Trendy v klimatických charakteristikách ruských stepí | Institut stepi

Klimatické podmínky mají významný vliv na lidské prostředí v stepních oblastech Ruska a možnost jejich ekonomického rozvoje. Bylo provedeno hodnocení klimatických zdrojů a bioklimatických podmínek, které mají významný vliv na lidské zdraví, včetně teploty a vlhkosti vzduchu, slunečního záření, atmosférického tlaku, rychlosti větru a Universal Thermal Climate Index (UTCI).

Klimatické podmínky mají významný vliv na životní prostředí lidí v stepních oblastech Ruska a možnost jejich ekonomického rozvoje. Odhadují se klimatické zdroje a bioklimatické podmínky, které mají významný dopad na lidské zdraví, včetně teploty a vlhkosti, slunečního záření, atmosférického tlaku, rychlosti větru a Universal Thermal Climatic Index (UTCI).

Klimatické zdroje stepních oblastí.

Klimatické podmínky mají významný vliv na lidské prostředí v stepních oblastech Ruska a možnost jejich ekonomického rozvoje. Na lidské zdraví má významný vliv teplota a vlhkost, sluneční záření, atmosférický tlak, rychlost větru a také komplexní charakteristiky, které zahrnují různé soubory těchto parametrů, jako jsou efektivní teploty a další bioklimatické indexy. Všechny tyto charakteristiky však mají různé dimenze, což způsobuje určité potíže při provádění komplexního hodnocení území. V monografii jsou uvedeny odhady klimatických zdrojů (rekreační klimatické, hygienické a hygienické klimatické pro rozvoj měst, fyziologický a klimatický tepelný stav člověka, léčebný a preventivní klimatický pro hlavní typy nemocí) subjektů Ruské federace v konvenčních jednotkách [4].

Rekreační a klimatické zdroje pro teplé období jsou charakterizovány těmito ukazateli: radiační-ekvivalent-efektivní teplota; ultrafialové záření; počet slunečných dnů; trvání příznivého období pro rekreaci a turistiku, které se posuzuje podle trvání příznivých druhů počasí; počet dní s průměrnou denní teplotou vzduchu nad 20°C; počet dní s relativní vlhkostí nad 80 %, což způsobuje pocit dusna.

V letním období jsou pro stepní zónu nejnepříjemnější regiony z hlediska rekreačních a klimatických zdrojů (hodnoty ukazatele jsou 7,5-9,2 konvenčních jednotek) Dagestán, region Astrachaň a Kalmykia. Ve zbytku stepního pásma se v létě vyvíjejí příznivé podmínky pro rekreaci a hodnocení rekreačních a klimatických zdrojů se pohybuje v rozmezí 10,0-12,8 konvenčních jednotek.

Sanitární a hygienické klimatické zdroje pro rozvoj měst v letním období zahrnují tyto ukazatele: počet dní s průměrnou denní teplotou vzduchu nad 15°C; počet dní s průměrnou denní teplotou vzduchu nad 20°C; opakovatelnost rychlosti větru 0-1 m/s; počet dní se srážkami nad 5 mm. Ve stepní zóně je komplex bioklimatických ukazatelů příznivý z hlediska sanitárních a hygienických klimatických zdrojů pro rozvoj měst a činí 10,2-12,0 k.ú., s výjimkou regionu Orenburg, kde tento ukazatel činí 7,5 k.ú.

Fyziologické a klimatické zdroje tepelného stavu člověka pro letní období jsou reprezentovány jedním ukazatelem: radiačně-ekvivalentní-efektivní teplota. Z hlediska fyziologických a klimatických zdrojů pro stepní zónu v letním období jsou optimální podmínky pozorovány na jihu Sibiře a Uralu: v oblastech Kurgan, Novosibirsk a Omsk (13,4-15,1 c.u.). Regiony s nejnižšími zdroji (0,4-5,8 c.u.) jsou oblast Dolního Volhy, Severní Kavkaz, Rostovská oblast a Stavropolský kraj (kvůli přehřívání během dne). Tento zdroj je zřejmě nejvíce limitujícím ze všech uvažovaných bioklimatických zdrojů, neboť ukazuje vliv teploty a vlhkosti vzduchu, rychlosti větru a slunečního záření na člověka – tzn. všechny hlavní klimatické faktory.

