Читать статью 'Изменение климата Крыма за последние десятилетия ' в журнале Вопросы безопасности на сайте nbpublish.com
Рус Eng За 365 дней одобрено статей: 1937,   статей на доработке: 335 отклонено статей: 578 
Библиотека

Вернуться к содержанию

Вопросы безопасности
Правильная ссылка на статью:

Изменение климата Крыма за последние десятилетия

Дегтерев Андрей Харитонович

доктор физико-математических наук, кандидат географических наук

профессор, кафедра радиоэкологии и экологической безопасности, Институт ядерной энергии и промышленности, Севастопольский государственный университет

299033, Россия, Севастополь, г. Севастополь, ул. Курчатова, 7

Degterev Andrey Kharitonovich

Professor, the department of Radioecology and Environmental Compliance, Sevastopol State University

299033, Russia, Sevastopol', g. Sevastopol', ul. Kurchatova, 7

degseb@yandex.ru

DOI:

10.25136/2409-7543.2020.2.32821

Дата направления статьи в редакцию:

05-05-2020


Дата публикации:

15-05-2020


Аннотация.

Данная статья посвящена оценке изменения климата Республики Крым за последние несколько десятилетий. В ходе анализа использовались данные по изменению температуры воздуха в умеренных широтах Европы по палеоклиматическим данным, а также по изменению средней температуры поверхностных вод в Черном море по данным прибрежных измерений.Показано, что на фоне глобального потепления достаточно сильно проявляются естественные колебания климата с периодами до 20 лет, связанные, например, с теплыми эпизодами Эль-Ниньо или Северо-Атлантическим колебанием. Методология исследования основана на современной теории глобального потепления, пришедшей на смену используемой до 1980-х гг. концепции о циклах Миланковича. Одним из главных последствий потепления для России является увеличение в разы частоты повторяемости опасных гидрометеорологических явлений. К таким явлениям относятся, например, сильные паводки и волны жары. Повышение температуры также сопровождается в ряде регионов распространением возбудителей опасных болезней – клещей и малярийных комаров. Однако наибольший ущерб из-за изменения климата в России приходится именно на засухи.

Ключевые слова: Республика Крым, климат, глобальное потепление, Черное море, Севастополь, засуха, экология, сезонные колебания температуры, циклы Миланковича, отопление

Abstract.

This article is dedicated to assessment of the climate changes of the Republic of Crimea over the last few decades. Throughout the analysis, the research utilized data on air temperature changes in the temperate latitudes of Europe by paleoclimatic data, as well as by changes in average temperature of surface waters in the Black Sea according coastal measurements. It is demonstrated that on the background of global warming there are natural manifestations of climatic fluctuations with periods of up to 20 years that relate to warm episodes such as El Niño and North-Atlantic fluctuation. The research methodology is based on the modern theory of global warming, which replaced the Milankovitch cycles concept used until the 1980’s. One of the main consequences of global warming for Russia lies in the significant increase in the frequency of reoccurrence of dangerous hydrometeorological phenomena. Examples of such phenomena include strong floods and heat waves. In a number of regions, the increase in temperature is also accompanied by spread of agents of dangerous diseases – ticks and marsh mosquitoes. However, the most notable damage caused by the climate change in Russia comes from drought.  

Keywords:

seasonal temperature fluctuations, ecology, drought, Sevastopol, Black Sea, global warming, climate, Republic of Crimea, Milankovitch cycles, heating

До недавнего времени изменение климата на планете обычно связывали с его периодическими изменениями на масштабах в десятки и сотни тысяч лет, обусловленными изменениями параметров орбиты Земли. Это так называемые циклы Миланковича, с которыми связаны сильные изменения температуры воздуха и воды, амплитуда которых достигала 10 градусов по Цельсию. Они широко известны как оледенения (ледниковые периоды) и межледниковья, неоднократно повторявшиеся на планете за последние 2 миллиона лет [1]. Так, по данным измерений содержания изотопов водорода и кислорода во льдах Антарктиды четко выделяется четыре таких периода за последние 420 тысяч лет. В этом смысле сейчас имеет место очередное межледниковье, начавшееся 11 тыс. лет назад, после чего должен наступить очередной ледниковый период (рис. 1). Из-за последнего оледенения (Вюрмского) 18 тыс. лет назад уровень океана был на 85 м ниже современного, а на севере материков, включая Скандинавский полуостров, Карелию и даже Москву, находились ледники толщиной 1-1,5 км.

