1.2 Динамика климата
Общеизвестно, что средняя глобальная температура воздуха увеличилась на 0,6 ° C в прошлом веке. Остается открытым вопрос об унифицированном методе определения этого параметра. Например, спутниковые данные дают более низкое значение, чем измерения на земле: всего 0,2 ° C. В то же время остаются сомнения относительно адекватности климатических наблюдений, проведенных сто лет назад, современным наблюдениям и в достаточной широте их географического охвата. Кроме того, естественные климатические колебания в масштабе столетия, даже при постоянстве всех внешних параметров, составляют всего лишь около 0,4 ° C. Таким образом, угроза следующей климатической катастрофы все еще довольно гипотетическая [8].
Существует много довольно естественных причин, которые вызывают эти и даже более значительные колебания климата, и глобальный климат может испытывать сильные колебания без внешних воздействий. Даже при фиксированном уровне солнечной радиации и постоянной концентрации парниковых газов в течение столетия средние колебания температуры поверхности могут достигать 0,4 ° C [9]. В частности, из-за огромной тепловой инерции океана хаотические изменения в атмосфере могут вызвать побочный эффект, который сказывается десятилетиями позже. И так, чтобы наши попытки воздействовать на атмосферу давали нужный эффект, они должны значительно превышать «шум» естественных колебаний системы.
Современные антропогенные потоки основных парниковых газов почти на два порядка ниже их естественных потоков и во много раз ниже, чем неопределенность в их оценке. В проекте доклада МГЭИК Межправительственной группы экспертов по изменению климата 1995 года сообщается, что «любое обвинение в значительном изменении климата является спорным до тех пор, пока не будет уменьшено число неопределенных переменных, ответственных за естественную изменчивость климатической системы». И в том же месте: «Нет исследований, в которых было бы с уверенностью утверждаться, что все или часть зарегистрированных изменений климата вызваны антропогенными причинами». Позже эти слова были заменены другими: «Соотношение данных свидетельствует о явном влиянии человека на климат», хотя никаких дополнительных данных, подтверждающих этот вывод, представлено не было.
Кроме того, скорость, с которой изменяется воздействие парниковых газов на климат, не связана с потреблением углеводородов, основного источника их антропогенных выбросов. Например, в начале 1940-х годов, когда темпы роста потребления топлива снизились, глобальная температура росла особенно быстро, а в 1960-х и 1970-х годах, когда потребление углеводородов быстро росло, глобальная температура, наоборот, уменьшалась. Несмотря на 30-процентное увеличение производства углерода с 1970-х до конца 1990-х годов, темпы роста концентрации углекислого газа и закиси азота резко замедлились в этот период, и метан фактически снизился.
Всю глубина недопонимания глобальных природных процессов наглядно демонстрирует ход изменений концентрации метана в атмосфере. Начиная с 700 лет до промышленной революции — во времена викингов — этот процесс внезапно прекратился из-за непрерывного роста производства и, следовательно, антропогенной эмиссии углеводородов. Согласно данным двух независимых исследовательских групп из Австралии, а также из Соединенных Штатов и Нидерландов, уровень метана в атмосфере оставался постоянным в течение последних четырех лет.
Известные отечественные эксперты в этой области дали ответ на вопрос о естественных климатических и атмосферных тенденциях [10]: «Изучение изменений химического состава атмосферы в геологическом прошлом показало, что в течение миллионов лет преобладала тенденция к уменьшению количества углекислого газа в атмосфере. <…> Этот процесс привел к снижению средней температуры нижнего слоя воздуха из-за ослабления парникового эффекта в атмосфере, что, в свою очередь, сопровождалось развитием оледенения, сначала в высоких, а затем в средних широтах, а также в результате опустыниванием обширных территорий в более низких широтах.
Наряду с этим при пониженном количестве углекислого газа, интенсивность фотосинтеза уменьшилась, что, очевидно, уменьшило общую биомассу на нашей планете. Эти процессы были особенно острыми в плейстоценовые ледниковые эпохи, когда количество углекислого газа в атмосфере неоднократно приближалось к 200 частям на миллион. Эта концентрация немного превышает критические значения концентрации, одно из которых соответствует оледенению всей планеты, а другое — сокращению фотосинтеза до пределов, делающих невозможным существование автотрофных растений. <…> Не касаясь деталей отдаленной возможности гибели биосферы из-за ее естественного развития, отметим, что вероятность такой смерти кажется значительной. »
Таким образом, если человечеству грозит климатическая катастрофа в будущем, это произойдет не из-за чрезмерного повышения, а, наоборот, из-за снижения температуры! Напомним, что, согласно современным геологическим представлениям, мы живем в самый разгар межледниковой эры, и вскоре начнется следующий ледниковый период. И вот вывод авторов: «Сжигая постоянно растущее количество угля, нефти и других видов топлива, люди вступили на путь восстановления химического состава атмосферы из жарких периодов геологического прошлого. <…> Человек непреднамеренно остановил процесс истощения углекислого газа, который опасен для дикой природы, основного ресурса в создании органического вещества из автотрофных растений, и позволил повысить первичную продуктивность, которая является основой для существование всех гетеротрофных организмов, включая человека «.
