Изменение климата в эпоху глобального потепления

В статье представлены результаты изменения климата в сухостепной зоне Волгоградской области, метеопост НВНИИСХ с 1955 по 2016 годы. Достоверно установлено, что среднегодовая температура воздуха повысилась на 1,97оС, а количество осадков возросло на 44,9 мм. Это довольно хорошо согласуется с циклами солнечной активности. Пик активности приходится на цикл 1985-1995 гг. с числом Вольфа (W) 103 единицы. В этот период приходится максимальное количество атмосферных осадков 472 мм и как следствие хороший урожай зерновых культур
Введение
Изучение погоды и климата имеет большое практическое значение. Особенно велико оно для сельского производства. Комплексное изучение закономерностей формирования урожая возможно лишь на основе количественной оценки метеорологических факторов. Для сельского хозяйства важны долгосрочные прогнозы – на декаду, месяц, сезон и даже более длительные сроки.
Именно погода определяет основные приемы текущего сезона вегетации: сроки посева, нормы высева, глубину заделки семян, защиту растений от болезней, вредителей и сорняков.
Метеорологической службой многих стран четко установлено, что за последнюю четверть ХХ века среднегодовая температура приземного слоя воздуха на всех континентах возросла на 0,7оС, а количество атмосферных осадков на 5-15%. Прогнозируется дальнейшее повышение температуры, и к середине текущего столетия глобальное повышение ее возрастет на 2,5оС [5].
Предполагается возрастание уровня засушливости климата на Европейской территории нашей страны. Сухие степи и полупустыни станут настоящими пустынями. В связи с этим произойдет значительное снижение (до 20%) продуктивности сельскохозяйственных культур [7, 9].
Падение урожайности зерновых культур в степных районах при потеплении с усилением засушливости (аридное потепление) составит до 20-40% [8].
Существует много причин глобального изменения климата: начиная от естественных процессов, до влияния хозяйственной деятельности человечества [1, 2, 5]. Непосредственное влияние на изменение температуры воздуха и водного режима оказывает солнечная активность [3, 6].
Интенсивность солнечной активности характеризуется условными индексами – числа Вольфа (числовой показатель количества пятен на Солнце). Числа Вольфа изменяются со средним сроком около 11 лет (период колеблется от 7,5 до 16 лет). Величина максимума 11 летнего цикла изменяется с периодом около 80 лет.
В целом отмечается четкая зависимость возрастания солнечной активности от первого года цикла до четвертого с последующим снижением активности к 10-11 году.
Анализ статистических данных солнечной активности показывает, что происходят значительные изменения как по годам солнечного цикла, так и в целом по циклам. Максимальный показатель солнечной активности отмечен за цикл 1985-1995 гг., когда он достигал 103 единицы числа Вольфа. Дальше наблюдается последовательное уменьшение солнечной активности (табл.1).

Объекты и методы исследований
Климатические ресурсы сухостепной зоны Волгоградской области находятся в зоне неустойчивых метеорологических условий в течение года.
Согласно климатическому районированию Волгоградская область относится к Восточно-Европейской континентальной области. Центральная и Северо-Западная части территории относятся к теплой и недостаточно влажной степной зоне с ГТК 0,8-0,6, Южная часть и Заволжские районы входят в очень теплую и умеренно сухую сухостепную и полупустынную зоны с ГТК 0,6-0,4, Южные и Заволжские районы относятся к Прикаспийской провинции светло-каштановых и бурых почв полупустыни [4].
Анализ погодных условий сухостепной зоны Волгоградской области за последние 60 лет (с 1955 по 2015 гг.), по данным метеопоста Нижне-Волжского НИИСХ, свидетельствует о том, что на данной территории среднегодовая температура воздуха повысилась на 1,9оС (табл. 2).

Результаты исследований
Рост региональных температур сопровождается изменением картины выпадения атмосферных осадков 
(табл. 3).

Как видно из тренда выпадения осадков до 1992 года среднегодовая сумма осадков увеличивалась, а с 1993 по 2015 год сумма атмосферных осадков стала снижаться с 390 мм до 310 мм при одновременном росте среднегодовой температуры воздуха. Аналогичная тенденция отмечается и для вегетационного периода (апрель – июнь) (табл. 4).

По данным метеопоста НВНИИСХ за период с 1955-2015 гг. в сухостепной зоне Волгоградской области отмечается рост количества среднегодовых осадков на 20% или 44,9 мм. Эти данные хорошо согласуются с циклами солнечной активности (числа Вольфа). Пик активности приходится на цикл 1985-1995 гг. с максимальным значением 218 единиц числа Вольфа и в целом по циклу 103 единицы.
Для разработки и корректировки систем земледелия сухостепной зоны крайне важно учитывать соотношение тепло– и влагообеспеченности вегетационного периода этого региона. При этом целесообразно использовать гидротермический коэффициент (ГТК) Селянинова [10].
Гидротермический коэффициент вегетационного периода сильно варьирует по годам, в связи с этим выявление тенденции его изменения довольно сложная задача.
Оценивая качественно гидротермические условия вегетационного периода, можно говорить о том, что атмосферное увлажнение является наиболее динамичным звеном этого комплекса показателей, значительно подверженным временным изменениям 
(табл. 5).

В этой зоне засуха является обычным, часто повторяющимся явлением, которое связано с циклами солнечной активности.
Многими исследователями для предсказания засух используется связь между солнечной активностью и характером циркуляции атмосферы, оказывающим влияние на количество выпадающих осадков. В. М. Кононовым и др. установлено, что для условий Волгоградской области с повышением солнечной активности количество осадков увеличивается, а с ее затуханием уменьшается. Максимум атмосферных осадков за вегетационный период (апрель – июнь) от 150 мм (1978 г.) до 339 мм в 1990 году выпало, когда солнце находилось в активной фазе [6].
Числа Вольфа за период апрель – июнь изменялись от 278 единиц в 1978 году до 91 единицы в 1983 году. С уменьшением солнечной активности в вегетационный период до 5-60 единиц количество осадков за этот период снижается до 17-60 мм.
Однако не все годы с высокой солнечной активностью являются влажными, например: 1957 год солнечная активность за год равна 200 единицам, периода май – июнь – 180 единицам, а осадков выпало всего 7 мм, в 1964 году солнечная активность составила 9 единиц числа Вольфа, а осадков за вегетационный период выпало 114 мм.
Очевидно, солнечная активность является не единственным фактором, вызывающим вариации в циркуляции атмосферы и вызывающим крупные погодные климатические аномалии.
Значительные погодные аномалии могут вызываться и чисто земными причинами: изменением концентрации парниковых газов и аэрозоля в атмосфере, интенсивное освоение новых земель, создание искусственных водохранилищ, вырубки лесов и т.д., которые воздействуют на поглощение, рассеивание и излучение тепловой радиации в климатической системе. Это, в свою очередь, вызывает изменения глобального радиационного баланса.
Выводы
В сухостепной зоне светло-кашта­новых почв Волгоградской области, за последние 60 лет (с 1955 по 2017 гг.), среднегодовая температура воздуха повысилась на 1,9оС.
 За этот период среднегодовое количество осадков увеличилось на 44,9 мм, особенно сильное увеличение, наблюдалось в холодный период (ноябрь – март). За это время количество выпавших осадков увеличилось на 90,4 мм.
Ž В настоящее время с 2016-2017 гг. на солнце наблюдается min активности. Следует ожидать дальнейший рост среднегодовых температур воздуха и увеличение среднегодового количества осадков.

Протопопов В.М, с.н.с., 
НВ НИИ СХ – филиал ФНЦ 
агроэкологии РАН