До 1980 г. как раз эта теория была общепринятой, то есть утверждалось, что с конца 1930-х годов на планете происходит похолодание и это означает начало очередного ледникового периода. И действительно данные наблюдений за температурой воздуха в прошлом веке это подтверждали. Однако, с 80-х годов 20-го века данные измерений температуры приземного слоя воздуха и температуры воды в морях и океанах стали свидетельствовать о потеплении климата (рис. 2). Тогда и возникла современная теория глобального потепления, которое стали связывать с увеличением концентрации углекислого газа и некоторых других газов в атмосфере. По данным измерений концентрация этого газа в атмосфере уже превысила доиндустриальное значение на 40% и стала беспрецедентно большой за последние 1400 лет. Сейчас уже мало кто сомневается в его реальности: регулярно обновляются температурные рекорды, происходят беспрецедентно сильные наводнения, засухи, ураганы. За сто лет уровень океана из-за таяния ледников и теплового расширения воды поднялся на 10 – 20 см, причем уже 90-е годы его подъем шел в 3 раза быстрее, чем в среднем за 100 лет. То есть подъем уровня воды на сантиметр в год становится реальностью.

Рис. 1. Изменение температуры воздуха в умеренных широтах Европы по палеоклиматическим данным.

Стало ясно, что если раньше изменения температуры на 2 – 3 градуса происходили за несколько тысяч лет, то есть составляли порядка 0,1 градус за 100 лет, то только за последнее десятилетие с 2010 по 2020 г.г. изменение температуры составило свыше 0,2 оС. Пришло, также, понимание того обстоятельства, что скорость этого изменения существенно отличается в разных регионах и для разных времен года (сезонов). Кроме того, удалось выяснить, что сравнительно небольшой тренд глобального потепления проявляется на фоне очень значительной межгодовой изменчивости (рис. 2), что затрудняет осреднение полученных данных наблюдений и оценку этого тренда.

Рис. 2. Изменение средней температуры поверхностных вод в Черном море по данным прибрежных измерений.

Проведение климатических исследований в разных регионах стало настолько актуальным, что Всемирная метеорологическая организация (ВМО) и организация ООН по охране окружающей среды (ЮНЭП) создали в 1988 г. межправительственную группу экспертов по изменению климата МГЭИК (IPCC). Каждые шесть лет эта группа готовит оценочные доклады, последний (пятый) доклад опубликован в 2014 г., шестой ожидается в мае 2020 г. По данным последнего доклада с 1880 г. температура приземного слоя воздуха увеличилась в среднем по планете на 0,85. Большое внимание в докладе уделяется и региональным отличиям [5].

Как правило, непосредственной причиной аномально теплых лет является изменение циркуляции воздуха в атмосфере, например, увеличение повторяемости теплых атлантических циклонов. Такая ситуация наблюдалась в Европейской части России зимой 2019/2020 года. В свою очередь, она связана с тем же таянием льдов Арктики, из-за чего вся система атмосферной циркуляции сместилась на север. Циркуляция вод океана также является важным климатическим фактором. Одним из возможных последствий глобального потепления, как известно, может стать так называемый «коллапс Гольфстрима», связанный с распреснением поверхностных вод в районе образования глубинных вод вблизи Гренландии из-за таяния льдов [7]. При этом зимняя температура в странах Западной Европы может понизится на десятки градусов. Такого рода эпизоды, известные как события типа Дриас, уже имели место при переходе к голоцену 10 – 14 тысяч лет назад (рис. 1). В этом смысле парниковый эффект, способный изменить температуру всего на несколько градусов, сыграет роль триггерного механизма, запустив гораздо более мощный климатический механизм регионального похолодания. Несомненно, это затронет климат всей Европы, включая Крым. Говоря о столь сильных последствиях изменения климата на юге Европы и в Причерноморье, нельзя не вспомнить и Библейский потоп. По современным представлениям ему соответствует катастрофический подъем уровня Черного моря в результате соединения его со Средиземным морем 5 – 7 тысяч лет назад уже во время голоцена. Разумеется, такого рода события происходят в результате длительных процессов, создающих неустойчивость в климатической системе в течение сотен и тысяч лет, однако являющаяся их следствием климатическая катастрофа реализуется на масштабах всего нескольких лет.