В различных сценариях ожидаемое изменение средней температуры в конце столетия варьируется от повышения на 10 ° C до снижения по сравнению с текущим уровнем. Обычно они действуют как «наиболее вероятное» среднее значение 2-3 ° С, хотя в среднем это значение не становится более разумным. Фактически, такой прогноз должен учитывать не только основные процессы в самой сложной природной машине, которая определяет климат нашей планеты, но и научные, технологические и социологические результаты человечества будущего столетия.
Можно ли предвидеть технологическое и социальное развитие цивилизации на ближайшие сто лет? Каков общий временной горизонт более или менее реального прогноза? Ответ очевиден. Наиболее консервативными и в то же время решающими отраслями современной экономики являются энергетическая, сырьевая, тяжелая и химическая отрасли. Капитальные затраты в этих отраслях настолько высоки, что оборудование почти всегда используется до полной выработки ресурса — около 30 лет. В результате промышленные и энергетические компании, которые сейчас введены в эксплуатацию, будут определять технологический потенциал мира в течение первой трети века. Учитывая, что все другие отрасли (например, электроника и связь) развиваются гораздо быстрее. В качестве любопытного примера более смелых предсказаний часто вспоминались опасения футурологов конца XIX века, которые предсказывали, что улицы Лондона будут завалены конским навозом, хотя первые машины уже появились на дорогах Англии.
Более того, согласно паникерским сценариям, основным источником опасности являются углеводородные энергоресурсы: нефть, уголь и газ. Однако, согласно прогнозам самих футурологов, даже при самых дешевых затратах человечеству хватит этих ресурсов примерно на столетие, и ожидается, что добыча нефти в ближайшие десять лет сократится. Учитывая близость нового ледникового периода, по-видимому, нельзя не сожалеть о непродолжительности «углеводородной эры» в истории мировой энергетики.
1.3 Роль атмосферной циркуляции в формировании регионального климата
Атмосферная циркуляция является одним из важнейших факторов формирования климата, поскольку в ее системе происходит перенос воздушных масс с различными физическими свойствами. Характеристики циркуляции в различных регионах земного шара влияют на температуру и количество осадков. Под влиянием атмосферной циркуляции происходит перераспределение тепла, влажности и других метеорологических переменных между географическими широтами, океанами и континентами. В этом случае обмен большими воздушными массами осуществляется как по горизонтали, так и по вертикали.
Метеорологические аномалии тесно связаны с характеристиками атмосферной циркуляции. При частой смене циклонов и антициклонов обычная смена погоды происходит с осадками и без осадков. Однако часто бывают ненормальные случаи, когда циклоны или антициклоны удерживаются в определенной области в течение длительного периода времени. Длительное воздействие циклонов вызывает влажную пасмурную погоду с осадками, а действие антициклонов вызывает морозную погоду без снега зимой и сухое и жаркое лето.
Основной причиной атмосферной циркуляции является неравномерность нагрева различных частей подстилающей поверхности и атмосферы. Наличие градиентов температуры и давления вызвано движениями, направленными на восстановление гидростатического баланса. Подъем горячего воздуха и падение холодного воздуха на вращающейся Земле сопровождается образованием циркуляционных систем различного пространственно-временного масштаба. Сочетание крупномасштабных атмосферных движений называется общей циркуляцией атмосферы.
Наиболее распространенным на территории России является континентальный воздух умеренных широт, который зимой и летом доминирует над большей частью страны. Континентальный воздух умеренных широт простирается к северу и югу от «большой оси» высокого давления (т.е. приблизительно с 50-й параллели) как летом, так и зимой. В то же время теплый умеренно-континентальный воздух летом связан с отрогом Азорского антициклона или превращается в воздушные массы. Зимой холодный континентальный воздух в основном связан с азиатским антициклоном, от которого он распространяется во все стороны и образует западный отрог высокого давления.
