Динамика климата южных черноземов Западной Сибири в связи с потеплением
Автор: Худяков Олег Иванович, Решоткин Олег Владимирович
Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc
Рубрика: Землепользование
Статья в выпуске: 1-8 т.14, 2012 года.
Бесплатный доступ
Современное потепление климата сопровождается увеличением термообеспеченности южных черноземов в теплый период года, уменьшением глубины сезонного промерзания и длительности пребывания почвы в мерзлом состоянии.
Климат, почва, климатическая норма
Короткий адрес: https://sciup.org/148201008
IDR: 148201008
Текст научной статьи Динамика климата южных черноземов Западной Сибири в связи с потеплением
Из материалов Всемирной конференции по изменению климата [1, 2] следует, что на современном этапе отмечается потепление климата на глобальном, континентальном и региональном уровнях. В основе анализа современной изменчивости климата Всемирной метеорологической организацией предложена климатическая норма (КН) – средняя величина любого параметра климата, взятая за период 1961-1990 гг.
Глобальное изменение климата . За период наблюдений (1861-2001 гг.) отмечаются малые периоды потепления и похолодания, а начиная, примерно, с 1980 г. наблюдается устойчивое глобальное потепление климата, при котором каждая среднедесятилетняя температура превышала КН. В настоящее время глобальное потепление, относительно КН, достигает 0,4-0,60С [2].
Континентальное изменение климата . Глобальное потепление климата затронуло все континенты. Повышение температуры воздуха, относительно КН, от 0,3 до 1,50C вызвало: ари-дизацию климата в континентальных регионах, увеличение штормов и тайфунов в океанах и морях, уменьшение площади льда в Арктике и Антарктике, проникновение теплого течения Гольфстрим на 500-800 км в Арктику, увеличение глубины протаивания многолетней мерзлоты, уменьшение глубины сезонного промерзания и другие последствия.
Региональное изменение климата рассматривается на примере России. По данным сети Росгидромета потепление по России за последние 100 лет (1907-2006 гг.) составило 1,290C при среднем глобальном потеплении на 0,740C [3]. За период 1976-2006 гг. среднее потепление по
России достигло 1,330C. Уменьшилось число дней с морозами. Наибольшее увеличение минимальной и максимальной суточной температуры отмечается в холодный сезон.Объектом исследования послужил чернозем южный среднесуглинистый, характеризуемый данными метеостанции Рубцовск (координаты 51035’; 81012’).
Динамика температуры воздуха . По метеостанции Рубцовск КН температуры воздуха составляет 2,40С. За период 1931-1980 гг. отмечается период похолодания, в котором температура воздуха каждого из десятилетий была ниже КН на 0,50С за период 1931-1940 гг., на 0,40С за период 1941-1950 гг., на 0,70С за период 19511960 гг., на 0,30С за период 1961-1970 гг. и на 0,10С за период 1971-1980 гг. Период похолодания сменился с 1980 г. периодом устойчивого потепления, при котором температура воздуха каждого десятилетия превышала КН на 0,50С (1981-1990 гг.), на 0,70С (1991-2000 гг.) и на 1,10С за период 2001-2010 гг.
Осадки. Климатическая норма осадков южного чернозема составляет 356 мм. За период 1961-1970 гг. осадки были меньше КН нормы на 26 мм, что характеризует этот период как аридный. За период 1971-1980 гг. осадки превышали КН на 24,4 мм, что характеризует этот период как гумидный. За период 1981-2010 в каждом из десятилетий осадков выпало меньше КН от16 до33,1 мм, что характеризует каждый из периодов как аридный.
Климат. За период потепления (1981-2010 гг.) средняя температура каждого десятилетия превышала КН на 0,5-1,10С. Этот период мы относим к малому периоду современного потепления (конец ХIХ начало ХХ века). Современное потепление сопровождается превышением осадков относительно КН (1981-1990 гг.) и характеризуется как гумидный период потепления, а период с осадками меньше КН (1991-2000 и 2001-2010 гг.) - как аридный период потепления.