Пока же данные наблюдений за последние десятилетия свидетельствуют о постепенном потеплении климата Европы. По сравнению со средней температурой за 1961-1991 гг. температура воздуха к 2014 г. увеличилась по земному шару на 0,8°С, по северному полушарию – на 1,2 ℃, по странам СНГ – на 1,5 ℃, а в Центральном федеральном округе России – на 2,1 ℃. В Крыму за последние 30 лет среднегодовая температура повысилась на 1,5 ℃. Таким образом, темпы изменения климата в Крыму и в России в целом в 2-3 раза превышают средние по планете.

По данным расчетов с помощью климатических моделей для юга Европы и Средиземноморья одним из основных ближайших последствий изменения климата станет усиление его засушливости. По прогнозам 5-го оценочного доклада в первой половине 21-го века здесь негативные последствия изменения климата будут гораздо сильнее, чем в Северной Европе. Ожидаются сильные волны жары, уменьшение осадков, в связи с чем, в частности, прогнозируются серьезные проблемы с водоснабжением населения и значительный ущерб для сельского хозяйства, в том числе виноградарства. Ожидается проникновение новых видов растений и животных в экосистему Крыма, а также изменение сроков цветения растений и миграции птиц. Впрочем, и для Европы наряду с сильными наводнениями также прогнозируются дефицит воды и лесные пожары.

Современные исследования показывают, что на фоне глобального потепления достаточно сильно проявляются естественные колебания климата с периодами до 20 лет, связанные, например, с теплыми эпизодами Эль-Ниньо или Северо-Атлантическим колебанием. Таким образом, важно исследовать изменение климата за достаточно большой интервал времени, 50-60 лет чтобы делать на их основе долгосрочные климатические прогнозы.

Большинство работ в этой области связано с анализом только среднегодовых значений температуры воздуха по данным гидрометеостанций [6], тогда как в Пятом докладе IPCC подчеркивается важность изучения изменения среднемесячных и сезонных температур. В известном смысле среднегодовые значения маскируют происходящие изменения. Известно, например, что в конце 20-го века, судя по данным о среднемесячных температурах, январские и летние температуры в Крыму увеличивались, а февральские, весенние и осенние – уменьшались (рис. 3). При этом темпы изменения среднегодовой температуры были на порядок меньше, чем сезонных температур. Оценка трендов для периода 1980-1999 годов показала, что потепление значимо в Севастополе во все летние месяцы даже при уровне доверия 95 %, в Ялте оно значимо летом при уровнях доверия 80-90 %, а в Феодосии значимым оказался только тренд похолодания в декабре. В июле тренд потепления в отдельные месяцы за этот период достигал в Севастополе 1.75°С /10 лет, а тренд похолодания в Феодосии -1.63°С за 10 лет. Анализ данных по температуре воды показал, что максимальные тренды также приходятся на летние месяцы. Для июля и августа тренды, как правило, значимы при уровне доверия 90 % [3, 4].

Рис. 3. Линейные тренды изменения среднемесячных температур за период 1970 – 2000 г.г.: 1 - в Севастополе, 2 - в Феодосии.

Согласно соответствующим прогнозам, приведенным в Пятом оценочном докладе, в большинстве регионов будет больше аномально жарких периодов и меньше дней с сильными морозами. Но при этом вовсе не исключаются и аномально низкие температуры. Следует отметить, что именно этот показатель (абсолютный минимум температуры) сильно отличается в разных регионах Крыма. Самые низкие температуры, отмеченные за все время наблюдений, составляет для Крыма - 36, для Севастополя - 24, для Ялты - 18.