Морской воздух умеренных широт прибывает в Россию из Западной Европы, часто достигая 40-го меридиана, но очень редко 60-го, куда он в основном попадает уже трансформированным.
Арктический континентальный воздух поступает в ЕЧР через Баренцево и Карское моря. Вертикальная мощность континентального арктического воздуха от Карского моря колеблется от 2000 м зимой до нескольких сотен метров в июне. Вхождение континентальных арктических воздушных масс в европейскую часть России также может происходить с востока или северо-востока, когда они находятся на Таймырском полуострове или в нижней части Оби и Енисея, когда Западная Европа погружена в циклоническую деятельность. Континентальный арктический воздух отделяется от полярной шапки и проникает в хорошо развитые антициклоны.
Схема циркуляции основных воздушных масс, преобладающих в различных областях страны, приведена на рисунке 1.5 [11].
Воздух арктического моря, который встречается в ЕЧР в основном в течение переходных сезонов, поступает в циклонах, сопровождаемых свежими и снежными ветрами, или в хорошо сформированных антициклонах, которые образуют полосу высокого давления от Арктики до Балкан.
Интересно отметить, что зимой перепады температуры значительно больше, чем летом, когда возникают более или менее равномерные условия нагрева земной поверхности.
Повторяемость дней с континентальным воздухом умеренных широт повсюду выше. Оперение стрелок, которое указывает направление основных массовых потоков воздуха (кроме CSU), на рисунке 1.5 показывает процент их повторяемости для данной области [11].
Таблица 1.1 – Повторяемость различных воздушных масс на Северо-западе РФ (в % от всех дней года за 1930–1939 гг.)
По мнению Е.С. Лир, весь годовой цикл развития основной циркуляции воздушных масс на Евразии делится на четыре фазы, которые характеризуются следующими характеристиками:
- Тропическая зона при высоком давлении (большая ось) смещена на юг, низкое давление в Арктике, увеличение зоны циркуляции с притоком к полюсу (зима).
- То же положение в субтропической зоне, высокое давление в Арктике, нарушение зональной циркуляции (весна).
- Зона высокого тропического давления смещена на север, высокое давление в Арктике, ослабление циркуляции зоны с оттоком от полюса (лето).
- То же положение в субтропической зоне высокого давления, низкого давления в Арктике, восстановление зональной циркуляции (осень).
В соответствии с циркуляцией воздушных масс идут фронтальные зоны, а также режим ветра. В зимнем семестре есть две зоны циклонической активности. Территория расположена вдоль арктического фронта, который простирается вдоль северного побережья Евразийского континента. Следует отметить, что зимой колебания арктического фронта велики: иногда арктический воздух достигает Черного моря и даже Малой Азии. Второе направление циклонической активности развивается в ЕЧР и в Средней Азии. Основные маршруты циклонов над европейской частью проходят с юго-запада на северо-восток.
В летней половине есть три зоны циклонической активности. Область расположена вдоль арктического фронта, который иногда перемещается на юг, достигая центрального пояса, или идет на север. В первом случае значительная часть ЕЧР заполнена арктическим воздухом, во втором случае континентальный воздух с умеренным климатом проникает далеко на север, вызывая повышение температуры.
Другой областью является полярная фронтовая окклюзия, которая развивается вдоль полярного фронта, отделяя воздух умеренных широт от воздуха субтропического пояса (в ЕЧР и на Дальнем Востоке). В окклюзии циклонов умеренный морской воздух взаимодействует с континентальным воздухом.
Наконец, третья зона циклонической активности наблюдается вдоль «полярного» фронта и связана с трансформацией морского воздуха, сначала в континентальный, затем в тропический. Этот район занимает широкую полосу от Крыма до Среднего Поволжья, а также южную часть Приморья на Дальнем Востоке. Циклоны и антициклоны, движущиеся в разных направлениях, сообщают климату тот особый характер, в котором один регион отличается от другого.
Количество циклонов в ЕЧР в среднем за год составляет около 70; зимой здесь больше, чем летом, так как глубина зимних циклонов больше. Наибольшая частота циклонов приходится на западные регионы России и приблизительно на линию Архангельск-Москва-Ростов-на-Дону, что вполне согласуется с положением основных климатологических фронтов Евразии [11].
