Теплые годы: 1975, 1983, 1989, 1995, 2000. К холодным относятся 1976, 1980, 1986, 1988, 1996, 2002 (рисунок 8).

В Гомеле среднегодовая температура составляет 7,2С (таблица 1). Многолетний ход годовой температуры аналогичен Бресту. Теплый период начинается с 1989 г. Самая высокая годовая температура отмечена в 2007 г. и составила 9,4С. Самая низкая - в 1987 г. и составила 4,8С. Теплые года: 1975, 1984, 1990, 2000, 2007. Холодные - 1977, 1979, 1985, 1987, 1994 (рисунок 9).

В Гродно среднегодовая температура составляет 6,9С (таблица 1). Многолетний ход годовых температур имеет возрастающий характер. Теплый период начинается с 1988 г. Самая высокая годовая температура была в 2000 г. и составляла 8,4С. Самая холодная - 1987 г., 4,7С. Теплые годы: 1975, 1984, 1990, 2000. Холодные - 1976, 1979, 1980, 1987, 1996. (рисунок 10).

В Витебске среднегодовая температура за данный период составляет 5,8С. Годовые температуры имеют возрастающий характер. Самая высокая годовая температура была в 1989 г. и составляла 7,7С. Самая низкая - в 1987 г. и составляла 3,5С) (рисунок 11).

В Минске среднегодовая температура составляет 6,4С (таблица 1). Самая высокая годовая температура была в 2007 г. и составляла 8,0С. Самая низкая была в 1987 г. и составляла 4,2С. Теплые года: 1975, 1984, 1990, 2000, 2007. Холодные - 1976, 1980, 1987, 1994, 1997, 2003 (рисунок 12).

В Могилеве средняя годовая температура за период 1975-2007 гг. составляет 5,8С, как и в Витебске (таблица 1). Самая высокая годовая температура была в 1989 г. и составляла 7,5С. Самая низкая в 1987 г. - 3,3С. Теплые года: 1975, 1983, 1989, 1995, 2001, 2007. Холодные - 1977, 1981, 1986, 1988, 1994, 1997 (рисунок 13).

Многолетний ход температуры воздуха в январе характеризуется средним квадратическим отклонением, которое составляет ±3,8С (таблица 3). Средние месячные температуры в январе наиболее изменчивы. Средняя месячная температура января в наиболее теплые и холодные годы отличалась на 16-18С.

Если средние многолетние значения январских температур ниже декабрьских на 2,5-3,0С, то разности наиболее холодных лет весьма значительны. Так, средняя температура холодных январей 5%-й обеспеченности на 5-6С ниже температуры холодных декабрей той же обеспеченности и составляет -12… -16С и менее. В наиболее холодном январе 1987 г., когда наблюдались частые вторжения воздушных масс из Атлантического бассейна, средняя t воздуха за месяц составила -15… -18С. В наиболее же теплые годы январская температура лишь немногим, на 1-2С, ниже декабрьской. Необычно теплые январи отмечаются в Беларуси несколько лет подряд, начиная с 1989г. В 1989г. На всей территории Беларуси, за исключением крайнего запада, средняя месячная температура января была наибольшей за весь период инструментальных наблюдений: от 1С на востоке до +2С на крайнем западе, что на 6-8С выше средних многолетних значений. Январь 1990 г. лишь на 1-2С уступал предыдущему.

Положительная январская аномалия последующих лет была несколько меньше и тем не менее составила 3-6С. Для этого периода характерно преобладание зонального типа циркуляции. На протяжении зимы и, главным образом второй ее половины, территория Беларуси почти непрерывно оказывается под влиянием теплого и влажного воздуха Атлантики. Преобладает синоптическая ситуация, когда через Скандинавию с дальнейшим продвижением на восток смещаются циклоны и вслед за ними развиваются теплые отроги Азорского максимума .

За данный период самым холодным месяцем на большей территории Беларуси является февраль, а не январь (таблица 4). Это относится к восточным и северо-восточным районам (Гомель, Могилев, Витебск и др.) (таблица 4). А вот, например, в Бресте, Гродно и Вилейке, которые находятся на западе и юго-западе, самым холодным за этот период являлся январь (в 40% лет) (таблица 3). В среднем по республике 39% лет именно февраль является наиболее холодным месяцем года. В 32% лет наиболее холодным является январь, в 23% лет - декабрь, в 4% лет - ноябрь (таблица 4).

Таблица 4 - Повторяемость самых холодных месяцев за период 1975-2007 гг.

Временная изменчивость температуры летом минимальна. Среднее квадратическое отклонение составляет ±1,4С (таблица 3). Лишь в 5% лет температура летнего месяца может понизиться до 13,0С и ниже. И так же редко, лишь в 5% лет в июле она повышается выше 20,0С. В июне и августе такое характерно лишь для южных районов республики.

В наиболее холодные летние месяцы температура воздуха составляла в июле 1979 года - 14,0-15,5С (аномалия более 3,0С), а в августе 1987 года - 13,5-15,5С (аномалия - 2,0-2,5С). Чем реже циклонические вторжения, тем теплее в летний период. В наиболее теплые годы положительные аномалии достигали 3-4С и на всей территории республики температура удерживалась в пределах 19,0-20,0С и выше.

В 62% лет самый теплым месяцем года в Беларуси является июль. Однако в 13% лет этим месяцем бывает июнь, в 27% - август и в 3% лет - май (таблица 5). В среднем раз в 10 лет июнь бывает холоднее мая, а на западе республики в 1993 г. июль был холоднее сентября. За 100-летний период наблюдений за температурой воздуха ни разу, ни май, ни сентябрь не были самыми теплыми месяцами года. Однако исключением стало лето 1993 г., когда для западных районов республики (Брест, Волковыск, Лида) май оказался самым теплым . В подавляющем числе месяцев года, за исключением декабря, мая и сентября, с середины 1960-х годов отмечался рост температуры. Он оказался наиболее существенным в январе-апреле. Рост температуры летом зафиксирован только в 1980-е годы, т. е. почти на двадцать лет позже, чем в январе-апреле. Он оказался наиболее выраженным в июле последнего десятилетия (1990-2000 гг.).

