Научные сообщения - Институт природопользования НАН

Научные сообщения
229
УДК 631.432; 502.4; 502.7; 550.34; 556.332 (476)
В. Ф. Логинов, О. Г. Савич-Шемет
СЕЗОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ДНЕВНЫХ И НОЧНЫХ ТЕМПЕРАТУР
АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА ТЕРРИТОРИИ БЕЛАРУСИ
Скорость потепления климата зимой несколько замедлилась. Если раньше потепление было больше выражено ночью в холодный период, то в последнее десятилетие повышение температуры заметнее проявляется днем и в теплый период. Выявлены сезонные особенности в изменении дневных и ночных температур.
В подавляющем числе работ изучение изменений климата чаще всего базируется на анализе его среднемесячных, сезонных и среднегодовых характеристик. В последние десятилетия
анализе метеорологических характеристик используется суточное разрешение [1, 2]. Такой
подход позволяет изучать «тонкие» свойства изменений климата и тем самым уменьшать уровень научной неопределенности влияния различных факторов на климат.
В представленной работе сделана попытка
уточнить ранее полученные результаты с использованием данных наблюдений, полученных
за последние годы.
Методы и методика исследований. В основу работы положены данные 1961–2010 гг. инструментальных наблюдений за дневной и ночной температурой атмосферного воздуха на метеорологических станциях Волковыск, Пружаны,
Василевичи, Марьина Горка, Минск суточного
разрешения. Использованы известные методы
статистического анализа линейных трендов ночной и дневной температур.
Цель данной работы. Выявить современные сезонные особенности в изменении дневных
и ночных температур на территории Республики
Беларусь.
Результаты и их обсуждение. Для максимально полного учета действия аэрозолей при
анализе изменений дневных и ночных температур были рассмотрены два подпериода: 1961–
1995 и 1996–2010 гг. Выбор последних осуществлен с учетом:
• разной интенсивности потока прямой
солнечной радиации ввиду большой аэрозольной
замутненности атмосферы в первый подпериод,
когда наблюдалось несколько крупных вулканических извержений (Агунг, Толбачик, Фуэго, СентХеленс, Эль-Чичон, Пинатубо) [3]; в течение второго подпериода (1996–2010 гг.) крупных вулканических извержений не наблюдалось;
• практически двукратного (1,88 раза) роста
содержания углекислого газа в 1996–2010 гг. по
сравнению с 1961–1995 гг. [3].
Результаты
исследования
изменений
дневных и ночных температур выявили более
интенсивный рост ночной температуры зимой
(табл. 1). Данный факт хорошо согласуется с исследованиями прошлых лет (с использованием
массива данных 1961–1996 гг.) как для территории Республики Беларусь, так и за рубежом, где
показано, что наблюдаемое увеличение среднесуточной температуры происходит в большей
мере за счет увеличения минимальных ночных
температур, а дневные растут намного медленнее [2–4].
Влияние парниковых газов на климат в
меньшей степени зависит от времени суток, чем
воздействие аэрозолей [3]. В связи с этим полезным представляется провести сравнительный
анализ поведения ночных зимних и дневных
температур в теплый период года. В последнем
случае вклад аэрозолей в изменение температуры должен быть выше.
Из табл. 1 виден рост дневной и ночной
температур в период с 1996 по 2010 г. по сравнению с периодом 1961–1995 гг. во всех сезонах
года на всех метеорологических станциях. Он
обусловлен уменьшением содержания аэрозолей
в атмосфере (меньшей мутностью атмосферы) и
ростом содержания парниковых газов. Вклад последнего фактора в увеличение температуры по
сравнению с аэрозолями, как минимум, в
1,5 раза больше [3] и особенно существен зимой
и ночью (табл. 2). Это согласуется с теорией
парникового потепления климата, поскольку
наиболее сильное возрастание температуры в
высоких широтах в холодное время года обусловливается вкладом положительной обратной