Зимой основными направлениями движения циклонов являются юго-запад-северо-восток, как в Европейской части, так и в Сибири. Летом на европейской территории Российской Федерации в циклонном движении наблюдается тенденция к направлению также запад-восток. Скорость движения циклонов отличается большим разнообразием. Средняя скорость циклонов на территории Российской Федерации составляет 40 км / ч зимой и 30 км / ч летом.
Максимальное количество антициклонов приходится на широты 50-55 ° (т. Е. Вдоль большой оси). Средняя повторяемость дней с циклонами и антициклонами в год представлена в таблице 1.2 [12].
Таблица 1.2 – Повторяемость циклонов и антициклонов над ЕЧР (число дней)
Циклоническая активность играет значительную роль с точки зрения тепловых условий. На территории Российской Федерации повторяемость фронтов очень значительна (таблица 1.3) [12].Обращает на себя внимание высокая частота циклонных дней в регионе Западной Сибири.
Таблица 1.3 – Повторяемость атмосферных фронтов над ЕЧР
В результате воздействия всех этих факторов формируются основные характеристики теплового режима северо-западного региона России.Атмосферные фронты чаще встречаются в районах Западной и Центральной Сибири, что в целом соответствует частоте встречаемости циклонов.
Сильный нагрев (до оттепели) зимой связан с доступом к ETР средиземноморских циклонов (до шести за сезон) в жарких районах, где очень теплый воздух выносится из субтропических широт. Количество дней с оттепелями в зимний период между широтами 50 и 60 ° на территории варьируется от 45-50 на западе до 20-25 дней на востоке (до 10-12 и 2-4 дня в месяц соответственно, в январе-феврале). К северу от 60 ° 30-35 дней наблюдается с оттепелью, но в январе-феврале их число не превышает 2-4 в месяц [13].
Климатическая разница между восточной и западной половинами северо-западной территории зимой наиболее велика. Так, на востоке среднемесячные температуры на 3-4 ° С ниже, чем на западе. Низкая среднемесячная температура воздуха в восточных регионах зимой по сравнению с западными регионами обусловлена частым проникновением арктического воздуха из более холодных восточных районов Арктики, а также появлением холодного воздуха из Сибири вдоль южной и юго-западной периферии.
Количество дней с минимальной температурой воздуха -30 ° С или менее на крайнем северо-востоке от ЕТР вблизи Полярного круга достигает 20-30. На 60 ° широты (в Санкт-Петербурге) — 1, увеличиваясь на восток до 10 дней в году [13].
2. Климат Белого моря и г. Кандалакши
2.1 Климатический очерк побережья Белого моря
Климат описываемого региона является переходным от умеренного морского климата к континентальному и характеризуется значительными колебаниями и годовыми температурами, высокой влажностью, облачностью и частыми осадками. Континентальность климата с севера на юг постепенно увеличивается, из-за чего лето в северной части моря холоднее, а зима теплее, чем в бассейне Белого моря и его заливах. Несмотря на самую южное положение Белого моря относительно Баренцева моря, климат здесь более холодный, особенно зимой, когда море замерзает. В северной части моря северные ветры дуют чаще, чем другие, принося холод зимой, а летом (с мая по июль) туман и плохую погоду (особенно в Горле). В главном водоеме северные ветры текут вдоль Терского берега и несут туман к устьям Кандалакшского и Онежского заливов. Эти туманы не проникают в бухту Двины и юго-восточную часть Онежского залива. Туманы Белого моря имеют большую плотность, особенно в Горле (весной), полностью скрывая объекты уже на расстоянии 200 м. С июля часто дует южный ветер, а с конца августа юго-западный, принося свежесть и дождь. Этот ветер преобладает зимой. Среднегодовая скорость ветра на Белом море составляет 6-7 м / с, а дней со скоростью ветра 15 м / с и более составляют около 170 в год. Сильные штормы, которые в основном проходят осенью, происходят от северо-западных и западных ветров, связанных с атлантическими циклонами, которые часто пересекают центр Белого моря с юго-запада на северо-восток. Не случайно там много облаков. Белое море характеризуется наибольшим количеством облачных дней по всей России (около 200). Самый облачный месяц — октябрь (28 дней). Температура воздуха зимой ниже в южной части моря, летом — в северной. По подсчетам Рыкачева, из общего числа циклонов, пересекающих Европу, 25% пересекают центры почти через Соловецкие острова и еще 26% находятся близко к ним, то есть это место находится под влиянием как минимум половины из всех циклонов в Европе.