Таблица 5 - Повторяемость самых теплых месяцев за период 1975-2007 гг.

Последняя положительная флюктуация температуры (1997-2002 гг.) в июле соизмерима по амплитуде с положительной флюктуацией температуры этого же месяца в 1936-1939 гг. Несколько меньшие по продолжительности, но близкие по величине значения температуры летом наблюдались в конце XIX столетия (особенно в июле).

Осенью наблюдалось слабое понижение температуры с 1960-х до середины 1990-х годов. В последние годы в октябре, ноябре и осенью в целом отмечается небольшой рост температуры. В сентябре каких-либо заметных изменений температуры не зафиксировано.

Таким образом, генеральной особенностью изменения температуры является наличие двух наиболее существенных потеплений в последнем столетии. Первое потепление, известное как потепление Арктики, наблюдалось в основном в теплое время года в период с 1910 по 1939 г. Далее последовала мощная отрицательная аномалия температуры в январе-марте 1940-1942 г. Указанные годы были самыми холодными за всю историю инструментальных наблюдений. Среднегодовая аномалия температуры в эти годы составляла около -3,0°С, а в январе и марте 1942 г. - среднемесячная аномалия температуры соответственно составила около -10°С и -8°С. Текущее потепление наиболее выражено в большинстве месяцев холодного времени года, оно оказалось более мощным, чем предыдущее; в отдельные месяцы холодного периода года температура за 30 лет возросла на несколько градусов. Особенно мощным было потепление в январе месяце (около 6°С). За последние 14 лет (1988-2001 гг.) только одна зима была холодной (1996 г.). Другие детали изменения климата Беларуси в последние годы следующие.

Важнейшей особенностью изменения климата Беларуси является изменение годового хода температуры (I-IV месяцы) в 1999-2001 гг.

Современное потепление началось в 1988 г. и характеризовалось очень теплой зимой в 1989 г., когда температура в январе и феврале была на 7,0-7,5°С выше нормы. Средняя годовая температура в 1989 г. была самой высокой за всю историю инструментальных наблюдений. Положительная аномалия среднегодовой температуры составила 2,2°С. В среднем за период с 1988 по 2002 г. температура была выше нормы на 1,1°С. Потепление было более выраженным на севере республики, что согласуется с основным выводом численного моделирования температуры, свидетельствующем о большем повышении температуры в высоких широтах.

В изменении температуры Беларуси в последние несколько лет наметилась тенденция к повышению температуры не только в холодное время, но и летом, особенно во вторую половину лета. Очень теплым оказались 1999, 2000 и 2002 гг. Если учесть, что среднеквадратическое отклонение температуры зимой почти в 2,5 раза выше, чем летом, то нормированные на среднеквадратические отклонения аномалии температуры в июле и августе приближается по величине к зимним. В переходные сезоны года имеются несколько месяцев (май, октябрь, ноябрь), когда наблюдалось небольшое снижение температуры (около 0,5С). Наиболее яркой особенностью изменения температуры в январе и, как следствие, смещение ядра зимы на декабрь, а иногда и на конец ноября. Зимой (2002/2003 гг.) температура декабря была существенно ниже нормы, т.е. сохранилась указанная особенность изменения температуры зимних месяцев.

Положительные аномалии марта и апреля приводили к раннему сходу снежного покрова и переходу температуры через 0 в среднем на две недели раньше. В отдельные годы переход температуры через 0 в самые теплые годы (1989, 1990, 2002) наблюдался еще в январе .

Том 147, кн. 3

Естественные науки

УДК 551.584.5

МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА И АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ В КАЗАНИ

М.А. Верещагин, Ю.П. Переведенцев, Э.П. Наумов, К.М. Шанталинский, Ф.В. Гоголь

Аннотация

В статье анализируются многолетние изменения температуры воздуха и атмосферных осадков в Казани и их проявления в изменениях других показателей климата, имеющих прикладное значение и повлекших определенные изменения городской экологической системы.

Интерес к изучению городского климата остается неизменно высоким . Большое внимание, уделяемое проблеме городского климата, определяется рядом обстоятельств. Среди них, в первую очередь, следует указать на становящиеся все более очевидными значительные изменения климата городов, зависящие от их роста . Во многих исследованиях указывается при этом на тесную зависимость климатических условий города от его планировки, густоты и этажности городской застройки, условий размещения промышленных зон и др.

Климат Казани в его квазиустойчивом («среднем») проявлении уже не раз был предметом обстоятельного анализа научных сотрудников кафедры метеорологии, климатологии и экологии атмосферы Казанского государственного университета . Вместе с тем в указанных обстоятельных исследованиях вопросы длительных (внутривековых) изменений климата города не затрагивались. Настоящая работа, являясь развитием предшествующего исследования , частично восполняет указанный недостаток. В основу анализа кладутся результаты длительных непрерывных наблюдений, ведущихся в метеорологической обсерватории Казанского университета (далее сокращенно - ст. Казань, университет).

Станция Казань, университет находится в центре города (во дворе главного корпуса университета), среди плотной городской застройки, что придает особую ценность результатам ее наблюдений, позволяющим изучать воздействие городской среды на многолетние изменения метеорологического режима внутри города.

