CC BY
13УДК 502/504 : 551.524.37 : 632.111.51/632.111.52
Пространственно-временные характеристики распределения радиационных заморозков по территории Северо-Западного региона России
Поступила 24.09.2018 г.
© Кононенко Ольга Владимировна
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Агрофизический научно-исследовательский институт», Санкт-Петербург, Россия
Аннотация. Для планирования агротехнических мероприятий в условиях изменяющегося климата необходимо отслеживать динамику пространственно-временных изменений агрометеорологических факторов. Поздние весенние и ранние осенние заморозки являются лимитирующим фактором для сельскохозяйственного растениеводства. В основном такие заморозки относятся к радиационному типу. Для изучения пространственно-временных характеристик распределения радиационных заморозков по территории Северо-Западного региона России использованы данные ежедневных срочных наблюдений штатной метеорологической сети с 1966 по 2015 годы. Изменение во времени среднего числа дней c радиационным заморозком рассчитывалось для двух 25-летних периодов: с 1966 по 1990 и с 1991 по 2015 годы. Выявлены 2 зоны разнонаправленного изменения среднего числа дней с радиационными заморозками в период с 1991 по 2015 годы: уменьшение среднего числа дней с радиационными заморозками в этот период зафиксировано на метеостанциях Вологодской и Ленинградской (за исключением метеостанции Белогорка) областей, и метеостанции Великие Луки (Псковская область), при этом для метеостанций этой зоны (за исключением метеостанции Выборг) характерно наибольшее число дней с радиационными заморозками в регионе; увеличение среднего числа дней с радиационными заморозками в этот период отмечено на метеостанциях Псковской, Новгородской, Калининградской областей и метеостанции Белогорка (Ленинградская область).
Ключевые слова. Агрометеорология, радиационный заморозок, радиационное выхолаживание, безморозный период.
The spatiotemporal characteristics of the distribution of radiation frosts over the territory of the North-West region of Russia
Received on September 24, 2018
© Kononenko Olga Vladimirovna
Federal state budgetary scientific institution «Agrophysical research institute», Saint-Petersburg, Russia
Abstract. To plan agrotechnical measures in changing climate it is necessary to track the dynamics of spatial and temporal changes in agrometeorological factors. Late spring and early autumn frosts are a limiting factor for agricultural crop production. In general, such frosts are of the radiation type. To study the spatial and temporal characteristics of the radiation frosts distribution in the North-West region of Russia, data of daily observations of the standard meteorological network from 1966 to 2015 were used. The change over the time in the average number of days with radiation frosts was calculated for two 25-year periods: from 1966 to 1990 and from 1991 to 2015. Two zones of multidirectional change of the average number of days with radiation frosts in the period from 1991 to 2015 were revealed. The decrease in the average number of days with radiation frosts during this period was recorded at the weather stations of Vologda and Leningrad (except for the weather station Belogorka) and the meteorological station Velikie Luky (Pskov region). At the same time all the weather stations of this zone (with the exception of the Vyborg weather station) are characterized by the higher number of days with radiation frosts then the weather station of the other zone. The increase in the average number of days with radiation frosts during this period was noted at the weather stations of the Pskov, Novgorod, Kaliningrad regions and the weather station Belogorka (Leningrad region).
Keywords. Agrometeorology, radiation frost, radiation cooling, frost free period.
Введение. Северо-Западный регион России с точки зрения сельскохозяйственного растениеводства по климатическим характеристикам тепло- и влагообеспеченности относится к зоне рискованного земледелия. Тем не менее во многих областях региона успешно выращиваются озимые и яровые зерновые культуры, картофель, овощи открытого грунта, плодово-ягодные культуры. Одним из факторов, влияющих на конечную продуктивность сельскохозяйственных культур, являются поздние весенние и ранние осенние заморозки. Для сельскохозяйственных культур заморозок представляет особую опасность с точки зрения повреждения всходов, генеративных побегов и цветков [1, 2]. Опасный для растений заморозок - это падение минимальной температуры воздуха или поверхности почвы (растительного покрова) ниже 0 ОС во время вегетационного периода на фоне положительных среднесуточных температур. Выделяют два основных типа заморозков: адвективные, связанные с передвижением холодных масс воздуха из других районов, и радиационные, возникающие в безветренные ясные ночи вследствие интенсивного ночного излучения подстилающей поверхности [3-6]. Радиационные заморозки представляют наибольшую опасность, поскольку в суточном цикле характеризуются резким падением ночной температуры на фоне высоких дневных температур в периоды активной вегетации. На территории СевероЗападного региона России возникновение радиационных заморозков носит ярко выраженный сезонный характер. В среднем на весну приходится 60%, на осень 40% случаев заморозков [7, 8].
