Современное состояние горного климата Карачаево-Черкесской Республики

По климатическим условиям территория Карачаево-Черкесии, в большей степени относится к умеренному поясу Ат-лантико-континентальной степной и Северо-Кавказской горной областей. Граница между ними проходит на высоте 700800 м.

Региональный климат республики формируется под влиянием радиационного режима, циркуляции атмосферы и подстилающей поверхности в разных ее биогеографических проявлениях. Тем не менее, основным, не только климатопреобразующим, но и климатообразующим фактором в КЧР является рельеф, который сформирован сложной системой разновысотных хребтов и депрессий в широком диапазоне абсолютных и относительных высот.

В работе использовался обширный материал Гидрометслужбы ЮФО, Летописей природы Тебердинского государственного заповедника, источников Министерства природных ресурсов КЧР и др. по климату и географическим составляющим ландшафта (рельефу, геологии, почвам и т.д.), а также данные полученные стационарным и экспедиционным методами.

Величины потоков солнечной радиации изменяются с высотой местности. При равных условиях (экспозиция, затененность пункта наблюдений, подстилающая поверхность) суммарная и отраженная радиация с высотой увеличиваются, а поглощенная, и в целом радиационный баланс уменьшаются. По данным Ю.Г. Ильичева, (2003) [1]:

• а)    прямая солнечная радиация при ясном небе увеличивается с высотой на 40%;

• б)    рассеянная радиация уменьшается на 30-40%;

• в)    суммарная радиация увеличивается на 26%;

• г)    радиационный баланс снижается на 80-90%; а на высотах более 3500 м, «уровня 365», средняя годовая величина радиационного баланса отрицательная.

Годовые величины суммарной радиации изменяются от 5331 МДж/м2 в предгорьях (м/с Черкесск) до 5562 МДж/м2 (м/с Клухорский Перевал) и, на высоте свыше 3600 м., в высокогорье достигает 6417 МДж/м2. В годовом цикле месячный максимум суммарной радиации приходится на июнь (686-707 МДж/м2), а минимум на декабрь (179-192 МДж/м2).

На циркуляцию атмосферы региона влияют географические особенности его положения - наличие обширной равнинной территории, в северной части, по которой свободно перемещаются холодные воздушные массы с севера и трансформирующиеся воздушные потоки с запада и востока. Фоновые циркуляционные процессы в республике формируются под влиянием преобладающего западного переноса воздушных масс, особенно выраженного на высотах более 3-4 км, а также центров действия атмосферы – западного сегмента сибирского максимума зимой и субтропического пояса высокого давления летом [2]. Большую роль в преобразовании циркуляционных процессов играют региональные факторы: орография и близко расположенные акватории Черного и Каспийского морей. Главный Кавказский хребет и его отроги служат климаторазделом, препятствующим проникновению холодных воздушных масс с севера и развитию теплых атмосферных потоков с юга. Задержка перемещений атмосферных фронтов, орографическим препятствием, преобразует климатические процессы, увеличивая облачность и осадки [3].

Важнейшим фактором, формирующим климат рассматриваемых территорий, является рельеф. Во-первых – горная система хребтов и геоморфологических депрессий, является естественной границей между умеренным и субтропическим поясами. Во-вторых, на северном макро-склоне Главного хребта наблюдается высотноклиматическая поясность. В-третьих, пространственное распределение метеорологических элементов зависит от удаленности от основных хребтов, а также абсолютной высоты и экспозиции на мезо- и микро склонах.

С целью выявления тенденций изменения климата в Карачаево-Черкесии собран мониторинговый материал по стационарным метеостанциям (м/с) республики: «Клухорский Перевал», «Шаджатмаз», «Теберда», «Архыз», «Зеленчукская», «Черкесск» краткая характеристика местоположения, которых представлена в табл. 1.

Для характеристики изменений климата в высокогорной зоне использовались данные метеостанций «Шаджатмаз» и «Клу-хорский Перевал». Построены графики и тренды изменения температуры воздуха по среднегодовым многолетним показателям с 1972 по 2016 гг., рис. 1.

Таблица 1. Месторасположение метеостанций Карачаево-Черкесии

№ п/п	Названия ме-теостан-ций	Местоположения	Географии-ческие координаты	Склоне-ние магнит-ной стрелки	Абсолют-ная высота над уровнем моря	Почвы
1.	Клухорский Перевал	У Главного кавказского хребта по военно-сухумской дороге	43°15' с.ш., 41°50' в.д	+5,2° вост.	2037	Горно-луговые
2.	Шаджатмаз	В 25 км южнее г. Кисловодска, граница западной и центральной части Большого Кавказа	43°44' с.ш., 42°40' в.д.	+5,4° вост.	2070	Горные черноземы
3.	Теберда	20 км от Главного кавказского хребта, в долине р. Теберды	43°27' с.ш., 41°44' в.д.	+5,3° вост.	1328	Горно-лесные
4.	Зеленчукская	Западная окраина ст. Зеленчукской	43°52' с.ш., 41°34' в.д.	+5,1° вост.	929	Предкавказскиечерноземы с подзолами
5.	Черкесск	В границе г. Черкесска	44°11' с.ш., 42°02' в.д.		525	Предкавказскиечерноземы

Среднегодовая температура воздуха за последние 45 лет на метеостанции "Шад- жатмаз" выросла на 2,3 °С (рис. 1) на метеостанции наблюдается увеличение тем- пературы воздуха в течение всех сезонов года. Среднесезонная температура воздуха в зимний период повысилась на 2,6 °С, в весенний на 2,4 °С, в летний на 2,5 °С и осенний на 1,5 °С.

Средние многолетние абсолютные максимумы за 45 летний период увеличились на 1,9 °С, тренд абсолютных минимумов на м/с "Шаджатмаз" также имеет возрастающий уклон. В среднем за период, значение конечного показателя повысилось на 0,3 °С.

Наращивание годового тепла с 1972 по 2016 гг. также наблюдалось на метеостан- ции "Клухорский перевал" и составило 1,0 °С (рис. 1). Все сезоны года характеризовались повышением значений температуры. Зимой и летом увеличение среднесезонной температуры воздуха составило 1,4 °С, весной и осенью не превысило 1,0 °С.

Средние значения из абсолютных максимумов на м/с "Клухорский перевал" за 45-летний период увеличились на 1,5 °С, абсолютных минимумов соответственно на 0,5 °С.

М "Шаджатмаз "

Рис. 1. Среднегодовая температура воздуха метеостанций "Шаджатмаз" и "Клухорский перевал" (1972-2016 гг.)

Годовое количество атмосферных осадков, за тот же срок на м/с "Шаджатмаз", уменьшилось на 59,5 мм. Все сезоны года характеризуются сокращением выпадающих атмосферных осадков, особенно в летний период (рис. 2).

С 1972 по 2016 гг. на М "Клухорский перевал" атмосферных осадков стало выпадать на 33,2 мм больше. Весна и осень характеризуются их постепенным увеличением, Максимальные накопления осадков за 45 летний период отмечены весной.

Зимой и летом тренд указывает на их снижение.

Таким образом, в высокогорной зоне Карачаево-Черкесии, за последние 45 лет, температура воздуха увеличилась на 1,7 °С, наибольшее увеличение по трендам теплообеспеченности отмечено зимой и летом, наименьшее - весной. Средние зна- чения из абсолютных максимальных температур воздуха увеличились на 2,4 °С. Годовое количество выпадающих осадков снизилось на 26 мм, за счет высокогорий северной части республики. В районе Главного хребта отмечено их увеличение на 33 мм.

Рис. 2. Среднегодовая сумма атмосферных осадков метеостанций"Шаджатмаз" и "Клу-хорский перевал" (1972-2016 гг.)