Společné posouzení všech tří typů bioklimatických zdrojů a jejich průměrné hodnoty ukazuje, že fyziologický a klimatický tepelný stav člověka může výrazně zhoršit hodnocení bioklimatických zdrojů i v regionech s příznivým bioklimatickým prostředím, například na území Stavropol, Rostov a Volgograd [3].

Analýza průměrných bioklimatických zdrojů pro stepní zónu v subjektech Ruské federace umožňuje rozdělit subjekty do čtyř skupin podle stupně jejich zajištění těmito zdroji (tabulka 1).

Tabulka 1 Skupiny subjektů Ruské federace s různou úrovní bioklimatických zdrojů

Identifikované skupiny subjektů Ruské federace umožňují konstatovat, že jejich zásobování bioklimatickými zdroji úzce souvisí s tepelnými podmínkami.

Bioklimatické podmínky života ve stepních oblastech.

Komplexní dopad klimatických podmínek na člověka lze hodnotit pomocí bioklimatických indexů. Pro posouzení bioklimatu stepních oblastí Ruska z hlediska tepelné pohody byl použit Universal Thermal Climate Index (UTCI) [6-9]. Index byl vyvinut Mezinárodní společností pro biometeorologii s podporou Evropské unie. Je zaměřena na posouzení vlivu teplotních podmínek prostředí na člověka. Při tvorbě indexu byl vytvořen multifaktoriální model lidské termoregulace, který byl následně integrován s adaptivním modelem oblečení [8]. Index UTCI je vyjádřen jako ekvivalentní okolní teplota (°C) pro danou kombinaci rychlosti větru, záření, vlhkosti a teploty vzduchu, přičemž je definován jako teplota vzduchu referenčního prostředí, které má na člověka stejné fyziologické účinky jako skutečné prostředí [7]. Citlivost UTCI na teplotu, vlhkost, záření a rychlost větru ukazuje, že je použitelný v horkých i studených podmínkách. UTCI je klasifikován z hlediska tepelného dopadu na člověka takto:

nad +46 °C – extrémní tepelná zátěž;

od +38 do +46 °C – velmi silné tepelné namáhání;

od +32 do +38 °C – velká tepelná zátěž;

od +26 do +32 °C – střední tepelná zátěž;

od +18 do +26 °C – komfort;

od +9 do +18 °C – žádné tepelné namáhání;

od 0 do +9 °C – mírný chladový stres;

od -13 do 0 °C – mírný chladový stres;

od -27 do -13 °C – silný chladový stres;

od -40 do -27 °C – velmi silný chladový stres;

pod -40 °C – extrémní chladová zátěž.

Pomocí indexu UTCI bylo provedeno hodnocení bioklimatických podmínek stepní zóny Ruska v kontextu měnícího se klimatu. Výpočet průměrných měsíčních, sezónních a denních hodnot indexu UTCI byl proveden pomocí softwarového balíku BioKlima 2,6 [5]. Obrázek 1 ukazuje změny v trvání podmínek s různou mírou nepohodlí (komfortu) podle indexu UTCI pro průměrné dlouhodobé podmínky (1961-1990) a pro moderní klima (2001-2015).

Obrázek 1. Trvání různých podmínek tepelného stresu podle indexu UTCI ve stepní zóně

Pro průměrné dlouhodobé podmínky (1961-1990) byl po většinu roku pozorován chladový stres různé intenzity, od 8 měsíců na evropském území po 9 měsíců na jihu západní Sibiře v pásmu stepí a lesostepí (obr. 1). Extrémní chladový stres byl pozorován velmi krátkou dobu (asi 7 dní) pouze na jihu západní Sibiře. Navíc podmínky s velmi silným chladovým stresem zde trvají v průměru dva měsíce. Na evropském území (30-60° severní šířky, 40-53° východní délky) byl jen několik dní pozorován velmi silný chladový stres. Podmínky silného chladového stresu dle indexu UTCI pro celé posuzované území byly pozorovány po dobu cca 3 měsíců. Mírný a slabý chladový stres na evropském území trval 2,5 resp. 2 měsíce a na jihu západní Sibiře cca 2 měsíce. Příznivé podmínky (žádná tepelná zátěž a pohoda) byly na evropském území pozorovány celkem 4 měsíce (3 a 1 měsíc), zatímco v asijské části (60-90° severní šířky, 40-56° východní délky) nebyly prakticky žádné komfortní podmínky a neutrální podmínky (žádná tepelná zátěž) trvaly v průměru 2.5 měsíce (obr. 1).