Климатическая норма среднегодовой температуры южного чернозема в слое почвы 320 см составляет 5,80С, что характеризует климат согласно классификации климата почвы (табл. 1) как холодный. Современное потепление климата сопровождается накоплением тепла в почве и уменьшением глубины сезонного промерзания. За период 1991-2000 гг. глубина сезонного промерзания уменьшилась, относительно КН на 32 см, а за период 2001-2010 гг. глубина сезонного промерзания составила 124 см, что меньше КН на 44 см. Для южного чернозема КН пребывания в талом состоянии составляет 7 месяцев. Современное потепление климата за период 1991-2000 гг. сопровождалось более поздним осенним промерзанием и ранним весенним протаиванием, что привело к увеличению длительности пребывания почвы в талом состоянии с 7 до 8 месяцев.
Осенняя сезонная климатическая стадия характеризуется пребыванием южного чернозема в талом состоянии, при котором КН температуры на глубине 20 см составляет 6,40С, что характеризует климат как холодный (табл. 1). Холодные климатические условия в южном черноземе в осенний аридный климатический период складываются до глубины 320 см, при которых температура почвы не превышала 100С. В условиях осеннего аридного климатического периода южный чернозем меньше выхолаживается, что способствует сохранению тепла, накопившегося в летний период времени. Среднедесятилетняя температура южного чернозема в слое 320 см за период 2001-2010 гг. превышала КН на 1,10С. Характерно, что в осенний аридный климатический период в слое почвы 120-240 см отмечается термоизоплета 100С, что превышает КН на 1,11,20С, а климат на этих глубинах характеризуется как умеренно холодный.
Таблица 1. Классификация стадий климата почв
|
Формы воды и ее доступность для растений |
Стадии климата по гидрологическому горизонту в теплое время года |
Стадии климата по диапазону положительных температур, 0С |
||||||
|
0-5 |
5-10 |
10-15 |
15-20 |
20-25 |
25-30 |
>30 |
||
|
очень холодная |
холодная |
умеренно холодная |
умеренно теплая |
теплая |
очень теплая |
жаркая |
||
|
сорбированная, недоступная |
аридная |
1а |
1б |
1в |
1г |
1д |
1е |
1ж |
|
пленочная и частично капиллярная, труднодоступная |
семиаридная |
2а |
2б |
2в |
2г |
2д |
2е |
2ж |
|
капиллярная, среднедоступная |
семигумидная |
3а |
3б |
3в |
3г |
3д |
3е |
3ж |
|
капиллярная, легкодоступная |
гумидная |
4а |
4б |
4в |
4г |
4д |
4е |
4ж |
|
Капиллярная гравитационная, легкодоступная |
гумидная |
|||||||
