Статья: Оценка влияния современных климатических изменений в природных зонах Республики Башкортостан

В горно-лесной области средняя для региона сумма составляет 575 мм/год. С восточных склонов начинает проявляться подветренное действие Урала, и суммы осадков значительно уменьшаются. В зауральской лесостепи за год выпадает 436 мм осадков, в степи - 332 мм. Наибольшие различия в соотношении сезонных осадков характерны для зауральской и месягутовской лесостепи, наименьшие - для предуральской степи (рис. 4).

Примечание: * - Месягутовская лесостепь является частью лесостепной зоны Предуралья.

Рис. 4. Соотношение сумм осадков за холодный и теплый периоды в природных зонах Республики Башкортостан (%)

Fig. 4. The ratio of precipitation for the cold and warm periods in the natural areas of the Republic of Bashkortostan (%)

Следовательно, условия влагообеспеченности территории являются одним из важнейших показателей для формирования биологического разнообразия природных зон. В случае Республики Башкортостан условия увлажнения резко различаются по территории из-за влияния Уральских гор.

Изменчивость сумм атмосферных осадков в холодный и теплый периоды в целом имеют разный характер (рис. 5). В теплом периоде сумма осадков имеет тенденцию к увеличению. Наибольший рост этой величины выявлен в степи Предуралья (почти 18 мм за 10 лет). Также высокие положительные значения КНЛТ проявились в лесостепной и лесной зонах Предуралья.

Межгодовые изменения в распределении увлажнения в республике довольно существенны. Если проводить временной анализ по коэффициенту увлажнения Н.

Н. Иванова (КУ), то территориальные колебания КУ составили от 0,15-0,50 в 1975 г. до 1-2,5 в 1990 г.

Примечание: * - Месягутовская лесостепь является частью лесостепной зоны Предуралья.

Рис. 5. КНЛТ сумм осадков в холодном и теплом периодах в природных зонах Республики Башкортостан (мм/10 лет)

Fig. 5. The slope coefficient of the trend line of precipitation in the cold and warm periods in the natural zones of the Republic of Bashkortostan (mm/10 years)

Для анализа условий увлажнения широко применяют индекс засушливости (увлажнения) Д.А. Педя - S, который учитывает аномальные условия погоды, наиболее важные для формирования засухи, такие как аномалии температуры воздуха, осадков и влажности в почве. Впоследствии этот индекс был доработан для условий зимнего периода. Для теплых и холодных периодов (месяцев) индекс S рассчитывается по формулам:

где Ss - летний индекс Педя, Sw - зимний индекс Педя, АТ - аномалия температуры воздуха, AR - аномалия количества осадков, от и or - средние квадратические отклонения Т и R в пункте i.

Условия с критерием Ss > 2 характеризуются как засушливые, с Ss > 3 - как сильная засуха, а при Ss < -2 наблюдается избыточная влагообеспеченность.

Если в холодный период Sw > 2, то зима считается мягкой (теплой и многоснежной), если Sw < -2, то - суровой (холодной и малоснежной) [Шумихина, Маратканова, 2019].

Для рассмотрения распространения засушливых и увлажненных условий в природных зонах были построены карты распределения индекса Педя на территории РБ. В качестве примера приведены карты на июнь 2010 г. (сильная засуха) и февраль 1966 г. («мягкие» условия). Анализ каталога составленных карт обнаружил, что засушливые условия на территории республики преобладают, как правило, в южных районах (степь, лесостепь) и формируются в основном в июне, а также в июле и августе. При формировании экстремальных погодно-синоптических условий засухи распространяются на север республики, а также на Южный Урал (1971, 1975, 2010 гг.). В случае засух отмечено, что в Месягутовской лесостепи формируются обычно менее засушливые условия.

Самыми теплыми и многоснежными зимами были 1966, 2000 (начало зимы), 2002 гг. В феврале 1966 г. на 27 станциях индекс Педя варьировался от 2,02 до 4,78 (рис. 6) за счет огромной суммы выпавших осадков (70-128 мм при норме февраля 15-52 мм). При анализе карт с подобными условиями выявлено, что в зимний период поле осадков в больше степени зависит от орографии. В силу этого зачастую условия по критериям индекса Педя различаются в природных зонах Предуралья и Зауралья.