Годовая амплитуда на севере моря составляет 19 °, на юге — 28 °, что почти вдвое больше амплитуды Баренцева моря. Интересно отметить, что зимняя изотерма -10 ° C описывает замкнутый круг на Белом море, который указывает на более холодный январь, окруженный морем.
Годовое количество осадков на Белом море составляет около 400 мм; зимой они в 2–3 раза меньше, чем летом, а весной — меньше, чем осенью. На берегу осадков немного больше, чем на самом море. Они выпадают осенью и зимой преимущественно днем, летом — ночью, в соответствии с растущей облачностью осенью и зимой днем, а летом — ночью.
Зима (ноябрь — март) довольно длинная. Она характеризуется устойчивым снежным и ледяным покровом, высокой облачностью, частыми осадками в основном в виде снегопадов и преобладанием устойчивых ветров в юго-западном районе. В северной части моря морозы часто сменяются оттепелями, метели – моросью и гололедом.
Весна, как правило, холодная и продолжительная, начинается в апреле и продолжается до середины июня. В начале весны заморозки все еще очень частые, море покрыто льдом, а заморозки продолжается до конца сезона. Весной облачность больше, чем зимой, дожди идут немного реже, количество дней с грозой уменьшается, а ветры с южных направлений переходят на северные.
Лето короткое и прохладное, начинающееся в середине июня и продолжающееся до конца августа; обычно облачно, количество осадков выпадает много. Постоянные ветры с северного и северо-восточного направлений преобладают в течение всего сезона. Наблюдается значительное количество дней с туманом.
Осень (сентябрь — октябрь) очень короткая, относительно теплая, влажная и ветреная. Для него характерно пасмурное небо с частыми затяжными осадками. Происходит переход с северного на южный ветер. Есть дни с морозами и в конце осени идет снег.
Все разнообразие погодных условий, наблюдаемых на Белом море, позволяет перечислить следующие типы основных погодных условий.
Юго-западный холодный зимний тип погоды (ЮЗх.з) (в скобках буквами обозначен соответствующий тип погоды) типичен для зимнего муссона и формируется при наличии антициклона к югу от Белого моря и развития активности циклонической активности над Баренцевым море. Для этого типа погоды ветры юго-западной четверти характеризуются силой 3-5 баллов, время от времени увеличивающейся до 8 баллов, а также чистым небом или небольшой слоисто-кучевой облачностью. При таком типе погоды средняя температура самого холодного месяца февраля составляет -15 °.
Северный зимний тип погоды (Сз) наблюдается в тыловой и центральной частях циклонов, расположенных над восточной и юго-восточной частями Баренцева моря и вызывающих вторжение арктического воздуха в регион Белого моря. Арктический воздух, пройдя над сравнительно теплой, свободной от льда поверхностью Баренцева моря, прогревается, увлажняется и приобретает неустойчивость, вследствие чего образуется кучевая и кучево-дождевая облачность с выпадением ливневого снега.
В связи с прохождением фронтов над морем ветры часто усиливаются до штормовых (6-7 баллов) и сопровождаются кратковременными обильными снегопадами. Средняя температура самого холодного месяца февраля составляет -12 °.
Северо-восточный зимний тип погоды (СВз) самый холодный на Белом море; образуется при движении антициклонов из Карского моря или северо-западной Сибири. Этот тип погоды характеризуется преобладанием северо-западных ветров с силой от 3 до 6 баллов и преимущественно безоблачным небом. При такой погоде средняя температура самого холодного месяца января составляет -24 °.
Юго-западный теплый зимний тип погоды (ЮЗз) наблюдается, когда циклоны пересекают Белое море из Атлантического океана, и характеризуется ветрами из юго-западной четверти с силой от 6 до 9 баллов с последующим ослаблением от 3 до 5 баллов, обычно пасмурно, снег, а при слабых ветрах образуются туманы. При таком типе погоды средняя температура воздуха самого холодного месяца, февраля, составляет -б °, -7 °.
Северный летний тип погоды (Сл) типичен для летних муссонов и наблюдается, когда в Баренцевом море присутствуют антициклоны и когда циклоническая активность наблюдается к юго-востоку и югу от Белого моря.
Погода характеризуется ветрами с северо-востока с силой от 2 до 5, а иногда и с 6 до 7 баллов, значительной облачностью, периодическими легкими дождями и частыми туманами в северной части и в Горле Белого моря. Средняя температура колеблется от 10° июля до 5° сентябре.
