Об изменении длительности периодов между значениями некоторых пороговых температур на территории Республики Башкортостан

Размещено на http://www.allbest.ru/

Башкирский государственный университет

Башкирское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды

Об изменении длительности периодов между значениями некоторых пороговых температур на территории республики башкортостан

Э.М. Галеева,

кандидат географических наук, доцент,

К.Д. Силантьев,

агрометеоролог 1-й категории,

Е.Н. Сайфуллина,

кандидат географических наук, старший преподаватель

Аннотация

В статье отмечена необходимость исследования тенденций и величин изменения определенных агрометеорологических показателей на территории Республики Башкортостан. Указано, что в условиях изменяющегося климата важно выявить динамику температурного режима, влияющего на развитие сельскохозяйственных культур в период их вегетации. При этом достаточно информативным показателем является скорость нарастания положительных температур и интервал времени ее перехода через определенные пороговые значения, так как существует прямо пропорциональная связь скорости развития растений со скоростью нарастания температур. Впервые для изучаемой территории рассмотрена проблема изменения длительности времени перехода через пороговые температуры 0°, 5°, 10°, 15°С весной и осенью за период 1945-2018 гг. Установлено, что после года заметных климатических изменений в Республике Башкортостан самым стабильным и практически неизменным остался временной интервал перехода температур от 0° до 5°С весной и от 5° до 0°С осенью. Пространственные отличия в длине периода 5°-10°С по абсолютным значениям близки к этим показателям и также невелики. Однако на территории республики повсеместно существенно увеличена длительность весеннего периода нарастания температур 10°- 15°С. Особенно четко эта тенденция проявляется в пределах лесостепной и степной зон Русской равнины. Это приводит к заметному нарастанию продолжительности весеннего периода в пределах этих природных зон. Такая же тенденция наблюдается в данных природных зонах и в период начала осени, при переходе температур от 15° до 10°С. Проведенные исследования также фиксируют общее увеличение продолжительности осеннего периода на территории республики. При анализе географических закономерностей при изменении тенденций и продолжительности времени перехода между указанными пороговыми температурами ожидаемо проявляются различия, связанные с широтными изменениями температуры воздуха.

Ключевые слова: агроклиматические ресурсы, скорость нарастания температур, пространственно-временная изменчивость, Республика Башкортостан

Annotation

E.M. Galeeva1, K.D. Silantyev2, E.N. Sayfullina1

ON CHANGING THE DURATION OF PERIODS BETWEEN THE VALUES OF CERTAIN THRESHOLD TEMPERATURES WITHIN THE REPUBLIC OF BASHKORTOSTAN

The article examines the need for studying trends and magnitudes of changes in certain agrometeorological indicators in the Republic of Bashkortostan. It is pointed out that under changing climate it is important to identify the dynamics of the temperature regime affecting the development of crops during their growing season. Moreover, a rather informative indicator is the rate of positive temperature rise and the time interval of its transition through certain threshold values, since there is a direct proportional relationship between the rate of plant development and the rate of temperature rise. It is for the first time that the issue was considered regarding the change in the duration of the transition through threshold temperatures of 0 °, 5 °, 10 ° and 15 ° C in spring and autumn throghout the region in question between 1945 and 2018. It has been established that after a year of marked climatic changes in the Republic of Bashkortostan, the most stable and almost unchanged time interval is the temperature transition from 0 ° to 5 ° C in spring and from 5 ° to 0 ° C in autumn. Spatial differences in the duration of the period of 5 ° to 10 ° C in absolute values are small and close to these indicators. However, the duration of the spring period of temperature rise of 10 ° to 15 ° C has been significantly increased everywhere in the republic. This tendency is especially pronounced within the forest-steppe and steppe zones of the Russian Plain. This leads to a noticeable increase in the duration of the spring period within these natural zones. The same tendency is also observed in these natural zones in early autumn, when temperatures change from 15 ° to 10 ° C. Our research also records a general increase in the duration of the autumn period in the republic. When analyzing geographical patterns under changing trends and the length of the transition period between the indicated threshold temperatures, differences associated with latitudinal changes in air temperature are expected to manifest themselves.