Примечания: Стадии климата талой почвы: 1а - очень холодная аридная; 1б - холодная аридная; 1в - умеренно холодная аридная; 1г – умеренно теплая аридная; 1д – теплая аридная; 1е – очень теплая аридная; 1ж – жаркая аридная; 2а – очень холодная семиаридная; 2б – холодная семиаридная; 2в – умеренно холодная семиаридная; 2г – умеренно теплая семиаридная; 2д – теплая семиаридная; 2е – очень теплая семиаридная; 2ж – жаркая семиаридная. 3а – очень холодная семигумидная; 3б – холодная семигумидная; 3в – умеренно холодная семигумидная; 3г – умеренно теплая семигумидная; 3д – теплая семигумидная; 3е – очень теплая семигумидная; 3ж – жаркая семигумидная. 4а – очень холодная гумидная; 4б – холодная гумидная; 4в – умеренно холодная гумидная; 4г – умеренно теплая гу-мидная; 4д – теплая гумидная; 4е – очень теплая гумидная; 4ж – жаркая гумидная
Таблица 2. Климатические параметры почвы
|
Станция, почва |
Период |
Месяцы |
Глубины, см |
|||||||
|
20 |
40 |
80 |
120 |
160 |
240 |
320 |
Клим. норма в слое 320 см |
|||
|
Рубцовск Чернозем южный среднесуглинистый |
19611990 |
1 |
-6.4 |
-4.5 |
-1.7 |
0.0 |
1.7 |
3.9 |
5.4 |
-0.2 |
|
2 |
-7.0 |
-5.6 |
-3.0 |
-1.2 |
0.4 |
2.5 |
4.3 |
-1.4 |
||
|
3 |
-3.7 |
-3.3 |
-2.3 |
-1.4 |
-0.2 |
1.7 |
3.3 |
-0.8 |
||
|
4 |
3.3 |
1.9 |
0.6 |
0.3 |
0.5 |
1.6 |
2.8 |
1.6 |
||
|
5 |
11.6 |
9.3 |
6.6 |
4.9 |
3.8 |
3.0 |
3.1 |
6.0 |
||
|
6 |
18.1 |
15.2 |
11.8 |
9.6 |
7.8 |
5.6 |
4.6 |
10.4 |
||
|
7 |
21.1 |
18.7 |
15.3 |
12.9 |
10.9 |
8.0 |
6.3 |
13.3 |
||
|
8 |
19.0 |
17.6 |
15.6 |
13.9 |
12.4 |
9.8 |
7.8 |
13.7 |
||
|
Продолжение таблицы 1 |
||||||||||
|
9 |
13.7 |
13.6 |
13.3 |
12.6 |
11.9 |
10.3 |
8.7 |
12.0 |
||
|
10 |
5.7 |
7.0 |
8.7 |
9.3 |
9.8 |
9.5 |
8.8 |
8.4 |
||
|
11 |
-0.3 |
1.5 |
4.1 |
5.7 |
6.8 |
7.8 |
8.0 |
4.8 |
||
|
12 |
-4.2 |
-2.3 |
0.8 |
2.4 |
4.0 |
5.8 |
6.7 |
1.9 |
||
|
среднегодовая температура, 0С |
5.9 |
5.8 |
5.8 |
5.8 |
5.8 |
5.8 |
5.8 |
5.8 |
||
|
глуб. проникнов. см |
168 |
|||||||||
|
длит. тепл. периода, мес. |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
12 |
9 |
||
|
длит. холод. периода, мес. |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
0 |
3 |
||
|
Рубцовск Чернозем южный среднесуглинистый |
19912000 |
1 |
-6.8 |
-4.6 |
-1.2 |
0.8 |
2.6 |
4.8 |
6.1 |
0.2 |
|
2 |
-6.1 |
-4.5 |
-1.7 |
-0.2 |
1.4 |
3.4 |
5.0 |
-0.4 |
||
|
3 |
-3.7 |
-2.8 |
-1.4 |
-0.5 |
0.8 |
2.6 |
4.1 |
-0.1 |
||
|
4 |
4.5 |
2.8 |
1.4 |
1.1 |
1.6 |
2.5 |
3.6 |
2.5 |
||
|
5 |
12.9 |
10.9 |
7.7 |
6.0 |
5.1 |
4.0 |
4.0 |
7.2 |
||
|
6 |
18.7 |
16.3 |
12.5 |
10.3 |
8.9 |
6.5 |
5.4 |
11.2 |
||
|
7 |
21.9 |
19.6 |
15.7 |
13.4 |
11.8 |
8.8 |
7.0 |
14.0 |
||
|
8 |
20.1 |
18.7 |
16.2 |
14.6 |
13.3 |
10.6 |
8.6 |
14.6 |
||
|
9 |
13.8 |
13.6 |
13.4 |
13.0 |
12.8 |
11.1 |
9.5 |
12.5 |
||
|
10 |
6.9 |
7.8 |
9.5 |
10.0 |
10.7 |
10.3 |
9.5 |
9.2 |
||
|
11 |
-0.8 |
1.2 |
4.8 |
6.3 |
7.8 |
8.7 |
8.8 |
5.3 |
||
|
12 |
-4.6 |
-2.5 |
1.0 |
2.9 |
4.6 |
6.7 |
7.5 |
2.2 |
||
|
среднегодовая температура, 00С |
6.4 |
6.4 |
6.5 |
6.5 |
6.8 |
6.7 |