Для России вообще одним из главных последствий потепления является увеличение в разы частоты повторяемости опасных гидрометеорологических явлений. Так, для севера Евразии уже к 2050 г. прогнозируется увеличение повторяемости аномальных температур и осадков в 2-4 раза. Это означает, что если в 1990-х годах подобные аномалии случались раз в 20 лет, то к 2050 г., они будут происходить уже раз в 5-10 лет. К таким явлениям относятся, например, сильные паводки и волны жары. Такого рода аномально высокие температуры наблюдались летом 2010 г. Тогда в 2,5 раза увеличились вызовы скорой помощи по причине инсультов, в 5 раз – из-за пневмонии. Повышение температуры также сопровождается в ряде регионов распространением возбудителей опасных болезней – клещей и малярийных комаров. Из-за сильных осадков усиливается опасность оползней. Однако, по статистике наибольший ущерб из-за изменения климата в России приходится именно на засухи (50%), тогда как ущерб от наводнений составляет только 25%.

Повторяемость аномальных явлений пропорциональна их вероятности, которая обычно описывается нормальным (гауссовским) распределением. Пусть x – отклонение от среднего значения температуры, тогда его вероятность:

P(x) , ( 1 )

где Ϭ – среднеквадратичное отклонение значений х. График этого распределения представляет куполообразную кривую, симметричную относительно оси ординат. При потеплении климата увеличивается среднее значение температуры и поэтому на графике этот «купол» смещается на x вправо по оси абсцисс. Соответственно вероятность аномалии величиной △x при этом меняется на △Р = △x. Но входящая сюда производная сама пропорциональна х:

x , ( 2 )

так что относительное изменение повторяемости аномалии температуры △Р/Р пропорционально величине самой аномалии х. Это означает, что наиболее сильно меняется повторяемость больших аномалий, для высоких температур она увеличивается, для низких – уменьшается. То есть именно волны сильной жары становятся заметно чаще, а сильные морозы – заметно реже.

Библиография
1.
Будыко М.И., Ронов А.Б., Яншин А.Л. История атмосферы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 208 с.
2.
Дегтерев А.Х. Оценка повышения температуры деятельного слоя Черного моря за период 1985–1997 годы // Метеорология и гидрология, 2000. – № 6. – С.72–76.
3.
Дегтерев А.Х., Дегтерева Л.Н. Оценка влияния сезонных изменений температуры на энергопотребление Украины в отопительный период // Метеорология и гидрология, 2002. – №12. – С.58 – 61.
4.
Дегтерев А.Х., Дегтерева Л.Н. Оценка изменения энергозатрат на теплоснабжение в связи с межгодовой изменчивостью температур на юге Украины // Метеорология и гидрология, 2008. – № 11. – С. 53–56.
5.
Кокорин А.О. Изменение климата: обзор Пятого оценочного доклада МГЭИК / А.О. Кокорин. – М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF), 2014. – 80 с.
6.
Парубец О.В. Изменение Климата в Крыму // Ученые записки Таврического Национального университета им. В.И.Вернадского. Серия География. – 2009. – Т.22 (61), № 2. – С. 88–96.
7.
Degterev A.Kh., Mordashev V.I. Simulation of transferring fresh waters near the shore // Research in Marine Sciences, 2019. – Vol.4, № 3. – Р.541-545.
References (transliterated)
1.
Budyko M.I., Ronov A.B., Yanshin A.L. Istoriya atmosfery. – L.: Gidrometeoizdat, 1985. – 208 s.
2.
Degterev A.Kh. Otsenka povysheniya temperatury deyatel'nogo sloya Chernogo morya za period 1985–1997 gody // Meteorologiya i gidrologiya, 2000. – № 6. – S.72–76.
3.
Degterev A.Kh., Degtereva L.N. Otsenka vliyaniya sezonnykh izmenenii temperatury na energopotreblenie Ukrainy v otopitel'nyi period // Meteorologiya i gidrologiya, 2002. – №12. – S.58 – 61.
4.
Degterev A.Kh., Degtereva L.N. Otsenka izmeneniya energozatrat na teplosnabzhenie v svyazi s mezhgodovoi izmenchivost'yu temperatur na yuge Ukrainy // Meteorologiya i gidrologiya, 2008. – № 11. – S. 53–56.
5.
Kokorin A.O. Izmenenie klimata: obzor Pyatogo otsenochnogo doklada MGEIK / A.O. Kokorin. – M.: Vsemirnyi fond dikoi prirody (WWF), 2014. – 80 s.
6.
Parubets O.V. Izmenenie Klimata v Krymu // Uchenye zapiski Tavricheskogo Natsional'nogo universiteta im. V.I.Vernadskogo. Seriya Geografiya. – 2009. – T.22 (61), № 2. – S. 88–96.
7.
Degterev A.Kh., Mordashev V.I. Simulation of transferring fresh waters near the shore // Research in Marine Sciences, 2019. – Vol.4, № 3. – R.541-545.