Key words: agroclimatic resources, temperature rise rate, spatio-temporal variability, Republic of Bashkortostan

Введение

В изменяющихся климатических условиях динамика определенных климатических показателей конкретных регионов имеет большое значение для некоторых климатозависимых отраслей экономики. Одной из важнейших задач мониторинга изменений климатических условий является агроклиматическая оценка сельскохозяйственных территорий. В частности, учет особенностей формирования температурных условий имеет важное значение для получения высоких и устойчивых урожаев в сельскохозяйственном производстве [1]. В условиях изменяющегося климата важно выявить динамику температурного режима, влияющего на развитие сельскохозяйственных культур [2].

Для определения потребностей сельскохозяйственных культур в тепле обычно фиксируют такие показатели, как средние многолетние суммы температур воздуха выше 5°, 10° и 15°С, обеспеченность этих сумм температур, уровень средних температур воздуха по месяцам в течение вегетационного периода. Однако не менее информативным показателем является скорость нарастания положительных температур и интервал времени ее перехода через указанные пороговые значения. В определенных температурных пределах существует прямо пропорциональная связь скорости развития растений со скоростью нарастания температур, а усиление процессов роста при повышении температуры происходит на различных этапах вегетации с неодинаковой скоростью. В общем случае для наступления каждой последующей фазы развития растений необходим более высокий уровень средних суточных температур [3-5]. Поэтому временной промежуток перехода к последующему пороговому значению температуры означает начало следующей фазы развития растений. Это определяется скоростью прохождения среднесуточной температуры через определенные пороговые значения (0°, 5°, 10°, 15°С). Знание среднемноголетних величин продолжительности и тенденций (сокращения или удлинения) сроков их перехода через определенные пороговые значения позволит определить изменение скорости развития растений в изменяющихся климатических условиях. Особенно это актуально для территорий с неустойчивым климатом, к которым относится территория республики, где наблюдается большая изменчивость скорости нарастания температур в отдельные годы. Вопрос длительности перехода через пороговые температуры имеет определенное прикладное значение не только в агрометеорологии. В частности, для прогнозных расчетов уровней и расходов воды весеннего половодья одним из основных факторов является характер и интенсивность снеготаяния, зависящего от хода температуры весной. Большое значение при этом имеют не только сроки перехода температур через 0°, 5°С, но и продолжительность временного интервала между этими датами. При правильном учете (значении) этого фактора обеспеченность прогноза в совокупности с другими характеристиками составляет 95% [6, 7].

В настоящее время основной аргумент - сроки перехода и скорость нарастания определенных температур - приходится брать из прогноза погоды, что влечет за собой ошибку в прогнозе дат прохождения максимальных уровней воды. Предлагаемые (пересмотренные) среднемноголетние интервалы времени между опорными температурами позволят скорректировать точность гидрологических прогнозов.

Для РБ обобщение подобных материалов не проводилось, в Атласе Республики Башкортостан [8] картографический материал по длительности периода между обозначенными опорными температурами отсутствует. Кроме того, эти временные сроки необходимо рассчитать с учетом изменений климатических условий последних лет и определить тенденции проходящих изменений.

агрометеорологический температурный вегетация

Методика исследования

Для обработки использовались даты устойчивого перехода весеннего и осеннего периодов через различные пороговые значения (0°, 5°, 10° и 15°С).

Для характеристики определения продолжительности сроков нарастания температур через определенные значения использованы фондовые данные отдела агрометпрогнозов и агрометеорологии Башкирского УГМС. Были обработаны и проанализированы непрерывные ряды наблюдений по 30 метеостанциям за период 1981-2018 гг. (табл. 1). Была рассчитана как длительность перехода (в днях) через определенные температурные пределы, так и среднее квадратическое отклонение (а). Для нахождения длительности перехода в днях от одного пограничного значения температур к другому использовался метод отсчета от вышестоящего значения к нижестоящему [9]. Начало исследуемого временного интервала было определено с учетом года начала заметных климатических изменений в республике. Им с определенной долей условности был выбран 1980 год [9]. Кроме того, было проведено сопоставление значений по продолжительности интервалов времени между указанными температурами и обозначена его тенденция (удлинение или сокращение) с помощью соответствующего знака.

