ОЦЕНКА ТЕПЛООБЕСПЕЧЕННОСТИ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА НАХИЧЕВАНСКОГО АР АЗЕРБАЙДЖАНА Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

НАУЧНЫЕ СТАТЬИ

Гидрометеорология и экология № 4 2018

УДК 551.583

Доктор геогр. наук С.Г. Сафаров 1 Г.М. Гусейнов 1

ОЦЕНКА ТЕПЛООБЕСПЕЧЕННОСТИ ВЕГЕТАЦИОННОГО ПЕРИОДА НАХИЧЕВАНСКОГО АР АЗЕРБАЙДЖАНА

Ключевые слова, глобальное изменение климата, агроклиматические ресурсы, среднесуточная температура, сумма активных температур, теплообеспеченность, линейный тренд

В статье рассматривается вегетационный период и изменение его продолжительности по шести метеостанциям на территории Нахичеванского АР Азербайджанской Республики. Рассмотрены показатели тепловых ресурсов и их пространственно-временная изменчивость: дата перехода среднесуточной температуры воздуха через +10 °С весной, дата перехода среднесуточной температуры воздуха через +10 °С осенью, продолжительность теплого периода, сумма активных температур. Использованы среднесуточные температуры воздуха за 1961...2000 гг. и среднемесячные - за 2001... 2015 гг. Определены новые агроклиматические «нормы» показателей тепловых ресурсов за период 1961... 1990 гг. Для выявления возможных изменений в рядах показателей тепловых ресурсов использован метод линейного тренда, типичный для климатических исследований. Достоверность линейных трендов оценивалась коэффициентом корреляции.

В современном обществе сформировался широкий интерес в связи с глобальным изменением климата, что нашло свое подтверждение в пятом отчете Межправительственной экспертной группы по изменению климата [2]. Как отмечено в [4], до последних десятилетий оценка фактического состояния мирового сельского хозяйства и перспективы его развития строились из концепции постоянства климата. Но, наблюдаемое в конце 20 - начале 21 вв. глобальное изменение климата существенно влияет на отдельные регионы, в том числе на течение экстремальных метеорологических процессов. В этой связи допущение о постоянстве кли-

1 НИИ Национального Департамента Гидрометеорологии Азербайджана

23

мата стало явно нереалистичным, и оно не может являться основой для принятия решений в сельском хозяйстве любой страны на среднесрочную и долгосрочную перспективу [4].

Поэтому, вопросы современного устойчивого развития регионов приобрели особую актуальность в последние десятилетия, когда климатические характеристики и агроклиматические ресурсы начали испытывать значительные изменения [11]. Решение этой актуальной проблемы связано с разработкой эффективных методов детальной оценки и использования агроклиматических ресурсов.

В этом аспекте целью данной статьи является выявление тенденций современных изменений тепловых ресурсов Нахичеванской АР Азербайджанской Республики.

Нахичеванский АР является горным регионом (32,9 % площади находится на высоте 600... 1000 м, 30,5 % - 1000... 1500 м, 19,5 % - 1500.. .2000 м, 9,5 % - 2000.2500 м, 6,1 % - 2500.3000 м, 1,5 % - выше 3000 м), часть района находится в межгорной котловине и на юго-западной части Малого Кавказа (рис. 1). Основными проблемами исследования данной территории являются: частичный недостаток метеорологической информации, особенно вначале 21 в.; сложный рельеф, почти полностью изолированный от соседних регионов окружающими ее горными хребтами. Гипсометрическое различие равнинной части и окружающих гор достигает 3300 м. Эта особенность имеет существенное значение для объяснения специфического пространственно-временного распределения приземной температуры воздуха на территории республики. В сочетании с циркуляционными особенностями региона формируется своеобразное поле средних годовых и сезонных температур воздуха и соответственно климатические условия территории.

Объектом исследования явился вегетационный период и изменение его продолжительности по данным 6-и метеорологических станций. Они распределены по территории автономной республики неравномерно (рис. 1): Ордубад (861 м); Джульфа (736 м); Нахичевань (885 м); Шахбуз (1205 м), Шарур (812 м) и Парагачай (2217 м). Существующая сеть метеорологических станций редка, слабо освещены горные части. Рассматривались данные приземной температуры воздуха вышеуказанных станций за период 1961.2015 гг.

