МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ГОРНО-КОТЛОВИННЫХ ЛАНДШАФТАХ ТУНКИНСКОЙ КОТЛОВИНЫ
|
Введение 3
1 Некоторые сведения о температуре воздуха в горно-котловинных
ландшафтах 5
1.1. Приборы и методы измерения температуры воздуха 5
1.2. Влияние рельефа на распределение температуры воздуха в горно-котловинных ландшафтах 6
1.3. Обзор исследований об изменчивости температуры воздуха 9
2 Материалы и методы исследования 14
2.1. Объект исследования и данные наблюдений, используемые в работе 14
2.2. Методы описательной статистики 17
2.3. Регрессионный анализ 19
2.4. Программа «Стохастическое моделирование» 20
3 Восстановление и реконструкция рядов данных 23
3.1. Восстановление температурных рядов данных с помощью программы
«Стохастическое моделирование» 23
3.2. Реконструкция многолетних радов температуры воздуха Тункинской
котловины XX-XXI вв. и ее горного обрамления 26
4 Изменение термических условий в XX-XXI вв. на территории Тункинской
котловины 30
4.1. Средние годовые, месячные, максимальные и минимальные
температуры 30
4.2. Даты перехода через 0°С 34
4.3. Суммы температур за период с температурами выше 0°С 37
Заключение 41
Список использованных источников литературы 43
1 Некоторые сведения о температуре воздуха в горно-котловинных
ландшафтах 5
1.1. Приборы и методы измерения температуры воздуха 5
1.2. Влияние рельефа на распределение температуры воздуха в горно-котловинных ландшафтах 6
1.3. Обзор исследований об изменчивости температуры воздуха 9
2 Материалы и методы исследования 14
2.1. Объект исследования и данные наблюдений, используемые в работе 14
2.2. Методы описательной статистики 17
2.3. Регрессионный анализ 19
2.4. Программа «Стохастическое моделирование» 20
3 Восстановление и реконструкция рядов данных 23
3.1. Восстановление температурных рядов данных с помощью программы
«Стохастическое моделирование» 23
3.2. Реконструкция многолетних радов температуры воздуха Тункинской
котловины XX-XXI вв. и ее горного обрамления 26
4 Изменение термических условий в XX-XXI вв. на территории Тункинской
котловины 30
4.1. Средние годовые, месячные, максимальные и минимальные
температуры 30
4.2. Даты перехода через 0°С 34
4.3. Суммы температур за период с температурами выше 0°С 37
Заключение 41
Список использованных источников литературы 43
Повышение температуры воздуха затрагивает всю территорию нашей планеты. По данным Всемирной метеорологической организации (ВМО), современная глобальная температура составляет 14,9°C, что на 1,2°C выше, чем в доиндустриальную эпоху. В условиях современного изменения климата, изучение многолетней динамики температуры воздуха в горных регионах становится крайне важным. Эти регионы наиболее чувствительны к внешним воздействиям естественного и антропогенного характера. Понимание их динамики важно для адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды. При наличии многолетних данных комплексных географических исследований, современных методов анализа информации (статистические, физические модели, нейронные сети), климатических сценариев появляется возможность сделать прогноз изменений, а также, используя метод аналогов, экстраполировать результаты на другие котловины байкальского типа. Прогноз изменений важен, так как в настоящее время при всех сценариях, рассмотренных Межправительственной группы экспертов по проблеме изменения климата (МГЭИК), глобальная приземная температура будет продолжать повышаться.
Цель - выявление пространственно-временных особенностей распределения температуры воздуха в горно-котловинных ландшафтах Тункинской котловины в XX¬XXI вв.
Задачи исследования:
1. Провести анализ современного состояния вопроса и выбрать метод исследования;
2. Сформировать электронные таблицы и провести первичную обработку рядов температуры воздуха по данным измерений на 45 модельных площадках, расположенных на территории Тункинской котловины;
3. Провести реконструкцию рядов температуры воздуха с помощью стохастического моделирования для модельных площадок горной котловины при использовании данных метеостанции Тунка (Росгидромет) за период 1934-2022 гг.;
4. Оценить изменения температуры воздуха в разных ландшафтах на территории Тункинской котловины в XX-XXI вв. Определить изменение дат перехода температуры воздуха через 0°С, продолжительности периодов с положительной и отрицательной температурой, сумм температур за эти периоды на модельных площадках.
Также, говоря об исследованиях специалистов смежных областей научных знаний, изучение многолетней динамики природно-территориальных комплексов, прогноз их развития, являются необходимыми для решения задач ландшафтоведов, почвоведов, экологов, ботаников.
Значимость результатов работы заключается в их вкладе в понимание, детализацию и оценку климатических процессов в орографически сложных районах. Полученные выводы могут быть полезны при изучении аналогичных природных объектов для более корректных оценок изменений температуры воздуха на их территории. Полученные данные могут быть использованы для детального анализа изменений климата в данном регионе, а также для уточнения климатических моделей.
Цель - выявление пространственно-временных особенностей распределения температуры воздуха в горно-котловинных ландшафтах Тункинской котловины в XX¬XXI вв.
Задачи исследования:
1. Провести анализ современного состояния вопроса и выбрать метод исследования;
2. Сформировать электронные таблицы и провести первичную обработку рядов температуры воздуха по данным измерений на 45 модельных площадках, расположенных на территории Тункинской котловины;
3. Провести реконструкцию рядов температуры воздуха с помощью стохастического моделирования для модельных площадок горной котловины при использовании данных метеостанции Тунка (Росгидромет) за период 1934-2022 гг.;
4. Оценить изменения температуры воздуха в разных ландшафтах на территории Тункинской котловины в XX-XXI вв. Определить изменение дат перехода температуры воздуха через 0°С, продолжительности периодов с положительной и отрицательной температурой, сумм температур за эти периоды на модельных площадках.
Также, говоря об исследованиях специалистов смежных областей научных знаний, изучение многолетней динамики природно-территориальных комплексов, прогноз их развития, являются необходимыми для решения задач ландшафтоведов, почвоведов, экологов, ботаников.
Значимость результатов работы заключается в их вкладе в понимание, детализацию и оценку климатических процессов в орографически сложных районах. Полученные выводы могут быть полезны при изучении аналогичных природных объектов для более корректных оценок изменений температуры воздуха на их территории. Полученные данные могут быть использованы для детального анализа изменений климата в данном регионе, а также для уточнения климатических моделей.
Задачи исследования выполнены: проведен литературный анализ и выбрана методика исследования, ряды данных по модельным площадкам сформированы в единую базу, восстановлены пропуски в температурных рядах, проведена реконструкция до 1934 года с использованием данных метеостанций Росгидромета и программы «Стохастическое моделирование», оценены происходящие многолетние изменения температуры воздуха на исследуемой территории.
Восстановление пропусков значений температуры воздуха для модельных площадок проводилось для 8 сроков каждого дня каждого месяца за период 2009-2022 гг. Процент заполненности ячеек увеличился с 60 до 90%. Наилучшее восстановление значений температуры воздуха в ячейках наблюдается в зимний период, при критерии восстановления ±0,5°С заполнение пропусков происходит на 80%.
Результаты исследований:
1. В ходе работы выявлены особенности распределения температуры воздуха в горно-котловинных ландшафтах Тункинской котловины в XX-XXI вв. Общая тенденция положительная, указывает на рост температуры, равный 0,2°С/10 лет при общей тенденции роста средней годовой температуры по территории России 0,5°С/10 лет. Причем в период 1991-2022 гг. темпы роста наиболее интенсивные. Наибольший рост температуры наблюдается на площадках, расположенных в днище котловины. Средняя годовая температура площадок днища котловины за период 1991-2022 гг. выше средней годовой температуры за период 1934-1960 гг. на 1,5°С.
2. Граница теплого периода сдвигается на более ранние сроки, то есть переход через 0°С в сторону положительных температур происходит раньше. На склонах котловины тенденции сдвигов интенсивные (1,7 дней/10 лет), в отличие от днища (1,3 дней/10 лет).
3. Даты перехода в сторону отрицательных температур остается неизменными или имеют положительные тенденции. Соответственно, тенденции изменения периода с температурами выше 0°С положительные, продолжительность периода увеличивается за счет более ранних дат перехода через 0°С в весенний период.
4. Продолжительность периода с положительными температурами, осредненная за период 1934-2022 гг., меняется от 148 дней на площадке южного склона, высотой 1968 метров до 200 дней на площадке, расположенной у подножия южного склона на высоте 874 м. Сравнивая продолжительность периодов в днях выше 0°С за 1934-1960 гг. и 1991-2022 гг., так как период в период последних 30 лет произошли наиболее интенсивные изменения, нужно отметить, что среднее увеличение между периодами составляет 11 дней для всех площадок котловины, для южного склона - 13 дней, для днища котловины - 9 дней, для северного склона - 10 дней, максимальное увеличение произошло на площадке южного склона на высоте 1210 метров и составило 18 дней.
5. Сумма активных температур выше 0°С изменяется от 1091°С на площадке южного склона, расположенной на высоте 1968 метров до 2155°С на площадке днища котловины, абсолютная высота 729 метров. Тенденции изменения положительные, происходит увеличение суммы температур выше 0°С. Сравнивая сумму температур выше 0°С за период 1934-1960 гг. и 1991-2022 гг., нужно отметить, что в среднем для всей котловины сумма температур за рассматриваемые 30-летние периоды увеличилась на 165°С, на южном склоне сумма температур изменилась на 170°С, в днище котловины на 160 дней на северном склоне на 164 дня.
Таким образом, средняя годовая температура воздуха на 38 модельных площадках Тункинской котловины последних 30 лет (1991-2022 гг.) выше, чем средняя годовая температура периода начала измерений (1934-1960 гг.) на 1,5°С.
Продолжительность периода с температурой выше 0°С на высоте 1200-1400 м в последние годы достигла или стала выше температуры, которая была в 30-е годы прошлого века в центре котловины. Суммы температур выше 1500°С в первой половине XX в. наблюдались до высоты 1400 м, в начале XXI в. суммы температур выше 1500°С отмечаются на высоте до 1750 м.
Полученные в работе материалы являются основой для выявления особенностей климатических изменений в данном регионе, а также служат исходным материалом для многомерного анализа, параметризации в численных моделях глобального и регионального климата. Полученный алгоритм работы и результаты могут быть экстраполированы на другие котловины Байкальского типа (Байкальская, Баргузинская, Минусинская и др. котловины с их горным обрамлением). Результаты имеют значительную ценность для экономики, поскольку их можно применить к широкому кругу секторов, включая сельское хозяйство, строительство и туризм, в том числе сохранение экосистем Тункинского национального парка, охватывающего данную территорию.
Восстановление пропусков значений температуры воздуха для модельных площадок проводилось для 8 сроков каждого дня каждого месяца за период 2009-2022 гг. Процент заполненности ячеек увеличился с 60 до 90%. Наилучшее восстановление значений температуры воздуха в ячейках наблюдается в зимний период, при критерии восстановления ±0,5°С заполнение пропусков происходит на 80%.
Результаты исследований:
1. В ходе работы выявлены особенности распределения температуры воздуха в горно-котловинных ландшафтах Тункинской котловины в XX-XXI вв. Общая тенденция положительная, указывает на рост температуры, равный 0,2°С/10 лет при общей тенденции роста средней годовой температуры по территории России 0,5°С/10 лет. Причем в период 1991-2022 гг. темпы роста наиболее интенсивные. Наибольший рост температуры наблюдается на площадках, расположенных в днище котловины. Средняя годовая температура площадок днища котловины за период 1991-2022 гг. выше средней годовой температуры за период 1934-1960 гг. на 1,5°С.
2. Граница теплого периода сдвигается на более ранние сроки, то есть переход через 0°С в сторону положительных температур происходит раньше. На склонах котловины тенденции сдвигов интенсивные (1,7 дней/10 лет), в отличие от днища (1,3 дней/10 лет).
3. Даты перехода в сторону отрицательных температур остается неизменными или имеют положительные тенденции. Соответственно, тенденции изменения периода с температурами выше 0°С положительные, продолжительность периода увеличивается за счет более ранних дат перехода через 0°С в весенний период.
4. Продолжительность периода с положительными температурами, осредненная за период 1934-2022 гг., меняется от 148 дней на площадке южного склона, высотой 1968 метров до 200 дней на площадке, расположенной у подножия южного склона на высоте 874 м. Сравнивая продолжительность периодов в днях выше 0°С за 1934-1960 гг. и 1991-2022 гг., так как период в период последних 30 лет произошли наиболее интенсивные изменения, нужно отметить, что среднее увеличение между периодами составляет 11 дней для всех площадок котловины, для южного склона - 13 дней, для днища котловины - 9 дней, для северного склона - 10 дней, максимальное увеличение произошло на площадке южного склона на высоте 1210 метров и составило 18 дней.
5. Сумма активных температур выше 0°С изменяется от 1091°С на площадке южного склона, расположенной на высоте 1968 метров до 2155°С на площадке днища котловины, абсолютная высота 729 метров. Тенденции изменения положительные, происходит увеличение суммы температур выше 0°С. Сравнивая сумму температур выше 0°С за период 1934-1960 гг. и 1991-2022 гг., нужно отметить, что в среднем для всей котловины сумма температур за рассматриваемые 30-летние периоды увеличилась на 165°С, на южном склоне сумма температур изменилась на 170°С, в днище котловины на 160 дней на северном склоне на 164 дня.
Таким образом, средняя годовая температура воздуха на 38 модельных площадках Тункинской котловины последних 30 лет (1991-2022 гг.) выше, чем средняя годовая температура периода начала измерений (1934-1960 гг.) на 1,5°С.
Продолжительность периода с температурой выше 0°С на высоте 1200-1400 м в последние годы достигла или стала выше температуры, которая была в 30-е годы прошлого века в центре котловины. Суммы температур выше 1500°С в первой половине XX в. наблюдались до высоты 1400 м, в начале XXI в. суммы температур выше 1500°С отмечаются на высоте до 1750 м.
Полученные в работе материалы являются основой для выявления особенностей климатических изменений в данном регионе, а также служат исходным материалом для многомерного анализа, параметризации в численных моделях глобального и регионального климата. Полученный алгоритм работы и результаты могут быть экстраполированы на другие котловины Байкальского типа (Байкальская, Баргузинская, Минусинская и др. котловины с их горным обрамлением). Результаты имеют значительную ценность для экономики, поскольку их можно применить к широкому кругу секторов, включая сельское хозяйство, строительство и туризм, в том числе сохранение экосистем Тункинского национального парка, охватывающего данную территорию.