Результаты и их обсуждение. Нами рассчитана длительность перехода между фиксированными температурами весной и осенью на территории республики (0°-5°, 5°-10°, 10°-15°С) (табл. 1).

Таблица 1. Длительность перехода между фиксированными температурами в Республике Башкортостан за период 1981-2018 гг.

Из анализа таблицы следует, что весна, несмотря на значительную неоднородность природных условий на территории РБ, имеет примерно одинаковую длительность на территории различных природных зон и подзон. При этом пространственные отличия в длине периода 0°-5°С между зонами небольшие - до 6 дней. В целом длительность этого периода составляет во всех зонах от 12 до 18 дней. Длительность периода нарастания температур воздуха 5-10°С сопоставима с длительностью временного интервала предыдущего показателя и составляет от 10 до 19 дней. Длительность периода нарастания температур 10°-15°С повсеместно существенно увеличена - от 24 до 32 дней, что, вероятно, связано с возвратом холодов в мае. При этом самые большие значения продолжительности периодов между пороговыми температурами характерны для горно-лесной зоны Южного Урала и некоторых прилегающих к ней районов (Месягутовская лесостепь), минимальные - для степной зоны Русской равнины и Башкирского Зауралья.

Осень на территории Республики Башкортостан немного длиннее весны. При этом продолжительность периода переходов температур воздуха от 15° до 10°С проходит несколько быстрее весеннего перехода от 10° до 15°С и колеблется в пределах 20-29 дней. Однако максимальные значения его продолжительности наблюдаются не в горных районах, а в северной части РБ (лесная зона). Осенний период падения температур от 10° до 5°С увеличен по сравнению с весенним периодом нарастания этих же температур и составляет 12-24 дня. И самым продолжительным периодом осени является временной отрезок перехода температур от 5° до 0° С. Пространственные различия по этому показателю очень небольшие, по территории республики он равен 19-24 дням, что примерно на 6-7 дней больше, чем нарастание этих же температур весной.

Средние квадратические отклонения увеличиваются по мере наступления весны и сохраняют достаточно высокие значения в течение осеннего периода. Они имеют приблизительно одинаковые невысокие значения лишь в самом начале весеннего периода. Наибольшая среднегодовая стабильность в значениях продолжительности перехода пороговых температур наблюдается в начале весны при переходе температуры от 0° к 5°С.

Нами также был проведен сравнительный анализ изменения длительности перехода через пороговые значения температур в периоды до и после года значительных климатических изменений в республике (табл. 2). Очевидно, что в изменяющихся климатических условиях самым стабильным является временной интервал перехода от 0° до 5°С (в большинстве случаев разница составила 1-2 дня в сторону его увеличения).

Таблица 2. Изменения продолжительности времени перехода через пороговые температуры за период 1981-2018 гг. по сравнению с периодом 1945-1980 гг.

Период понижения аналогичных осенних температур менее однороден как по абсолютным величинам, так и по направленности, но вычисленные значения изменений в большинстве случаев также составляют 1-2 дня. Изменение времени нарастания температур 5°-10°С характеризуется более высокими числовыми значениями (1-5 дней), при этом для большинства метеостанций характерно его уменьшение по сравнению с базовым периодом (до 1981 года). Длительность осеннего перехода между этими же температурами характеризуется преобладанием значений положительного знака, что свидетельствует об увеличении периода ранней осени на территории республики, изменения в основном находятся в пределах 1-5 дней с отдельными исключениями (Верхнеяркеево и др.). Наибольшие и однородные изменения характерны для периода нарастания температур в пределах 10°-15°С. Его сокращение наблюдается не часто, а в пределах лесостепной и степной зон Русской равнины этот период повсеместно увеличивается от 4 до 8 дней, что приводит к увеличению времени весеннего периода в целом. Аналогичный осенний период снижения этих же температур менее однороден, однако в пределах этих же зон преобладает такая же тенденция с менее значимыми величинами (1-5 дней). Каких-либо географических закономерностей при изменении продолжительности времени перехода между опорными температурами не выявлено. Исключение составляют лесостепная и степная зона Русской равнины с описанными выше закономерностями изменения продолжительности отдельных периодов.

