Первые метеорологические станции на территории Кыргызстана были открыты силами представителей русской интеллигенции в конце ХХ века. Однако систематические наблюдения на сети государственных станций и постов по единой методике и программам начаты только в первой трети ХХ века. К 1985 г. сеть достигла наибольшего развития и включала в себя 79 метеорологических станций, в том числе 7 специализированных снеголавинных, 7 авиаметеорологических, 3 аэрологические, 9 гидрологических, 1 водобалансовую, 3 озерные станции и 149 гидрологических постов. На 5 станциях проводились актинометрические наблюдения.

В последующем началось сокращение наблюдательной сети, особенно интенсивное, по экономическим причинам, после 1990 г.

Существующая в настоящее время сеть Кыргызгидромета включает в себя 30 метеостанций, в том числе 1 аэрологическую, 3 снеголавинных, 8 объединенных гидрологических, 1 озерную обсерваторию и 75 гидропостов. На трех метеостанциях осуществляются актинометрические наблюдения. Восемь станций являются корреспондентами ВМО. Техническое оснащение сети и подразделений Кыргызгидромета не соответствует требованиям сегодняшнего дня вследствие отсутствия современного гидрометеорологического оборудования и других технических средств.

Для исследования колебаний приземной температуры воздуха и осадков на территории Кыргызстана использованы многолетние данные (общий период 1885-2000 гг.) 19 метеостанций Кыргызгидромета, расположенных в различных климатических областях на высотах от 0,76 до 3,64 км и достаточно равномерно освещающих его высотные зоны ниже снеговой линии.

Наблюдаемые в настоящее время региональные изменения климата есть следствие его глобальных изменений [1, 4, 11]. По последним оценкам МГЭИК [3, 11] за истекшее столетие средняя температура приземного слоя воздуха для Земли в целом возросла на 0,6±0,2°С, количество атмосферных осадков увеличилось на 5-10% в большинстве районов средних и высоких широт северного полушария. При этом наибольшее потепление отмечалось с 1910 по 1945 гг. и с 1976 по 2000 гг., а в период 1946-1975 гг. имело место похолодание. Наиболее теплыми были 90-е годы, а самым теплым - 1998 г.

На территории Кыргызстана четко выделяются 4 различные климатические области [7]: 1 - северный, северо-западный Кыргызстан (ССЗК); 2 - юго-западный Кыргызстан (ЮЗК); 3 - Иссык-Кульская котловина (ИКК); 4 - Внутренний Тянь-Шань (ВТШ). Рассчитанные линейные тренды средних месячных и годовых температур воздуха и сумм осадков по 9 длиннорядным (70-120 лет) метеостанциям (МС), расположенным в этих областях в диапазоне высот 0,76.3,64 км и характеризующие в целом фактическое изменение температуры воздуха и осадков в ХХ в., приведены в табл.1 и на рис.1.

Как видно, в среднем для всей территории Кыргызстана средняя годовая температура в ХХ в. в пересчете на 100 лет возросла на 1,6°С, что значительно выше глобального потепления 0,6°С. Наибольшее потепление наблюдалось зимой (2,6°С), а наименьшее - летом (1,2°С). При этом как по отдельным климатическим областям, так и станциям внутри областей, т.е. высотным зонам, оно было существенно неодинаковым. В северном, северозападном Кыргызстане диапазон потепления для года за 100 лет составил 0,8.2°С, югозападном - 0,6.2,4°С, в Иссык-Кульской котловине потепление было около 2,4°С, во Внутреннем Тянь-Шане - 1,2°С (одинаковое по трем станциям). На большинстве станций зимой потепление оказалось более значительным, чем летом. Причем для Нарына (2,04 км, ВТШ) в январе оно достигало 5,2°С за 100 лет. Тренды значений годовой температуры для 7 из 9 станций статистически значимы на уровне доверительной вероятности 0,99. Это свидетельствует о том, что повышение температуры вышло за рамки случайных колебаний.

Таблица 1 Значения линейных трендов температуры (b_Т°С/10 лет) и осадков (b_rмм/10 лет) в ХХ в.

метеорологическая станция кыргызстан климат

Рис.1 Изменение средних годовых температур воздуха и сумм осадков по метеостанциям за период инструментальных наблюдений в ХХ в.

Ломаная кривая - фактические колебания температуры и осадков; сплошная линия - рассчитанный линейный тренд; линии после 2000 г. экстраполяция тренда до 2010 г. и границы доверительного интервала колебаний (с вероятностью Р = 0,90).

