Введение 4
Глава 1. Физико-географическое и климатическое описание Республики Карелия 6
1.1 Физико-географическое описание Республики Карелия 6
1.2 Климатическое описание Республики Карелия 10
Глава 2. Оценка качества информации и климатические расчёты 14
2.1 Формирование базы данных 14
2.2. Анализ однородности и стационарности исходных данных по средней
месячной температуре воздуха 17
2.3. Восстановление пропусков и приведение рядов к многолетнему периоду с
оценкой эффективности приведения и качества восстановления данных 21
2.4. Расчёт климатических характеристик в стационарных условиях 23
2.5. Пространственное обобщение климатических характеристик температур
воздуха 27
Глава 3. Оценка климатических изменений многолетних рядов температуры
воздуха 31
3.1. Оценка климатических изменений температуры зимнего сезона (январь)31
3.2. Оценка климатических изменений температуры весеннего сезона (апрель)
34
3.3. Оценка климатических изменений температуры летнего сезона (июль) .. 36
3.4. Оценка климатических изменений температуры осеннего сезона (октябрь)
39
3.5. Оценка климатических изменений в период после ступенчатых изменений
температуры 41
Глава 4. Статистическое моделирование климатических процессов и полей 42
4.1. Расчет параметров линейной статистической модели внутригодовых
изменений температур воздуха для метеостанции Петрозаводск 42
4.2. Определение вида моделей временных рядов для параметров модели
внутригодовых изменений 44
4.3. Расчет параметров пространственной статистической модели температур
воздуха 46
4.4. Определение вида моделей временных рядов для параметров
пространственной модели 47
Заключение 52
Список литературы 54
Приложение 56
Одной из задач современной науки является изучение изменения климата и мониторинг последних тенденций изменения всех его составляющих. В качестве объекта исследования в данной работе была выбрана Республика Карелия, входящая в состав Северо-Западного федерального округа. По своей площади она занимает пятое место среди всех республик Российской Федерации.
Карелия является одним из главных направлений туризма. Особенность этого региона заключается в широком распространении таёжной северной природы, самобытной культуры проживающих здесь народов и наличии уникальных природных и архитектурных достопримечательностей.
На тему климата Республики Карелия написано несколько работ, например, следующие:
1) «Климат Карелии: изменчивость и влияние на водные объекты и водосборы» под редакцией Н.Н. Филатова, 2004 г.
2) Назарова Л.Е. 2008 г. «Многолетние изменения температуры воздуха в Карелии»
3) Назарова Л.Е. 2012 г. «Особенности динамики температурного режима Карелии»
4) Назарова Л.Е. 2014 г. «Климат Республики Карелия (Россия): температура воздуха, изменчивость и изменения»
В работах Н.Н. Филатова и Л.Е. Назаровой описывается и изучается тенденции изменения значений температуры воздуха на территории Карелии, но для расчётов в них используются данные лишь до 2011 года.
Актуальность данной работы заключается в изучении тенденций современного изменения температурного режима, используя данные за период в 70 лет учитывая значения средних месячных температур до 2022 года включительно.
Объектом исследования в работе является климат Республики Карелия.
Предметом исследования - температурный режим Карелии и его изменения.
Цель работы: оценка современного изменения температуры воздуха на территории Карелии.
Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи:
- составить общую характеристику физико-географических и климатических особенностей Республики Карелия;
- составить базу данных средних месячных температур воздуха в Карелии в период с 1953 по 2022 гг, провести анализ качества данных и оценку климатических характеристик;
- провести оценку климатических изменений многолетних рядов температуры воздуха;
- провести статистическое моделирование климатических процессов и полей.
В работе в качестве показательных представлены 4 месяца: для зимнего периода - январь, для весеннего - апрель, для летнего - июль, для осеннего - октябрь.
В ходе проделанной работы были выполнены все поставленные задачи.
Было составлено общее описание физико-географических и климатических особенностей Республики Карелия, в которой описано, что территория республики характеризуется северным расположением; выходом к морю (Белое море); обилием холмов, низменностей и внутренних вод (озёр, рек, болот). Климатический режим является переходным от морского, для которого характерно прохладное лето и мягкая зима с небольшой амплитудой температур и высокой относительной влажностью, к континентальному с жарким летом, морозной зимой и небольшим количеством осадков. Климат территории Карелии формируется под влиянием Атлантических и Арктических воздушных масс.