Материалы и методы исследований. Для изучения пространственно-временных характеристик распределения радиационных заморозков использованы данные ежедневных срочных наблюдений штатной метеорологической сети за безморозный период с мая по сентябрь с 1966 по 2015 годы, опубликованные Всероссийским научно-исследовательским институтом гидрометеорологической информации (Мировой центр данных). За дни с радиационными заморозками принимались ситуации, при которых в
течении суток хотя бы в один срок наблюдения температура поверхности почвы принимала отрицательные значения, при этом температура воздуха на высоте 2 метра могла быть как отрицательной, так и положительной. Среднесуточная температура воздуха во всех случаях была положительна. Облачность в определяющие сроки наблюдений не превышала 3 балла, скорость ветра была менее 3 м/с. Исследование проводилось для 16 метеостанций, расположенных в пяти областях региона с наиболее развитым сельскохозяйственным растениеводством: по Вологодской области: Выте-гра, Великий Устюг, Бабаево, Вологда (Прилуки), Тотьма, Никольск; по Ленинградской области: Выборг, Бело-горка, Тихвин; по Новгородской области: Старая Русса; по Псковской области: Гдов, Псков, Пушкинские Горы, Великие Луки; по Калининградской области: Железнодорожный, Советск.
В соответствие с Техническим регламентом Всемирной Метеорологической Организации (ВМО) для оценки климатических параметров и их изменений используются либо климатологические стандартные нормы (30-летние периоды), либо средние значения за период более 10 лет [9, 10]. В данной работе изменение во времени среднего числа дней с радиационным заморозком исследовалось для двух 25-летних периодов: с 1966 по 1990 и с 1991 по 2015 годы. Динамика изменений оценивалась по разности между значениями позднего и раннего периодов.
Результаты и обсуждение. На метеостанциях Вологодской области в целом наблюдается уменьшение среднего числа дней с радиационными заморозками за период с 1991 по 2015 годы по сравнению с предыдущим периодом. Наиболее существенное снижение в весенний период наблюдается на станциях Вытегра и Великий Устюг. Однако, на станции Вологда (Прилуки) в мае отмечено увеличение среднего количества на один день. В осенний период (сентябрь) наблюдается уменьшение среднего числа дней с заморозком по всем станциям области в пределах от 0,7 до 1,9 дней (табл. 1).
Примечание: Динамика - разность между значениями позднего и раннего периодов
Таблица 1
Среднее число дней с радиационными заморозками, Вологодская область
Период Вытегра Великий Устюг Бабаево Вологда (Прилуки) Тотьма
Май
1966-1990 1991-2015 Динамика 10,4 8,4 -2,0 9.1 5.2 -3,9 6,9 5,9 -1,0 6,2 7,2 1,0 7,0 6,4 -0,6
Июнь
1966-1990 1991-2015 Динамика 1,4 0,7 -0,7 1,0 0,1 -0,9 0,5 0,2 -0,3 0,4 0,0 -0,4 0,6 0,4 -0,2
Сентябрь
1966-1990 1991-2015 Динамика 4,7 3,1 -1,6 4.1 2.2 -1,9 5,1 3,5 -1,6 4,7 4,0 -0,7 4,2 2,8 -1,4
На метеостанциях Псковской и Новгородской областей для обоих сезонов наблюдается увеличение среднего числа дней с радиационными заморозками за период с 1991 по 2015 годы по сравнению с предыдущим периодом. Наиболее существенный рост в весенний период наблюдается на станциях Псков и Старая Русса на 1,8 и 1,0 день соответственно. В осенний период на стан-
В Ленинградской области на метеостанциях Тихвин и Выборг для обоих сезонов наблюдается уменьшение среднего числа дней с радиационными заморозками за период с 1991 по 2015 годы по сравнению с предыдущим периодом. В мае уменьшение незначительное. Максимальное снижение на 1,2 дня отмечено в сентябре на станции Тихвин. На станции Белогорка, как и на метеостанциях Псковской и Новгородской областей, отмечено небольшое увеличение среднего количества дней как весной,
циях Гдов и Псков увеличение среднего числа составило 1,2 и 1,0 дней соответственно. На станции Великие Луки наоборот отмечено небольшое уменьшение среднего количества как весной, так и осенью на 0,4 и 0,3 дня соответственно, при этом нужно отметить, что станция имеет самое южное расположение в регионе, не считая станций Калининградской области (таблица 2).