Осадки в целом по территории Кыргызстана в ХХ в. увеличились незначительно (на 23 мм или на 6%). В трех климатических областях в пересчете на 100 лет годовые суммы осадков возросли: ССЗК на 31.93 мм (6-22% от нормы), ЮЗК - 61.239 мм (16-32%), ИКК - 1.6 мм (до 2%). Во Внутреннем Тянь-Шане, занимающем значительную часть территории Кыргызстана, они либо практически остались неизменными (МС Нарын, рост 11 мм/100 лет), либо значительно уменьшились, на 126.167 мм за 100 лет, что составляет 41-47% от нормы (МС Суусамыр, Тянь-Шань). Примерно для половины числа станций годовые ?_r являются статистически значимыми на уровне доверительной вероятности 0,99.

Таким образом, для орографически сложной горной территории Кыргызстана, по данным инструментальных наблюдений, отмечено значительно более высокое, чем глобальное для Земли, повышение средней годовой температуры в ХХ в. - на 1,6°С с изменениями роста по территории в диапазоне 0,6.2,4°С. Годовые суммы осадков в среднем по территории почти не изменились (увеличение 23 мм или 6%). Однако имеет место четкая тенденция их увеличения от 1-2 до 20-30% во всех климатических областях Кыргызстана, кроме Внутреннего Тянь-Шаня. Здесь в высокогорной зоне осадки местами значительно уменьшились (на 41-47%), что существенно повысило аридность этой территории. Кроме характеристик временной динамики климата Кыргызстана в заключительном отчете по проекту ПРООН (ГЭФ) KYR/G 3/ приведены количественные данные о многих других его специфических особенностях и, прежде всего, высотных зависимостях температур и осадков в различных районах, зимних инверсиях температуры, когда она повышается (а не падает) с высотой и др.

Современный уровень мировой науки пока не позволяет прогнозировать климат будущего даже в пределах одного столетия. Для его оценки используются климатические сценарии (правдоподобные будущие состояния климатической системы), получаемые по глобальным климатическим моделям (ГКМ). Пространственное разрешение моделей по горизонтали составляет до 250 км, а по вертикали - до 1 км. По мнению МГЭИК, в целом качество расчетов климата по ГКМ можно признать, если еще не вполне удовлетворительным, то весьма обнадеживающим, по крайней мере, для масштабов более субконтинентального и от сезонного до внутривекового разрешения. Ни одна из моделей и ни один из климатических сценариев не могут быть признаны лучшими в смысле их более высокой достоверности. Необходимо для любой территории иметь спектр климатических сценариев, описывающих весь диапазон возможных климатических условий будущего. Объяснение этому можно найти в том, что антропогенные изменения климата зависят от развития Мира, т.е. его будущих экономики, технологий, народонаселения и взаимодействия стран с различным уровнем развития. Интегрально все эти факторы выражаются через сценарии выбросов парниковых газов в атмосферу. В настоящее время МГЭИК рассматривает 40 вариантов возможных сценариев выбросов [10], объединенных в 4 качественно различных сюжетных линии. Одновременно различными научными школами разработано 15 глобальных климатических моделей (и число их будет расти), использующих эти сценарии. Однако отличительной особенностью всех ГКМ является заданная ограниченность их чувствительности в пределах 1,5.5°С для условий удвоения концентрации СО2 по сравнению с современной (условно для 1990 г.), что соответствует современным знаниям о климатической системе Земли.

Для расчета климатических сценариев Кыргызстана на период 2050 и 2100 гг. был использован рекомендованный МГЭИК программный комплекс Magicc&ScenGen [12], по которому рассчитано 12 сценариев, соответствующих трем ГКМ разной чувствительности, двум вариантам сценариев выбросов парниковых газов (IS92a - средневысокие выбросы с удвоением концентрации СО₂ к 2100г и IS92c - средненизкие выбросы с увеличением концентрации на 35%), а также с учетом (без учета) ослабляющего потепления влияния сульфатных аэрозолей антропогенного происхождения. Кроме того, дополнительно два сценария рассчитаны по предыдущему комплексу GRADS.

В табл.2 и 3 приведены полученные по Magicc&ScenGen численные значения 6 сценарных повышений температуры ?Т_а°С, рассчитанные с учетом влияния аэрозоля, а также изменений отношения осадков R_а по сравнению с базовым периодом 1961-1990 гг. Графики гистограмм сценариев показаны на рис.2 и 3. Эти данные позволяют достаточно полно описать возможные будущие климатические условия Кыргызстана.

Таблица 2 Сценарии потепления (DТ_а°С) для территории Кыргызстана по сезонам и в среднем за год на период 2050 и 2100 гг. по трем моделям Magicc&ScenGen для сценариев выбросов IS92a и IS92c с учетом влияния аэрозоля

Таблица 3 Сценарии изменения осадков (Rа) для территории Кыргызстана по сезонам и в среднем за год на период 2050 и 2100 г. по трем моделям Magicc&ScenGen для сценариев выбросов IS92a и IS92c с учетом влияния аэрозоля

Рис.2. Гистограммы сезонных (З, В, Л, О) и годовых сценариев потепления на период 2050 и 2100 г. по данным табл.2.