На протяжении XIX - ХХ столетий климатические условия Казани непрерывно изменялись. Указанные изменения следует рассматривать как результат весьма сложных, нестационарных воздействий на городскую климатическую систему множества факторов разной физической природы и различных про-

странственных масштабов их проявления: глобальных , региональных. В числе последних можно выделить группу чисто городских факторов. К ней относятся все те многочисленные изменения городской среды, которые влекут за собою адекватные изменения условий формирования ее радиационного и теплового балансов, баланса влаги и аэродинамических свойств. Таковыми являются исторические изменения площади городской территории, плотности и этажности городской застройки, промышленного производства, энергетической и транспортной систем города, свойств применяемого строительного материала и дорожных покрытий и многие другие.

Попытаемся проследить изменения климатических условий в городе в Х1Х -XX столетиях, ограничившись при этом анализом лишь двух наиболее важных показателей климата, какими являются температура приземного слоя воздуха и атмосферные осадки, опираясь на результаты наблюдений на ст. Казань, университет.

Многолетние изменения температуры приземного слоя воздуха. Начало систематическим метеорологическим наблюдениям в Казанском университете было положено в 1805 г., вскоре после его открытия. В силу разных обстоятельств непрерывные ряды ежегодных значений температуры воздуха сохранились лишь с 1828 г. Часть из них в графическом виде представлена на рис. 1.

Уже при первом, самом беглом рассмотрении рис. 1 можно обнаружить, что на фоне хаотических, пилообразных межгодовых колебаний температуры воздуха (ломаные прямые) на протяжении последних 176 лет (1828-2003 гг.) в Казани имела место хотя и нерегулярная, но вместе с тем отчетливо выраженная тенденция (тренд) потепления. Сказанное хорошо подкрепляется также и данными табл. 1.

Средние многолетние () и экстремальные (тах, т,) температуры воздуха (°С) на ст. Казань, университет

Периоды осреднения Экстремальные температуры воздуха

^тт Годы ^тах Годы

Год 3.5 0.7 1862 6.8 1995

Январь -12.9 -21.9 1848, 1850 -4.6 2001

Июль 19.9 15.7 1837 24.0 1931

Как видно из табл. 1, экстремально низкие температуры воздуха в Казани регистрировались не позднее 40-60-х гг. Х1Х столетия. После суровых зим 1848, 1850 гг. средние январские температуры воздуха более уже ни разу не достигали и не опускались ниже ¿тт = -21.9°С. Напротив, самые высокие температуры воздуха (тах) в Казани наблюдались лишь в ХХ или в самом начале ХХ1 столетия. Как видно, 1995 г. ознаменовался рекордно высоким значением средней годовой температуры воздуха.

Немало интересного заключает в себе также и табл. 2. Из ее данных следует, что потепление климата Казани проявилось во всех месяцах года. Вместе с тем хорошо видно, что наиболее интенсивно оно развивалось в зимний период

15 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

Рис. 1. Многолетняя динамика средних годовых (а), январских (б) и июльских (в) температур воздуха (°С) на ст. Казань, университет: результаты наблюдений (1), линейного сглаживания (2) и сглаживания с помощью низкочастотного фильтра Поттера (3) при Ь >30 лет

(декабрь - февраль). Температуры воздуха последнего десятилетия (1988- 1997 гг.) указанных месяцев превышали аналогичные им средние величины первого десятилетия (1828-1837 гг.) исследуемого периода уже более чем на 4-5°С. Хорошо видно также, что процесс потепления климата Казани развивался весьма неравномерно, нередко он прерывался периодами сравнительно слабого похолодания (см. соответствующие данные в феврале - апреле, ноябре).

Изменения температур воздуха (°С) за неперекрывающиеся десятилетия на ст. Казань, университет

относительно десятилетия 1828-1837 гг.

Десятилетия Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь Год

1988-1997 5.25 4.22 2.93 3.39 3.16 3.36 2.15 1.27 2.23 2.02 0.22 4.83 2.92

1978-1987 4.78 2.16 1.54 1.79 3.19 1.40 1.85 1.43 1.95 1.06 0.63 5.18 2.25

1968-1977 1.42 1.19 1.68 3.27 2.74 1.88 2.05 1.91 2.25 0.87 1.50 4.81 2.13

1958-1967 4.16 1.95 0.76 1.75 3.39 1.92 2.65 1.79 1.70 1.25 0.30 4.70 2.19

1948-1957 3.02 -0.04 -0.42 1.34 3.29 1.72 1.31 2.11 2.79 1.41 0.65 4.61 1.98

1938-1947 1.66 0.94 0.50 0.72 1.08 1.25 1.98 2.49 2.70 0.00 0.15 2.85 1.36

1928-1937 3.96 -0.61 0.03 1.40 2.07 1.39 2.82 2.36 2.08 2.18 2.07 2.37 1.84

1918-1927 3.38 0.46 0.55 1.61 2.33 2.79 1.54 1.34 2.49 0.73 0.31 2.76 1.69

1908-1917 3.26 0.43 -0.50 1.11 1.00 1.71 1.80 1.02 1.83 -0.76 1.01 4.70 1.38

1898-1907 2.87 1.84 -0.54 0.99 2.70 1.68 2.18 1.55 0.72 0.47 -0.90 2.41 1.33

1888-1897 0.11 1.20 0.19 0.23 2.84 1.26 2.14 2.02 1.42 1.43 -2.36 0.90 0.95

1878-1887 1.47 1.57 -0.90 -0.48 2.46 0.94 1.74 0.88 1.08 0.12 0.19 4.65 1.14

1868-1877 1.45 -1.01 -0.80 0.00 0.67 1.47 1.67 1.96 0.88 0.86 0.86 1.99 0.83

1858-1867 2.53 -0.07 -0.92 0.53 1.25 1.25 2.40 0.85 1.59 0.36 -0.62 1.35 0.86

1848-1857 0.47 0.71 -0.92 0.05 2.43 1.02 1.86 1.68 1.20 0.39 0.25 2.86 1.00

1838-1847 2.90 0.85 -1.98 -0.97 1.55 1.65 2.45 1.86 1.81 0.49 -0.44 0.92 0.92

1828-1837 -15.54 -12.82 -5.93 3.06 10.69 16.02 17.94 16.02 9.70 3.22 -3.62 -13.33 2.12

К аномально теплым зимам последних лет жители Казани старшего поколения (чей возраст ныне не менее 70 лет) стали привыкать, сохранив, однако, воспоминания о суровых зимах своего детства (1930-1940-е гг.) и времени расцвета трудовой деятельности (1960-е гг.). Для юного же поколения казанцев теплые зимы последних лет воспринимаются, по-видимому, уже не как аномалия, а скорее, как «климатический норматив».