Результаты процедуры рецензирования статьи

В связи с политикой двойного слепого рецензирования личность рецензента не раскрывается.
Со списком рецензентов издательства можно ознакомиться здесь.

Предмет исследования, представленный в статье, имеет конкретное определение и обладает высокой степенью актуальности, так как вопросы глобального потепления и, связанные с ними вопросы безопасности привлекают большое внимание как в науке, так и общественности. Конкретно, автор сфокусировал свое внимание оценке изменения климата Республики Крым за последние несколько десятилетий. Методы, которыми оперировал автор, позволили ему раскрыть заявленную тему в полном объеме, так как автор прибегал к анализу изменений температуры воздуха в умеренных широтах Европы по палеоклиматическим данным, так и к анализу изменению средней температуры поверхностных вод в Черном море по данным прибрежных измерений. Это позволило повысить обоснованность сделанных автором по итогам исследования выводов. Библиография статьи обширна и дает хорошее представление о выбранной автором теме исследования. В статье дан краткий, но достаточный для понимания научных проблем обзор работ других исследователей по схожей тематике. В тоже время возможно излишнее самоцитирование. Все выводы, сделанные в статье, обоснованы и связаны с тематикой выбранного издания - вопросами безопасности. Так в частности, автор отмечает, что одним из главных последствий потепления для России является увеличение в разы частоты повторяемости опасных гидрометеорологических явлений. К таким явлениям он относит, например, сильные паводки и волны жары. Так же обращается внимание и на другие аспекты безопасности для человека в с связи с изменениями климата. Так автор пишет "Повышение температуры также сопровождается в ряде регионов распространением возбудителей опасных болезней – клещей и малярийных комаров. Однако наибольший ущерб из-за изменения климата в России приходится именно на засухи". Так же автором обращается внимание на влияние изменения климата для таких аспектов национальной безопасности как здравоохранение : "аномально высокие температуры наблюдались летом 2010 г. Тогда в 2,5 раза увеличились вызовы скорой помощи по причине инсультов, в 5 раз – из-за пневмонии". Отдельные из выводов носят довольно алармистский характер : "...для севера Евразии уже к 2050 г. прогнозируется увеличение повторяемости аномальных температур и осадков в 2-4 раза. Это означает, что если в 1990-х годах подобные аномалии случались раз в 20 лет, то к 2050 г., они будут происходить уже раз в 5-10 лет. К таким явлениям относятся, например, сильные паводки и волны жары". На наш взгляд данные утверждения должны были быть более развиты и обоснованы автором по тексту, тем более что объем статьи не позволяет раскрыть тему полностью. Интересом обладают и наблюдения автора по вопросу поляризации температурного режима "наиболее сильно меняется повторяемость больших аномалий, для высоких температур она увеличивается, для низких – уменьшается. То есть именно волны сильной жары становятся заметно чаще, а сильные морозы – заметно реже". Все это заставляет нас утверждать, что несмотря на ряд недостатков статья заслуживает публикации.