Рис.3. Гистограммы сезонных (З, В, Л, О) и годовых сценариев изменения увлажнения на период 2050 и 2100 г. по данным табл.3.

По модели средней чувствительности HadCM-2 к 2100 г. для сценария средневысоких выбросов IS92a возможно потепление на 3°С, если учитывать влияние аэрозолей. Без такого учета оно было бы больше на 0,5°С. Для сценария средненизких выбросов IS92c потепление будет еще меньше - 2,4°С и почти не будет зависеть от аэрозольных выбросов. Повышение температуры относительно равномерно по сезонам года, хотя по обоим сценариям оно несколько меньше весной. Однако не следует ожидать заметно более высоких, чем в другие сезоны, зимних потеплений.

Модель UKTR к 2100 г дает более высокий уровень потепления: для IS92a в году ?Т_а=4,4°С, а для IS92c потепления намного меньше - ?Т_а=3,1°С. Сезонный ход потепления достаточно ровный и можно говорить лишь о незначительно более высоких значениях зимней температуры.

Модель CSIRO2-EQ дает результаты, практически совпадающие с HadCM-2. Ее отличительной особенностью являются заметно более высокие значения зимневесенней температуры по сравнению с летней (примерно на 1,5°С для IS92a).

Таким образом, к 2100 г. общий диапазон сценариев потепления равен 2,3.4,4°С для средней годовой температуры и 1,8.4,8°С - для значений температуры в различные сезоны года.

В табл.3 и на рис.3 сценарии изменения осадков R_а удобно интерпретировать как процентное увеличение (уменьшение) количества осадков относительно базового периода 1961-1990 гг., если приведенные значения Rа умножить на 100%. По модели HadCM-2 при средневысоких выбросах IS92a осадки к 2100 г. существенно возрастут - на 54% в году. При средненизких выбросах IS92c увеличение осадков будет меньше, однако оно остается существенным - на 16%. Характерно, что количество осадков возрастет во все сезоны в пределах диапазона на 6.,84%.

Увеличения осадков на HadCM-2 наиболее высокие и могут рассматриваться как сценарии, наиболее смягчающие потепление в Кыргызстане, основная часть территории которого является аридной.

Модель UKTR дает сценарии более низкого увеличения осадков к 2100 г. Они возрастут в году на 23% при средневысоких выбросах IS92a и останутся неизменными при средненизких выбросах IS92c. При этом при IS92c возможно даже снижение осадков летом до 89% от современных (т.е. на 11% ниже). Диапазон сезонных изменений осадков по этой модели составляет 89-146%.

Модель CSIRO2-EQ к 2100 г. дает наиболее малое изменение осадков в году по сравнению с современными: рост на 17% при IS92a и уменьшение на 6% при IS92c. Сценарии увлажнения по этой модели самые неблагоприятные для возможных условий будущего потепления.

Таким образом, к 2100 г. общий диапазон сценариев увлажнения меняется от уменьшения годовых сумм осадков на 6% до их роста на 54%, а для сезонных - от уменьшения на 20% до роста на 84%.

В заключение надо еще раз подчеркнуть, что полученные климатические сценарии наиболее полно будут учтены в практических приложениях, если их рассматривать как спектр возможных будущих климатических условий, при которых годовое потепление может составить 2,3.4,4°С, а годовые суммы осадков могут измениться в пределах от небольшого уменьшения (на 6%) до значительного их роста (на 54%). Однако в случае необходимости выбора единственного сценария, в качестве предварительной экспертной оценки следует рекомендовать для всей территории Кыргызстана к 2100 г. повышение средней годовой температуры в пределах 2,5.3,0°С и увеличение годовой суммы осадков на 10-15% по сравнению с их нормами для 1961-1990 гг. Это соответствует зарегистрированным в 1900-2000 гг. изменениям климатических условий и средним сценарным оценкам изменения климата к 2100 гг. по глобальным моделям.

Однако следует учесть, что на самом деле изменение температуры и, прежде всего, осадков по территории будет неодинаковым. Об этом убедительно говорят их зарегистрированные колебания в ХХ в. Возможно, что во Внутреннем Тянь-Шане на высотах более 2 км осадки значительно уменьшатся, что при одновременном потеплении сильно усилит аридность этих областей, приведет к повышению высоты снеговой линии и, следовательно, дальнейшему сокращению оледенения.

Численные характеристики климатических сценариев для Кыргызстана находятся в согласии с полученными для других республик [2, 5, 6, 8], имеющих близкие или сходные климатические условия.

Несмотря на полученные по глобальным климатическим моделям достаточно впечатляющие результаты, их следует рассматривать не более как первый шаг на пути к оценке будущего климата Кыргызстана. Необходимо продолжить эти исследования на основе более полного учета местных орографических и циркуляционных особенностей республики как одних из основных климатообразующих факторов.

Литература