Погода Карелия из Норвегии

Петрозаводск, Кондопога, Сортавала, Медвежьегорск

 

Многолетние изменения температуры воздуха в Карелии


УДК 551.524 (470.22)


© 2008 Назарова Л. Е. (Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)

Дана оценка региональных изменений климата по результатам статистического анализа материалов многолетних наблюдений за температурой воздуха в Карелии. Для второй половины ХХ в. выявлены положительные линейные тренды средней годовой температуры воздуха и различные тенденции изменений среднемесячной температуры. Положительные тренды по всей изучаемой территории имеет весенняя температура воздуха. В остальные сезоны они разнонаправлены в пространстве.


Ключевые слова: Карелия, тенденции изменения температуры воздуха, тренды.
An assessment is made of the regional changes of climate using the results of statistical analysis of long-term air temperature observations in Karelia. For the second half of the 20 th century the analysis revealed positive linear trends of yearly mean air temperature, and different tendencies of monthly mean temperature change. Air temperature in the spring season shows positive trends for the entire study territory. In the other seasons, they are differently directed in space. Keywords: Karelia, tendencies of air temperature change, trends.

ВВЕДЕНИЕ
Региональные и локальные климатические изменения могут отличаться от глобальных, что обусловлено физико-географическими факторами и микроклиматическими особенностями отдельных регионов. Поэтому детальные исследования изменчивости климатических элементов в настоя-
щее время и возможных изменений в будущем необходимы при пространственном осреднении характеристик климата различных масштабов — от локального до глобального.


Изменения климата представляют собой разность его характеристик, полученную при их осреднении за достаточно длительный промежуток времени — за так называемый интервал квазистацио-
нарности. Обычно для такого осреднения выбирается временной промежуток порядка 30 лет. Изменение может считаться реальным, если оно превосходит вероятную ошибку вычисления соответствующих климатических переменных, или статистически значимым в рамках принятой стохастической модели климата, если изменение превосходит заданный уровень значимости [1].

ОБСУЖДЕНИЕ ВОПРОСОВ ИССЛЕДОВАНИЯ


Карелия расположена в северо-западной части умеренного климатического пояса. Площадь ее территории в административных границах составляет 174 200 км2. Климатический режим можно охарактеризовать как переходный от морского к континентальному; по классификации Б. П. Алисо-
ва климат Карелии относится к атлантико-арктической зоне умеренного пояса. В течение года характерно преобладание воздушных масс атлантического и арктического происхождения. В среднем за год на территории, относящейся к зоне избыточного увлажнения, выпадает 550–750 мм осадков. Преобладают ветры южного, юго-западного и западного направлений.


Температура воздуха — один из наиболее точно измеряемых метеорологических элементов. Для рассматриваемого региона зональность распределения температуры проявляется в ее постепенном возрастании по мере продвижения от высоких широт к низким. Так, температура самого холодного месяца года января изменяется от –13 °С в северных районах Карелии до –9 °С в южных. Средняя температура воздуха в июле составляет 14–15 °С на севере и 16–17 °С на остальной территории. Наиболее суровы по термическому режиму северные районы, расположенные выше 64° с. ш. При этом самая холодная зима — в северо-западной части Республики, расчлененной отрогами Маанселькя, а на Прибеломорской низменности она сравнительно мягкая. К югу термические условия становятся менее суровыми. Для проживания населения самый благоприятный климат в южной части Карелии, особенно этим отличаются юго-западные районы, прилегающие к Ладожскому озеру.
Динамика приземной температуры воздуха в исследуемом регионе в целом отражает положительные тенденции изменения глобальной температуры. Анализ пространственно-временной изменчивости полей годовой температуры воздуха показал, что для всех станций наблюдения, расположенных в Карелии, коэффициенты парной корреляции выше 0,85. В среднем за сто лет изменение температуры приземного слоя воздуха здесь составляет 0,2 °С.


Для нестационарных процессов, в том числе колебаний температуры воздуха, характерно постоянное изменение среднего ее значения. Таким образом, среднее значение (норму) следует считать функцией времени. В ряде работ [1, 2] отмечено, что при изучении климатических временных рядов применяются скользящие средних величин, которые можно рассматривать как некоторые «динамические климатические нормы». По мнению авторов, такие нормы точнее характеризуют текущийклимат, чем стандартные.

Изменение средней годовой температуры воздуха по скользящим 30-летиям для территории Карелии, 1752–2000 гг.

Рис 1 Изменение средней годовойтемпературы воздуха по скользящим 30-летиям для территории Карелии,1752–2000 гг.


