1. Введение

Незначительные колебания климата в засушливых регионах могут привести к серьезным последствиям как для природных экосистем, так и для хозяйственной деятельности человека [1], [3], [4], [5]. Юг Европейской части России характеризуется жарким летом и недостаточным увлажнением [6], [7], [9], [10], поэтому проблема оценки изменения климатических показателей становится очень острой для данных районов.

В настоящей работе изучаются особенности климатических условий в северной части Ростовской области на примере поселка Чертково. Основная цель исследования — выявление устойчивых тенденций в изменении климатических показателей (среднегодовых и сезонных температур, атмосферных осадков, снежного покрова). Данная работа дополняет информацию по изменению климата в засушливых зонах Юга России, где наблюдения часто фрагментарны, и может стать инструментом для принятия решений в аграрном секторе в условиях изменения климата. 

2. Методы и принципы исследования

Изменение климатических условий рассматривается на примере поселка Чертково Ростовской области (49°23 с.ш., 40°10 в.д.), который расположен в условиях засушливой степи, высота местности 145 м. Он расположен на севере Ростовской области, где был основан в 1869 г. Метеорологические наблюдения на станции ведутся с 1924 г. [7], [8]. Район исследований представляет собой равнинно-возвышенный водораздельный ландшафт с овражно-балочным расчленением, умеренно-засушливой разнотравно-злаковой растительностью на обыкновенных черноземах.

Анализ изменений климатических характеристик выполнен на основе архивных данных ВНИИГМИ-МЦД [11], [12]. Были использованы суточные и средние месячные данные наблюдений за температурой воздуха и осадками, высотой снежного покрова, запасами воды в снеге за период с 1966 по 2024 гг. Проведен статистический анализ климатических данных, для этого определялось наличие трендов метеорологических характеристик за весь имеющийся период наблюдений, величина изменений показателей. Средние температуры за месяц, год, сезоны, полугодия рассчитаны из среднесуточной. За теплый период рассматривается период с апреля по октябрь, холодный — с ноября по март. Кроме того, анализ велся по основным сезонам года.

3. Основные результаты и обсуждение

Анализ динамики температуры воздуха показывает, что наблюдается значительное нарастание и увеличение амплитуды годовых значений (рис. 1). Сравнение периодов 1966–2020 и 2001–2020 гг. показывает увеличение среднегодовой температуры на 0,8°С (табл. 1) [7], [8], [9].

Фиксируется устойчивый тренд повышения температуры воздуха с 1998 г., когда она устойчиво превышала средние значения (8°С) за период 1966 – 2020 гг. Отмечается также уменьшение амплитуды колебания среднегодовой температуры воздуха. Исключения составили 2003 (7,0°С), 2006 (7,9°С) и 2011 (7,7°С) гг., когда среднегодовая температура воздуха была ниже среднемноголетних значений. Анализ среднегодовой температуры воздуха позволил выявить аномальные по температуре года. Самым холодным годом за период 1941 – 2023 гг. были 1945 г. (4,7°С), 1987 г. (4,9°С) и 1956 г. (5,2°С). Самыми теплыми — 1979 г. (10,1°С), 2020 г. (10,0°С) и 2010 г. (9,9°С).Отмечается положительный тренд в изменении температуры воздуха (рис.1).

Отмечается значительный рост температуры в холодный период (от -6,7°С до 0,1°С) и незначительный положительный тренд в теплый период (от 15,4°С до 16,8°С). Самым холодным было десятилетие 1941–1950 гг. (6,6°С), а самым теплым — 2011–2020 гг. (9,0°С).

Отмечается повышение температур во все сезоны года: средняя температура в зимний период увеличивается с -10,4 до -3,1°С, в летний период — с 19 до 21,5°С, весенний и осенний сезон характеризуются аналогичными подъемами с 5,9 и 3,9°С до 10,6°С. Рост годовой температуры воздуха связан, главным образом с большим прогреванием атмосферы зимой.

Наиболее теплым в ряду наблюдений стало текущее столетие. Превышение средней годовой температуры воздуха над средним многолетним значением в этот период составил 0,2 – 2°С, исключением стали 2003, 2011 и 2006 гг., когда температура была ниже на 0,1–1°С.

Годовой ход температуры воздуха четко выражен (рис.1). Минимальные средние месячные температуры отмечаются зимой (в январе) и достигают -6,4°С. К маю температура постепенно увеличивается, достигая максимума в июле — августе и составляет 22,8 – 22,1°С. Далее идет постепенное снижение температуры.

Средние температуры января варьировали значительно от -16,1°С (1972 г.) до 1,1°С (2007 г.). Период с 1941 по 1950 гг. является самым холодным в данной выборке. Средняя температура июля изменялась от 17,8°С (1976 г.) до 26,4°С (2010 г.). С 2002 по 2008 гг. отмечается понижение июльской температуры с 2,4°С до 21,7°С, далее устойчивое повышение. С 2008 по 2023 гг. фиксировались температуры июля превышающие многолетние данные на 0,2-3,3°С, за исключением 2019 г., когда была зафиксирована температура ниже на 0,8°С среднемноголетней.