Юго-западный летний тип погоды (ЮЗл) наблюдается, когда циклоны пересекают Баренцево море. Для него характерны юго-западные и западные ветры с силой от 4 до 6 баллов с порывами с силой до 8 баллов, резкими колебаниями облачности и кратковременными дождями. Средняя температура воздуха колеблется от 8 ° до 13 °.
Юго-восточный летний тип погоды (ЮВл) наблюдается в присутствии крупного антициклона в северо-восточной части Европы и характеризуется преобладанием ветров, выходящих с ЮВ в 2-4 балла, изредка увеличиваясь до 6 баллов, неба ясное над морем и облачно-кучевые облака; иногда над побережьем бывают грозы. Средняя температура колеблется от 19° в июле до 10° в сентябре.
Восточный летний тип погоды (Вл) обусловлен взаимодействием устойчивого антициклона в Баренцевом море и циклонами, прибывающими с юга в Белое море. Погода характеризуется восточными ветрами с силой 3-5 баллов, непрерывными низкими облаками и длительными интенсивными дождями. Средняя температура воздуха колеблется от 5 ° до 12 °. Белое море относится к самым облачным регионам России. Среднегодовое количество облачных дней здесь колеблется от 160 до 220, а в отдельные годы от 200 до 250; выходных дней не более 10 — 30 в год. Менее ясные дни в северной части моря. Среднемесячная облачность колеблется от 7 до 8 баллов осенью и зимой до 6-7 баллов летом.
Самым облачным годом является период с октября по декабрь — январь, когда среднемесячное количество облачных дней достигает 18-24, июнь и август менее облачны, когда их количество падает до 10-17 за месяц. В остальные месяцы года среднее количество облачных дней колеблется в широких пределах от 12 до 20.
Количество ясных дней по сравнению с пасмурными очень мало. Среднее количество ясных дней по всей территории не превышает 1 — 5 за месяц. Чуть чаще они наблюдаются в июле.
Ясная погода чаще устанавливается при ветрах от В и Ю. Исключением являются Кандалакшский и Онежский заливы, где обычно наблюдаются ясные дни при ветрах от ЮЗ.
Осадки в описываемой области распределены неравномерно. Их среднегодовое количество колеблется от 250-300 мм в Северной части и в Горле моря до 400-500 мм в заливах.
Наибольшее количество осадков выпадает в период с июня по октябрь, когда их среднемесячное количество колеблется от 25 до 50 мм. В Северной части и в Горле моря до 40-70 мм, а в отдельные годы общее месячное количество осадков увеличивается до 66-154 мм.
Минимальное количество осадков выпадает в феврале и марте. В эти месяцы их среднемесячное снижение уменьшается до 10-25 мм. В остальные месяцы среднемесячное количество осадков колеблется от 10 до 35 мм. Наибольшее суточное количество осадков от 40 до 80 мм выпадает в период с мая по сентябрь.
Следует отметить, что в некоторые годы месячные осадки могут быть в два-три раза выше или ниже среднемесячных значений.
Среднегодовое количество дней с осадками колеблется от 150 до 200. Наибольшее среднемесячное количество дней с осадками (15-22) приходится на период с сентября по ноябрь, а наименьшее (9-14) — с мая по июль; в остальные месяцы среднее количество дней с осадками колеблется от 12 до 19.
В некоторых случаях осадки выпадают в виде дождя зимой, а летом, особенно в северных регионах, в виде снега. Осенью и весной часто идут снег с дождем. Среднее количество дней со снегом в году варьируется от 88 до 125, а среднее количество дней со снегом зимой варьируется от 13 до 19 в месяц.
Снег обычно выпадает во второй декаде октября, однако устойчивый) (устойчивым считается такой снежный покров, который лежит непрерывно в течение всей зимы или с перерывом не более 3 дней на каждые 30 дней его залегания), снежный покров устанавливается в конце первой или в начале второй декады ноября и удерживается до конца апреля, а в более северных районах и до третьей декады мая.
В теплые зимы снежный покров сходит в первой или второй декаде апреля, а в холодные зимы длится до третьей декады мая или первой декады июня.
Средняя максимальная высота снежного покрова зимой обычно наблюдается в последнюю декаду марта, когда она составляет 30-80 см. В зависимости от характера зимы высота снега может сильно различаться. Например, в порту Архангельск она колеблется от 31 до 40 см зимой с небольшим количеством снега и до 131-140 см в снежную зиму.
Снежные бури на побережье Белого моря наблюдаются с октября по май, но в отдельные годы они случаются в июне. Среднее количество дней с метелью колеблется между 65-95 в Северной части и Горле моря до 35-55 в Бассейне моря. Снежные бури происходят чаще всего с декабря по март, когда среднемесячное количество дней с ними достигает 11-17 в Северной части и в Горле моря и 5-12 в остальной части моря.
Грозы во всей рассматриваемой области редки. Среднегодовое количество дней с ними колеблется от 4-6 в северной части и морском ущелье до 7-11 в морском бассейне. Грозы наблюдаются с апреля по сентябрь. Чаще всего они наблюдаются с июля по август, а среднемесячное количество дней шторма в этот период составляет 1-2 в Северной части и Горле моря и 2-4 в заливах. В апреле, мае и сентябре грозы случаются не каждый год [5].
2.2 Описание города Кандалакша
Кандалакша — город в Мурманской области с населением 39,6 тыс. человек. Расположенный на берегу Кандалакшского залива Белого моря, в устье реки Нивы, в 200 км к югу от Мурманска, он окружен территорией Зашейковского лесничества. Это важный транспортный узел: через него пересекает дорога Санкт-Петербург-Мурманск и Октябрьская железная дорога, морской торговый порт работает. Основными предприятиями являются локомотивное депо, Кандалакшский алюминиевый завод, каскад Нивской ГЭС, Кандалакшский механический завод, Кандалакшский торговый порт [15].
2.3 Климат города Кандалакша
Кандалакша находится существенно южнее Мурманска, однако за счёт нахождения вдали от Баренцева моря климат её более континентальный, и является переходным от умеренного к субарктическому. Лето очень короткое, прохладное, зима более холодная, чем в Мурманске, но менее снежная, однако всё равно затяжная. Весна наступает только к концу апреля, зима начинается с конца октября. В Кандалакше 41 сутки, с 1−2 июня по 11−12 июля, отмечается полярный день, но не отмечается полярной ночи, при том что 22 декабря день очень короткий и близок к полярной ночи, он продолжается 1 час 13 минут, более чем в 19 раз меньше ночи.
Среднегодовая температура воздуха — 0,4 °C
Относительная влажность воздуха — 80 %
Средняя скорость ветра — 2,6 м/с
3. Многолетние изменения термического режима г. Кандалакша
3.1 Используемые данные наблюдений и их обработка
Для исследования климатических изменений температуры воздуха в г. Кандалакша использованы исходные данные ежедневных наблюдений за период 1912-2006 гг. (года). Данные взяты с сайта ВНИИГИ-МЦД (г. Обнинск) [16]. Это многолетний ряд наблюдений за среднесуточной приземной температурой в Кандалакше за 94-летний период с суточным разрешением.
Сначала выполнялось помесячное осреднение ежедневных значений температур за все годы периода. При полном отсутствии данных или пропуске 5 и более дней месяц исключался из дальнейшего анализа. На основании полученных среднемесячных значений затем рассчитывались среднегодовые значения для каждого года периода и многолетние климатические нормы каждого месяца.
3.2 Трендовые составляющие многолетних изменений
По среднемесячным значениям температур сформированы серии их многолетнего хода за весь рассматриваемый период отдельно для каждого месяца года. К их визуализации на графиках добавлены линейные тренды со своими уравнениями, первые коэффициенты которых показывают направление и интенсивность тенденции многолетнего изменения температуры. Полученные графики представлены на рисунках 3.1 – 3.14.
Рисунок 3.1 Климатический годовой ход среднесуточной температуры воздуха в г. Кандалакша (1912-2006 гг.)
Из графика видно, что самая высокая среднесуточная температура составляет 15 ⁰ в июле, а самая низкая -12 ⁰ приходится на январь и февраль.
Рисунок 3.2 Многолетний ход среднесуточной температуры в г. Кандалакша в январе (1912-2006 гг.)
Слабо нисходящая линия тренда указывает на незначительное многолетнее снижение январских температур. Наиболее низкой температура была в январе 1987 г., а наиболее высокой в январе 1925 г.
Рисунок 3.3 Многолетний ход среднесуточной температуры в г. Кандалакша в феврале (1912-2006 гг.)
Слабо нисходящая линия тренда на рис. 3.3 указывает на общую многолетнюю тенденцию слабого понижения февральских температур. Наиболее низкой температура была в феврале 1965 и 1997 гг., а наиболее высокой в феврале 1990 г.
Рисунок 3.4 Многолетний ход среднесуточной температуры в г. Кандалакша в марте (1912-2006 гг.)
