Тема: Оценка современного и будущего климата на юге Западной Сибири

Территория юга Западной Сибири - это важный географический регион, расположенный в Азиатской части России. Здесь собрана различная флора и фауна горных, степных, таёжных и других рельефов. Климат преимущественно континентальный с морозными и ясными зимами и короткими и жаркими летами. Юг Западной Сибири также богат водными, лесными ресурсами. Крупнейшие реки страны - Обь, Иртыш, Томь - обеспечивают хозяйственную деятельность региона. Запасы нефти, газа, угля, леса, различных металлов позволяют здешним субъектам занимать лидирующие позиции по их добыче и производству не только в стране, но и на международном рынке. В свою очередь, такое богатство создаёт условия, в которых население в большей степени сосредоточено в городских агломерациях на западе региона и в сельской местности на востоке, где большую роль играет сельскохозяйственная деятельность.
Исследование изменения климата на юге Западной Сибири поможет лучше понять последствия климатических изменений для природы и общества в регионе. Это также позволит разработать более эффективные стратегии приспособления к изменяющимся климатическим условиям и смягчения их негативного воздействия. Таким образом, изучение изменения климата на юге Западной Сибири является важным и актуальным направлением научных исследований.
Также хочется сказать о тех возможных последствиях, которые может затронуть изменение климата на юге Западной Сибири.
Во-первых, это воздействие на экологию региона. Мы должны понимать, как изменение режима осадков, их количество, повышение температуры воздуха, ее экстремумы зимой или летом скажутся на флоре и фауне, и какие меры возможно предпринять по их сохранению. Во-вторых, эти же факторы могут значительно повлиять на деятельность человека. Сельское хозяйство, промышленность, туризм и другие отрасли, имеющие прямое отношение к экономике региона, должны быть обеспечены различными стратегиями адаптации к изменяющимся условиям. Это поможет принять, в случае необходимости, меры по сокращению экономических потерь. В-третьих, понимание того, как и насколько изменяется климат на территории юга Западной Сибири, а также последствия этих изменений, позволят разработать меры защиты здоровья для населения, особенно в районах крупных городов.
Целью данной магистерской диссертации является оценка современных и будущих изменений климата на территории юга Западной Сибири. Предметом исследования стали среднемесячные температуры воздуха и суммы осадков за центральные месяцы каждого сезона - январь, апрель, июль, октябрь в период с 1930 по 2023 годы. Данные метеорологических наблюдений получены с 42 станций Алтайского края, Республики Алтай, Кемеровской, Новосибирской, Тюменской и Омской областей. Определение некоторых особенностей климата юга Западной Сибири позволит установить тенденции и закономерности распределения будущих климатических изменений.