альбедной связи и воздействием сильной гравитационной устойчивости, создаваемой выхолаживанием вблизи земной поверхности, которое
подавляет конвекцию и перенос длинноволнового излучения, приводя к вызванной ростом содержания углекислого газа, концентрации нагревания в тонком приповерхностном слое. Росту
температуры способствует частое появление ее
инверсионного распределения именно зимой и
ночью. Летом роль перечисленных процессов
мала.
230
Научные сообщения
Таблица 1. Дневные и ночные температуры для определенных периодов времени и
сезонов года и их разности (t)
Показатель
(среднее
значение
за период)
1
Температура атмосферного воздуха, С
дневная
ночная
Зима
Весна
Лето
2
3
4
1961–1995 гг.
1996–2010 гг.
t, С
-1,1
-0,4
0,7
11,4
12,8
1,3
1961–1995 гг.
1996–2010 гг.
t, С
-0,8
-0,3
0,5
11,8
12,9
1,1
1961–1995 гг.
1996–2010 гг.
t, С
-1,8
-0,6
1,2
12,3
13,4
1,1
1961–1995 гг.
1996–2010 гг.
t, С
-2,5
-1,6
0,9
11,1
12,3
1,1
1961–1995 гг.
1996–2010 гг.
t, С
-2,5
-1,5
1,0
10,7
11,8
1,2
1961–1995 гг.
1996–2010 гг.
t, С
-2,3
-1,4
0,9
11,8
13,1
1,3
1961–1995 гг.
1996–2010 гг.
t, С
-2,3
-1,5
0,8
10,7
11,8
1,1
1961–1995 гг.
1996–2010 гг.
t, С
-3,4
-2,4
1,0
10,1
11,4
1,3
1961–1995 гг.
1996–2010 гг.
t, С
-0,1
0,5
0,6
12,6
13,7
1,1
Осень
5
Волковыск
22,3
10,9
23,6
11,4
1,3
0,5
Пружаны
22,7
11,3
23,9
11,7
1,2
0,5
Василевичи
23,6
11,1
24,8
11,6
1,2
0,5
Марьина Горка
22,4
10,0
23,7
10,7
1,3
0,6
Минск
21,9
9,8
23,2
10,3
1,3
0,6
Гомель
23,4
10,7
25,0
11,4
1,6
0,7
Вилейка
22,0
9,9
23,3
10,2
1,3
0,3
Витебск
21,6
9,0
23,1
9,8
1,5
0,8
Брест
23,2
11,9
24,4
12,4
1,2
0,5
Зима
Весна
Лето
Осень
6
7
8
9
-6,4
-5,4
1,1
2,3
2,9
0,5
11,6
12,7
1,1
3,8
4,4
0,5
-6,6
-5,7
0,9
2,3
2,6
0,3
11,5
12,3
0,8
3,6
4,0
0,4
-8,0
-6,5
1,5
2,4
2,6
0,2
11,9
12,7
0,8
3,1
3,5
0,4
-8,5
-6,7
1,8
1,7
2,4
0,7
11,3
12,7
1,4
2,7
3,5
0,7
-8,0
-6,2
1,9
1,7
2,6
1,0
11,9
13,4
1,5
3,2
3,9
0,7
-8,2
-6,4
1,8
2,9
3,8
0,9
12,8
14,4
1,6
3,2
4,2
1,0
-7,9
-6,6
1,4
1,5
1,7
0,2
11,4
12,6
1,2
3,0
3,8
0,7
-9,3
-7,4
1,9
1,2
2,2
1,0
11,5
13,0
1,5
2,4
3,4
1,0
-5,4
-4,4
1,0
3,2
4,0
0,8
12,4
13,6
1,2
4,4
5,0
0,6
Таблица 2. Разность изменений (t) ночных и дневных температур для разных сезонов года
Зима
Станция
Волковыск
Пружаны
Василевичи
Марьина
Горка
Вилейка
Минск
Гомель
Витебск
Брест
Дневная Ночная t, С
0,7
1,1
0,4
0,5
0,9
0,4
1,2
1,5
0,3
Весна
Лето
Осень
Температура атмосферного воздуха
Дневная Ночная t, С Дневная Ночная t, С Дневная Ночная t, С
1,3
0,5
-0,8
1,3
1,1
-0,2
0,5
0,5
0,0
1,1
0,3
-0,8
1,2
0,8
-0,4
0,5
0,4
-0,1
1,1
0,2
-0,9
1,2
0,8
-0,4
0,5
0,4
-0,1
0,9
1,8
0,9
1,1
0,7
-0,4
1,3
1,4
0,1
0,6
0,7
0,1
0,8
1,0
0,9
1,0
0,6
1,4
1,9
1,8
1,9
1,0
0,6
0,9
0,9
0,9
0,4
1,1
1,2
1,3
1,3
1,1
0,2
1,0
0,9
1,0
0,8
-0,9
-0,2
-0,4
-0,3
-0,2
1,3
1,3
1,6
1,5
1,2
1,2
1,5
1,6
1,5
1,2
-0,1
0,2
0,0
0,0
0,0
0,3
0,6
0,7
0,8
0,5
0,7
0,7
1,0
1,0
0,6
0,4
0,1
0,3
0,2
0,1
231
Научные сообщения
Из табл. 2 следует, что более высокий рост
дневных температур наблюдается в теплые сезоны года, поскольку в данном случае влияние
аэрозольного загрязнения на температуру сильнее, и роль радиационных по сравнению с циркуляционными факторами возрастает. «Чистая
атмосфера» в теплое время года в период 1996–
2010 гг. и могла обусловить больший рост температур в дневное время. Также видно, что минимальная разность изменений (t) ночных и
дневных температур теплого периода года в абсолютных значениях характерна для крупных
городов (Минска, Гомеля, Витебска, Бреста)
(табл. 3), что обусловлено, возможно, гораздо
большим аэрозольным загрязнением в больших
городах по сравнению с сельскими станциями.
Аэрозоли способствуют дополнительному нагреванию атмосферы в городах. Однако для некоторых станций изменение ночных и дневных температур не укладывается в предложенную схему,
что требует дополнительных исследований.
Дальнейшему исследованию подверглись
нормированные значения дневных температур
 Yi  Y
 2
 


