Кретова Зоя Александровна

Казахстанско-Немецкий университет, специальность «Интегрированное управление водными ресурсами»

Анализ локального изменения снежного покрова (на примере Суусамырской котловины) в условиях глобальных климатических изменений

Снежный покров играет большую роль в формировании климатических особенностей территории, так как он способствует рассеиванию прямой солнечной радиации изменяет термические и динамические свойства подстилающей поверхности [1]. На фоне глобального изменения климата актуальными являются задачи по исследованию динамики изменения основных параметров снежного покрова в локальном масштабе. Суусамырская котловина благодаря своему физико-географическому расположению является стратегически важной для многих секторов экономики Кыргызской Республики. Для пастбищ отгонного животноводства и сельскохозяйственных угодий снежный покров создает условия для перезимовки растительного покрова и является основным источником накопления весенних запасов влаги в почве. Интенсивные снегопады нарушают режим работы основных автомагистралей республики, проходящих через Суусамырскую котловину. Велико его влияние на гидрологический режим речных бассейнов рек Суусамыр и Западный Каракол, являющимися притоками реки Кекемерен – одного их крупных притоков реки Нарын.

Проведение исследований и полученные результаты могут стать одной из основ формирования стратегий устойчивого развития данного региона с учетом изменения климата, а также гидрологического моделирования, имеющего большую значимость для всего региона Центральной Азии.

Как влияет глобальное изменение климата на локальный климат, в частности на режим залегания снежного покрова? Работа исходит из гипотезы, что изменения в глобальной климатической системе находят отклик на локальном изменении температуры воздуха, а также на изменении режима сезонных осадков, в том числе на сокращении продолжительности залегания снежного покрова.

Цель исследования – проведение анализа текущего изменения климата на территории Кыргызстана, а также изучение динамики изменения основных характеристик снежного покрова в локальном масштабе на примере Суусамырской котловины.

Задачами исследования являются:

- обзор глобальных и региональных тенденций изменения климата, климатических изменений в Кыргызстане и в Суусамырской котловине;

- обзор глобальных тенденций изменений снежного покрова; анализ изменения периода залегания устойчивого снежного покрова, времени максимального снегонакопления и периода наибольших изменений в режиме залегания устойчивого снежного покрова, изменения высоты устойчивого снежного покрова.

1 Глобальные, региональный и локальные тенденции изменения климата

На рисунке 1.1 представлены временные ряды среднегодовых аномалий температуры у поверхности Земли, осредненных по территории Земного шара (континенты и океаны), континентов Северного полушария (СП) и стран СНГ [2].

Ряд для Земного шара построен по ежемесячным данным о глобально осредненной аномалии приповерхностной температуры Университета Восточной Англии (массив hadcrut4gl.txt на сайте www.cru.uea.ac.uk). С 1970-х гг. наблюдается монотонный рост как глобальной, так и полушарной температур («современное глобальное потепление»), несколько замедлившийся в 21 веке [2]. Начало современного потепления условно относится к середине 1970-х гг. Для характеристики интенсивности изменения климата используется значение величины наклона линейного тренда за период с 1976 г. Линейный тренд среднегодовой температуры за период 1976-2014 гг. составил для Земного шара +0,17°C/10 лет, для суши Северного полушария (СП) +0.32°C/10 лет.

Рисунок 1.1 – средняя годовая аномалия приповерхностной температуры Земного шара, Северного полушария (суша) и СНГ за 1886-2014 гг. [2].

Для территории СНГ в целом линейный тренд среднегодовой температуры составляет +0,41°C/10 лет, то есть в два с половиной раза выше, чем скорость роста глобальной температуры и на треть выше скорости роста температуры в среднем по суше СП. Важно отметить, что в изменениях глобальной температуры с начала 21-го столетия наблюдается «плато» (то есть рост в это время очень мал или отсутствует), однако на территории СНГ продолжается рост среднегодовой температуры.

В целом для территории Кыргызстана изменение среднегодовой температуры, согласно линейному тренду, составляет 0,18°C/10 лет [3]. Во все сезоны года тренд изменения температуры воздуха остается положительным. Наибольшие изменения приходятся на весенний период, когда рост температуры составляет 0,42°C/10 лет, и на осенний – с ростом 0,24°C/10 лет. В летний и зимний периоды температура воздуха повышается не столь интенсивно.

Рост средней годовой температуры воздуха в Суусамырской котловине составляет 0,24°C/10 лет.

На территории Кыргызстана в целом преобладает тенденция к росту годовых сумм осадков (на 2,9%/10 лет), причем наибольший рост отмечается в летний и зимний периоды – на 7,0 и 5,2%/10 лет. Осенью отмечается незначительный рост осадков – на 1,9%/10 лет, в весенний период – сокращение на 1,6%/10 лет [3].

На общем фоне повышения осадков, существует несколько областей, где отмечается тенденция среднегодового снижения выпадения осадков, к которым относится также Суусамырская котловина (сокращение на 4%/10 лет).