Na počátku 2. století se mírně zlepšily tepelné podmínky podle indexu UTCI. Především je možné zaznamenat prodloužení období s komfortními podmínkami na 2,5-0,5 měsíce na evropském území a vznik takových podmínek trvajících cca 2006 měsíce na asijském území pro období 2010-2011 a 2015-1. (obr. 1,5). Na asijském území v pásmu stepí a lesostepí se období s velmi silným chladovým stresem zkrátilo na 2 měsíce a extrémní chladový stres v tomto období pozorován nebyl. Na evropském území dny s velmi silným chladovým stresem prakticky vymizely a období se silným chladovým stresem se zkrátilo na 2,5-2006 měsíce. Lze také poznamenat, že pro stepní zónu byly nejteplejšími obdobími 2010-2011 a 2015-1. Jak ukazují práce [2, 10], současně v uvažovaném území dochází ke zvýšení aridity, deficitu srážek a nárůstu součtu aktivních teplot (nad +250°C). v evropské části Ruska – o 350-150 °C a na západní Sibiři – o 200-XNUMX °C.

Na počátku 21. století je tak ve stepní zóně pozorováno změkčení bioklimatických podmínek podle indexu UTCI, zejména v chladné části roku, a v létě nárůst tepelné zátěže a sucha.

Studie byla provedena v Geografickém ústavu Ruské akademie věd s využitím grantu od Ruské vědecké nadace (projekt č. 16-17-10236).

BIBLIOGRAFIE:

1. Vinogradova V.V., Titkova T.B., Cherenkova E.A. Dynamika zásobování vlhkostí a teplem v přechodných krajinných zónách na základě satelitních a meteorologických dat na počátku 2015. století // Moderní problémy dálkového průzkumu Země z vesmíru. 12. Sv. 2. č. 162. S. 172-XNUMX.
2. Zolotokrylin A.N., Titková T.B. Zmírnění aridity v povolžském stepním klimatu v letech 2000–2007, odhalené pomocí satelitních dat // Moderní problémy dálkového průzkumu Země z vesmíru. 2017. Sv. 14. č. 7. S. 128-135. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-7-128-135.
3. Desertifikace vyprahlých zemí Ruska / Ed. A.V. Drozdov, A.N. Zolotokrylin, A.F. Mandych. Moskva: T-vo Nauch. Vydání KMK, 2009. 298 s.
4. Encyklopedie klimatických zdrojů Ruské federace / Ed. N.V. Kobysheva, K.Sh. Khairulina. Petrohrad: Gidrometeoizdat, 2005. 320 s.
5. BioKlima 2.6, softwarový balíček, www.igipz.pan.pl/geoekoklimat/blaz/bioklima.htm.
6. Blazejczyk K., Epstein Y., Jendritzky G., Staiger H., Tinz B. Porovnání UTCI s vybranými tepelnými indexy // Int. J Biometeorol 2012. Sv. 56. S. 515-535.
7. Bröde P., Fiala D., Blazejczyk K., Holmér I., Jendritzky G., Kampmann B., Tinz B., Havenith G. Odvození provozního postupu pro Universal Thermal Climate Index UTCI // Int. J Biometeorol 2012. Sv. 56. str. 481-494.
8. Fiala D., Havenith G., Bröde P., Kampmann B., Jendritzky G. UTCI-Fiala víceuzlový model lidského přenosu tepla a tepelné pohody // Int. J Biometeorol. 2012. Vol.56. S.429-441.
9. Jendritzky G., De Dear R. a Havenith G., UTCI – proč další tepelný index? // Int. J Biometeorol. 2012. Sv. 56. Ne. 3. str. 421-428.

TRENDY KLIMATICKÝ CHARAKTERISTIKA STEP RUSKO

TRENDY KLIMATICKÉ CHARAKTERISTIKY RUSKÝCH STEPPŮ

A.N. Zolotokrylin, T.B. Titková

AN Zolotokrylin, TB Titková

Geografický ústav Ruské akademie věd (Rusko, 119017, Moskva, Staromonetnyj per., 29)

Geografický ústav Ruské akademie věd (Rusko, 119017, Moskva, Staromonetnyj pereulok, 29)

Analyzovány jsou koeficienty lineárních trendů ročních a sezónních hodnot teploty a srážek ve stepní zóně ploché části Ruska za období 1936-2016.