Многолетнюю тенденцию потепления климата Казани, о которой здесь идет речь, лучше всего наблюдать, изучая ход сглаженных (систематических) составляющих изменений температуры воздуха (рис. 1), определяемых в климатологии, как тренд ее поведения.

Выявление тренда в климатических рядах достигается обычно путем их сглаживания и (тем самым) подавления короткопериодических колебаний в них. Применительно к многолетним (1828-2003 гг.) рядам температуры воздуха на ст. Казань, университет применялись два способа их сглаживания: линейный и криволинейный (рис. 1).

При линейном сглаживании из многолетней динамики температуры воздуха исключаются все ее циклические колебания с длинами периодов Ь, меньших или равных длине анализируемого ряда (в нашем случае Ь > 176 лет). Поведение линейного тренда температуры воздуха задается уравнения прямой

г (т) = ат + (1)

где г(т) - сглаженное значение температуры воздуха на момент времени т (годы), а - угловой коэффициент (скорость тренда), г0 - свободный член, равный сглаженному значению температуры на момент т = 0 (начало периода).

Положительное значение коэффициента а указывают на потепление климата, и наоборот, если а < 0. Если параметры тренда а и (0 известны, то несложно оценить величину повышения (если а > 0) температуры воздуха за промежуток времени т

Аг (т) = г (т) - г0 = ат, (2)

достигаемую за счет линейной составляющей тренда.

Важными качественными показателями линейного тренда являются его коэффициент детерминации Я2, показывающий, какая часть полной дисперсии и2 (г) воспроизводится уравнением (1), и надежность ^ выявления тренда по архивным данным. Ниже (табл. 3) приводятся результаты линейного тренд-анализа рядов температуры воздуха, полученных в результате ее многолетних измерений на ст. Казань, университет.

Анализ табл. 3 приводит к следующим выводам.

1. Наличие линейного тренда потепления (а> 0) в полных рядах (18282003 гг.) и в отдельных их частях подтверждается с весьма высокой надежностью ^ > 92.3%..

2. Потепление климата Казани проявилось как в динамике зимних, так и летних температур воздуха. Однако темпы зимнего потепления опережали темпы летнего потепления в несколько раз. Итогом длительного (1828-2003 гг.) потепления климата Казани стало накопленное повышение средней январской

Результаты линейного тренд-анализа многолетней динамики температуры воздуха (ТВ) на ст. Казань, университет

Состав рядов средних ТВ Параметры тренда и его качественные показатели Повышение ТВ [А/ (т)] За интервал сглаживания т

а, °С / 10 лет "с, °С К2, % ^, %

т = 176 лет (1828-2003 гг.)

Годовые ТВ 0.139 2.4 37.3 > 99.9 2.44

Январские ТВ 0.247 -15.0 10.0 > 99.9 4.37

Июльские ТВ 0.054 14.4 1.7 97.3 1.05

т = 63 года (1941-2003 гг.)

Годовые ТВ 0.295 3.4 22.0 > 99.9 1.82

Январские ТВ 0.696 -13.8 6.0 98.5 4.31

Июльские ТВ 0.301 19.1 5.7 98.1 1.88

т = 28 лет (1976-2003 гг.)

Годовые ТВ 0.494 4.0 9.1 96.4 1.33

Январские ТВ 1.402 -12.3 4.4 92.3 3.78

Июльские ТВ 0.936 19.0 9.2 96.5 2.52

температуры воздуха почти на А/(т = 176) = 4.4 °С, средней июльской - на 1°С и средней годовой - на 2.4°С (табл. 3).

3. Потепление климата Казани развивалось неравномерно (с ускорением): наиболее высокие темпы его наблюдались в последние три десятилетия.

Существенным недостатком процедуры линейного сглаживания рядов температуры воздуха, описанной выше, является полное подавление всех особенностей внутренней структуры процесса потепления на всем интервале ее применения. Для преодоления этого недостатка исследуемые ряды температуры одновременно сглаживались с помощью криволинейного (низкочастотного) фильтра Поттера (рис. 1).

Пропускающая способность фильтра Поттера регулировалась таким образом, что почти полностью подавлялись лишь те циклические колебания температуры, длины периодов (Ь) которых не достигали 30 лет и, следовательно, были короче продолжительности брикнеровского цикла. Результаты применения низкочастотного фильтра Поттера (рис. 1) позволяют еще раз убедиться в том, что потепление климата Казани исторически развивалось весьма неравномерно: продолжительные (в несколько десятилетий) периоды быстрого подъема температуры воздуха (+) чередовались с периодами ее незначительного понижения (-). В итоге превалирующей оставалась тенденция потепления.

В табл. 4 приводятся результаты линейного тренд-анализа периодов длительных однозначных изменений средних годовых температур воздуха (выявленных с использованием фильтра Поттера) со второй половины XIX в. как для ст. Казань, университет, так и для тех же значений, полученных их осреднением по всему Северному полушарию .