Купить

В Главе 1 были рассмотрены пространственное расположение станций, выполнен анализ однородности и стационарности, восстановлены пропуски в рядах наблюдений, которые также были приведены к многолетнему периоду. Станции по югу Западной Сибири располагаются равномерно, так, чтобы была возможность восстановить пропуски методом аналогов, учитывая и физико-географические особенности территории. Восстановить пропуски в рядах температуры воздуха удалось в 40-42 случаях, в рядах осадков в 27-38 случаях. Как ряды наблюдений, так и ряды, приведённые к многолетнему периоду, являются однородными и преимущественно стационарными по дисперсиям. Выявленная не стационарность средних значений наблюдается в начала 1980-х гг., где отмечается рост средних значений во второй половине ряда.
В Главе 2 были рассчитаны многолетние климатические нормы, а также события редкой повторяемости 1 раз в 100 и 200 лет. Для температуры воздуха установлена тенденция понижения значений с юга-востока на северо-запад территории. В январе температуры воздуха варьируются в пределах от -8,5 до -29,1оС, в апреле от -6,1оС до 5,6оС, в июле от 7,1 оС до 20,6 оС, в октябре от -5,8 оС до 4,7 оС. Средняя многолетняя норма для января -18-20 оС, апреля и октября 2-3 оС, июля +18-20 оС. При этом экстремальные значения редкой повторяемости превышают норму в 2-3 раза. Средние многолетние суммы осадков на юге Западной Сибири около 19 мм в январе, 26 мм в апреле, 70 мм в июле и 38 мм в октябре. Экстремальные значения редкой повторяемости превышают климатическую норму в среднем в 3 раза по всей территории.
В Главе 3 были рассчитаны параметры основных моделей временных рядов, таких как модель линейного тренда и модель ступенчатых изменений. Для рядов температуры воздуха в январе не удалось рассчитать эффективных нестационарных моделей, в апреле получено 23 модели ступенчатых 70
изменений при среднем Дсту11=12,3% и 11 моделей линейного тренда при среднем Дтр= 11,4%. В июле было получено всего 2 модели линейного тренда и 2 модели ступенчатых изменений при средних Дтр= 15,3% и Дсту11= 19,4%. В октябре выявлено 19 случаев эффективности моделей ступенчатых изменений при Дсту11=12,1%, модель линейного тренда показала себя не эффективной. Заметим, что установлена закономерность смещения даты нарушения стационарности на более позднюю с запада на восток летом и зимой от 1970 до 2013 гг., и с востока на запад в апреле и октябре с 1977 до 2010 гг., при этом в целом нарушение стационарности наблюдается с середины 1980-х гг.
Для рядов осадков января эффективность не стационарных моделей выявлена в 6 случая для моделей ступенчатых изменений при среднем Дсту11= 11,2%, в 2 случаях для модели линейного тренда при среднем Дтр= 12%. В апреле получены 2 модели ступенчатых изменений при Дсту11=12,9% и не обнаружена эффективности моделей линейного тренда. В июле - 3 случая эффективности модели линейного тренда и 4 случая модели ступенчатых изменений при Дтр= 15,3%) и Дсту11= 19%, соответственно. Для октября получено 2 эффективные модели линейного тренда при средней Дтр= 17,1% и 3 модели ступенчатых изменений при среднем Дсту11=12,0%. При этом дата нарушения стационарности варьируется от 1970 до 2013 гг. во все месяцы, при смещении в большую сторону в январе и июле с запада на восток и смещении в меньшую сторону в апреле и октябре.
Главе 4 были выбраны наиболее подходящие климатические модели проекта CMIP5 на основе исторического эксперимента, рассчитаны сценарные значения будущих климатических норм до конца 21 века, а также построены откорректированные пространственные интерполяции. Модели MPI и NorESM имеют отклонения в пределах ±1оС по всей территории к западу. В июле, в целом, температура воздуха занижается моделью. В горных районах наблюдается значительное отклонение модельных данных от фактических. Для осадков в январе модель MPI завышает фактические значения на западе, в центральных районах и значительно завышает на юго- востоке. В апреле и июле модель NorESM завышает осадки почти на всей территории, кроме юго-восточных областей, при этом в центре занижает. В октябре модель INM завышает осадки к западу и занижает к востоку. При этом, как и в случае с температурой воздуха, максимальные отклонения приходятся на горные станции. Можно предположить, что подобный характер ошибок связан к тем, что модели не учитывают континентальной территории, а также физико-географические особенности.
Установлено, что наилучший результат для температуры воздуха января у модели института Макса Планка MPI (А=0,5 оС), апреля у норвежской модели NorESM (А=0,5 оС), июля у российской модели INM (А=0,2 оС), октября у модели NorESM (А=0,6 оС). Для осадков января лучшей моделью оказалась немецкая модель MPI (А=12,0 мм), апреля и июля наиболее эффективной моделью является норвежская модель NorESM (А=6,6 мм и 1,4 мм, соответственно), для осадков октября модель INM (А=0,5 мм). Ожидается, что во все месяцы к концу 21 века температура на юге Западной Сибири увеличится в среднем на 1,8-2,2 оС. Сценарные модели показывают увеличение нормы осадков зимой и летом до 27,1 мм и 79,2 мм, соответственно, и уменьшение в апреле на 2,6 мм и в октябре 0,9 мм, при этом можно говорить о том, что отклонение от современной нормы этих месяцев незначительное.
Таким образом, поставленные в ходе работы задачи были полностью выполнены. Исследование изменение климата может быть дополнено и расширено в дальнейшем и другими задачами. Все полученные результаты могут быть использованы в качестве теоретического материала для последующих работ по изучению климата юга Западной Сибири.

Купить