 . Было проведено вычисление мощно

  2тр

сти линейных трендов  2  100 %  дневных




температур теплого сезона для двух периодов
1961–1995 и 1996–2010 гг. (табл. 4).
Таблица 3. Средние значения разностей ночных и дневных температур для
крупных городов и сельской местности (малых городов)
Станции
Крупные города
Сельская местность
(малые города)
Зима
0,520
Весна
-0,760
Лето
-0,200
Осень
0,060
0,775
-0,275
0,050
0,175
Таблица 4. Доля дисперсии (мощность), выбираемая линейными трендами дневных температур теплого
сезона для периодов 1961–1995 и 1996–2010 гг.
Мощность линейных трендов двух периодов, %
Станция
Волковыск
Пружаны
Василевичи
Марьина Горка
Минск
Гомель
Вилейка
Витебск
Брест
1961–1995 гг.
1996–2010 гг.
24,4
17,4
15,3
18,2
23,6
21,5
21,4
23,3
21,1
31,4
22,9
34,5
27,7
34,5
49,3
26,8
40,7
31,1
Анализ изменения мощности линейного
тренда для теплого сезона года (весна, лето) из
(см. табл. 4) показал, что в последние годы
(1996–2010 гг.) скорость роста дневных температур летом и весной увеличилась по сравнению с
предыдущим периодом 1961–1995 гг.
Таким образом, при переходе от периода
1961–1995 к периоду 1996–2010 гг. повышение
дневных температур в теплый период года (весна, лето) оказалось более сильным, чем повышение ночных зимних температур, что говорит о
смене характера потепления климата.
Отношение мощности линейных
трендов температуры первого и
второго периодов
1,29
1,32
2,25
1,52
1,46
2,29
1,25
1,75
1,47
Скорость потепления климата зимой несколько замедлилась по сравнению с предыдущим периодом. Если раньше потепление было
сильнее выражено ночью и в холодный период,
то в последнее десятилетие повышение температуры заметнее проявляется днем и в теплый
период. Выявленные сезонные особенности в
изменении дневных и ночных температур позволяют говорить о том, что наши знания причин
изменения климата остаются пока недостаточными и требуют дополнительных исследований.
232
Научные сообщения
Л ите ра ту ра
1. Логинов, В. Ф. Практика применения статистических методов при анализе и прогнозе природных процессов / В. Ф. Логинов, А. А. Волчек, П. В. Шведовский. Брест, 2004.
2. Логинов, В. Ф. Глобальные и региональные изменения климата: причины и следствия /
В. Ф. Логинов. Минск, 2008.
3. Логинов, В. Ф. Радиационные факторы и доказательная база современных изменений климата
/ В. Ф. Логинов. Минск, 2012.
4. Karl, T. R. Global Warming: evidence for asymmetric diurnal temperature change / T. R. Karl [et al.] //
Geophys. Res. Lett. 1991. Vol. 18. P. 2253–2256.
Институт природопользования НАН Беларуси
Поступила в редакцию 28.02.2014 г.
В. Ф. Логинов, О. Г. Савич-Шемет
СЕЗОННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ДНЕВНЫХ И НОЧНЫХ ТЕМПЕРАТУР
АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА ТЕРРИТОРИИ БЕЛАРУСИ
Выявленная ранее скорость потепления климата зимой несколько замедлилась в последние
десятилетия. При переходе от периода 1961–1995 гг. к периоду 1996–2010 гг. повышение дневных
температур теплого периода оказалось более сильным, чем повышение ночных зимних температур. Выявленные сезонные особенности в изменении дневных и ночных температур позволяют
говорить о смене характера потепления.
V. F. Loginov, O. G. Savich-Shemeth
SEASONAL CHANGES FEATURES OF DAY AND NIGHT TEMPERATURE
OF AIR IN THE TERRITIRY OF BELARUS
The previously identified rate of warming in winter has slowed in recent decades. In the transition from
the 1961–1995 period to the 1996–2010 period the increase in daytime temperatures of warm period has
proved to be more stronger than increasing of winter night temperatures. The identified seasonal patterns in
the change of day and night temperatures allow to speak about changing in the nature of warming.