Рассмотрены: 1) дата перехода среднесуточной температуры воздуха через +10 °С весной; 2) дата перехода среднесуточной темпера-

24

туры воздуха через +10 °С осенью; 3) продолжительность теплого периода; 4) сумма активных температур.

Рис. 1. Административная карта Нахичеванской АР и местоположения гидрометеорологических станций.

В наших исследованиях были использованы среднесуточные величины температуры воздуха за 1961... 2000 гг. и среднемесячные значения этого показателя за 2001.2015 гг. Известно, что определение дат перехода среднесуточных температур воздуха через выбранные пределы весной и осенью представляют некоторую трудность. Для определения дат перехода температуры воздуха для периода 1961.2000 гг. применялась стандартная методика [5], а для периода 2001.2015 гг. была использована методика, представленная в [3]. Основу этого метода составляет тригонометрическая полиномиальная формула, которая позволяет получить сглаженные величины среднесуточных температур воздуха с использованием среднемесячных значений:

Ts = A0 X k =1

здесь S - 1.364 - порядковый номер суток от начала года; \, A, B -

коэффициенты, вычисленные по среднемесячным температурам воздуха.

Проверка этой методики для ряда регионов Азербайджана дала высокие результаты [9]. На основе приведенной формулы была составлена программа вычисления сглаженных среднесуточных значений температуры воздуха на алгоритмическом языке «FORTRAN».

В исследованиях были определены новые агроклиматические «нормы» показателей тепловых ресурсов за период 1961. 1990 гг. Наряду с этими, для определения вертикальных градиентов рассматриваемых по-

25

A cosf^S V B sin f 2^kS 1 , k lv 365 J k 365 J

казателей были использованы осредненные их величины за 1984.1999 гг., так как метеоданные по высокогорной станции Парагачай имелись только за этот период.

Для выявления возможных изменений в рядах показателей тепловых ресурсов использован метод линейного тренда, который широко используется в климатических исследованиях. Достоверность линейных трендов оценивалась коэффициентом корреляции [10].

Известно, что линейный тренд слабо отражает закономерности межгодовой изменчивости рассматриваемых метеорологических элементов. Более существенную роль играют колебания от десятилетий к десятилетиям [1].

Результаты и их обсуждение. На формирование агроклиматических условий Нахичеванского АР влияют значительная протяженность границ с севера-запада на юго-восток, неоднородность рельефа, равнинные и горные территории. В сочетании с циркуляционными особенностями региона формируется своеобразное поле средних годовых и сезонных температур воздуха и соответственно климатические условия территории. Эти факторы определяют быстрое и резкое изменение агроклиматических условий на небольших расстояниях.

Некоторые оценки современных параметров, характеризующих продолжительность теплового периода в Нахичеванском районе представлены в [7]. Для полного представления информации о тепловых ресурсах Нахиче-ванского АР в статье приведены некоторые обобщенные результаты.

Дата перехода среднесуточной температуры воздуха через +10 °С весной. Средние многолетние значения этого показателя по рассматриваемым станциям следующие: Нахичевань - 11 апреля, Ордубад - 3 апреля, Джульфа - 6 апреля, Шахбуз - 21 апреля, Шарур - 12 апреля. Средние многолетние отклонения даты перехода составили 7,0.8,5 суток, а вертикальный градиент - 3,30 суток/100 м. Коэффициент корреляции между датами перехода и высотой составил 0,99.

На всей территории Нахичеванского АР (табл. 1) самая ранняя дата перехода температуры воздуха через +10 °С весной была отмечена 13 марта 2001 г., а самая поздняя - 9 мая 2002 г. Естественно, что эти даты носят экстремальный характер и отмечаются редко. В зеленых ячейках отмечены самые ранние и самые поздние даты перехода.

