Анализ изменчивости агроклиматических условий полупустынных и пустынных ландшафтов Северного Кавказа для целей сельского хозяйства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Грозненский государственный нефтяной технический университет им. академика М.Д. Миллионщикова

Анализ изменчивости агроклиматических условий полупустынных и пустынных ландшафтов Северного Кавказа для целей сельского хозяйства

И.А. Керимов, В.В. Братков, Л.Р. Бекмурзаева

Россия, Чеченская Республика, г. Грозный

Аннотация

Целью исследования является современная оценка агроклиматических ресурсов полупустынных и пустынных ландшафтов Северного Кавказа. Методами математической статистики, применяемыми в агроклиматологии, проанализированы изменения средних месячных и годовых температур воздуха, вегетационного периода, количества атмосферных осадков, гидротермического коэффициента по данным пяти метеостанции, имеющих длительный ряд наблюдений. В пределах полупустынных и пустынных ландшафтов Северного Кавказа отмечается увеличение годовой температуры воздуха за рассматриваемый период в среднем на 0.86°С в сравнении с предыдущим периодом. Сумма активных температур выросла на 9-11%. Увеличилась продолжительность периода при переходе через: 0°С на 17 дней, 5°С на 15 дней, 10°С на 10 дней и 15°С на 8 дней. Увеличение осадков отмечается по всем метеостанциям кроме Махачкалы. В среднем осадки увеличились на 36 мм. гидротермический коэффициент Селянинова варьирует от 0.5 до 0.7 и находится в пределах естественной флуктуации. Современные агроклиматические изменения в пределах полупустынных и пустынных ландшафтов Северного Кавказа характеризуются улучшением условий тепло- и влагообеспечения территории. Данные условия благоприятны для выращивания бахчевых культур и всех видов сортов винограда, за исключением очень поздних. Ключевые слова: современные агроклиматические изменения, ландшафт, температура, осадки, гидротермический коэффициент, вегетационный период.

В последние годы в России уделяется особое внимание проблемам глобального изменения климата не только со стороны научного сообщества, но и на правительственном уровне. Так, например, в рамках реализации Национального плана мероприятий адаптации к изменениям климата на период до 2022 года и Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации (РФ) создана сеть карбоновых полигонов, предназначенных для разработки и испытаний технологий контроля углеродного баланса (Минобрнауки России, 2021).

Климатическим изменениям Северного Кавказа и его отдельным регионов посвящено множество работ, из последних можно выделить следующие: А.А. Аджиева, Н.В. Кондратьева (2009), А.Х. Аджиев с соавторами (2022), И.И. Керимов с соавторами (2021а, б), З.В. Атаев с коллегами (2018), В.В. Братков с соавторами (2014, 2017), Б.А. Ашабоков с соавторами (2020), A.A. Tashilova (2021), в т.ч. с коллегами (2021). Однако в этих работах не отражены современные агроклиматические условия полупустынных и пустынных ландшафтов Северного Кавказа. Климатические изменения влекут за собой модификацию всех параметров природной среды, а также влияют на функционирование различных отраслей экономики. Сельское хозяйство является ведущей отраслью в России, поэтому оценка агроклиматического потенциала отдельных территорий является актуальной и представляет большой практический интерес.

В этой связи целью настоящего исследования является современная оценка агроклиматических ресурсов полупустынных и пустынных ландшафтов Северного Кавказа.

Полупустынные и пустынные ландшафты Северного Кавказа пригодны для выращивания бахчевых культур и винограда. К группе бахчевых культур относятся арбуз, дыня, тыква. Также эти ландшафты задействованы в сельском хозяйстве как пастбища для выпаса мелкого рогатого скота.

Полупустынные ландшафты на Северном Кавказе получили распространение в восточной его части. Они занимают наиболее пониженные части - Кума-Манычскую и Прикаспийскую низменности. В пределах последней широко представлены также интразональные дельтовые и пойменные ландшафты. С точки зрения современного административного деления, полупустынные ландшафты наиболее широко представлены на востоке Ставропольского края и в северных частях Чеченской Республики и Дагестана (Атаев, Братков, 2010).

Материалы и методы

Для оценки изменчивости агроклиматических ресурсов полупустынных и пустынных ландшафтов Северного Кавказа использовались данные опорных метеостанций Рощино, Дивное, Наурская, Махачкала и Дербент за период с 1961 по 2022 гг. С учетом того, что за начало современной волны глобального потепления принимают 1970-е годы (Методы оценки ..., 2012), то в качестве базового периода (нормы) используются данные из «Справочника по климату СССР» (1966), где представлены сведения за период с 1881 по 1964 гг. Аномалии определены как отклонения наблюденных значений от нормы.

Оценка термических ресурсов проводилась на основе следующих показателей:

даты начала и конца вегетационного периода, т.е. даты перехода температуры воздуха через тот или иной предел;

продолжительность периода с температурами выше определенных пределов;

средняя сумма температур за вегетационный период;

средняя температура самого холодного и самого теплого месяцев календарного года;

обеспеченность вегетационного периода теплом (Кельчевская, 1971).