6.6 |
6.5 |
||
|
глуб. проникнов. см |
136 |
|||||||||
|
длит. тепл. периода, мес. |
7 |
8 |
9 |
10 |
12 |
12 |
12 |
10 |
||
|
длит. холод. периода, мес. |
5 |
4 |
3 |
2 |
0 |
0 |
0 |
2 |
||
|
Рубцовск Чернозем южный среднесуглинистый |
20012007 |
1 |
-6.4 |
-4.2 |
-0.6 |
1.4 |
3.1 |
5.5 |
6.7 |
0.8 |
|
2 |
-6.7 |
-5.1 |
-2.1 |
0.0 |
1.6 |
4.0 |
5.4 |
-0.4 |
||
|
3 |
-2.8 |
-2.3 |
-1.1 |
-0.1 |
1.1 |
3.0 |
4.5 |
0.3 |
||
|
4 |
5.1 |
3.3 |
2.3 |
1.9 |
2.2 |
3.0 |
4.0 |
3.1 |
||
|
5 |
13.4 |
11.3 |
8.4 |
6.6 |
5.7 |
4.6 |
4.5 |
7.8 |
||
|
6 |
19.4 |
16.8 |
13.0 |
10.7 |
9.2 |
7.0 |
5.9 |
11.7 |
||
|
7 |
20.6 |
18.8 |
15.6 |
13.5 |
11.9 |
9.3 |
7.6 |
13.9 |
||
|
8 |
19.3 |
18.0 |
15.8 |
14.3 |
13.1 |
10.8 |
9.0 |
14.3 |
||
|
9 |
14.3 |
14.3 |
13.9 |
13.4 |
12.9 |
11.4 |
9.9 |
12.9 |
||
|
10 |
6.7 |
7.9 |
9.6 |
10.4 |
10.9 |
10.7 |
10.0 |
9.5 |
||
|
11 |
1.0 |
2.8 |
5.5 |
7.0 |
8.2 |
9.2 |
9.3 |
6.1 |
||
|
12 |
-4.0 |
-1.5 |
1.9 |
3.9 |
5.5 |
7.5 |
8.1 |
3.1 |
||
|
среднегодовая температура,00С |
6.7 |
6.7 |
6.9 |
6.9 |
7.1 |
7.2 |
7.1 |
6.9 |
||
|
глуб. проникнов. 00С, см |
124 |
|||||||||
|
длит. тепл. периода, мес. |
8 |
8 |
9 |
11 |
12 |
12 |
12 |
11 |
||
|
длит. холод. периода, мес. |
4 |
4 |
3 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
||
Таблица 3. Температурные параметры климата сезонных климатических стадий почвы (метеостанция Рубцовск)
|
Глубина, см |
Осень |
Зима |
Весна |
Лето |
||||||||
|
19611990 |
19912000 |
20012007 |
19611990 |
19912000 |
20012007 |
19611990 |
19912000 |
20012007 |
19611990 |
19912000 |
20012007 |
|
|
20 |
6.4 |
6.6 |
7.3 |
-5.9 |
-5.8 |
-5.7 |
3.7 |
4.6 |
5.2 |
19.4 |
20.2 |
19.8 |
|
40 |
7.3 |
7.6 |
8.3 |
-4.1 |
-3.9 |
-3.6 |
2.6 |
3.6 |
4.1 |
17.2 |
18.2 |
17.8 |
|
80 |
8.7 |
9.2 |
9.7 |
-1.3 |
-0.6 |
-0.3 |
1.6 |
2.6 |
3.2 |
14.2 |
14.8 |
14.8 |
|
120 |
9.2 |
9.7 |
10.3 |
0.4 |
1.1 |
1.8 |
1.3 |
2.2 |
2.8 |
12.1 |
12.8 |
12.8 |
|
160 |
9.5 |
10.4 |
10.7 |
2.0 |
2.9 |
3.4 |
1.4 |
2.5 |
3.0 |
10.4 |
11.3 |
11.4 |
|
240 |
9.2 |
10.0 |
10.4 |
4.1 |
5.0 |
5.7 |
2.1 |
3.1 |
3.5 |
7.8 |
8.6 |
9.0 |
|
320 |
8.5 |
9.3 |
9.7 |
5.5 |
6.2 |
6.7 |
3.1 |
3.9 |
4.3 |
6.2 |
7.0 |
7.5 |
|
Средняя в слое 320 см |
8.4 |
9.0 |
9.5 |
0.1 |
0.7 |
1.1 |
2.3 |
3.2 |
3.7 |
12.5 |
13.3 |
13.3 |
Зимняя сезонная климатическая стадия характеризуется пребыванием южного чернозема в мерзло-талом состоянии. Климатическая норма температура мерзлой части почвы на глубине 20 см составляет –5,90С, что характеризует климат южного чернозема на этой глубине как мерзлотный. Климатическая норма температуры южного чернозема в зимнюю сезонную климатическую стадию в слое почвы от 40 до124 см изменяется от –4,1 до 00С, что характеризует климат почвы как очень холодный. Климатическая