Данные табл. 4 показывают, что потепление климата Казани развивалось более высокими темпами, чем (в среднем его проявлении) на Северном полу-

Хронология долгопериодных изменений средних годовых температур воздуха в Казани и на Северном полушарии и результаты их линейного тренд-анализа

Периоды длительных Характеристики линейных трендов

однозначных

изменений средних а, °С / 10 лет Я2, % Я, %

годовых ТВ (годы)

1. Динамика средних годовых ТВ на ст. Казань, университет

1869-1896 (-) -0.045 0.2 17.2

1896-1925 (+) 0.458 19.2 98.9

1925-1941 (-) -0.039 0.03 5.5

1941-2003 (+) 0.295 22.0 99.9

2. Динамика средних годовых ТВ,

полученных осреднением по Северному полушарию

1878-1917 (-) -0.048 14.2 98.4

1917-1944 (+) 0.190 69.8 > 99.99

1944-1976 (-) -0.065 23.1 99.5

1976-2003 (+) 0.248 74.3 > 99.99

шарии. Заметно отличались при этом хронология и продолжительность долгопериодных однозначных изменений температуры воздуха. Первый период длительного подъема температуры воздуха в Казани начался раньше (18961925 гг.), много раньше (с 1941 г.) началась и современная волна длительного подъема средней годовой температуры воздуха, ознаменовавшаяся достижением самого высокого (за всю историю наблюдений) ее уровня (6.8°С) в 1995 г. (табКак). уже отмечалось выше, указанное потепление является результатом весьма сложного воздействия на термический режим города большого числа переменно действующих факторов разного происхождения. Определенный интерес в связи с этим может представлять оценка вклада в общее потепление климата Казани его «городской составляющей», обусловленной историческими особенностями роста города и развития его хозяйства.

Результаты исследования показывают, что в накопленном за 176 лет повышении средней годовой температуры воздуха (ст. Казань, университет) на долю «городской составляющей» приходится большая его часть (58.3% или 2.4 х 0.583 = 1.4°С). Вся оставшаяся часть (порядка 1°С) накопленного потепления обусловлена действием естественных и глобальных антропогенных (выбросы в атмосферу термодинамически активных газовых компонент, аэрозоля) факторов.

У читателя, рассматривающего показатели накопленного (1828-2003 гг.) потепления климата города (табл. 3) может возникнуть вопрос: насколько они велики и с чем их можно было бы сравнить? Попытаемся ответить на этот вопрос, опираясь на табл. 5.

Данные табл. 5 свидетельствуют об общеизвестном повышении температуры воздуха с уменьшением географической широты, и наоборот. Можно также обнаружить, что скорости повышения температуры воздуха с уменьшением

Средние температуры воздуха (°С) широтных кругов на уровне моря

Широта (, Июль Год

град. с.ш.

широты различаются. Если в январе она составляет с1 =Д^ / Д(= = [-7 - (-16)]/10 = 0.9 °С / град. широты, то в июле они значительно меньше -с2 ~ 0.4 °С / град. широты.

Если достигнутое за 176 лет повышение средней январской температуры (табл. 3) поделить на среднезональную скорость ее изменения по широте (с1), то получим оценку величины виртуального переноса положения города к югу (=Д^(г = 176)/с1 =4.4/0.9 = 4.9 град. широты,

чтобы достичь примерно такого же повышения температуры воздуха в январе, что и произошло за полный период (1828-2003 гг.) ее измерений.

Географическая широта Казани близка к (= 56 град. с.ш. Вычитая из нее

полученное значение климатического эквивалента потепления (= 4.9 град.

широты, мы найдем другое значение широты ((= 51 град. с.ш., что близко к

широте г. Саратова), на которую и следовало бы совершить условный перенос города при неизменности состояний глобальной климатической системы и городской среды.

Подсчет числовых значений (, характеризующих уровень достигнутого за 176 лет потепления в городе в июле и в среднем за год, приводит к следующим (приближенным) оценкам: 2.5 и 4.0 град. широты соответственно.

С потеплением климата Казани произошли заметные изменения ряда других важных показателей термического режима города. Более высокие темпы зимнего (январь) потепления (при более низких их показателях летом (табл. 2, 3) явились причиной постепенного уменьшения годовой амплитуды температуры воздуха в городе (рис. 2) и, как следствие, - причиной ослабления конти-нентальности городского климата.

Средняя многолетняя (1828-2003 гг.) величина годовой амплитуды температуры воздуха на ст. Казань, университет составляет 32.8°С (табл. 1). Как видно из рис. 2, за счет линейной составляющей тренда годовая амплитуда температуры воздуха за 176 лет уменьшилась почти на 2.4°С. Насколько велика эта оценка и с чем можно ее соотнести?

Если исходить из имеющихся картографических данных о распределении годовых амплитуд температуры воздуха на европейской территории России вдоль широтного круга (= 56 град. широты накопленного смягчения кон-тинентальности климата можно было бы достичь при виртуальном переносе положения города на запад приблизительно на 7-9 град. долготы или почти на 440-560 км в том же направлении, что составляет чуть больше половины расстояния между Казанью и Москвой.

оооооооооооооооослс^с^с^слслс^слс^с^о

Рис. 2. Многолетняя динамика годовой амплитуды температуры воздуха (°С) на ст. Казань, университет: результаты наблюдений (1), линейного сглаживания (2) и сглаживания с помощью низкочастотного фильтра Поттера (3) при Ь > 30 лет

Рис. 3. Продолжительность безморозного периода (дни) на ст. Казань, университет: фактические величины (1) и их линейное сглаживание (2)

Другим, не менее важным показателем термического режима города, в поведении которого также нашло свое преломление наблюдаемое потепление климата, является продолжительность безморозного периода. В климатологии безморозный период определяется как промежуток времени между датой по-

Рис. 4. Продолжительность отопительного периода (дни) на ст. Казань, университет: фактические величины (1) и их линейное сглаживание (2)

следнего мороза (заморозка) весной и первой датой осеннего мороза (заморозка) . Средняя многолетняя продолжительность безморозного периода на ст. Казань, университет составляет 153 дня .