Оценка, проведенная с помощью метода линейного тренда, показала, что за 1961.2015 гг. даты перехода температуры воздуха через +10 °С весной смещались на более ранние сроки, т.е. теплый период в среднем 26

начинается на 7 суток раньше нормы. Даты смещения составили: в Нахи-чеване - 6 сут, в Ордубаде - 4 сут, в Джульфе - 9 сут, в Шахбузе - 6 сут и в Шаруре - 11 суток.

Таблица 1

Даты перехода среднесуточной температуры воздуха через +10 °С весной

за период 1961.2015 гг.

Метеостанция Дата Год Дата Год

самая ранняя самая поздняя

Ордубад Джульфа Нахичевань Шахбуз Шарур 13.03 2001 13.03 2001 23.03 2008 01.04 2008 23.03 2008 23.04 2004 18.04 1974, 2009 25.04 2004

09.05 2002

27.04 1974

Дата перехода среднесуточной температуры воздуха через +10 ^ осенью. Средние многолетние значения этого показателя по рассматриваемым станциям следующие: Нахичевань - 25 октября, Ордубад -6 ноября, Джульфа - 28 октября, Шахбуз - 19 октября, Шарур -21 октября. Средние многолетние отклонения даты перехода составили 5,1.7,1 суток, вертикальный градиент - 2,05 суток/100 м. Коэффициент корреляции между датами перехода и высотой составил 0,95.

На всей территории Нахичеванского АР (табл. 2) самая ранняя дата перехода температуры воздуха через +10° С осенью была зафиксирована 5 октября 1987 г., а самая поздняя - 26 ноября 1970 г. Эти даты носят экстремальный характер и отмечаются редко. В зеленых ячейках таблицы отмечены самые ранние и самые поздние даты перехода.

Таблица 2

Даты перехода среднесуточной температуры воздуха через +10 °С осенью за период наблюдения 1961.2015 гг.

Метеостанция Дата Год Дата Год

самая ранняя самая поздняя

Ордубад 14.10 1965 26.11 1970

Джульфа 14.10 1987 20.11 1970, 1998, 2014

Нахичевань 10.10 1987 21.11 1969

Шахбуз 05.10 1987 30.10 1968,1970, 1974, 2014

Шарур 08.10 1977 06.11 2012

Оценка, линейного тренда показала, что за период 1961.2015 гг., даты перехода температуры воздуха через +10 °С осенью сместились в

27

Нахичеване и Ордубаде на более ранние сроки, т.е. теплый период в среднем заканчивается на 3 сут позже по отношению к норме, в Джульфе на 6 сут, в Шахбузе - на 1сут и в Шаруре на 7 сут позднее.

Продолжительность теплого (вегетационного) периода. Средние многолетние показатели варьируют в пределах 182.207 сут. По районам: в Нахичеване - 196 сут, в Ордубаде - 217 сут, в Джульфе - 207 сут, в Шахбузе - 182 сут, в Шаруре - 193 сут. Среднеквадратическое отклонение менялось в диапазоне 9,8.11,5 сут, вертикальный градиент равнялся - 5,42 сут/100 м, коэффициент корреляции между этим показателем и высотой местности составил 0,98. По всей территории Нахичеванского АР наименьшее значение продолжительности теплого года получено для Ша-рура в 1965 г. и составило 164 сут, а наибольшее в 1970 г. в Ордубаде (246 сут). Более подробная информация приведена в табл. 3.

Таблица 3

Продолжительность теплого периода в 1961.2015-х годах в Нахичеванском АР

Метеостанция Наименьшая Наибольшая

сутки год сутки год

Ордубад 177 1965 246 1970

Джульфа 185 1987 232 1998

Нахичевань 175 1987 225 1970

Шахбуз 164 1965 212 2006

Шарур 176 1964, 1987 222 2006

В зеленых ячейках таблицы отмечены наибольшие и наименьшие значения продолжительности теплого периода.

В Нахичеванском АР наблюдается увеличение продолжительности вегетационного периода (в среднем на 9 сут) По отдельным районам этот показатель составил: Ордубад - 2 сут, Джульфа - 16 сут, Нахичевань -4 сут, Шахбуз - 6 сут, Шарур - 17 суток.

Сумма активных температур за теплый период года. Значение этого показателя в Нахичеване составило 3785 °С, в Ордубаде - 4802 °С, в Джульфе - 4180 °С, в Шахбузе - 3323 °С, в Шарур - 3616 °С. Среднеквадратическое отклонение менялось в диапазоне 188,5.249,5 °С, вертикальный градиент составил - 161,5 °С/100 м, коэффициент корреляции между этим показателем и высотой местности составил 0,99. По всей территории Нахичеванского АР наименьшее значение этого показателя отмечено в Шахбузе в 1992 г. и составило 2978 °С, а наибольшее - в Ордубаде (5603 °С) в 2006 г. (табл. 4.).

28

В зеленых ячейках таблицы отмечены наибольшие и наименьшие значения суммы активных температур.

В Нахичеванском АР наблюдается увеличение сумм активных температур выше +10 °С. По отдельным районам этот показатель составил: Ордубад - 477 °С., Джульфа - 449 °С, Нахичевань - 487 °С, Шахбуз -197 °С, Шарур - 394 °С.

Таблица 4

Продолжительность теплого периода в Нахичеванском АР в 1961.2015 гг.

Метеостанция Наименьшее Наибольшее

сумма Т, °С год сумма Т, °С год

Ордубад 4211 2015 5603 2006

Джульфа 3819 1969 4786 1998

Нахичевань 3233 1992 4820 2006

Шахбуз 2978 1992 3879 2006

Шарур 3319 1969 4243 1989

Для исследования многолетней тенденции изменения суммы активных температур были построены графики межгодовой изменчивости и линейного тренда этих изменений по данным М Нахичевань и М Ордубад за период 1961.2015 гг., которые представлены на рис. 2.

Рис. 2. Многолетняя динамика изменения сумм активных температур воздуха на МНахичевань и М Ордубад.

Как видно на рис., в обоих районах отмечено статистически значимое увеличение суммы активных температур за теплый период года и величина этого показателя для Нахичевани составила 487 °С, для Ордуба-да - 477 °С. Что касается межгодовой изменчивости, то можно отметить следующие: в период 1961.1992 гг. сумма активных температур за теплый период года варьировала в Ордубаде в диапазоне « 4500.5300 °С, в Нахичеване - « 3300.4200 °С. После этого периода произошло резкое

29

увеличение этого показателя. Так, за период 1993.2015 гг. в Ордубаде он увеличился от 4500 до 5700 °С, в Нахичеване от 3300 до 4800 °С. Анализ показал, что за период 1961.2015 гг. статистически значимое увеличение суммы активных температур произошло за счет интенсивного увеличения этого показателя за последние 23 года. Это является подтверждением интенсивного потепления регионального климата, которое проявляется в увеличении средних [8], максимальных и минимальных [6] температур воздуха в Нахичеванском АР.

Учитывая большую практическую значимость вертикального распределения показателей теплообеспеченности вегетационного периода, авторами составлена таблица, которая приведена ниже.

Таблица 5

Показатели тепловых ресурсов на различных высотах в Нахичеванском АР

Высота, м Продолжительность теплого периода, сутки Дата перехода температуры воздуха через +10 °С Сумма активных температур, °С

весной осенью

700. 800 224 29.03 07 11 4556

801. 900 219 01.04 05 11 4394

901. 1000 213 04.04 03 11 4233

1001 ..1100 208 08.04 01. 11 4071

1101 1200 203 11.04 30. 10 3910

1201 ..1300 197 14.04 27. 10 3748

1301 1400 192 17.04 25 10 3587

1401 ..1500 186 21.04 23 10 3425

1501 ..1600 181 24.04 21. 10 3264

1601 ..1700 175 27.04 19. 10 3102

1701 ..1800 170 01.05 17. 10 2941

1801 ..1900 165 04.05 15. 10 2779

1901 2000 159 07.05 13. 10 2618

2001 ..2100 154 11.05 11. 10 2456

2101 2200 148 14.05 09. 10 2295

2201 2300 143 17.05 07. 10 2133

2301 2400 137 20.05 05 10 1972

2401 2500 132 24.05 03 10 1810

2501 2600 127 27.05 01. 10 1649

2601 ..2700 121 30.05 29.09 1487

Как видно из данных табл. 5, продолжительность теплого периода с высотой уменьшается. На высоте 2601.2700 м составляет 121 сут, дата перехода температуры воздуха через +10 °С весной смещается с даты 29 марта на дату 30 мая, дата перехода температуры воздуха через +10 °С

