AN ANALYSIS OF CLIMATE CHANGE FOR THE RECREATIONAL COMPLEX OF THE RESORT TOWN OF KISLOVODSK
AN ANALYSIS OF CLIMATE CHANGE FOR THE RECREATIONAL COMPLEX OF THE RESORT TOWN OF KISLOVODSK
Abstract
Regional studies are the necessary fragments for constructing a general picture of climatic changes. Based on long-term observations (1961-2020), the following climatic parameters were analysed in this work: average decade snow cover height, temperature in the atmosphere surface layer and precipitation amount for Kislovodsk town-resort. According to the results of the analysis, the average annual temperature exceeded the climatic norm by 1.1 °C, while the amount of precipitation and the average ten-day snow cover exceeded the climatic norm by 0.8 mm and 0.3 cm, respectively. Seven extremes of average ten-day snow cover height and one extremum of precipitation and average annual temperature were identified.
1. Введение
В настоящее время вопросы, связанные с изменением регионального климата, стали выходить за рамки научной проблематики и привлекают к себе внимание не только специалистов. Это связно с тем, что климатические изменения оказывают непосредственное влияние на жизненные потребности населения и экономики. Реальность изменения глобального климата подтверждается в первую очередь данными инструментальных наблюдений. Существует большое количество работ, посвященных анализу и прогнозу изменения глобального климата и климата различных регионов мира на различные периоды времени. Наблюдаемое изменение климата во второй половине 20-го века обнаружилось инструментальными измерениями в первую очередь в увеличении температуры нижней тропосферы над поверхностью земли почти всюду и в среднем для земного шара, это явление получило название «глобального потепления» (термин «глобальное потепление» использовал геохимик Уоллес Брокер в статье, опубликованной в 1975 г.) . По рекомендации Всемирной Метеорологической Организации (ВМО) 1976 г. принято считать годом начала глобального потепления (бюллетень Восьмого Всемирного Метеорологического конгресса (30 Апреля-25 Мая 1979 г.; Женева, Швейцария)) . В ежегодных докладах Росгидромета по изменению климата на территории РФ для анализа так же используются периоды времени с 1976 года .
Глобальное потепление, вклад естественных и антропогенных причин в беспрецедентное увеличение температуры на земном шаре, является научной проблемой, которая привлекала и привлекает большое внимание исследователей , , . Имеются две крайние точки зрения на основные причины, вызывающие рост глобальной температуры:
1. Причины естественного происхождения (астрофизические, приводящие к циклическому изменению хода температуры с периодом в десятки и сотни тысяч лет).
2. Причины антропогенного характера (индустриальная деятельность, с/х деятельность, вырубка лесов).
В работе Монина А.С., Сонечкина Д.М. авторы анализируют современные изменения и колебания климата в контексте прошлых изменений. Вариации климата рассматриваются как интегрально нестационарные и локально выглядящие случайными, хаотическими колебаниями в нелинейной климатической системе, находящейся под воздействием меняющихся со временем внешних сил различной природы.
В исследованиях российских ученых Сорохтина О.Г. и Капицы А.П. говорится об обратном эффекте взаимного влияния глобальной температуры и концентрации углекислого газа: не увеличение содержания углекислого газа в атмосфере влияет на повышение температуры воздуха, а наоборот, в результате повышения температуры воздуха в атмосфере становится больше углекислого газа.
Кисловодск является самым южным курортом в группе Кавказских Минеральных Вод. Рельеф города-курорта разнообразен и вместе с лечебными минеральными источниками является одним из главных рекреационных ресурсов территории, и используется для организации лечебных терренкуров, пешеходных и вело-маршрутов. Песчаные и меловые горы, окружающие город, очень красивы и образуют многочисленные террасы, в которых разбросаны пещеры и гроты . Кисловодск сформировался как город-курорт, в том числе из-за своих благоприятных климатических условий. Изучение климата для самого южного курорта в группе Кавказских Минеральных вод необходимо для оценки рекреационного комплекса курорта, для чего в работе было исследовано изменение температурного режима и режима осадков на протяжении длительного времени (последние 60 лет) и характер их изменения с 1976 года.
2. Методы и принципы исследования
Исследованию изменения климата на европейской территории России посвящено много работ российских ученых. В работах , рассматриваются изменения температурного режима и режима осадков на европейской территории России. При исследовании изменения климата города Кисловодска использованы данные временных рядов среднедекадной высоты снежного покрова, температуры в приземном слое атмосферы и атмосферных осадков за период 1961-2020 гг., предоставленные Северо-Кавказским УГМС. Для получения среднегодового ряда снежного покрова усреднялись среднедекадные высоты за 7 месяцев холодного сезона, с октября по апрель, в период 1960/61-2019/20 гг. . Проведен t-тест для определения статистически значимой разницы осредненных температур, сумм осадков и среднедекадной высоты снежного покрова, регрессионный анализ за период 1961-2020 гг., определены среднее значение, стандартное отклонение, максимальные и минимальные значения, а также их размах, экстремальные значения, нормальность распределения, асимметрия и эксцесс. Построены гистограммы и коробчатые диаграммы с экстремальными значениями исследуемых временных рядов с помощью статистического пакета SPSS 21.0 .
