МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА И КОЛИЧЕСТВА АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ В ГОРОДЕ ВОРОНЕЖ
МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА И КОЛИЧЕСТВА АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ В ГОРОДЕ ВОРОНЕЖ
Аннотация
Проанализированы многолетние данные наблюдений ФГБУ Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации по среднемесячной температуре воздуха за период с 1918 по 2022 гг. и суммам месячных атмосферных осадков за период с 1966 по 2022 гг. на метеостанции, расположенной в городе Воронеж. За рассматриваемый период годовые суммы осадков варьировались в пределах от 391 мм до 870 мм (в среднем 583 мм). Максимальные выпадения осадков характерны для конца весны – первой половины лета. На фоне чередования годов с низким и высоким количеством атмосферных осадков наблюдается слабая тенденция увеличения их выпадения. Среднегодовые температуры воздуха варьировались в пределах от 3,68°С до 9,45°С. Также, как и с годовыми суммами осадков, наблюдается чередование годов с низкими и высокими значениями среднегодовых температур. Отмечается отчетливое увеличение среднегодовых температур на протяжении всего периода наблюдений – на 3,67℃ за 100 лет. Особенно интенсивный рост температуры фиксируется с 1989 года по настоящее время. Прослеживается цикличность холодных месяцев, выражающаяся в наличии суровых зим раз в 10 лет. В целом город Воронеж характеризуется достаточным увлажнением, однако в последние 3-4 десятилетия отмечается рост количества лет с засушливыми, обычно летними месяцами.
1. Введение
Города-миллионники являются важнейшим местом притяжения и сосредоточения человеческих, трудовых, промышленных, культурных, экономических ресурсов в масштабах России. Одним из таких городов-миллионников России является г. Воронеж. В настоящие время важнейшей экологической проблемой является глобальное изменение климата. По данным последнего отчета ООН по климату , темпы глобального потепления увеличились в последние десятилетия. Предполагается, что средняя температура Земли повысится на 1.5°C к 2030 году, – это на 10 лет раньше, чем в предыдущем прогнозе . Изменение климата сопровождается увеличением количества и тяжести последствий чрезвычайных природных явлений: наводнения, подтопления, засухи, обмеление рек.
Наблюдаемое потепление климата ученые объясняют выбросами парниковых газов (СН4, СО2, N2O) в результате деятельности человека. Последствия изменения климата ухудшаются с каждой долей градуса потепления. Ученые предупреждают, что даже при повышении на 1.5°С климатическая система может стать неузнаваемой . Сегодня более высокие температуры уже приводят к засухам и уничтожают посевы. Гималайские ледники, которые обеспечивают водой около 240 млн человек, уже тают. Штормы, ураганы, тайфуны становятся сильнее и разрушительнее из-за изменения климата .
Целью настоящей работы является изучение динамики температуры воздуха и количества выпадающих атмосферных осадков в г. Воронеж за столетний период.
2. Район исследования, материалы и методы
Воронежская область располагается в Европейской части Российской Федерации на границе Среднерусской возвышенности и Окско-Донской равнины , и имеет выгодное физико- и экономико-географическое положение. Область граничит с Белгородской, Курской, Липецкой, Тамбовской, Саратовской, Волгоградской, Ростовской областями и Луганской Народной Республикой России; входит в состав Центрального Федерального округа , . Температура воздуха в городе Воронеж, расположенном в зоне умеренного климата, зависит не только от поступления солнечного тепла, но и от динамики воздушных масс, которые приносят холодный или теплый воздух с отдаленных от Воронежской области территорий . Воронежская область находится на юго-востоке Воронежской антеклизы, в геологическом строении которой выделяются кристаллический фундамент, сложенный докембрийскими породами, и перекрывающий его осадочный чехол фанерозойских образований девонской, каменноугольной, юрской, меловой, палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем .
В основу работы положены архивные данные ФГБУ Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации – Мировой центр данных (ВНИИГМИ-МЦД) , , по среднемесячной температуре воздуха за период с 1918 по 2022 гг. и суммам месячных атмосферных осадков за 1966-2022 гг. на метеостанции в городе Воронеж.
В ходе выполнения работы проведена статистическая обработка данных, построены графики, характеризующие изменения количества сумм месячных и годовых атмосферных осадков, среднемесячной и среднегодовой температуры воздуха, а также совмещенный график изменения месячных сумм осадков и среднемесячных температур воздуха, для выявления засушливых периодов.
3. Результаты исследования и их обсуждение
На рисунке 1 приведены изменения месячных сумм атмосферных осадков на метеостанции в г. Воронеж за период с 1966 по 2022 г., то есть за последние 56 лет. Месячные значения сумм осадков на графике за указанный период варьируются от 0 мм до 219.4 мм. Минимальное количество атмосферных осадков за весь период наблюдений отмечалось в октябре 1988 г., максимальное – в июне 1987 г. В целом максимальные выпадения осадков характерны для конца весны – первой половины лета (май – июль).
Рисунок 1 - Изменение месячных сумм атмосферных осадков за период с 1966 по 2022 гг. на метеостанции Воронеж
Примечание: построено по данным [9]
Выделяются 1967-1968 гг., 1975-1976 гг., 1999-2000 гг. и 2009-2010 гг. с маленькой амплитудой сумм осадков и слабой выраженностью зимнего максимума. Особо выделяется 2020 г., на всем протяжении которого осадки были минимальны, а в летний период, когда обычно отмечается наибольшее выпадение атмосферных осадков (сезон дождей), их увеличения не наблюдалось. В целом анализ динамики выпадения атмосферных осадков (см. рис. 1), показывает отсутствие значимого тренда в ее изменении за указанный период.
На рисунке 2 изображен график изменения среднемесячной температуры воздуха за период с 1918 по 2022 г. (104 года) на метеостанции г. Воронеж. Среднемесячные температуры воздуха в период наблюдений колеблются от -19.4 до 26.4℃, составляя в среднем 6.34°С. Равномерное чередование высоких и низких значений температур на графике объясняется их годовым ходом.
Рисунок 2 - Изменение среднемесячной температуры воздуха за период с 1918 по 2022 гг. на метеостанции г. Воронеж
Примечание: построено по данным [10]
Прослеживается цикличность холодных месяцев, выражающаяся в наличии суровых зим раз в 10 лет, когда среднемесячная температура воздуха опускается до -20℃. В период с 1918 по 1990 гг. зимние среднемесячные температуры варьируются от -8.0 до -19.4°С. С 1990-х годов зимние среднемесячные значения не так сильно различаются между собой. Также с этого периода становится больше относительно теплых зим, наблюдается потепление.
Что касается летних температур, то они за изучаемый период более стабильны, чем зимние, незначительно изменяясь из года в год. Летние среднемесячные температуры воздуха колеблются за весь период от +14.3℃ до +25.0°С. Просматривается особенность, выражающаяся в том, что в годы, в которые наблюдается самая холодная зима, также отмечается и более теплое лето, из-за чего в эти годы наблюдается самая большая годовая амплитуда среднемесячных температур. Выделяются периоды с 1923 по 1926 гг., с 1940 по 1943 гг. и с 1967 по 1969 гг., в которые среднемесячная температура июля не превышала 18°С. Зимы с 1919 по 1923 гг., с 1957 по 1962 гг. и с 1988 по 1993 гг. выделяются более высокими температурами по сравнению с другими годами. В целом, отмечается увеличение как летних, так и зимних значений температур в последние три десятилетия.