Максимальная разница температуры между конечным и начальным показателями тренда м/с «Шаджатмаз» и минимальная м/с «Клухорский перевал» обусловлены перераспределением осадков в местах расположения метеостанций. Замкнутость пространства, внутригорной котловины, где расположена м/с «Клухорский перевал» и, наоборот, открытость и доступность влиянию воздушных масс м/с «Шаджатмаз», благоприятствуют соответ- ственно увеличению осадков на первой и уменьшению на второй метеостанциях.

Климатические изменения среднегорной зоны приводятся по данным м/с «Теберда» и м/с «Архыз». Среднегодовая температура воздуха за 45 летний период, по данным м/с "Теберда" увеличилась на 1,8 °С, по м/с "Архыз" увеличение составило 2,0 °С. Средняя многолетняя из абсолютных максимальных температур воздуха на двух метеостанциях повысилась на 2,6 °С, а минимальных, на 1,6 °С.

В среднегорьях, за период (1972-2016 гг.) повышение температур наблюдается по всем сезонам года. По данным м/с "Те-берда" наибольших значений по тренду теплообеспеченности температура достигла зимой и летом – до 2,0°С, наименьших -весной 1,0 °С. В районе м/с "Архыз" также наблюдается повышение температуры воздуха во все сезоны года. Максимальные значения разницы меду конечным и начальным показателями трендов тепло-обеспеченности отмечены летом (2,4 °С). Зимой и весной температура воздуха повысилась на 1,8 °С, наименьшее увеличение зарегистрировано осенью (1,2 °С).

Количество выпадающих осадков повы-силосьза исследуемый период на обеих метеостанциях. Причем, на м/с "Теберда" увеличение составило 67,5 мм, на м/с "Архыз" в 2 раза больше. Как и в высокогорной зоне, тренд влагообеспеченности имеет больший уклон увеличения весной. Количество атмосферных осадков в этот сезон увеличилось до 30 мм, осенью и летом тренды также имели положительный вектор, а зимой на обеих метеостанциях наблюдалась тенденция понижения среднесезонных осадков.

В итоге в среднегорьях среднегодовая температура воздуха за последние 45 лет повысилась на 1,8 °С. Средние из абсолютных максимумов и минимумов увеличились соответственно на 2,6 и 1,6 °С. Осадков, стало выпадать в среднем на 100 мм больше.

Динамика климата низкогорной зоны представлена мониторинговыми данными м/с «Зеленчукская». Среднегодовая температура воздуха за 1972-2016 гг. увеличивалась. Конечный показатель температурного тренда превысил начальный на 1,3°С. Среднее значение из абсолютных максимальных температур воздуха увеличилось на 3,0°С, из минимальных, соответственно на 0,8°С. Все сезоны года характеризовались увеличением среднесезонной температуры воздуха. Ощутимое потепление на 2,3°С, наблюдалось в зимние и весенние периоды. Летом, температура повысилась на 1,9°С. Менее значимые увеличения среднесезонной температуры воздуха отмечены зимой (1,2°С).

Количество выпадающих осадков в низкогорной зоне изменялось также по сезонам года. Весной увеличение атмосферных осадков за 45 летний период составило 22,3 мм, осенью - 9,2 мм, зимой -2,3 мм, тогда как в летнее время количество осадков сократилось в среднем на 5 мм. В целом выпадающие осадки в низкогорной местности увеличились за исследуемый период на 53,5 мм/год.

Изменения климатических показателей равнинно-степной зоны приводятся по м/с «Черкесск». Линия тренда среднегодовых температур воздуха, за период 19722016 гг. указывает на их повышение. Разница между конечным и начальным значениями линии тренда составила 1,9 °С. Средний показатель из абсолютных максимумов увеличился на 2,7 °С, из абсолютных минимумов на 1,6 °С. В равнинностепной зоне увеличение среднесезонных температуры воздуха наблюдалось во все времена года. Причем, в зимние и летние месяцы стало теплее более чем на 2,0 °С. Весной и осенью за период, увеличение было в пределах 1,5 °С.