Для изучения современных изменений температур воздуха в Карелии была составлена база данных средних месячных температур за период с 1953г. по 2022г. (70 лет) на 18 метеорологических станциях Карелии, 1 станции в
Мурманской области (22312 Ковда) и 1 станции в Финляндии (2869 Куусамо). Анализ этой базы данных показал, что на трёх станциях (Зашеек, Энгозеро и Остров Валаам) имеются пропуски данных, которые в дальнейшем были восстановлены. Анализ однородности и стационарности временных рядов показал, что большинство рядов имеют неоднородность минимальных экстремумов, особенно в январе. Также в этом месяце 16 из 20 рядов не стационарны по дисперсиям. По средним большинство рядов также не стационарны. После построения пространственной модели средних значений температур, а также температур редкой повторяемости (1 раз в 100, 200 лет) было установлено, что их распределение не однородно по территории.
Оценка климатических изменений многолетних рядов температур показала, что для нестационарных временных рядов наиболее эффективной является модель ступенчатых изменений. Не стационарность представляет собой резкое увеличение средних месячных температур воздуха. Причём для более 52
нестационарных моделей дата ступенчатого перехода практически одинаковая (1997 г. 1999 г.), и скорее всего связана с изменением интенсивности
атмосферной циркуляции, усилением Западного переноса. В последний период с 1999 г. нестационарные модели являются не эффективными.
В год ступенчатого перехода в январе температура на всех станциях увеличилась в среднем на 2,7 °С, в апреле - на 1,9 °С, в июле - на 1,5 °С, в октябре - на 1,2 °С. Несмотря на большую разницу температур в январе, её значение не превышает среднеквадратического отклонения (ско). Превышение ско наблюдается в апреле.
Построение модели внутригодовых колебаний и исследование ее коэффициентов позволяет сделать вывод, что средние за год температуры возросли в Петрозаводске после 1989 года, судя по параметру B0j, также выявлено, что при росте средней годовой температуры уменьшается её амплитуда. После построения пространственной модели временных рядов температур воздуха в Карелии установлено, что ряд средних региональных значений температур в апреле не стационарен и возрастает после 1999 года.
1. Собисевич А. В. Геологические исследования на территории Карелии в XIX в. Грозный, 2015., С. 332-334.
2. Морозова Р.М. Географические закономерности формирования почвенного покрова Карелии//Биография Карелии. Петрозаводск, 2001., С. 12-18.
3. Назарова Л.Е. Об оценке комфортности климата Карелии // Труды карельского научного центра РАН, 2011. №4. С. 129-133.
4. Назарова Л.Е. Климат Республики Карелия (Россия): температура воздуха, изменчивость и изменения // Институт водных проблем Севера Карельского научного центра РАН. Петрозаводск 2014.
5. Кравченко А. В. Сосудистые растения национального парка «Водлозерский» // Национальный парк «Водлозерский»: природное разнообразие и культурное наследие. Петрозаводск, 2001, с. 145-161.
6. Ивантер Э. В. Млекопитающие (Животный мир Карелии). Петрозаводск, 1987. С. 240.
7. Зимин Б. В., Ивантер Э. В. Птицы (Животный мир Карелии). Петрозаводск, 1974. С. 216.
8. Сыстра Ю. Й. Геологические условия // Разнообразие биоты Карелии: условия формирования, сообщества, виды / Ред. А. Н. Громцев и др. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2003, с. 8-13.
9. Назарова Л.Е. Атмосферные осадки в Карелии// Труды карельского научного центра РАН, 2015. №9. С. 114-120.
10. Лобанов В.А., И.А.Смирнов. А.Е.Шадурский. Практикум по климатологии. Часть 1. (учебное пособие). Санкт-Петербург, 2011. - 145 с.
11. Лобанов В.А., И.А.Смирнов. А.Е.Шадурский. Практикум по климатологии. Часть 2. (учебное пособие). Санкт-Петербург, 2012. - 180 с.
12. Лобанов В.А., Тощакова Г.Г. Особенности и причины современных климатических изменений в России. // Географический вестник, Пермский университет, 2016, №3(38). с.79—89
13. Атлас Карельской АССР. Петрозаводск, 1989. С. 40.
14.Официальный сайт Арзамасского филиала университета Лобачевского. Физическая география - Кольский полуостров и Карелия (Балтийский кристаллический щит) [Электронный ресурс]. URL: https://arz.unn.ru/2016- 05-20-10-40-30/1180-2016-05-19-07-37-38 (дата обращения 17.04.2023)
15.Данные средних месячных температур воздуха. Погода и климат [Электронный ресурс]. URL: http://www.pogodaiklimat.ru (дата обращения 20.01.2023)