30

осенью смещена с 7 ноября на 29 сентября, а сумма активных температур за теплый период уменьшилась с 4556 °С до 1487 °С.

Выводы. В результате проведенных исследований за период 1961.2015 гг. можно сделать следующие выводы:

1) средние многолетние значения даты перехода температуры воздуха через +10 °С весной изменяются в пределах 3.21 апреля, вертикальный градиент этого показателя составляет 3,30 сут/100 м. По всем точкам наблюдения отмечается смещение весенней даты устойчивого перехода температуры воздуха через +10 °С, которая соответствует началу вегетационного периода, на более ранний срок - с 11 апреля на 4-е апреля;

2) средние многолетние значения даты перехода температуры воздуха через +10 °С осенью изменяются в пределах 21 октября.6 ноября, в среднем 26 октября. Вертикальный градиент этого показателя составляет 2,05 сут/100 м. В осенний период в Нахичеване и Ордубаде отмечается смещение осенней даты устойчивого перехода температуры воздуха через +10 °С, которая соответствует прекращению вегетационного периода, на более ранний срок -с 25 октября на 22 октября и с 6 ноября на 3 ноября. Даты перехода температуры воздуха через +10 °С осенью смещались в Джульфе, Шахбузе и Шаруре на более поздние сроки;

3) продолжительность вегетационного периода в среднем составляет 199 суток, вертикальный градиент этого показателя составляет 5,42 сут/100 м. Произошло увеличение продолжительности вегетационного периода на 9 сут по отношению к норме в среднем по рассматриваемым станциям Нахчыванского АР;

4) сумма активных температур за вегетационный период в среднем составляет 3941 °С, вертикальный градиент этого показателя составляет 161,5 °С/100 м. Этот показатель увеличился в среднем на 401 °С по отношению к норме в среднем по рассматриваемым станциям Нахчыванского АР;

5) продолжительность теплого периода с высотой уменьшается от 227 сут до 121 сут на высоте 2601.2700 м. Дата перехода температуры воздуха через +10 °С весной смещается с 29 марта на 30 мая, дата перехода температуры воздуха через +10 °С осенью смещается с 7 ноября на 29 сентября, а сумма активных температур за теплый период уменьшается с 4556 °С до 1487 °С.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

31

1. Анисимов О.А., Поляков В.Ю. К прогнозу изменения температуры воздуха для первой четверти 21 столетия. // Метеорология и гидрология. - 1999. - №2. - С. 25-31.

2. Ахмедова Дж.Н., Тагиева У.Р. Влияние изменения климата на волны жары в Баку и на Апшеронском полуострове// Известия Нац. академии наук Азербайджана, серия науки о земле. - 2016. - №1-2. - С. 69-72.

3. Бойко А.П., Славов Н., Вылков Н.. Реконструкция средних суточных значений метеорологических элементов в соответствии со средними месячными значениями // Метеорология и гидрология. - 1984. - № 4. - С. 26-33.

4. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. -М.: Росгидромет, 2014. - 58 с.

5. Методические указания по составлению Научно-прикладного справочника по агроклиматическим ресурсам России - Обнинск: Ч. 1, 2010. - 75 с.

6. Сафаров С.Г., Гусейнов Г.М. Оценка многолетней тенденции изменения максимальной и минимальной температуры воздуха на территории Нахчыванского АР // Сборник науч. тр. Грузинского техн. универ. -2017. - №72. - С. 137-144.

7. Сафаров С.Г., Гусейнов Г.М. Оценка многолетней тенденции изменения сезонных и годовых средних температур воздуха в городе Нахчыван за последнее столетие // Известия Национальной Академии Наук Азербайджана, серия науки о земле. - 2018. - №1. - С. 59-65 (на азерб. яз.).