Годовая норма осадков в равнинностепной зоне увеличилась на 32,8 мм, причем, весной и, осенью тренды были положительными, а зимой и летом - отрицательными. Наиболее влагообеспеченными характеризовались весенний и осенний сезоны.

Моделирование климата на территории Карачаево-Черкесии [4] свидетельствует о его потеплении. Температура за 45-летний период увеличилась на 1,7 °С, а увеличение атмосферных осадков составило 33,9 мм/год. Средняя из абсолютных максимальных температур воздуха повысилась на 2,6 °С, а абсолютных минимальных увеличилась на 0,9 °С. Все сезонны года характеризовались подъемом средних значений температуры воздуха. Наибольших значений теплообеспеченность в регионе достигает в зимние и летне-осенние месяцы. Весна и осень характеризуются повышенным увеличением атмосферных осадков.

Потепление климата в КЧР имеет характерные региональные особенности и проявляется во всех природногеографических зонах республики.

Соотношение повышений среднегодовой температуры воздуха, в последовательно сменяющихся природногеографических зонах (предгорья – низко-горья – среднегорья - высокогорья) вертикальной поясности КЧР можно представить в виде: 1.5: 1: 1.4: 1.3. Соотношение осадков, соответственно выглядит следующим образом, 1: 1.6:3.1: 0.8. Снижение осадков в высокогорной зоне вышло за пределы общих тенденций в других природных зонах высотной дифференциации. В целом по республике увеличение годовых осадков составило 43,8 мм/год.

Разнообразие характера потепления климата в природно-географических зонах объясняется, прежде всего, сложностью орографических условий горной местности, перераспределением солнечной радиации, воздушных потоков и т.п.

Анализ динамики гидротермических показателей климата и особенностей хозяйственной деятельности позволяет ап- риори заключить, что техногенные нагрузки, имеющие специфические черты дифференцированного природопользования во многом определяют потепление климата в природно-географических зонах Карачаево-Черкесии.

По данным территориального органа Росприроднадзора, валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух КЧР, от всех источников загрязнения, в среднем за 2013-2017 гг. составили 54,8 тыс. тонн [5]. Ежегодное количество выбросов в атмосферу, за пять лет варьирует в пределах 63,8-54,1 тыс. тонн в год. Из общего количества выбросов на долю города Черкесска приходится 52,8%.

Установлено, что за последнее время, в атмосферном воздухе на всей территории КЧР наблюдается тенденция наращивания концентрации воздушных примесей. За истекший, более чем 15-летний период, валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу КЧР в годовом цикле увеличился более чем в три раза (с 19,2 до 58,1 тыс. т/год). Это не может не отражаться на динамике климатических показателей.

Многие из загрязняющих веществ в атмосфере долговечны и распространяются в ущельях ветровыми потоками. Неблагоприятное воздействие загрязняющих веществ на климат горных территории, переносимых на большие расстояния по воздуху через государственные и административные границы, становится важным предметом исследований.

Итоги наших исследований показали, что в настоящее время расположение территориальных зон в ряду наиболее неблагоприятных по загрязненности атмосферного воздуха изменилось. Равнинностепная зона осталась «лидером», однако загрязненность воздушной среды среднегорий и высокогорной (горной) зон, существенно превысила низкогорные районы республики. Это подтверждается и резуль- татами исследования загрязненности поверхностных вод [4].

Горные территории в целом принимают большое количество осадков в отличие от других форм рельефа и, таким образом, испытывают большие нагрузки любых химических веществ и частиц из атмосферной влаги. В отдельных долинах кислотность осадков увеличилась, они содержат элементарную серу, окись азота, аммиак и тяжелые металлы. Кроме того, в области, обволакивающей горы облаками, этот дополнительный «густой туман», состоящий из загрязняющих металлов, усиливает климатические аномалии. Важным компонентом становится также приземный озон, который содержит токсичные вещества, несомненно влияющие на радиационный режим.