Для характеристики увлажненности территории используется множество показателей в виде тех или иных функций от суммы осадков и максимально возможного испарения (т. е. испаряемости). Наиболее известными являются гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК) и коэффициент увлажнения Иванова (Ку; Методы оценки ..., 2012).

Поскольку Ку характеризует увлажнение с учетом осадков холодного периода, что не дает адекватного представления об увлажнении территории в период активной вегетации, то в настоящей работе анализируется только ГТК. влагообеспечение агроклиматический полупустынный ландшафт

Результаты и обсуждение

Средняя годовая температура воздуха за период с 1961 по 2020 гг. в полупустынных и пустынных ландшафтах Северного Кавказа составила 11.8°С. Отмечается увеличение годовой температуры воздуха за рассматриваемый период в среднем на 0.86°С (табл. 1). Все значения среднеквадратического отклонения (о) попадают в доверительный интервал. Основной вклад в увеличение среднегодовой температуры воздуха внесли месяцы холодного периода.

Сумма активных температур, превышающая 5°С, выросла на 4-9%. Сумма активных температур, превышающая 10°С, выросла на 7-11% (табл. 2). На исследуемой территории отмечается тенденция к смягчению зим, благоприятных для перезимовки сельскохозяйственных культур. Мягкой называется зима, для которой средняя температура самого холодного месяца не опускается ниже 5°С (Шашко, 1985). Из данных таблицы 2 следует, что средние температуры января устойчиво повышались. Средняя температура июля также имеет тенденцию к росту.

Переход среднесуточной температуры через 0°С весной наступает раньше в среднем на 16 дней; через 5°С - на 11 дней; через 10°С - на 10 дней; через 15°С - на 3 дня.

Переход среднесуточной температуры через 0°С осенью наступает позже в среднем на 7 дней; через 5°С - на 3 дня; через 10°С - на 1 день; через 15°С - на 3 дня.

Соответственно, продолжительность периода при переходе через 0°С увеличилась в среднем на 17 дней; через 5°С - на 15 дней; через 10°С - на 10 дней; через 15°С - на 8 дней (табл. 3).

Бахчевые культуры предъявляют высокие требования к теплу. Арбуз можно успешно возделывать лишь в тех районах, где сумма эффективных температур достигает 3000 ... 3200°С.

Для успешного возделывания дыни являются благоприятными районы возделывания, обеспечивающие сумму эффективных температур 2500 ... 3000°С. Тыква, несмотря на меньшую требовательность к теплу, в зависимости от вида требует суммы активных температур 2000...3000°С (Колебошина и др., 2017). Кроме того, температура 10°С считается «жизненным нулем» для арбуза (Малуева, Бочерова, 2020).

Таблица 1. Отклонение температуры воздуха за период с 1961 по 2020 гг. от среднемноголетнего значения.

Примечания к таблице 1: *среднее - средняя величина температуры месяца и года, оС; отклонение от нормы - разница между данными за рассматриваемый период с данными из «Справочника по климату СССР» (1966); о - среднеквадратическое отклонение.

Таблица 2. Изменения показателей термического режима территории Северного Кавказа за 19612020 гг.

В работе «Температура» (Студми ..., 2021) представлена сумма активных температур, подходящая для различных сортов винограда. За исключением северо-западного ареала полупустынных и пустынных ландшафтов Северного Кавказа, на остальной рассматриваемой территории имеются благоприятные условия для выращивания бахчевых культур, а также практически всех видов сортов винограда, за исключением очень поздних (табл. 4).

Таблица 3. Даты устойчивого перехода среднесуточной температуры воздуха через 0, 5, 10, 15°С весной и осенью.

В пределах полупустынных и пустынных ландшафтов Северного Кавказа в среднем выпадает 414 мм осадков (табл. 5). В среднем за рассматриваемый период отклонение от нормы в сторону увеличения составило 36 мм. Отрицательное отклонение от нормы отмечается только в Махачкале, где практически во все месяцы идет недобор осадков. Тогда как по остальным метеостанциям отмечается превышение осадков в сравнении с нормой. Значительно осадки увеличились (более 10% нормы) в Дивное и Наурская (11%), а также в Рощино (24%).

Таблица 4. 98% обеспеченность вегетационного периода суммой температур выше 10°С за период с 1961-2020 гг.

В целом значение ГТК варьирует от 0.5 до 0.7, что соответствует сухой степи. Изменения ГТК находятся в пределах естественной флуктуации.

Таблица 5. Отклонение осадков от нормы за период с 1961 по 2020 гг.

Выводы

В целом в пределах полупустынных и пустынных ландшафтов Северного Кавказа в период с 1961 по 2020 гг. отмечается улучшение условий теплообеспечения территории: годовая температура и суммы активных температур выросли; зимы стали более мягкими, а лето более жарким; увеличилась продолжительность периода с устойчивым переходом среднесуточной температуры воздуха через 0, 5, 10, 15°С.