На рис. 1 показано, как с течением времени менялось значение климатической нормы годовой температуры воздуха в Карелии. Средняя годовая температура воздуха за 1950–2000 гг. рассчитана нами по данным наблюдений 28 метеостанций (МС). Полученный ряд был удлинен до 1881 г.
методом аналогий по данным наблюдений на МС Петрозаводск. Суммарная ошибка удлинения ряда составила ±0,22 °С. При использовании в качестве ряда-аналога показателей температуры воздуха на МС Санкт-Петербург (Ленинград) с 1752 до 1989 г. реконструированы значения средней годовой
температуры воздуха по территории Карелии в целом до 1752 г. Ошибка удлинения ряда в данном случае составила ±0,4 °С.


Следует отметить довольно ровный временной ход средних многолетних величин в течение ХIХ в. и значительный рост нормы с началом индустриального периода. В изменении средних многолетних величин годовой температуры воздуха, рассчитанных по скользящим 30-летиям, на-
шли отражение потепление 1930-х гг., похолодание 1960–1970 гг. и повышение температуры воздуха с конца 1980-х гг., продолжающееся до настоящего времени. Согласно Ц. А. Швер [3], изменение средних значений метеорологических параметров может быть связано «либо с наличием
сверхвековых колебаний, больших, чем фактическое число лет наблюдений, либо с реально быстрым изменением метеорологического режима в данном районе» (с. 15).


Если рассматривать изменения температуры воздуха по месяцам за период 1951–2000 гг., то тенденции будут не столь однозначны. Оценка направленных изменений приземной температуры воздуха (ее тренд) за 50 лет позволила сделать вывод, что наиболее четко положительный линейный тренд средней месячной температуры выражен в марте и составляет на разных станциях от 3,0 до 5,0 °С. Причем только в этом месяце он значим по критерию Стьюдента на 95 %-ном уровне на всех станциях. Аналогичные результаты получены для г. Тарту (Эстония), где мартовское потепление составило 5 °С за период 1951–2000 гг. [4]. Апрель теплеет существенно медленнее, чем март (от 0,5 до 2,1 °С/50 лет). Тенденции эти статистически незначимы, но также отмечаются на всех станциях.

Полученные результаты подтверждают вывод о максимальном потеплении за последние 40 лет на северо-западе России во второй половине марта–начале апреля [5]. В. М. Мирвис [6] также обращает внимание на то, что максимум статистически значимого увеличения температуры воздуха
в Санкт-Петербурге приходится на конец марта–начало апреля. Для северных (Лоухи, Кестеньга), центральных (Паданы, Медвежьегорск) и южных (Петрозаводск, Олонец) районов Карелии с 1951 по 2000 г. в период с января по май отмечена тенденция к потеплению (см. таблицу).

 Тренды среднемесячной температуры воздуха (°С/50 лет) за 1951–2000 гг. по данным метеостанций Карелии

В летний период и значительную часть осеннего сезона изменения температуры разнонаправленны и малы по абсолютной величине (меньше 1,7 °С/50 лет).


К ноябрю они сменяются тенденцией к похолоданию на 0,4–1,1 °С/50 лет практически на всей территории региона. Следует обратить внимание на явное преобладание положительных тенденций (увеличение температуры воздуха) в годовом ходе. В целом за год отмечено повышение температу-
ры воздуха в Карелии на 0,1–1,3 °С.


Наблюдаемое потепление весьма неоднородно в пространстве. Если для МС, расположенных на севере Республики, увеличение годовой температуры воздуха составляет 0,1–0,4 °С/50 лет (с 1951 по 2000 г.), то для южных станций Карелии это увеличение составляет 1,1–1,3 °С/50 лет.


Анализ сезонных температур воздуха [7], выполненный нами по данным МС, расположенных на севере европейской территории России, позволил выявить пространственно-временную дифференциацию тенденций изменения температуры по сезонам. Только весенняя температура воздуха
имеет положительные тренды (до 3,5 °С/50 лет) по всей изучаемой территории. Для остальных сезонов районы с положительными значениями трендов расположены в основном в южной части региона, вблизи крупнейших озер Европы — Ладожского и Онежского.


Для того, чтобы рассмотреть и оценить влияние изменений температуры воздуха на время наступления климатических сезонов года, по данным о средней суточной температуре воздуха за период времени с 1951 по 1995 г. для МС Кемь-порт (побережье Белого моря) и МС Петрозаводск
(Онежское озеро), были рассчитаны даты устойчивого перехода температуры воздуха через 0,5 и 10 °С как в сторону понижения, так и в сторону повышения температуры.


В результате анализа полученных данных можно заключить, что к середине 1990-х гг. в районах Карелии, расположенных вблизи указанных выше метеорологических станций, не произошло смещения дат наступления климатических сезонов года (см. рис. 2). Только дата перехода температуры
воздуха через 0 °С в сторону отрицательных температур (дата наступления холодного периода) сместилась с 25 на 31 октября в районе г. Кеми и с 1 на 4 ноября в районе г. Петрозаводска.

Пространственное распределение зон положительных (1 ) и отрицательных (2 ) трендов сезонных температур воздуха на территории Северо-Запада России, 1951–2000 гг. (3 — метеостанции).