норма температуры южного среднесуглинистого чернозема в слое 120-240 см изменяется от 0,4 до 4,10С, что характеризует климат в этом слое как очень холодный. Климатическая норма температуры южного чернозема на глубине 310 см и ниже – выше 50С, что характеризует климат почвы на этих глубинах в зимнюю сезонную климатическую стадию как холодный. Современное потепление в зимнюю сезонную климатическую стадию сопровождается меньшим выхолаживанием почвы. Температура мёрзлой почвы на глубине 20 см за период 2001-2007 гг., превышала КН на 0,20С, на глубине 40 см – на 0,50С, а на глубине 80 см средняя температура относительно КН повысилась на 10С. В талой части профиля почвы температура повысилась относительно КН от 1,2 до 1,60С.
Весенняя сезонная климатическая стадия характеризуется пребыванием южного чернозема в талом состоянии. Климатическая норма температуры понижается по профилю южного чернозема от 3,70С на глубине 20 см до 1,30С на глубине 120 см. С глубины 120 см температура почвы повышается, достигая 3,90С на глубине 320 см. Распределение КН температур ниже 50С по профилю почвы в весеннюю сезонную климатическую стадию свидетельствует о низкой термообеспеченности южного чернозема и характеризует климат как очень холодный. Температура южного чернозема за этот период 19812007 гг. превышала КН до глубины 320 см на 1,6-1,20С. В профиле южного чернозема отмечается температура выше первого биологического минимума (50С), что характеризует климат почвы на этой глубине как холодный.
Летняя сезонная климатическая стадия. Климатическая норма температуры южного чернозема в слое 0-40 см изменяется от 19,40 до 18,20С, что характеризует климат этого слоя как умеренно теплый. Климатическая норма температуры в слое почвы 80-60 см изменяется от 14,2
до 10,40С, что характеризует климат этого слоя почвы как умеренно холодный. В слое почвы 240-320 см КН изменяется от 7,8 до 6,20С, что характеризует климат этого слоя как холодный. Современное потепление климата сопровождается повышением средних температур за период 2001-2007 гг. по всему профилю почвы от 0,6 до 1,30С, климат почвы на всех глубинах соответствовал КН и лишь на глубине 20 см климатические условия улучшились и стали соответствовать условиям теплого климата.
Список литературы Динамика климата южных черноземов Западной Сибири в связи с потеплением
- Всемирная конференция по изменению климата//Тез. докл. -М., 2003. 700 с.
- Фолланд, К. Мониторинг глобального климата и оценивание изменений климата/К. Фолланд, Д. Паркер//Всемирная конференция по изменению климата. -М., 2004. С. 76-90.
- Отчетный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Федеральная служба по мониторингу окружающей среды (РОСГИДРОМЕТ). Общее резюме. -М., 2008. 29 с.