Также можно говорить об улучшении влагообеспечения территории, за исключением Махачкалы, где недобор осадков связан с изменением местной циркуляции атмосферы. Не смотря на рост осадков ГТК остается в пределах, характерных для сухих степей.

Современные агроклиматические условия полупустынных и пустынных ландшафтов Северного Кавказа (кроме северо-западного ареала) благоприятны для выращивания бахчевых культур и всех видов сортов винограда, за исключением очень поздних.

Финансирование. Работа выполнена в рамках госзадания № FZNU-2021-0002 Грозненского государственного нефтяного технического университета «Оценка изменчивости агроклиматических условий Северного Кавказа в связи с глобальными изменениями климата».

Список литературы

1. Аджиева А.А., Кондратьева Н.В. 2009. Изменение климата и гидрометеорологические явления в горных районах Кавказа // Устойчивое развитие горных территорий. Т. 1. № 1. С. 68-72.

2. Аджиев А.Х., Шевченко А.В., Кондратьева Н.В., Юрченко Н.В. 2022. Деградация оледенения Большого Кавказа под воздействием климатических изменений // Успехи современного естествознания. № 6. С. 27-34.

3. Атаев З.В., Братков В.В. 2010. Современные климатические изменения полупустынных ландшафтов Северного Кавказа // Юг России: экология, развитие. № 3. С. 15-20.

4. Атаев З.В., Братков В.В., Гаджибеков М.И. 2018. Сезонная и многолетняя динамика полупустынных ландшафтов Северо-Западного Прикаспия (на примере можжевелового урочища «Буруны» Терско- Кумской низменности) // Известия ДГПУ. Естественные и точные науки. Т. 12. № 4. С. 34-48.

5. Ашабоков Б.А., Федченко Л.М., Ташилова А.А., Кешева Л.А., Теунова Н.В. 2020. Пространственно-временное изменение климата юга европейской территории России, оценка его последствий, методы и модели адаптации АПК. Нальчик: ООО «Печатный двор». 476 с.

6. Братков В.В., Атаев З.В. 2017. Оценка влияния современных климатических условий на природнотерриториальные комплексы Северо-Восточного Кавказа (по материалам дистанционного зондирования Земли) // Мониторинг. Наука и технологии. № 2 (31). С. 6-14.

7. Братков В.В., Заурбеков Ш.Ш., Атаев З.В. 2014. Мониторинг современных климатических изменений и оценка их последствий для ландшафтов Северного Кавказа // Вестник РАЕН. Т. 14. № 2. С. 7-16.

8. Кельчевская Л.С. 1971. Методы обработки наблюдений в агроклиматологии. Л: Гидрометеорологическое издательство. 214 с.

9. Колебошина Т.Г., Егорова Г.С., Рябчикова Н.Б., Вербицкая Л.Н. 2017. Сроки сева арбуза, дыни, тыквы в зависимости от их биологических особенностей // Известия нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. № 4 (48). С. 129-135.

10. Керимов И.И., Братков В.В., Бекмурзаева Л.Р. 2021а. Современные климатические тренды полупустынных ландшафтов Северного Кавказа // Устойчивое развитие горных территорий. Т. 13. № 4. C. 576-589.

11. Керимов И.И., Братков В.В., Бекмурзаева Л.Р. 2021б. Современные климатические изменения степных ландшафтов Северного Кавказа (на примере Чеченской Республики) // Известия ДГПУ. Т. 15. № 2. С. 4653.

12. Малуева С.В., Бочерова И.Н. 2020. Влияние погодных условий на урожайность и биохимический состав плодов арбуза // Овощи России. Т. 3. С. 31-35.

13. Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем . 2012 / Ред. С.М. Семёнов. М.: Росгидромет. С. 165-188.

14. Минобрнауки России. 2021. Карбоновые полигоны [Электронный ресурс

15. Справочник по климату СССР. 1966. Вып. 13. Ч. 2 / Ред. В.Ф. Проценко. Л.: Гидрометиздат. 492 с.

16. Студми - учебные материалы для студентов. 2023. Температура [Электронный ресурс

17. Шашко Д.И. 1985. Агроклиматические ресурсы СССР. М.: Гидрометеоиздат. 243 с.

18. Tashilova A.A. 2021. Аш^щ of climate change in Terskol over the last 60 years // All-Russian open conference on cloud physics and weather modification. Nalchik, 8-10 September 2021. Nalchik: IOP Publishing Ltd. P. 012038. Tashilova A.A., Kalov Kh.M., Kesheva L.A., Teunova N. V. 2021. Сomprehensive analysis of snow cover in the south of Russia // All-russian open conference on cloud physics and weather modification. Nalchik, 8-10 September 2021. Nalchik: IOP Publishing Ltd. P. 012039.

Размещено на Allbest.ru