 

Пространственное распределение зон положительных (1 ) и отрицательных (2 ) трендов сезонных температур воздуха на территории Северо-Запада России, 1951–2000 гг. (3 — метеостанции).

Рис. 2.  Пространственное распределение зон положительных (1 ) и отрицательных (2 ) трендов сезонных
температур воздуха на территории Северо-Запада России, 1951–2000 гг. (3 — метеостанции).

а — декабрь–февраль,  б — март–май,  в — июнь–август, г — сентябрь–ноябрь.


В результате этого теплый период года увеличился на 6 и на 3 дня соответственно. Средние многолетние даты наступления зимнего сезона (устойчивый переход средней суточной температуры воздуха через –5 °С) не изменились: МС Кемь-порт — 27 ноября; МС Петрозаводск — 30 ноября.


Значительное мартовское потепление не повлияло на смещение средней многолетней даты наступления весеннего сезона — 7 апреля (Петрозаводск) и 20 апреля (Кемь) (устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через 0 °С в сторону повышения), но выразилось в изменении климатической нормы среднемесячной температуры воздуха с –5,6 °С (1931–1960 гг.) до –4,7 °С (1961–1990 гг.)
на побережье Онежского озера и с –7,3 до –6,2 °С на Карельском побережье Белого моря.


Средние многолетние даты начала летнего и осеннего сезонов остались без изменений: в Кеми — 13 июня и 6 сентября соответственно, в Петрозаводске — 28 мая и 11 сентября. Аналогичные данные были получены эстонскими исследователями для района оз. Чудское (Peipsi) за период с 1947по 2000 г. [8]. По их данным для дат начала основных климатических сезонов года тенденции к изменению или отсутствовали, или были незначительными

Анализ данных о суммах средних суточных температур ниже 0 °С за холодный период в районе МС Кемь-порт выявил уменьшение этих сумм с –1238 °С (климатическая норма за 1931–1960 гг.) до –1301 °С (среднее значение за 1951–1994 гг.), что позволяет сделать вывод об усилении суровости зим в рассматриваемом районе к середине 1990-х гг. Значения средних многолетних сумм положительных температур воздуха также изменились — с 1553 до 1684 °С. Для средних многолетних значений сумм температур за теплый и холодный периоды года, вычисленных по результатам
наблюдений на МС Петрозаводск за 1950–1995 гг., существенных различий с соответствующими данными за 1931–1960 гг. не выявлено.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Оценивая колебания температуры воздуха в Карелии во второй половине ХХ в., можно сделать следующие выводы. Анализ основных тенденций в многолетних рядах данных по средней годовой температуре воздуха выявил наличие положительных линейных трендов за период с 1951 по 2000 г., однако в рядах средних месячных значений температуры воздуха отмечены разнонаправленные тенденции. Повышение температуры воздуха по данным метеостанций, расположенных на территории Карелии, наблюдается с января по июнь, в июле–октябре отмечены как положительные, так и отрицательные тенденции, с ноября для всей территории Карелии характерна тенденция к похолоданию. Изменение среднемесячных температур воздуха не привело к смещению средних многолених дат наступления климатических сезонов года.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Груза Г. В., Ранькова Э. Я. Обнаружение изменений климата: состояние, изменчивость и экстремальность кли-
мата // Метеорол. и гидрол. — 2004. — № 4. — С. 50–67.
2. Мещерская А. В., Голод М. П., Белянкина И. Г. Колебания уровня Каспийского моря в связи с особенностями
общей циркуляции атмосферы в ХХ веке // Изменения климата и их последствия. — СПб: Наука, 2002. —
С. 180–195.
3. Швер Ц. А. Атмосферные осадки на территории СССР. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984. — 285 с.
4. Сепп М., Джоагус Д. Причины увеличения температуры воздуха в Тарту в марте // Всемирная конференция по
изменению климата: Тезисы докладов. — М., 2003. — С. 480.
5. Кобак К. И., Кондрашева Н. Ю., Лугина К. М. и др. Анализ многолетних метеорологических наблюдений в Севе-
ро-Западном регионе России // Метеорол. и гидрол. — 1999. — № 1. — С. 30–38.
6. Мирвис В. М. Закономерности изменения режима температуры воздуха на территории России в последнее столе-
тие // Изменения климата и их последствия. — СПб: Наука, 2002. — С. 105–117.
7. Назарова Л. Е., Сало Ю. А., Филатов Н. Н. Изменение климата и водные ресурсы Восточной Фенноскандии:
Препринт доклада. — Петрозаводск: Изд-во КНЦ РАН, 2001. — 35 с.
8. Lake Vortsjarv / Еd. J. Haberman, E. Pihu, A. Raukas. — Tallinn: Estonian Encyclopaedia Publ., 2004. — 464 р.

Институт водных проблем Севера
КНЦ РАН, Петрозаводск