Как показывает рис. 3, в многолетней динамике продолжительности безморозного периода на ст. Казань, университет присутствует хорошо выраженная многолетняя тенденция ее постепенного увеличения. За последние 54 года (1950-2003 гг.) за счет линейной составляющей она увеличилась уже на 8.5 суток.

Можно не сомневаться в том, что увеличение продолжительности безморозного периода оказало благоприятное воздействие на увеличение продолжительности вегетационного периода городского растительного сообщества. Из-за отсутствия в нашем распоряжении многолетних данных по продолжительности вегетационного периода в городе, к сожалению, у нас нет возможности привести здесь хотя бы один пример, подкрепляющий это очевидное положение.

С потеплением климата Казани и последовавшим за ним увеличением длительности безморозного периода произошло закономерное уменьшение продолжительности отопительного периода в городе (рис. 4). Климатические характеристики отопительного периода широко используются в жилищно-коммунальной и производственной сферах для разработки нормативов запасов и расходов топлива. В прикладной климатологии за продолжительность отопительного периода принимается часть года, когда средняя суточная температура воздуха устойчиво удерживается ниже +8°С. В этот период для поддерживания нормальной температуры воздуха внутри жилых и производственных помещений необходимо их отапливать.

Средняя продолжительность отопительного периода на начало ХХ столетия составляла (по результатам наблюдений на ст. Казань, университет) 208 дней.

1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9

>50 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000

У 1 " у у = 0.0391 х - 5.6748 Я2 = 0.17

Рис. 5. Средняя температура отопительного периода (°С) на ст. Казань, университет: фактические величины (1) и их линейное сглаживание (2)

Вследствие потепления климата города только за последние 54 года (1950- 2003 гг.) она уменьшилась на 6 суток (рис. 4).

Важным дополнительным показателем отопительного периода является его средняя температура воздуха. Из рис. 5 видно, что вместе с сокращением продолжительности отопительного периода за последние 54 года (1950-2003 гг.) она увеличилась на 2.1°С.

Таким образом, потепление климата Казани повлекло за собою не только соответствующие изменения экологической ситуации в городе, но и создало определенные положительные предпосылки для экономии энергозатрат в производственной и, в особенности, в жилищно-коммунальной сферах города.

Атмосферные осадки. Возможности анализа многолетних изменений режима выпадения атмосферных осадков (в дальнейшем сокращенно - осадки) в городе сильно ограничены, что объясняется рядом причин.

Площадка, где размещены осадкомерные устройства метеорологической обсерватории Казанского университета, исторически всегда находилась во дворе его главного корпуса и поэтому закрыта (в разной степени) со всех направлений разноэтажными строениями. До осени 2004 г. внутри указанного двора произрастало немало высоких деревьев. Эти обстоятельства неизбежно влекли за собою значительные искажения ветрового режима во внутреннем пространстве указанного двора, а вместе с этим и условий измерения осадков.

Местонахождение метеорологической площадки внутри двора неоднократно менялось, что также нашло свое отражение в нарушении однородности рядов осадков по ст. Казань, университет. Так, например, еще О.А. Дроздовым было обнаружено завышение сумм зимних осадков на указанной станции

лодного периода XI - III (внизу)

за счет надувания снега с крыш ближайших строений в годы, когда метеорологическая площадка располагалась наиболее близко к ним.

Весьма негативное влияние на качество многолетних рядов осадков по ст. Казань, университет оказала также всеобщая замена (1961 г.) дождемеров на осадкомеры, не обеспеченная в методическом отношении.

С учетом сказанного мы вынуждены ограничиться рассмотрением лишь укороченных рядов осадков (1961-2003 гг.), когда приборы, использовавшиеся для их измерений (осадкомер), и положение метеорологической площадки внутри университетского двора оставались неизменными.

Важнейшим показателем режима осадков является их количество, определяемое высотой слоя воды (мм), которой мог бы образоваться на горизонтальной поверхности от выпавших жидких (дождь, морось и др.) и твердых (снег, снежная крупа, град и др. - после их таяния) осадков при отсутствии стока, просачивания и испарения. Количество осадков относят, обычно, к определенному интервалу времени их сбора (сутки, месяц, сезон, год).

Из рис. 6 следует, что в условиях ст. Казань, университет годовые суммы осадков формируются при решающем вкладе в них осадков теплого (апрель -октябрь) периода. По результатам измерений, выполнявшихся в 1961-2003 гг., в теплый сезон выпадает в среднем 364.8 мм, а в холодный (ноябрь - март) -меньше (228.6 мм).

Для многолетней динамики годовых сумм осадков на ст. Казань, университет наиболее характерными являются две присущие ей особенности: большая временная изменчивость режима увлажнения и почти полное отсутствие в ней линейной составляющей тренда (рис. 6).

Систематическая составляющая (тренд) в многолетней динамике годовых сумм осадков представлена лишь низкочастотными циклическими колебаниями их разной длительности (от 8-10 до 13 лет) и амплитуды, что и следует из поведения скользящих 5-летних средних (рис. 6).

Со второй половины 1980-х гг. в поведении указанной систематической составляющей динамики годовых сумм осадков доминировала 8-летняя цикличность. После глубокого минимума годовых сумм осадков, проявившегося в поведении систематической составляющей в 1993 г., вплоть до 1998 г. они быстро возрастали, после чего наметилась обратная тенденция. Если указанная (8-летняя) цикличность сохранится, то, начиная (ориентировочно) с 2001 г., можно предполагать последующее возрастание годовых сумм осадков (ординат скользящих 5-летних средних).

Присутствие слабо выраженной линейной составляющей тренда в многолетней динамике осадков выявляется лишь в поведении их полугодовых сумм (рис. 6). В рассматриваемом историческом периоде (1961-2003 гг.) осадки теплого периода года (апрель - октябрь) имели тенденцию к их некоторому увеличению. В поведении осадков холодного периода года прослеживалась обратная тенденция.