Для степных районов важную роль играет увлажнение территории. Неравномерность выпадения осадков в течение года характеризует период наблюдений 1966 – 2023 гг. (рис.2). Для данной метеостанции сохраняется сложный характер распределения осадков. Минимальное количество осадков было зафиксировано в 1975 г. и оно составило 313 мм. Максимальное — 822 мм (2001 г.). Колебания месячных сумм осадков достаточно велико: от их отсутствия (август 1986 г., сентябрь 1998 г., май 2003 г.) до 179 мм (июнь 1977 г.). Наблюдается период постепенного увеличения количества осадков с 1986 по 2005 гг., за которым последовало значительное их уменьшение до 2007 г. С 2006 по 2015 гг. отмечается период пониженного увлажнения, когда количество осадков было ниже средних многолетних данных. Анализ сумм осадков за период 1966 по 2023 гг. показал, что в 55% случаев отмечался уровень увлажнения ниже средних многолетних данных.

Летний максимум осадков характерен для континентального типа их годового распределения (табл.2). Преобладают осадки теплого сезона от 50,3 (1961–1970 гг.) до 61,5% (1991–2000 гг.). Наименьшая доля осадков по средним многолетним данным приходится на весну 22%, наибольшая — лето (29%). Осадки, выпадающие в теплый период, варьировали от 16 до 27%. Наибольшее количество осадков в весенний период пришлось на 2011 – 2020 гг. Отмечается существенное уменьшение осадков в зимний период с 33 до 27%. Выделяется период с 1991 – 2010 гг., когда доля осадков летнего периода увеличилась до 30%.

Преобладают осадки в жидком виде, которые выпадают весь год, включая зимние месяцы. Максимальное число дней со снегом зафиксировано в 1988 г. и составило 134 дня, 1994 г. — 130 дней (рис.3, табл.3). Минимальное количество дней пришлось на 1972 г. (25 дней). Среднее число дней со снегом составляет 81. Наибольшее количество дней со снегом приходится на январь (24) и февраль (21), минимальное — ноябрь (5).

Распределение снежного покрова в многолетнем разрезе неравномерно. Средняя высота снегового покрова составляет 7,5 см. Минимальная высота зафиксирована в ноябре (3,2 см), максимальная — 10,3 см. Самая большая мощность снежного покрова была отмечена в 1967 (23 см), 2019 (18 см), 2003 (16 см). Зима 1967 г. была продолжительной и снежной. Устойчивый снежный покров сформировался 6 декабря 1966 г. и пролежал до первых чисел апреля 1967 г. Мощность снежного покрова варьировала от 7,3 см до 45 см.

Корреляция между числом дней со снегом и температурой составила 0,93, высота снежного покрова и температура 0,81.

Анализ многолетних данных по изменению плотности снега и запасы воды в нем за период с 1966 по 2024 гг. показывает, что идет значительное снижение плотности снега за указанный период и тенденция к снижению запасов воды в снеге.

Максимальные значения плотности снега зафиксирована в 1966 и 1989 (0,37 г/см3), 1967 и 1973 (0,36 г/см3), минимальные значения — 2008 (0,1 г/см3). Анализ изменения плотности снега по десятилетиям показывает, что в период с 1971–1980 и 1981–1990 гг. январь отличался достаточно высокой плотностью снега, которая составила 0,26 и 0,27 г/см3 соответственно. Далее отмечается снижение значений и минимальные зафиксированы в 2001–2010 гг. В феврале плотность снега повышается и достигает максимальных значений в марте 0,32–0,37 г/см3. Наименьшая плотность снега отмечается в ноябре – декабре и составляла 0,14 (1991–2000 гг.) — 0,23 (1981–1990 гг.) г/см3.

Запасы воды в снеге значительно изменяются в течение года. Минимальные значения отмечаются в ноябре (16,9 мм), достигая максимальных в марте (48,2 мм). Максимальный запас воды в снеге отмечался Среднее многолетнее значение составляет 30,7 мм. Наименьшее значение отмечалось в период 1991–2000 гг. и составило 23 мм, а максимальное — 2001 – 2010 гг. (33,6 мм).

Данные, полученные в результате исследований, коррелируют с обзорами погодно-климатических особенностей, наблюдавшихся в северном полушарии в 2001 – 2025 гг.

Отмечается значительная положительная тенденция в изменении температуры воздуха. Наиболее выраженный рост температуры наблюдается в 2000-х гг., с максимальными значениями в 2020 г.

4. Заключение

В результате исследований изменений климатических показателей в поселке Чертково за период с 1941 по 2023 гг. были выявлены устойчивые тенденции изменения характеристик в условиях засушливой степи. Установлена значительная тенденция к потеплению, что особенно ярко проявляется в зимний период. Отмечается рост зимней температуры от -10,4°С в начале периода наблюдения до -3,1°С. Изменение температур в летний период носит менее интенсивный характер.

Трансформация осадков отличается меньшей выраженностью. Отмечается незначительное увеличение в летний период и сокращение — в зимний. Сократилась продолжительность залегания снега с 81 дня до 60–70 дней и запасы воды в снеге, что, в свою очередь, влияет на снижение увлажнения почвы. Повышение температуры при незначительном увеличении испаряемости и ранее наступление весны может привести к нарастанию аридизации ландшафтов и потребовать пересмотра систем орошения в сельском хозяйстве, а также спровоцировать рост экстремальных погодных явлений.

The additional file for this article can be found as follows: