Глава 3. Оценка изменения годовых и сезонных климатических характеристик

3.1. Оценка изменения годовой и сезонной температуры воздуха
 за многолетний период

Особенностью современного климата является повышение температуры воздуха наиболее заметное с конца XX века и продолжающегося в начале XXI в. Созданная при ООН межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) в своем Пятом докладе отмечает, что за последнее столетие температура воздуха на планете увеличилась на 0,75^оС/100 лет. Для России за этот же период наблюдалось еще более заметное потепление, которое составило 1,29^оС/100 лет. Межправительственная группа экспертов по изменению климата в своем докладе отмечает, что изменения температуры воздуха в XX веке происходило не вполне однородно. Выделают три периода изменения температуры воздуха:

· 1910-1946 гг. – период потепления;

· 1946-1975 гг. – период постепенного похолодания;

· 1976 г. и по настоящее время – период интенсивного повышения температуры воздуха.

В курсовой работе на основе многолетнего ряда наблюдений за среднегодовой температурой воздуха установили величину изменения ее среднемноголетнего значения. В качестве исходной информации принимали 129-летний ряд наблюдений за среднегодовой температурой воздуха для метеостанции Ростова-на-Дону.

Оценку изменения среднегодовой температуры воздуха провели в следующей последовательности:

1) Построили график изменения среднегодовой температуры воздуха за многолетний период наблюдений для метеостанции Ростова-на-Дону (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - График изменения среднегодовой температуры воздуха для метеостанции Ростова-на-Дону

за 1881-2012 гг.

Согласно рисунку 3.1 за период 1881-1953 гг. наблюдается преобладание отрицательных отклонений от климатической нормы, а в период 1956-2012 гг. наблюдается преобладание положительных отклонений от климатической нормы, т.е. наблюдается постепенное увеличение среднегодовой температуры воздуха и потепление.

За исследуемый период (1881-2012 гг.) наблюдались годы с наибольшей положительной аномалией (самые тёплые) и с наибольшей отрицательной аномалией среднегодовой температуры воздуха (самые холодные) (таблицы 3.1 и 3.2).

 

Таблица 3.1 - Показатели температуры воздуха и их положительные аномалии по метеостанции Ростова-на-Дону за многолетний период наблюдений 1881-2012 гг.

Основные периоды	Годы	Температурная аномалия,
1881-1910 гг.	1901, 1906	+0,6; +0,8
1910-1946 гг.	1938, 1939	+1,2; +0,7
1946-1975 гг.	1966, 1975	+2,2; +2,0
1976-2012 гг.	1981, 2007, 2010	+2,2; +2,8; +2,6

 

Таблица 3.2 - Показатели температуры и отрицательных аномалий по метеостанции Ростова-на-Дону за многолетний период наблюдений 1881-2012 гг.

Основные периоды	Годы	Температурная аномалия,
1881-1910 гг.	1894, 1896	-2,3; -1,9
1910-1946 гг.	1911, 1933, 1945	-2,1; -2,3; -2,2
1946-1975 гг.	1956, 1969	-1,5; -0,8
1976-2012 гг.	1987, 1993	-1,6; -1,1

 

2) Оцениваем наличие тренда, который свойственен колебаниям среднегодовой температуры воздуха за период 1881-2012 гг.

При изучении динамики колебаний климатических характеристик выделяются однонаправленные изменения рассматриваемых характеристик под действием одного или нескольких факторов в течение какого-либо периода, называемые трендами. В нашем случае такая однонаправленную тенденцию изменения среднемноголетнего значения температуры воздуха выявлена с помощью линейного тренда (рисунок 3.2).

Линейный тренд в общем виде представлен ниже:

где: – значение среднегодовой температуры воздуха;

     – наблюдаемый порядковый номер;

     и  – регрессионные коэффициенты.

На рисунке 3.2 приведена динамика среднегодовой температуры воздуха за период 1881-2012 гг. и ее линейный тренд.

Получено уравнение линейного тренда следующего вида:

.