За счет линейной составляющей тренда сумма осадков теплого периода за последние 43 года возросла на 25 мм, а сумма осадков холодного времени года уменьшилась на 13 мм.

Здесь может возникнуть вопрос: «присутствует» ли в указанных систематических составляющих изменений режима осадков «городская составляющая» и как она соотносится с естественной составляющей? К сожалению, ответом на этот вопрос авторы пока не располагают, о чем еще будет сказано несколько ниже.

К городским факторам многолетних изменений режима выпадения осадков относятся все те изменения городской среды, которые влекут за собою адекватные изменения облачного покрова, процессов конденсации и осадкообразования над городом и ближайшими его окрестностями. Наиболее существенным среди них являются, безусловно, многолетние колебания вертикальных профи-

0.25 -0.23 -0.21 -0.19 -0.17 -0.15 0.13 0.11 0.09 0.07 0.05

Рис. 7. Многолетняя динамика относительных годовых амплитуд осадков Ах (доли единицы) на ст. Казань, университет: фактические величины (1) и их линейное сглаживание (2)

лей температуры и влажности в пограничном слое атмосферы, шероховатости городской подстилающей поверхности и загрязнения воздушного бассейна города гигроскопическими веществами (ядрами конденсации). Влияние больших городов на изменения режима осадков подробно анализируется в ряде работ .

Оценка вклада городской составляющей в многолетние изменения режима выпадения осадков в Казани вполне реальна. Однако для этого, помимо данных об осадках на ст. Казань, университет, необходимо привлечение аналогичных (синхронных) результатов их измерений на сети станций, находящихся в ближайшем (до 20-50 км) окружении города. К сожалению, этой информацией мы пока не располагали.

Величина относительной годовой амплитуды осадков

Ах = (Я^ - Д^)/Я-100% (3)

рассматривается как один из показателей континентальности климата . В формуле (3) Ятах и Ят1П - наибольшая и наименьшая (соответственно) внутри-годовые месячные суммы осадков, Я - годовая сумма осадков.

Многолетняя динамика годовых амплитуд осадков Ах показана на рис. 7.

Среднее многолетнее значение (Ах) для ст. Казань, университет (19612003 гг.) составляет около 15%, что соответствует условиям полуконтинентального климата. В многолетней динамике амплитуд осадков Ах имеется слабовы-раженная, но устойчивая тенденция их уменьшения, свидетельствующая о том, что ослабление континентальности климата Казани, наиболее отчетливо про-

явившееся в уменьшении годовых амплитуд температуры воздуха (рис. 2), нашла свое отражение и в динамике режима осадков.

1. Климатические условия Казани в XIX - ХХ столетиях претерпевали существенные изменения, явившиеся результатом весьма сложных, нестационарных воздействий на местный климат множества разных факторов, среди которых значительная роль принадлежит воздействиям комплекса городских факторов.

2. Изменения климатических условий города наиболее ярко проявили себя в потеплении климата Казани и смягчении его континентальности. Итогом потепления климата Казани за последние 176 лет (1828-2003 гг.) стало повышение средней годовой температуры воздуха на 2.4°С, при этом большая часть этого потепления (58.3% или 1.4°С) была связана с ростом города, развитием его промышленного производства, энергетической и транспортной систем, изменениями строительных технологий, свойств используемых строительных материалов и других антропогенных факторов.

3. Потепление климата Казани и некоторое смягчение его континентальных свойств повлекли за собою адекватные изменения экологической ситуации в городе. При этом увеличилась продолжительность безморозного (вегетационного) периода, уменьшилась продолжительность отопительного периода при одновременном повышении его средней температуры. Тем самым возникли предпосылки для более экономного расходования топлива, потребляемого в жилищно-коммунальной и производственной сферах, и снижения уровня вредных выбросов в атмосферу.

Работа выполнена при финансовой поддержке научной программы «Университеты России - фундаментальные исследования», направление «География».

M.A. Vereshagin, Y.P. Perevedentsev, E.P. Naumov, K.M. Shantalinsky, F.V. Gogol. Long-term changes of air temperature and atmospheric precipitation in Kazan.

Long-term changes of air temperature and atmospheric precipitation in Kazan and their displays in the changes of other parameters of the climate which having applied value and has entailed certain changes of city ecological system are analyzed.

Литература

1. Адаменко В.Н. Климат больших городов (обзор). - Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 1975. - 70 с.

2. Берлянд М. Е., Кондратьев К.Я. Города и климат планеты. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 39 с.

3. Верещагин М.А. О мезоклиматических различиях на территории г. Казани // Вопросы мезоклимата, циркуляции и загрязнения атмосферы. Межвуз. сб. научн. тр. -Пермь, 1988. - С. 94-99.

4. Дроздов О.А. Колебания осадков в бассейне р. Волги и изменения уровня Каспийского моря // 150 лет метеорологической обсерватории Казанского ордена Трудо-

вого Красного знамени государственного университета им. В.И. Ульянова-Ленина. Докл. научн. конф. - Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1963. - С. 95-100.

5. Климат города Казани / Под ред. Н.В. Колобова. - Казань: Изд-во Казан. ун-та, 1976. - 210 с.

6. Климат Казани / Под ред. Н.В. Колобова, Ц.А. Швер, Э.П. Наумова. - Л.: Гидро-метеоиздат, 1990. - 137 с.

7. Колобов Н.В., Верещагин М.А., Переведенцев Ю.П., Шанталинский К.М. Оценка влияния роста Казани на изменения термического режима внутри города// Тр. За-пСибНИИ. - 1983. - Вып. 57. - С. 37-41.

8. Кондратьев К.Я., Матвеев Л.Т. Основные факторы формирования острова тепла в большом городе // Докл. РАН. - 1999. - Т. 367, № 2. - С. 253-256.

9. Кратцер П. Климат города. - М.: Изд-во иностр. лит., 1958. - 239 с.

