Климат Западной Сибири в фазу замедления потепления (1986-2015 гг.) и прогнозирование гидроклиматических ресурсов на 2021-2030 гг.

Abstract

Актуальность. Наиболее очевидным проявлением климатических изменений в настоящее время является повышение приземной температуры воздуха. Региональные и локальные показатели изменения климата отличаются от глобальных. Происходит трансформация гидрологического цикла, водного баланса территории, стока рек, что, в свою очередь, сказывается на климатических процессах. Для предсказания реакции геосистем и их гидроклиматических ресурсов на климатические изменения необходимо иметь четкие представления о характере современных изменений климата и прогнозные оценки на ближайшие десятилетия с конкретной географической привязкой. Цель работы: 1) оценка климатических изменений на территории Западной Сибири на основе статистического анализа рядов месячных температур воздуха и атмосферных осадков по состоянию на 2015 г., 2) прогноз поля средних за период 2021-2030 гг. температур воздуха и осадков и 3) определение климатообусловленных изменений водного баланса территории и режима стока воды. Методы исследования. Анализ и прогнозирование пространственно-временной изменчивости наблюдаемой на метеостанциях региона приземной температуры воздуха и атмосферных осадков выполнены статистическими методами в пакете STATISTICA (регрессионный анализ, анализ трендов, кластер анализ для классификации объектов, экспоненциальное сглаживание и прогнозирование). Средние за базовый (1966-1985), современный (1986-2015) и прогнозный (2021-2030 гг.) периоды оценки составляющих водного баланса суши определены с месячным разрешением методом гидролого-климатических расчетов В.С. Мезенцева. Результаты. Показано, что современный 30-летний климатический период отличается от предыдущего более высоким энергетическим уровнем (температурами воздуха), но на этом фоне в некоторые месяцы наблюдаются не только восходящие, но и нисходящие тенденции температуры. Выполнен прогноз средних температур и осадков по 31 метеостанции на период 2021-2030 гг. за зиму и, по месяцам - за теплый период года. Оценки за современный и прогнозный периоды позволили рассчитать средние показатели режима осадков, испарения, стока воды и влажности деятельного слоя почвы по данным метеостанций, расположенных в разных природных зонах Западно-Сибирской равнины. Прогнозируемый рост температуры и испарения не приводит к ожидаемому снижению стока даже в южных районах недостаточного увлажнения. В то же время влажность почвы в летний период, согласно расчетам, повсеместно снизится.

The relevance of the study. The most visible affect of the present climate change is the rise of surface air temperature. Regional and local indicators of climate change differ from the global characteristics. Transformation of the hydrological cycle, water balance, river runoff in its turn affects climate processes. In order to predict the response of geosystems and their hydro-climatic resources to climate change it is necessary to have a clear vision of contemporary climate change and its projections for the coming decades in specific geographical localities. The aim of the study is (1) to assess the climate change over West Siberia on the basis of statistical analysis of monthly air temperature and precipitation time series up to 2015, (2) predict the average air temperature and precipitation fields for the 2021-2030, and (3) determine the climate-driven changes in water balance and water flow regime over the study area. The methods used in the study. Analysis and forecasting of spatial and temporal variability of surface air temperature and precipitation rates at meteorological stations in the region are made by statistical methods in the StatSoft STATISTICA package (regression analysis, trend analysis, cluster analysis to classify objects, exponential smoothing and forecasting). The averaged monthly land water balance constituents are determined for the base (1966-1985), current (1986-2015) and forecast (2021-2030) using the method of hydrological and climatical calculations developed by V.S. Mezentsev. The results. It is shown that the modern 30yrs climatic period differs from the previous one in higher energy level (air temperature). Against this background, not only upward but downward temperature trends in some months are observed. The authors have predicted the average temperatures and precipitation rates in a cold season and monthly temperatures and precipitation in a warm season of the year at 31 meteorological stations for 2021-2030. The estimates for the current and forecast periods made it possible to compute the average regime parametres of precipitation, evapotranspiration, runoff and moisture of soil active layer at the meteorological stations located in different lanscape zones and regions of West Siberian plain. The projected increase in temperature and evapotranspiration does not lead to the expected decrease in flow even in the southern dry regions. At the same time, soil moisture in summer will decrease everywhere.