При анализе пространственной изменчивости продолжительности рассматриваемых периодов ожидаемо проявляются различия, связанные с широтными изменениями температуры. Так, при анализе географического распределения времени нарастания температур 0°-5°С минимальные значения его длительности приходятся на крайние южные и юго-восточные районы республики (12 дней и менее). Увеличение периода нарастания рассматриваемых температур происходит с юго-запада на северо-восток (более 16 дней). Отклонение от широтного распределения значений происходит вблизи гор Южного Урала, где наблюдается меридиональная направленность изменений. Такая же закономерность обнаруживается и на менее высоких положительных элементах рельефа.

Для периода нарастания температур 5°- 10°С тенденция сохраняется, для остальных температурных интервалов требуется картирование данных изменений и последующий их анализ.

Выводы

При расчете среднемноголетних значений длительности перехода через пороговые значения температур для территории республики было установлено, что наибольшая межгодовая стабильность и наименьшая пространственная изменчивость продолжительности наступления пороговых температур характерна для начала весны при переходе от 0° к 5°С (12-18 дней). Пространственные отличия в длине периода 5°-10°С близки к данным показателям и тоже невелики (10-19 дней). Длительность периода нарастания температур 10°-15°С на территории республики повсеместно существенно увеличена - от 24 до 32 дней. При этом для данного периода характерны повышенные значения среднеквадратических отклонений.

Осень на территории Республики Башкортостан немного длиннее весны. При этом продолжительность периода переходов температур воздуха через указанные значения превышает соответствующие весенние показатели. Особенно ярко это проявляется при анализе длительности интервала 5°-0°С, для всего осеннего периода сохраняются повышенные значения среднеквадратических отклонений.

Изменения длительности времени перехода между пороговыми температурами (°С) в днях за период заметных изменений климата (1981-2018 гг.) по сравнению с предшествующим периодом (до 1981 года) показали: разница в изменении их длительности в большинстве случаев невелика - до трех-четырех дней. Преобладает нарастание временного интервала на срок от 1 до 3 дней. Самым стабильным в плане изменения продолжительности в изменяющихся климатических условиях является временной интервал перехода температур от 0° до 5°С. Самые большие изменения характерны для периода нарастания температур в пределах 10°-15°С в пределах лесостепной и степной зон Русской равнины, где этот период повсеместно увеличен. Это приводит к нарастанию продолжительности весеннего периода в пределах этих природных зон. Такая же тенденция наблюдается в данных природных зонах и в период начала осени. Для Башкирского Южного Урала и некоторых прилегающих территорий, наоборот, характерно сокращение промежутка времени между всеми зафиксированными температурами. Географические закономерности выявленных изменений можно проследить только для этих территорий. В остальных случаях тенденции зачастую разнонаправлены, в ряде случаев в пределах одного пункта значения изменения за весенний или осенний периоды в целом взаимно компенсируются [10].

Литература

1. Грингоф И.Г., Клещенко А.Д. Основы сельскохозяйственной метеорологии. Т. 1. Потребность сельскохозяйственных культур в агрометеорологических условиях и опасные для сельскохозяйственного производства погодные условия. Обнинск: ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», 2011. 808 с.

2. Григорьева Е.А. Динамика временных границ вегетационного периода в южной части российского Дальнего Востока // Региональные проблемы. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН, 2009. № 12. С. 29-34.

3. Грингоф И.Г., Пасечнюк А.Д. Агрометеорология и агрометеорологические наблюдения. Учебник для гидрометеорологических средних специальных учебных заведений Росгидромета. СПб., 2005. 552 с.

4. Лебедева В.М., Страшная А.И. Основы сельскохозяйственной метеорологии. Т. 2. Методы расчетов и прогнозов в агрометеорологии. Кн. 2. Оперативное агрометеорологическое прогнозирование. Обнинск: ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», 2012. 216 с.

5. Мищенко З.А. Суточный ход температуры воздуха и его агроклиматическое значение. Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1962. 200 с.

6. Елфимова П.И., Пацков А.Л., Летина М.Г. Методика прогнозирования элементов весеннего половодья р. Белой у г. Стерлитамак. Уфа, 1955. 30 с.

7. Макарова Т.Т. Краткая записка по методике составления прогноза элементов весеннего половодья для р. Белой у г. Бирска. М., 1996. 35 с.