10. Переведенцев Ю.П., Верещагин М.А., Шанталинский К.М. О многолетних колебаниях температуры воздуха по данным метеорологической обсерватории Казанского университета // Метеорология и гидрология. - 1994. - № 7. - С. 59-67.

11. Переведенцев Ю.П., Верещагин М.А., Шанталинский К.М., Наумов Э.П., Туд-рий В.Д. Современные глобальные и региональные изменения окружающей среды и климата. - Казань: УНИПРЕСС, 1999. - 97 с.

12. Переведенцев Ю.П., Верещагин М.А., Наумов Э.П., Николаев А.А., Шанталинский К.М. Современные изменения климата Северного полушария Земли // Уч. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2005. - Т. 147, Кн. 1. - С. 90-106.

13. Хромов С.П. Метеорология и климатология для географических факультетов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 456 с.

14. Швер Ц.А. Атмосферные осадки на территории СССР. - Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 302 с.

15. Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон. Материалы межд. науч. конф., 15-17 окт. 2002 г. - СПб.: Изд-во РГГМУ, 2002. - 195 с.

Поступила в редакцию 27.10.05

Верещагин Михаил Алексеевич - кандидат географических наук, доцент кафедры метеорологии, климатологии и экологии атмосферы Казанского государственного университета.

Переведенцев Юрий Петрович - доктор географических наук, профессор, декан факультета географии и геоэкологии Казанского государственного университета.

E-mail: [email protected]

Наумов Эдуард Петрович - кандидат географических наук, доцент кафедры метеорологии, климатологии и экологии атмосферы Казанского государственного университета.

Шанталинский Константин Михайлович - кандидат географических наук, доцент кафедры метеорологии, климатологии и экологии атмосферы Казанского государственного университета.

E-mail: [email protected]

Гоголь Феликс Витальевич - ассистент кафедры метеорологии, климатологии и экологии атмосферы Казанского государственного университета.

На основании данных о температуре воздуха, полученных на метеорологических станциях, выводятся следующие показатели теплового режима воздуха:

1. Средняя температура суток.
2. Среднесуточная температура по месяцам. В Ленинграде температура суток января в среднем равна -7,5° С, июля 17,5°. Эти средние значения нужны для того, чтобы определить, на сколько каждые сутки холоднее или теплее средних показателей.
3. Средняя температура каждого месяца. Так, в Ленинграде самым холодным был январь 1942 г. (-18,7° С), самым теплым январь 1925 г. (-5° С). Июль самым теплым был в 1972 г. (21,5°С), самым холодным - в 1956 г. (15°С). В Москве самым холодным был январь 1893 г. (-21,6°С), а самым теплым в 1925 г. (-3,3° С). Июль самым теплым был в 1936 г. (23,7° С).
4. Средняя многолетняя температура месяца. Все средние многолетние данные выводятся за длительный (не менее 35) ряд лет. Чаще всего пользуются данными января и июля. Самые высокие многолетние месячные температуры наблюдаются в Сахаре - до 36,5° С в Ин-Салахе и до 39,0° С в Долине Смерти. Самые низкие- на станции Восток в Антарктиде (-70° С). В Москве температуры января -10,2°, июля 18,1° С, в Ленинграде соответственно -7,7 и 17,8° С. Самый холодный в Ленинграде февраль, его средняя многолетняя температура -7,9° С, в Москве февраль теплее января- (-)9,0°С.
5. Средняя температура каждого года. Среднегодовые температуры необходимы для того, чтобы выяснить, происходит ли потепление или похолодание климата в течение ряда лет. Например, на Шпицбергене с 1910 по 1940 г. среднегодовая температура повысилась на 2° С.
6. Средняя многолетняя температура года. Самая высокая среднегодовая температура получена для метеостанции Даллол в Эфиопии - 34,4° С. На юге Сахары многие пункты имеют среднегодовую температуру 29-30° С. Самая низкая среднегодовая температура, естественно, в Антарктиде; на плато Стейшн, по данным нескольких лет, она равна -56,6° С. В Москве средняя многолетняя температура года 3,6° С, в Ленинграде 4,3° С.
7. Абсолютные минимумы и максимумы температуры за любой срок наблюдений - сутки, месяц, год, ряд лет. Абсолютный минимум для всей земной поверхности был отмечен на станции Восток в Антарктиде в августе 1960 г. -88,3° С, для северного полушария- в Оймяконе в феврале 1933 г. -67,7° С.

В Северной Америке зарегистрирована температура -62,8° С (метеостанция Снаг на Юконе). В Гренландии на станции Норсайс минимум равен -66° С. В Москве температура падала до -42°С, в Ленинграде -до -41,5°С (в 1940 г.).

Примечательно, что самые холодные области Земли совпадают с магнитными полюсами. Физическая сущность явления еще не вполне ясна. Предполагают, что на магнитное поле реагируют молекулы кислорода, и озоновый экран пропускает тепловое излучение.

Самая высокая для всей Земли температура наблюдалась в сентябре 1922 г. в Эль-Азии в Ливии (57,8° С). Второй рекорд жары 56,7° С зарегистрирован в Долине Смерти; это - высшая температура в Западном полушарии. На третьем месте стоит пустыня Тар, где жара достигает 53° С ‘.

На территории СССР абсолютный максимум 50° С отмечен на юге Средней Азии. В Москве жара достигала 37°, в Ленинграде 33° С.

В море самая высокая температура воды 35,6° С отмечена в Персидском заливе. Озерная вода больше всего нагревается в Каспийском море (до 37,2°). В реке Танрсу, притоке Амударьи, температура воды поднималась до 45,2° С.

Колебания температур (амплитуды) могут быть высчитаны за любой отрезок времени. Наиболее показательны суточные амплитуды, характеризующие изменчивость погоды за сутки, и годовые, показывающие разницу между самым теплым и самым холодным месяцами года.