3. Основные результаты
Метеостанция Кисловодск расположена в северных предгорьях Большого Кавказа на высоте 819 м н.у.м. Статистические характеристики метеопараметров за период 1961-2020 гг. приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Статистические характеристики метеопараметров за 1961-2020 гг., Кисловодск
№ п/п | Статистики | Среднедекадная высота снега, см | Температура, °С | Осадки, мм |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1 | Среднее (стд. ошибка), хср. | 3,5 (0,3) | 8,9 (0,1) | 648,8 (14,7) |
2 | Стандартное отклонение | 2,6 | 1,1 | 113,7 |
3 | Минимум | 0,6 (1965/66 гг.) | 6,3 (1993 г. ) | 442 (1994 г.) |
4 | Максимум | 12,5 (1991/92 гг.) | 11,1 (2018 г.) | 1006 (2002 г.) |
5 | Размах | 11,9 | 4,8 | 564 |
6 | Асимметрия | 1,6 | 0,6 | 0,4 |
7 | Эксцесс | 2,3 | -0,14 | 0,42 |
8 | Нормальность распределения, при Sig.>0,05 | 0,34 | 0,73 | 0,76 |
9 | Климатическая норма (1961-1990гг.), N | 3,2 | 7,8 | 646 |
10 | t-тест, хср.=N при Sig.>0,05 | 0,45 | 0,001 | 0,1 |
11 | Экстремумы | 3 экстр.≥ 7,8 см | 1 экстр.≥ 11,1°С | 1 экстр.≥1006 мм |
12 | Угловой коэффициент тренда, а1 1961-2020гг. | 0,18 см/10 лет | 0,32°С/10 лет | -2,1 мм/10 лет |
13 | Угловой коэффициент тренда, а2 1976-2020гг. | -0,05 см/10 лет | 0,67°С/10 лет | -13,2 мм/10 лет |
Из таблицы 1 видно, что осредненное значение среднедекадной высоты снежного покрова в холодные сезоны 1961-2020 гг. составило 3,5 см, минимальное значение высоты снега 0,6 см пришлось на сезон 1965/66 гг., а максимальное значение высоты снега 12,5 см – в 1991/92 гг. Среднее значение высоты снежного покрова хср=3,5 см немного превышало климатическую норму N=3,2 см, но оставалось в границах статистического равенства, согласно t-тесту (Sig.0,45>0,05).
За период 1961-2020 гг. наблюдался значительный рост среднегодовых температур со скоростью 0,32°С/10 лет, в период 1976-2020 гг. рост среднегодовых температур усилился до 0,67°С/10 лет. Среднее значение температуры 8,9°С (1961-2020 гг.) статистически значимо превысило климатическую норму 7,8°С (на 5% уровне по результатам t-теста, Sig.=0,001<0,05).
Анализ режима суммы осадков Кисловодска показал, что среднее значение 646,8 мм статистически значимо равно климатической норме 646 мм. По результатам теста Колмогорова-Смирнова годовая сумма осадков имеет нормальную кривую распределения (на 5% уровне Sig.=0,358>0,05). Коэффициент асимметрии меньше единицы и положителен, то есть имеется небольшое превышение количества лет со значениями выше среднего (рисунок 1).
Скорость изменения годовых сумм осадков имела отрицательную тенденцию в период 1961-2020 гг. (а1= -2,1 мм /10 лет) и в период 1976-2020 гг. (a2= -13,2 мм/10 лет).
Рисунок 1 - Гистограмма частоты распределения климатических характеристик за 1961-2020 гг:
а — высота снежного покрова; б — температура; в — сумма осадков
На рисунке 2 приведены коробчатые диаграммы с медианной и экстремальными значениями высоты снежного покрова, среднегодовой температуры и сумм осадков за исследуемый период.
Рисунок 2 - Коробчатая диаграмма с медианой и экстремумами за 1961-2020гг:
а — высота снежного покрова; б — температура; в — сумма осадков
4. Заключение
По результатам проведенного t-теста между осредненными значениями (1961-2020 гг.) и климатической нормой (1961-1990 гг.) среднедекадной высоты снежного покрова, среднегодовой температуры и суммы осадков по данным метеостанции Кисловодск выявлено статистически значимое превышение на 5% уровне для среднегодовой температуры (Sig.0,001<0,05); и незначимое превышение климатической нормы для суммы осадков (Sig.0,1>0,05) и среднедекадной высоты снежного покрова (Sig.0,45>0,05).
Наблюдался значительный рост среднегодовых температур со скоростью 0,32°С/10 лет (1961-2020 гг.) с последующим усилением скорости роста до 0,67°С/10 лет за период 1976-2020 гг. Положительный долговременный тренд (1961-2020 гг.) среднедекадной высоты снежного покрова изменил свое направление на отрицательный с начала глобального потепления (с 1976 г.). Для суммы осадков имело место уменьшение скорости роста линейных трендов для двух подпериодов.
За весь исследуемый период было выявлено три экстремальных значения среднедекадной высоты снежного покрова и по одному экстремальному значению для среднегодовой температуры и для суммы осадков.