Таким образом, изменение климата в целом по Земному шару характеризуется повышением средней годовой температуры воздуха. Однако повышение температуры в глобальном, региональном и локальном масштабах не однородно: за период 1976-2014 гг. рост глобальной температуры составляет +0,17°C/10 лет, для суши Северного полушария +0.32°C/10 лет. Рост температуры на территории СНГ значителен по сравнению с глобальным ростом и составляет +0,41°C/10 лет. Повышение средней годовой температуры в среднем для территории Кыргызстана меньше, чем для территории СНГ, но практически соответствует глобальным тенденциям (0,18°C/10 лет). Локальное изменение температуры в Суусамырской котловине составляет +0,24°C/10 лет.

2 Глобальные и локальные (на примере Суусамырской котловины) тенденции изменения режима снежного покрова

Во многих регионах мира снежный покров уменьшился, особенно весной. По результатам спутниковых наблюдений за 1966-2005 годы площадь снежного покрова в северном полушарии ежемесячно, кроме ноября и декабря, сокращается на 1,3 процента за десятилетие, причем самая значительная часть потерь приходится на весну и лето. В южном полушарии имеющиеся немногие результаты наблюдений показывают в основном либо снижение, либо отсутствие изменений за последние 40 и более лет [4].

Для определения изменения локального режима снежного покрова на примере Суусамырской котловины в настоящей работе приведены результаты расчетов следующих характеристик: изменение сроков формирования и разрушения устойчивого снежного покрова, изменения внутригодового режима и периода максимального снегонакопления, скорости изменения высоты устойчивого снежного покрова. Проведение анализа сокращения площади на исследуемой территории в настоящее время не представляется возможным. Все расчеты проведены по данным ежедневных наблюдений двух метеостанций – Суусамыр, расположенной на днище котловины (высота 2088 м, период наблюдений 1935-2014 гг.) и Тео-Ашуу южная (далее Тео-Ашуу), расположенной с ее северной части, на южном склоне Кыргызского Ала-Тоо под перевалом Тео-Ашуу (высота 3225 м, 1958-2014 гг.). Данные по снежному покрову взяты из архива Агентства по гидрометеорологии при МЧС Кыргызской Республики (Кыргызсгидромет).

Для оценки изменения продолжительности залегания снежного покрова были построены графики временного хода периодов его залегания с нанесенными на них линиями тренда, а также и уравнениями к ним для метеостанций Суусамыр и Тео-Ашуу (рисунок 2.1). Как видно из рисунка 2.1, в днище Суусамырской котловины по данным МС Суусамыр за 80-летний отрезок времени величина сокращения периода залегания устойчивого снежного покрова составляет 2 дня/10 лет. В пригребневой зоне Кыргызского Ала-Тоо за 56-летний отрезок времени число дней с устойчивым снежным покровом также сократилось, но с большей скоростью – 3 дня/10 лет.

Для выявления особенностей внутригодового распределения средней декадной высоты снежного покрова, а также для определения межгодовых изменений была построена гистограмма распределения средних декадных высот снежного покрова (норм) для последовательных климатических периодов 1935-1960, 1961-1990, 1991-2014 гг. для МС Суусамыр и 1958-1990, 1991-2014 гг. для МС Тео-Ашуу (рисунок 2.2 (а), (б)).

Рисунок 2.1 – Временной ход периода залегания устойчивого снежного покрова (- - -), кривые 11-летних скользящих средних, среднее значение (…), линия тренда (---) и уравнение линейных трендов по метеостанциям Суусамыр (а) и Тео-Ашуу (б).

Как видно из рисунка 2.2 (а), во внутригодовом распределении средних декадных высот на МС Суусамыр для всех трех климатических периодов, отмечается монотонное увеличение значений, начиная со времени формирования устойчивого снежного покрова во 2-ой декаде ноября, до максимальных значений, после чего отмечается резкое снижение значений. Максимальные значения (пики) для всех климатических периодов приходятся на различное время: для первого климатического периода – это 3-я декада марта, для второго периода – 2-я декада марта, для последнего (современного) периода – 1-я декада марта.

Таким образом, еще одним откликом на современные изменения климата является локальное изменение (на днище Суусамырской котловины) сроков максимального снегонакопления (сдвиг) на более ранние сроки.

Рисунок 2.2 – Межгодовое распределение средних декадных высот устойчивого снежного покрова (норм) для трех последовательных климатических периодов 1935-1960, 1961-1990, 1991-2014 гг. по МС Суусамыр (а) и 1958-1990, 1991-2014 гг. по МС Тео-Ашуу (б).

По данным МС Суусамыр за последний современный климатический период относительно двух предыдущих выявлено повышение значений с 3-ей декабря до 1-ой декады марта. После прохождения периода максимального снегонакопления (1-ая декада марта) во внутригодовом графике распределения, значение среднедекадной высоты за последний климатический период значительно сокращается. Так, в период с 3-ей декады марта до крайней даты разрушения снежного покрова – 2-ой декады апреля разница между данными первого и последнего климатических периодов значительна (максимальная разница отмечается в 1-ой декаде апреля и составляет 12 см).