8. Сафаров С.Г., Гусейнов Г.М. Оценка современного состояния параметров, характеризующих продолжительность теплого периода в На-хчыванском АР // Азербайджанская Аграрная наука. - 2018. - №1. - С. 79-83 (на азерб. яз.).

9. Сафаров С.Г., Рагимов М.К., Магеррамова М.М. Методика определения дат начала и окончания теплого периода года в гидрометеорологических исследованиях // Известия нац. академии авиации. - 2010. - Т. 12, №3. - С. 27-30 (на азерб. яз.).

10. Уланова Е.С., Сиротенко О.Д. Методы статистического анализа в агрометеорологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - 198 с.

11. Шарипова Р.Б. Современные изменения климата и агроклиматических ресурсов на территории Ульяновской области: Автореф. дис. . канд. геогр. наук - Казань, 2012. - 24 с.

Поступила 10.10.2018 Геогр. гылымд. докторы С.Г. Сафаров

32

Г.М. Гусейнов

ЭЗ1РБАЙЖАННЫЦ НАХИЧЕВАН АР ВЕГЕТАЦИЯЛЬЩ ПЕРИОДЫНЬЩ ЖЫЛУЛЫЦ ЦАМТАМАСЫЗДЫГЫН

БАГАЛАУ

TYumdi свздер: климаттьщ жаhандьщ взгеруi, агроклиматтьщ ресурстар, орташа тэулiктiк температура, активт тимпературалардыц жиынтыгы, жылулыщ ^амтамасыздыщ, сызыщтыщ тренд

Мацалада Эз1рбайжан Республикасыныц Нахичеван АР аумагындагы алты метеостанция бойынша вегетациялыц период жэне оныц узацтыгыныц взгеру1 царастырылады. Келеадей жылулыц ресурстар керсетюштер1 жэне олардыц кещстттт-уацыттыц езгергшт1г1 царастырылган: квктем мезгтнде орташа тэулттт ауа температурасыныц +10 °С-тан вту датасы, ky3 мезгтнде орташа тэулттт ауа температурасыныц +10 °С-тан вту датасы, жыглы кезецтщ узацтыгы, активт1 температуралардыц жиынтыгы. 1961...2000 жж. аралыгындагы орташа тэулттт жэне 2001...2015 жж. аралыгындагы орташа айлыц ауа температурасы мэл1меттер1 пайдаланылган. 1961...1990 жж. аралыгы бойынша жылулыц ресурстар кврсетюштертщ жаца агроклиматтыц «нормалары» аныцталган. Жылулыц ресурс кврсетюштер1 цатарындагы мYмкiн болатын взгер1стерд1 аныцтау Yшiн климаттыц зерттеулерде пайдаланылатын сызыцтыц тренд эдiсi пайдаланган. Сызыцтыц трендтердщ дэлдiгi корреляция коэффициентiмен багаланды.

S.H. Safarov, G.M.Huseynov

ASSESSMENT OF HEAT SUPPLY IN VEGETATION PERIOD OF

NAKHCHIVAN AR OF AZERBAIJAN REPUBLIC

Keywords: global climate change, agro-climatic resources, average daily temperature, sum of active temperatures, heat supply, linear trend

The objects of research were the vegetation period and the change this period duration according to the data of 6 HMS in the territory of Nakhchivan AR. The studies examined indicators of heat resources and their space-time variability: the date transition of average daily temperatures above 10 °C degree in the spring, the date transition of average daily temperatures below 10 °C degree in the autumn, the du-

33

ration of the warm period, the sum of active temperatures above 10 °C degree. In the studies have used daily average air temperature values for 1961... 2000 years and the monthly average values for 2001... 2015 years. Also identified new agro climatic «norm» indicators of heat resources during the period 1961.1990 years. In order to identify possible changes in the ranks of heat resources indicators used linear trend method which is widely used in climate research. Accuracy of linear trends was estimated correlation coefficients of these trends.

34