 

Рисунок 3.2 - График изменения среднегодовой температуры воздуха для метеостанции Ростова-на-Дону за 1881-2012 гг. и ее линейный тренд

Можно найти изменение среднемноголетнего значения годовой температуры воздуха с помощью уравнения линейного тренда по формуле:

где:  – величина тренда, вычисленная по уравнению линейного тренда в момент времени ;  - величина тренда, вычисленная по уравнению линейного тренда в момент времени .

Изменение среднемноголетнего значения годовой температуры воздуха за исследуемый период (1881-2012 гг.) составляет 2,19 °C за 129 лет.

3) Построим график изменения среднегодовой температуры воздуха за период 1975-2012 гг. (за последнюю четверть XX века), который представлен на рисунке 3.3.

 

 

Рисунок 3.3 - График изменения среднегодовой температуры воздуха для метеостанции Ростова-на-Дону за период 1975-2012 гг.

        

Как видно из рисунка 3.3 приращение среднемноголетнего значения температуры воздуха за исследуемый период составляет 1,2°C, что подтверждается нижеприведенными уравнениями:

Изменение среднемноголетнего значения годовой температуры воздуха за исследуемый период (1975-2012 гг.), как уже отметили, составляет 1,2 °C, что ниже в 1,8 раз изменения среднемноголетнего значения годовой температуры за период 1881-2012 гг.

Изменение среднемноголетнего значения годовой температуры воздуха за исследуемый период 1881-2012 гг. составляет 2,19 °C. Наблюдая за трендом, можно сделать вывод, что температура воздуха в районе метеостанции Ростова-на Дону за прошлое столетие резко увеличилась. Такое изменение температуры воздуха, по-видимому, сопряжены и с изменением других элементов климатической системы южных районов Российской Федерации.

4) Определенный интерес представляет и сезонное изменение среднемноголетней температуры воздуха, что нами рассматривается ниже.

При этом нами рассмотрено изменение температуры воздуха по сезонам года (зима, весна, лето, осень), для чего организованы временные ряды среднегодовой температуры воздуха по сезонам года.

Как показали эти временные ряды применительно к зимнему периоду года, приращение зимней температуры воздуха, как видно из ниже приведенного уравнения составило 3,32 °C за 129-летний период.

Рисунок 3.4 - График изменения температуры воздуха за зимний период для метеостанции Ростова-на-Дону за период 1881-2012 гг.

 

Аналогичные результаты получены и для приращения температуры воздуха за весенний, летний и осенний периоды года (рисунки 3.5 - 3.7).

 

Рисунок 3.5 - График изменения температуры воздуха за весенний период для метеостанции Ростова-на-Дону за период 1881-2012 гг.

 

Оценка изменения среднемноголетнего значения температуры воздуха за весенний период согласно нижеприведенным уравнениям:

 

Рисунок 3.6 - График изменения температуры воздуха за летний период для метеостанции Ростова-на-Дону за период 1881-2012 гг.

 

Оценка изменения среднемноголетнего значения температуры воздуха за летний период согласно нижеприведенным уравнениям:

 

Рисунок 3.7 - График изменения температуры воздуха за осенний период для метеостанции Ростова-на-Дону за период 1881-2012 гг.

 

Оценка изменения среднемноголетнего значения температуры воздуха за осенний период согласно нижеприведенным уравнениям:

 

В таблице 3.3 приведены приращения годовой и сезонной температуры воздуха для для метеостанции Ростова-на-Дону за 1881-2012 гг.

Таблица 3.3 - Результаты оценки изменения годовой и сезонной температуры воздуха для метеостанции Ростова-на-Дону за 1881-2012 гг.

Период
1881-2012 гг.	2,19	3,32	2,59	1,49	1,32
1975-2012 гг.	1,2	–	–	–	–

Вывод: за период наблюдений с 1881 по 2012 года в районе метеостанции Ростова-на-Дону наиболее интенсивное увеличение температуры воздуха наблюдается в зимний и весенний периоды года и составляет соответственно 3,32 и 2,59 , а наименее интенсивное изменение происходит летом и осенью.