Восходящая линия тренда на рис. 3.4 указывает на общую многолетнюю тенденцию повышения температуры в марте. Наиболее низкой температура была в марте 1966 г., а наиболее высокой в марте 1989 г.
Рисунок 3.5 Многолетний ход среднесуточной температуры в г. Кандалакша в апреле (1912-2006 гг.)
Слабо восходящий тренд на рис. 3.5 демонстрирует общую многолетнюю тенденцию слабого повышения апрельских температур. Наиболее низкой температура была в апреле 1929 г., а наиболее высокой в апреле 1920 г.
Рисунок 3.6 Многолетний ход среднесуточной температуры в г. Кандалакша в мае (1912-2006 гг.)
Восходящий тренд на рис. 3.6 демонстрирует общую многолетнюю тенденция повышения температур в мае. Наиболее низкой температура была в мае 1916 г., а наиболее высокой в мае 1962 г.
Рисунок 3.7 Многолетний ход среднесуточной температуры в г. Кандалакша в июне (1912-2006 гг.)
Линия тренда июньских температур восходящая, что указывает на общую многолетнюю тенденцию повышения июньских температур. Наиболее низкой температура была в июне 1982 г., а наиболее высокой в июне 1952 г.
Рисунок 3.8 Многолетний ход среднесуточной температуры в г. Кандалакша в июле (1912-2006 гг.)
Слабо нисходящая линия тренда отражает общую многолетнюю тенденцию незначительного понижения июльских температур. Наиболее низкой температура была в июле 1967 г., а наиболее высокой в июле 1937 и 1959 гг.
Рисунок 3.9 Многолетний ход среднесуточной температуры в г. Кандалакша в августе (1912-2006 гг.)
Слабо нисходящая линия тренда отражает общую многолетнюю тенденцию незначительного понижения августовских температур. Наиболее низкой температура была в августе 1987 г., а самой высокой в августе 1951 г.
Рисунок 3.10 Многолетний ход среднесуточной температуры в г. Кандалакша в сентябре (1912-2006 гг.)
Слабо нисходящая линия тренда отражает общую многолетнюю тенденцию незначительного понижения сентябрьских температур. Наиболее низкой температура была в сентябре 1993 г., а наиболее высокой в сентябре 1938 г.
Рисунок 3.11 Многолетний ход среднесуточной температуры в г. Кандалакша в октябре (1912-2006 гг.)
Слабо восходящая линия тренда демонстрирует общую многолетнюю тенденцию слабого повышения октябрьских температур. Наиболее низкой температура была в октябре 1992 г., а наиболее высокой в октябре 1961 г.
Рисунок 3.12 Многолетний ход среднесуточной температуры в г. Кандалакша в ноябре (1912-2006 гг.)
Линия тренда нисходящая, указывающая на общую многолетнюю тенденцию понижения ноябрьских температур. Наиболее низкой температура была в ноябре 2002 г., а наиболее высокой в ноябре 2006 г.
Рисунок 3.13 Многолетний ход среднесуточной температуры в г. Кандалакша в декабре (1912-2006 гг.)
Нисходящая линия тренда демонстрирует общую многолетнюю тенденцию понижения декабрьских температур. Наиболее низкой температура была в декабре 1916 г., а наиболее высокой в декабре 1954 г.
Рисунок 3.14 Многолетний ход среднегодовых значений среднесуточной температуры в г. Кандалакша (1912-2006 гг.)
На рис. 3.14 видна общая многолетняя тенденция практической неизменности среднегодовых значений среднесуточной температуры в целом, на что указывает практически параллельная оси ОХ линия тренда. Наиболее низкой температура была в 1912 г., а наиболее высокой в 1937 г.
Первые коэффициенты уравнений всех линий трендов, представленных на рисунках 3.2 – 3.14 и характеризующих направленность и крутизну их наклона, сведены в таблицу 3.1.
Исходя из данных этой таблицы, можно сделать следующие выводы:
- В первом полугодии преобладают тенденции многолетнего повышения приземной температуры, а во втором полугодии – понижения.
- Наиболее интенсивное потепление происходит в весеннем сезоне, особенно в марте (0,0222), а похолодание в осеннем и зимнем сезонах, особенно в ноябре (-0,0239).
- В целом за год при этом преобладает многолетняя тенденция совсем незначительного понижения температуры.
Таблица 3.1 Значения первых коэффициентов уравнений линий трендов многолетних изменений максимальной температуры в г. Кандалакше по месяцам