Rychlost oteplování byla za celé období 0,2-0,3°C/10 let. Po celé období byly v omezené části stepního pásma pozorovány výrazné pozitivní trendy ročních srážek. Pozitivní srážkové trendy v celém stepním pásmu byly pozorovány pouze během studené fáze severního Atlantiku.

Analyzovány jsou koeficienty lineárních trendů ročních a sezónních hodnot teploty a srážek ve stepní zóně ploché části Ruska za období 1936-2016. Za celé období byla rychlost oteplování 0,2-0,3°C/10 let. Za celé období byly v omezené části stepního pásma zaznamenány výrazné pozitivní trendy ročních srážek. Pozitivní srážkové trendy v celém stepním pásmu byly pozorovány pouze během studené fáze severního Atlantiku.

Na pozadí pokračujícího oteplování v Rusku je důležité vzít v úvahu jeho rysy ve stepní zóně s ohledem na rozšířenou řadu klimatických charakteristik. Níže je uvedena analýza koeficientů lineárních trendů ročních a sezónních hodnot teploty a srážek ve stepní zóně ploché části Ruska a diferenciace v zóně rychlostí oteplování a změn srážek za období 1936-2016. Koeficienty byly vypočteny pro období 1936-1960, 1961-1990, 1991-2016.

Průměrné roční oteplení se vyvíjelo ve stepním pásmu období od období nerovnoměrně. Ale v průměru za období 1936-2016. oteplování se projevilo v celém pásmu stepí rychlostí 0,2-0,3°C/10 let. Oteplování bylo v období 1936-1960 velmi slabé. Ve stejné době bylo pozorováno ochlazení v provinciích Azov-Manych, Volžská step a Trans-Volha Vysokosyrtovaya. V následujícím období (1961-1990) bylo oteplení nevýrazné (méně než 0,2°C/10 let) a rozšířilo se na většinu pásma. Ale ve středoruské stepi, v provinciích Azov-Kuban, Stavropol a Piemont-Kavkaz, bylo pozorováno chladné počasí. Pozitivní trendy průměrné roční teploty ve stepním pásmu se v období 1991-2016 zvýšily. a pokrývala celé území ve srovnání s obdobími 1936-1960 a 1961-1990. Maximální rychlost oteplování byla pozorována především v provinciích Střední Rusko a Azov-Manych a činila 0,8 °C/10 let. Jak jsme postupovali na východ, rychlost oteplování se snížila na 0,2 °C/10 let, zejména na jihu západní Sibiře, zatímco v provincii Pre-Altaj stepní bylo pozorováno ochlazení (-0,2 °C/10 let).

Míra letního oteplování v období 1936-2016. dosahoval 0,2-0,3°C/10 let ve stepní zóně. Nejvyšší míra letního oteplení byla pozorována ve stepních oblastech evropské části Ruska v období 1991-2016. Jeho rychlost byla maximální (více než 1°/10 let) v provinciích Centrální Rusko, Azov-Manych, Volžská step a Trans-Volžská Vysokosyrtovaja. Ve stepní části západní Sibiře se rychlost oteplování postupně snižovala až na 0,2°/10 let a v předaltajské stepní provincii bylo pozorováno dokonce ochlazení.

Předpoklad, že zvýšený výpar z oceánů v podmínkách globálního oteplování způsobí nárůst ročních srážek na většině pevniny, se nenaplňuje, alespoň ve stepní zóně plání Ruska. Výrazné pozitivní trendy ročních srážek byly za 80leté období pozorovány pouze v omezené části stepního pásma. Například maximální rychlost nárůstu srážek (asi 20 mm/10 let) byla pozorována v Trans-Volga Low-Syrt Steppe. A již v sousední provincii Zavolzhskaya Vysokosyrtovaya byl pozorován pokles ročních srážek. Na zbytku území nebyly změny srážek výrazné.