так и осенью на 0,6 и 0,2 дня соответственно (таблица 3).
Метеостанции Калининградской области имеют самое южное положение в Северо-Западном регионе и наименьшее количество дней с заморозками в мае и сентябре, при этом на обеих исследованных станциях отмечено небольшое увеличение среднего количества дней в период с 1991 по 2015 годы (таблица 4).
Выводы
Установлена дифференциация ста-
тистических характеристик радиацион-Экология и строительство | № 3, 2018 | йС1: 10.24411/2413-8452-2018-10013
Таблица 2
Среднее число дней с радиационными заморозками, Псковская и Новгородская области
Период Гдов Псков Старая Русса Пушкинские Горы Великие Луки
Май
1966-1990 1991-2015 Динамика 3,0 3,6 0,6 1,9 3,8 1,8 1,7 2,7 1,0 О со , 00 СО 5 3,0 2,6 -0,4
Сентябрь
1966-1990 1991-2015 Динамика 1,0 2,2 1,2 1,1 2,1 1,0 1,7 2,3 0,6 1,6 1,6 0,0 2,3 2,0 -0,3
ных заморозков на территории Северо- Западного региона России.
Таблица 3
Среднее число дней с радиационными заморозками, Ленинградская область
Период Тихвин Выборг Белогорка
Май
1966-1990 1991-2015 Динамика 5,4 5,3 -0,1 1,4 1,3 -0,1 3,2 3,8 0,6
Сентябрь
1966-1990 1991-2015 Динамика 4,4 3,2 -1,2 0,8 0,4 -0,4 1,8 2,0 0,2
Таблица 4
Среднее число дней с радиационными заморозками, Калининградская область
Период Железнодорожный Советск
Май
1966-1990 1,9 1,6
1991-2015 2,6 1,6
Динамика 0,7 0,0
Сентябрь
1966-1990 0,1 0,4
1991-2015 0,4 0,5
Динамика 0,3 0,1
Выделены 2 зоны (рисунок) разнонаправленного изменения среднего числа дней с радиационными заморозками в период с 1991 по 2015 годы:
зона 1 - уменьшение среднего числа дней с радиационными заморозками в этот период зафиксировано на метеостанциях Вологодской и Ленинградской (за исключением метеостанции Белогор-ка) областей, и метеостанции Великие Луки (Псковская область), при этом для
метеостанций этой зоны (за исключением метеостанции Выборг) характерно наибольшее число дней с радиационными заморозками в регионе;
зона 2 - увеличение среднего числа дней с радиационными заморозками в этот период отмечено на метеостанциях Псковской, Новгородской, Калининградской областей и метеостанции Белогорка (Ленинградская область).
Выборг
Псков
-9? 9 о
/л Гдов Белогорка ▼ ^
Jy Тихвин V
^ZJ Псков О
V ' Стапая Баба<
Y Пушкинские
горы Русса
9
Вытерга
Пушкинские Старая горы Русса
Бабаеве
Вологда Тотьма
Великие Луки
Великий Устюг
Зоны разнонаправленного изменения среднего числа дней с радиационными заморозками в период с 1991 по 2015 годы исследуемых метеостанций: - зона 1; # - зона 2
Библиографический список 1. Усков И.Б., Усков А.О. Основы адаптации земледелия к изменениям
климата / Справочное издание. СПб.: «Нестор-История», 2014 г. 385 с.
2. Ge Q., Wang H., Dai J. Shifts in spring phenophases, frost events and
frost risk for woody plants in temperate China // Climate Research. 2013. B. 57. № 3. P. 249-258. doi: 10.3354/cr01182.
3. Гольцберг И.А. Агроклиматическая характеристика заморозков в СССР и методы борьбы с ними. Л., ГМИ, 1961. 198 с.
4. Чудновский А.Ф. Заморозки. Л., Гидрометеоиздат, 1949. 240 с.
5. Robeson S.M. (2002) Increasing growing-season length in Illinois during the 20th century // Climatic Change. V.52. №1-2. Р. 219-238. doi: 10.1023/a:1013088011223.
6. Anandhi A., Perumal S., Knapp M., Kirkham M.B., Rice C.W., Gowda P.H., Hutchinson S., Harrington Jr. J., Murray L. Long-term spatial and temporal trends in frost indices in Kansas, USA // Climatic Change. 2013. B. 120. № 1-2. P. 169-181. doi: 10.1007/s10584-013-0794-4.
7. Кононенко О.В. Особенности возникновения заморозков радиационного типа по территории Ленинградской области // Агрофизика. 2015. № 4. С. 31-36.