На рисунке 3 представлен график изменения количества суммы годовых атмосферных осадков за период с 1966 по 2022 гг. (56 лет). В рассматриваемый период годовые суммы осадков варьировались в пределах от 391 мм до 870 мм. Среднее годовое значение за данный период составляет 583 мм. Минимальные годовые суммы отмечались в 1971 г. и 1996 г., когда количество выпавших осадков за год составляло 391 мм и 411 мм, соответственно. Такие значения достаточно низки и в целом нехарактерны для города Воронеж. Максимальное количество атмосферных осадков выпало в 1980 и 2022 гг. – 845 мм и 870 м, соответственно. В целом, на фоне чередования годов с низким и высоким количеством атмосферных осадков, наблюдается слабая тенденция увеличения их выпадения за рассматриваемый период.
Рисунок 3 - Изменение количества суммы годовых атмосферных осадков за период с 1966 по 2022 гг. на метеостанции Воронеж
Примечание: построено по данным [9]
В последние десятилетия (с 2012 по 2022 гг.) наблюдается максимальная амплитуда колебания годовых осадков, при этом 2014 г. был одним из самых засушливых, а 2022 г. самый увлажненный за весь период наблюдений.
На рисунке 4 представлено изменение среднегодовой температуры воздуха за период с 1918 по 2022 гг. В рассматриваемый период среднегодовые температуры воздуха варьировались в пределах от 3.68 до 9.45°. Среднее годовое значение за данный период составило 6.34°С. Здесь также, как и с годовыми суммами осадков наблюдается чередование годов с низкими и высокими значениями среднегодовых температур. Отмечается отчетливое увеличение среднегодовых температур на протяжении всего периода наблюдений. Среднегодовые температуры увеличились за 104 года на 3.67℃ – с 4.51 до 8.16°C. Особенно интенсивный рост температуры фиксируется с 1989 года по настоящее время.
Рисунок 4 - Изменение среднегодовой температуры воздуха за период с 1918 по 2022 гг. на метеостанции Воронеж
Примечание: построено по данным [10]
Совмещенный график изменения среднемесячной температуры воздуха и количества суммы месячных атмосферных осадков за период с 1966 по 2022 гг. на метеостанции Воронеж представлен на рисунке 5. Данный график дает представление о соотношении среднемесячных температур воздуха и месячных сумм осадков, что позволяет выявить засушливые периоды. Анализ графика показывает, что Воронеж в целом имеет достаточное увлажнение, однако в последние 3-4 десятилетия возросло количество лет с засушливыми, как правило, летними месяцами.
Рисунок 5 - Совмещенный график изменения среднемесячной температуры воздуха и количества суммы месячных атмосферных осадков за период с 1966 по 2022 гг. на метеостанции Воронеж:
1 – атмосферные осадки; 2 – температура воздуха
Примечание: построено по данным [9], [10]
4. Заключение
За период с 1966 по 2022 гг. годовые суммы осадков варьировались в пределах от 391 мм до 870 мм (в среднем 583 мм). В целом максимальные выпадения осадков характерны для конца весны – первой половины лета (май – июль). Анализ динамики выпадения атмосферных осадков показал, что на фоне чередования годов с низким и высоким количеством атмосферных осадков, наблюдается слабая тенденция увеличения их выпадения за рассматриваемый период.
В период наблюдений среднегодовые температуры воздуха варьировались в пределах от 3.68 до 9.45°С. Также, как и с годовыми суммами осадков, наблюдается чередование годов с низкими и высокими значениями среднегодовых температур. Отмечается отчетливое увеличение среднегодовых температур на протяжении всего периода наблюдений – на 3.67℃ за 100 лет. Наиболее интенсивный рост температуры фиксируется с 1989 года по настоящее время – на 2.03℃. Прослеживается цикличность холодных месяцев, выражающаяся в наличии суровых зим раз в 10 лет. Просматривается особенность, выражающаяся в том, что в годы, в которые наблюдается самая холодная зима, также отмечается и более теплое лето. В целом город Воронеж характеризуется достаточным увлажнением, однако в последние 3-4 десятилетия отмечается рост количества лет с засушливыми, обычно летними месяцами.