Zvláštnosti rozložení ročních srážek ve stepním pásmu v období 1936-1960. (obr. 1a) je, že počínaje západní hranicí Ruska dominovaly negativní trendy ve všech stepních provinciích až po Transvolžskou Vysokosyrtovaya. Dále na východ byly pozorovány převážně pozitivní trendy. V dalším období 1961–1990 se průběh ročních srážkových trendů měnil (obr. 1b): ve všech stepních provinciích byly trendy pozitivní. K maximálnímu nárůstu srážek (více než 20 mm/10 let) došlo v provinciích Střední Rusko, Oka-Don, Volžská step, Jižní Transural a Irtyš. Roční srážky v období 1991-2016 v suchých stepích evropské části zóny (v provinciích Azov-Manych, Střední Rusko, Volha, Trans-Volga Vysokosyrtovaya a Jižní Ural) výrazně poklesly. (obr. 1c).

Obrázek 1. Lineární trendové koeficienty ročních úhrnů srážek (mm/10 let) pro období: a) 1936-1960, b) 1961-1990, c) 1991-2016.

Čísla označují krajiny: 1 – Širokolisté tmavé jehličnaté smíšené lesy, 2 – Širokolisté lesy, 3 – Západosibiřské lesy osika-bříza, 4 – Lesostep, 5 – Typická step a suchá step, 6 – Polopoušť a poušť, 7 – Horská krajina.

Zajímavé je zejména srovnání letních úhrnů srážek v různých obdobích. Západní stepní provincie se vyznačují negativními srážkovými trendy v období 1936–1961 a 1991–2016. V období 1961-1990. V celém stepním pásmu došlo k nárůstu letních i jarních srážek a následně i ročních srážek. S přihlédnutím k tomu, že uvažovaná období (1936-1960 a 1991-2016) přibližně odpovídají teplým fázím povrchové teploty severního Atlantiku a období 1961-1990. – chlad, pak lze předpokládat možnou regulaci jarních, letních a nakonec ročních srážek ve stepním pásmu, alespoň pro evropskou část země, atlantickou multidekadální oscilací (AMO). Tato skutečnost na jedné straně vysvětluje nárůst četnosti sucha v povolžských a transvolžských stepích v období 1936-1960 a 1991-2016 a lze ji považovat za důvod absence dlouhodobého pozitivního trendu četnosti sucha ve stepní zóně v důsledku zvýšeného oteplování [2].

Nárůst letních a následně ročních srážek během studené fáze AMO (1961-1990) ve stepní zóně evropského Ruska souvisí se zesílením cyklonální aktivity na východoevropské větvi klimatické polární fronty [3, 4]. Trajektorie jarních a letních cyklón se během tohoto období posunuly o dva stupně na jih a ovlivnily stepní oblasti. Na konci tohoto období se nárůst jarních a letních srážek stal přirozenou příčinou obnovy vegetace a tvorby stepí v pouštích severozápadního Kaspického moře [1]

Tedy obecně za období 1936-2016. Průměrné roční oteplení stepního pásma se období od období zvyšovalo a svého maxima dosáhlo v období 1991-2016. ve stepích evropské části země. Atmosférická vlhkost ve stepní zóně byla nerovnoměrná: největší roční množství srážek bylo pozorováno v období 1961-1990. (během studené fáze severního Atlantiku) a nejmenší – v období 1936-1960 a 1991-2016. (teplé fáze).

Práce probíhaly v rámci zásadního tématu státního rozpočtu (ev. č. 01201352488).

BIBLIOGRAFIE:

1. Zolotokrylin A.N., Vinogradova V.V. Vztah mezi klimatickými a antropogenními faktory při obnově vegetačního krytu na jihovýchodě evropského Ruska // Aridní ekosystémy. 2007. Sv. 13. č. 33-34. S. 7-16.
2. Zolotokrylin A.N., Vinogradova V.V., Meshcherskaya A.V., Strashnaya A.I., Cherenkova E.A. Sucha, desertifikace // Druhá hodnotící zpráva Roshydromet o změně klimatu a jejích důsledcích na území Ruské federace. M.: Roshydromet, 2014. S. 551-587.
3. Zolotokrylin A.N., Cherenkova E.A., Titkova T.B., Vinogradov V.V., Mikhailov A.Yu. Klimatické zdroje a podmínky pro udržitelný rozvoj suchých zemí v jihovýchodní části Ruska // Strategické zdroje a podmínky pro udržitelný rozvoj Ruské federace a jejích regionů. M.: Geografický ústav RAS, 2014. S. 56-61.
4. Mikhailov A.Yu., Zolotokrylin A.N., Titkova T.B. Polární fronta nad pláněmi Ruska v létě // Meteorologie a hydrologie. 2012. č. 2. S. 24-29.