8. Атлас Республики Башкортостан / под ред. И.М. Япарова. Уфа: Китап, 2005. 419 с.

9. Венцкевич Г.З. Сельскохозяйственная метеорология / под ред. В.В. Синельщикова. Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1952. 304 с.

10. Гареев А.М., Галеева Э.М., Силантьев К.Д. Основные тенденции и показатели изменений гидрометеорологических условий на территории Республики Башкортостан // Вестник Академии наук Республики Башкортостан. 2019. Т. 33. № 4 (96). С. 14-15.

References

1. Gringof I.G., Kleshchenko A.D. Osnovy selskok- hozyaystvennoy meteorologii [Fundamentals of agricultural meteorology]. Vol. 1. Potrebnost selskokhozyaystvennykh kultur v agrometeoro- logicheskikh usloviyakh i opasnye dlya selskokho- zyaystvennogo proizvodstva pogodnye usloviya [The need for agricultural crops in agrometeoro- logical conditions and dangerous weather conditions for agricultural production]. Obninsk, VNI- IGMI-MTsD, 2011. 808 p. (In Russian).

2. Grigoryeva E.A. Dinamika vremennykh granits vegetatsionnogo perioda v yuzhnoy chasti rossyyskogo Dalnego Vostoka [Dynamics of the time limits of the growing season in the southern part of the Russian Far East]. Regionalnye prob- lemy [Regional problems]. Birobidzhan, IKARP DVO RAN, 2009, no. 12, pp. 29-34. (In Russian).

3. Gringof I.G., Pasechnyuk A.D. Agrometeorologi- ya i agrometeorologicheskie nablyudeniya [Agrometeorology and agrometeorological observations]. Training book for hydrometeorological secondary special education institutions of Ros- gidromet. St. Petersburg, 2005. 552 p. (In Russian).

4. Lebedeva V.M., Strashnaya A.I. Osnovy selskok- hozyaystvennoy meteorologii [Fundamentals of agricultural meteorology]. Vol. 2. Metody raschet- ov i prognozov v agrometeorologii [Methods of calculations and forecasts in agrometeorology]. Book 2. Operativnoe agrometeorologicheskoe prognozirovanie [Operational agrometeorologi- cal forecasting]. Obninsk, VNIIGMI-MTsD, 2012. 216 p. (In Russian).

5. Mishchenko Z.A. Sutochnyy khod temperatury vozdukha i ego agroklimaticheskoe znachenie [The daily course of air temperature and its climatic significance]. Leningrad, Gidrometeoro- logicheskoe izdatelstvo, 1962. 200 p. (In Russian).

6. Elfimova P.I., Patskov A.L., Letina M.G. Meto- dika prognozirovaniya elementov vesennego polovodya r. Beloy u g. Sterlitamak [Method of forecasting elements of the spring flood on the Belaya River near Sterlitamak]. Ufa, 1955. 30 p. (In Russian).

7. Makarova T.T. Kratkaya zapiska po metodike sostavleniya prognoza elementov vesennego polovodya dlya r. Beloy u g. Birska [Brief note on the methodology for forecasting elements of spring flood for the Belaya River near Birsk]. Moscow, 1996. 35 p. (In Russian).

8. Atlas Respubliki Bashkortostan [Atlas of the Republic of Bashkortostan]. I.M. Yaparov (ed.). Ufa, Kitap, 2005. 419 p. (In Russian).

9. Ventskevich G.Z. Selskokhozyaystvennaya me- teorologiya [Agricultural meteorology]. V.V. Sinelshchikov (ed.). Leningrad, Gidrometeoro- logicheskoe izdatelstvo, 1952. 304 p. (In Russian).

10. Gareev A.M., Galeeva E.M., Silantyev K.D. Os- novnye tendentsii i pokazateli izmeneniy gidro- meteorologicheskikh usloviy na territorii Respubliki Bashkortostan [Main trends and indicators of changes in hydrometeorological conditions in the Republic of Bashkortostan]. Vestnik akademii nauk RB - Bulletin of the Academy of Sciences of the Republic of Bashkortostan, 2019, vol. 33, no. 4 (96), pp. 14-15. (In Russian).

Размещено на Allbest.ru