Июнь 2010 г. Февраль 1966 г.

Рис. 6. Пространственное распределение индекса Педя в засушливый летний (слева) и зимний «мягкий» (справа) периоды

Fig. 6. The spatial distribution of the index Pedya in the dry summer and winter «soft» periods

При рассмотрении многолетнего хода индекса Педя по сезонам установлено, что в летний период условия становятся более засушливыми, особенно это проявляется в степных и лесостепных регионах. В зимние периоды начинают преобладать более мягкие условия (увеличиваются ТВ и снежность зим).

Последствия изменений температурно-влажностного режима. В процессе изменений температурного режима в РБ происходят изменения в сроках прихода тепла весной и холода осенью на региональном уровне. Следовательно, изучение межгодовой изменчивости дат наступления сезонных явлений дает возможность сопоставлять особенности динамики геосистем и климата [Минин, 2000].

Одним из самых распространенных критериев для анализа сезонной динамики ландшафтов являются даты устойчивого перехода весной и осенью средней суточной температуры воздуха (ССТВ) через 0, 5, 10 и 15 °С. Эти даты определяют начало, окончание и продолжительность теплого (ТВ выше 0 °С), вегетационного (ТВ выше 5 °С) и летнего (ТВ выше 15 °С) периодов. Во многом указанные переходы влияют на фенологические фазы в природных зонах. Средние характеристики дат устойчивого перехода ССТВ через рассматриваемые пределы приведены в табл. 2. Анализ данных показывает, что в приходе тепла и холода сохраняются географические закономерности, обусловленные сложной орографией республики.

Раньше всего теплый период наступает в лесостепи Предуралья (2 апреля), позже - в природных зонах восточной части республики (6 апреля). Самое раннее окончание теплого периода отмечается в горно-лесной зоне и Месягутовской лесостепи (27 октября), позднее - в степи Предуралья (1 ноября). Таким образом, самый продолжительный теплый период формируется в степи и лесостепи Предуралья (211-212 дней).

Таблица 2. Характеристики дат устойчивых переходов ССТВ через 0, 5, 10 и 15 °С и продолжительности периодов с ТВ вышеуказанных пределов в природных зонах РБ

Table 2. Characteristics of dates of stable transitions of average daily temperatures through 0, 5, 10, 15 °С and duration of periods with temperatures above the specified criteria in the natural zones of the Republic of Bashkortostan

Примечание: * - Месягутовская лесостепь является частью лесостепной зоны Предуралья.

Периоды общей (ТВ выше 5 °С) и активной (ТВ выше 10 °С) вегетации раньше начинаются в лесостепной зоне Предуралья и в степных регионах республики (26-30 апреля). Аналогично происходит в отношении даты перехода 15 °С.

Снижение ТВ в республике начинается со второй половины августа. В основном переход ТВ через 15 °С в этот период приходится на третью декаду августа. В степной зоне он отмечается 1-2 сентября. Период вегетации заканчивается по срокам в первой декаде октября. Наибольшая продолжительность периода вегетации составляет 178 дней в степи Зауралья и 177 дней в степи и лесостепи Предуралья. Наименьшая длительность этого периода наблюдается в лесостепной зоне Зауралья (168 дней).

Перестройки в температурном режиме влияют на смещения дат устойчивых переходов ТВ через рассматриваемые пределы. Весенние даты смещаются на более ранние сроки, осенние - на более поздние. Наибольшее смещение выявлено у дат переходов ССТВ ниже 0 и 15 °С. Максимальное смещение даты перехода ТВ через 0 °С осенью на более поздние сроки обнаружено на лесных территориях (более 4 дней за 10 лет). В Месягутовской и зауральской лесостепи отмечены самые значительные смещения даты перехода ТВ ниже 15 °С (4,22 и 3,25 дня за 10 лет). Выявленный процесс влияет на увеличение продолжительности периодов с ТВ выше 0, 5, 10 и 15 °С. Наибольшее увеличение продолжительности периода с ТВ выше 15 °С (4,6-4,8 дня за 10 лет) характерно для лесостепной и лесной зоны Предуралья. Самое значительное увеличение продолжительности теплого периода выявлено в горно-лесной области (4,5 дня за 10 лет), лесной зоне (4,8 дня за 10 лет), Месягутовской лесостепи (почти 5 дней за 10 лет).