8. Кононенко О.В. Физико-статистические предпосылки и методика оценки вероятности возникновения скрытых заморозков. дисс. канд. с.-х. наук. ГНУ АФИ, Санкт-Петербург, 2013. 164 с.
9. Руководство по климатологической практике (ВМО - № 100). Всемирная Метеорологическая Организация, Женева, 2014.
10. Технический регламент ВМО (ВМО - № 49). Сборник основных документов № 2, Том I - Общие метеорологические стандарты и рекомендуемые практики. Всемирная Метеорологическая Организация, Женева, 2015.
References in roman script
1. Uskov I.B., Uskov A.O. Osnovy adaptacii zemledeliya k izmeneniyam klimata / Spravochnoe izdanie. SPb.: «Nestor-Istoriya», 2014 g. 385 s.
2. Ge Q., Wang H., Dai J. Shifts in spring phenophases, frost events and frost risk for woody plants in temperate China // Climate Research. 2013. B. 57. № 3. P. 249-258. doi: 10.3354/cr01182.
3. Gol'cberg I.A. Agroklimatiches-kaya harakteristika zamorozkov v SSSR i metody bor'by s nimi. L., GMI, 1961. 198 s.
4. CHudnovskij A.F. Zamorozki. L., Gidrometeoizdat, 1949. 240 s.
Robeson S.M. (2002) Increasing growing-season length in Illinois during the 20th century // Climatic Change. V.52. №1-2. P. 219-238. doi:
10.1023/a:1013088011223.
6. Anandhi A., Perumal S., Knapp M., Kirkham M.B., Rice C.W., Gowda P.H., Hutchinson S., Harrington Jr. J., Murray L. Long-term spatial and temporal trends in frost indices in Kansas, USA // Climatic Change. 2013. B. 120. № 1-2. P. 169-181. doi: 10.1007/s10584-013-0794-4.
7. Kononenko O.V. Osobennosti voz-niknoveniya zamorozkov radiacionnogo tipa po territorii Leningradskoj ob-lasti // Agrofizika. 2015. № 4. S. 31-36.
8. Kononenko O.V. Fiziko-statisticheskie predposylki i metodika ocenki veroyatnosti vozniknoveniya skrytyh zamorozkov. diss. kand. s.-h. nauk. GNU AFI, Sankt-Peterburg, 2013. 164 s.
9. World Meteorological Organization
(2014), Guide to Climatological Practices, WMO Publication No. 100. // World Meteorological Organization, Geneva, Switzerland.
10. World Meteorological Organization
(2015), Technical Regulations, WMO Publication No. 49, Basic Documents No. 2. Volume I - General Meteorological Standards and Recommended Practices. // World Meteorological Organization, Geneva, Switzerland.
Дополнительная информация
Сведения об авторах:
Кононенко Ольга Владимировна, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник; Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Агрофизический научно-исследовательский институт»; 195220, Санкт - Петербург, Гражданский просп., д. 14; e-mail: [email protected].
ZS 0 В этой статье под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International i^ViH License, которая разрешает копирование, распространение, воспроизведение, исполнение и переработку материалов статей на любом носителе или формате при усло-
вии указания автора(ов) произведения, защищенного лицензией Creative Commons, и указанием, если в оригинальный материал были внесены изменения. Изображения или другие материалы третьих лиц в этой статье включены в лицензию Creative Commons, если иные условия не распространяются на указанный материал. Если материал не включен в лицензию Creative Commons, и Ваше предполагаемое использование не разрешено законодательством Вашей страны или превышает разрешенное использование, Вам необходимо получить разрешение непосредственно от владельца(ев) авторских прав.
Для цитирования: Кононенко О.В. Пространственно-временные характеристики распределения радиационных заморозков по территории Северо-Западного региона России // Экология и строительство. 2018. № 3. C. 36-41. doi: 10.24411/24138452-2018-10013.
Additional Information
Information about the authors:
Kononenko Olga Vladimirovna, candidate of agricultural sciences; researcher; Federal state budgetary scientific institution «Agrophysical research institute»; 14 Grazhdanskii pospekt, Saint-Petersburg, Russia, 195220; e-mail: [email protected].
0 This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons license, and indicate if changes were made. The images or other third party material in this article are included in the artic le's Creative Commons license, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article's Creative Commons license and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder.
For citations: The spatiotemporal characteristics of the distribution of radiation frosts over the territory of the North-West region of Russia // Ekologiya i stroitelstvo. 2018. № 3. P. 36-41. doi: 10.24411/2413-8452-2018-10013.