Во внутригодовом распределении средних декадных высот снежного покрова по данным МС Тео-Ашуу за два климатических периода 1958-1990 и 1991-2014 гг. (рисунок 2.2 (б)) также наблюдается монотонное увеличение высоты, начиная с момента его формирования во 2-ой декаде сентября, до максимального значения в 1-ой декаде апреля (для обоих климатических периодов время пика совпадает). Далее отмечается резкое снижение высоты до 2-ой декады июня, обусловленное более быстрым процессом снеготаяния, чем процесс снегонакопления.

Анализ внутригодового распределения высот также осуществлен путем сравнения средних данных за последний климатический период (1991-2014 гг.) по сравнению с предыдущим периодом (1958-1990 гг.). Так, с периода формирования устойчивого снежного покрова - 2-ой декады сентября до 2-ой декады октября отмечается небольшое увеличение высоты. Далее с 3-ей декады октября до 2-ой декады декабря отмечается снижение значений, с третьей декады декабря до 2-ой декады апреля отмечается повышение значений с максимальной разницей в значениях 16 см в 3-ей декаде февраля. Разница средних значений за период со 2-ой декады апреля до разрушения устойчивого снежного покрова – 2-ой декады июля – также, как и для МС Суусамыр значительна и достигает максимального значения в 3-ей декаде мая.

Таким образом, в целом для Суусамырской котловины за последний климатический период отмечается значительное уменьшение средней декадной высоты устойчивого снежного покрова в период его разрушения, тогда как в центральный период холодного сезона отмечается увеличение значений.

Для оценки скорости изменения средней высоты устойчивого снежного покрова в целом за весь период наблюдений были построены графики распределения данной величины во времени с нанесенной на них линией тренда и уравнениями.

Рисунок 2.3 – Временной ход средней высоты устойчивого снежного покрова (- - -), кривые 11-летних скользящих средних, среднее значение (…), линия тренда (---) и уравнение линейных трендов по метеостанциям Суусамыр (а) и Тео-Ашуу (б).

Из рисунка 2.3 видно, что в целом для Суусамырской котловины отмечается незначительная тенденция увеличения средней высоты снежного покрова. Так, скорость изменения составляет 0,2 см/10 лет на днище котловины и 0,9 см/10 лет для пригребневой части Кыргызского Ала-Тоо.

Заключение

Глобальное изменение климата, характеризуется в основном повышением средней годовой температуры воздуха. Так, для Земного шара повышение составляет 0,17^оС/10 лет, для суши Северного полушария 0,32^оС/10 лет, для территории СНГ 0,41^оС/10 лет (за период с 1976 по 2014 гг.). На территории Кыргызстана рост среднегодовой температуры составляет 0,18°C/10 лет, что согласуется с глобальными значениями, но значительно меньше, чем в целом для территории СНГ. Рост средней годовой температуры воздуха в Суусамырской котловине составляет 0,24°C/10 лет. На территории Кыргызстана в целом преобладает тенденция к росту годовых сумм осадков на 2,9%/10 лет, при этом в Суусамырской котловине отмечается тенденция их сокращения на 4%/10 лет.

Среднемесячная площадь снежного покрова в Северном полушарии в течение последних 40 лет сокращается на 1,3 процента за десятилетие, причем самая значительная часть потерь приходится на весну и лето.

В Суусамырской котловине Кыргызстана, по результатам проведенного анализа, отмечается сокращение продолжительности залегания снежного покрова на 2-3 дня/10лет. Отмечается изменение сроков максимального снегонакопления (сдвиг) на более ранние сроки (с конца на начало марта). За последний климатический период отмечается значительное уменьшение средней декадной высоты устойчивого снежного покрова в период его разрушения (весной), тогда как в центральный период холодного сезона отмечается увеличение значений. Отмечается незначительная тенденция увеличения средней высоты устойчивого снежного покрова на 0,2-0,9 см/10 лет.

Таким образом, выдвинутая гипотеза о том, что изменения в глобальной климатической системе находят отклик на локальном изменении температуры воздуха, а также на изменении режима сезонных осадков, в том числе на сокращении продолжительности залегания снежного покрова полностью подтверждена.

Список использованных источников:

1. Климат Киргизской ССР / под ред. З. А. Рязанцевой. – Фрунзе: Илим, 1965. – 292 с.

2. Сводное ежегодное сообщение о состоянии и изменении климата на территориях государств-участников СНГ за 2014 год. – Москва: Росгидромет, 2015. – 64 с.

3. Бюллетень: текущее состояние и изменение климата в Кыргызской Республике. – Бишкек: Евро, 2015. – 32 с.

4. https://ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/ru/tssts-3-2.html