В пределах всех природных зон отмечается увеличение высоты снежного покрова, являющейся важным гидрологическим и экологическим фактором для функционирования некоторых ландшафтных компонентов [Galimova, 2018]. Выявленные условия смягчения климата в зимний сезон влияют на процесс лесовосстановления, который можно проследить на заповедных территориях Южного Урала. Региональное потепление климата приводит к повышению прироста древостоя, так как формирует более благоприятные для него факторы - увеличение зимой мощности снежного покрова и летом сумм активных температур [Мазепа, Шиятов, 2014; Доклад, 2017]. Кроме этого, в горно-лесной зоне граница леса поднялась на 31 м [Замолодчиков, Краев, 2016].

С использованием расчетов сумм активных ТВ были вычислены приросты древесины по данным метеостанций лесной (ст. Янаул) и горно-лесной (ст. Тукан) зон. Выявлено, что тенденция прироста древесины положительная и устойчивая. КНЛТ прироста древостоя за период 1966-2015 гг. составляет 0,21-0,26 м3/га за десятилетие.

Заключение

На сезонную динамику геосистем главным образом влияют гидротермические условия, которые в настоящее время изменяются на фоне глобального потепления. В различных природных зонах эти изменения протекают неодинаково.

В ходе настоящего исследования были сделаны следующие выводы:

Во всех природных зонах РБ в период 1966-2015 гг. установлен рост годовых и среднемесячных температур воздуха. Наибольшая скорость роста температуры воздуха отмечена в степной зоне Зауралья, лесостепной зоне Предуралья и в горно-лесной области, наименьшая - в лесостепи Зауралья.

Региональные условия увлажнения по сезонам года имеют разнонаправленный характер изменений. В холодный период условия становятся более мягкими из-за увеличения температур и снежности. В теплый период прослеживается тенденция к усилению засушливости из-за общего снижения сумм осадков.

Общее потепление климата влияет на некоторые компоненты и фенологические процессы, протекающие в природных зонах РБ. Обнаружено, что происходит увеличение теплого (около 4 дней за 10 лет), вегетационного (2 дня за 10 лет) и летнего (3,5 дня за 10 лет) периодов из-за смещения дат устойчивого перехода температуры воздуха через 0, 5, 10 и 15 °С весной на более ранние, осенью - на более поздние сроки. Таким образом, вегетационные процессы становятся более активными.

Смягчение климата в республике влияет на процесс лесовосстановления в лесной и горно-лесной зонах РБ. В пределах Южного Урала поднялась граница леса (на 31 м), увеличилась лесопокрытая площадь.

Влияние современных изменений климата в Республике Башкортостан на компоненты природной среды требует дальнейшего изучения.

Список источников и литературы

1. Атлас Республики Башкортостан. 2005. Уфа, ГРИ «Башкортостан», 429 с.

2. Климат России. 2001. Под ред. Н.В. Кобышевой. СПб., Гидрометеоиздат, 656 с.

3. Доклад о климатических рисках на территории Российской Федерации. 2017. СПб., ГГО им. А.И. Воейкова, 106 с.

4. Второй оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Под ред. В.М. Катцова, С.М. Семенова. 2014. М., Росгидромет, 1018 с.

5. Замолодчиков Д.Г., Краев Г.Н. 2016. Влияние изменений климата на леса России: зафиксированные воздействия и прогнозные оценки. Устойчивое лесопользование, 4 (48): 23-31.

6. Мазепа В.С., Шиятов Г.С. 2014. Динамика верхней границы леса на Полярном Урале в связи с изменением климата. В кн.: Вопросы географии. Серия «Исследования гор. Горные регионы Северной Евразии. Развитие в условиях глобальных изменений», вып. 137, Москва. Издательский дом «Кодекс». 267-290.