ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА И КОЛИЧЕСТВА ОСАДКОВ НА ТЕРРИТОРИИ КР С 1980 ПО 2021 ГОДЫ: АНАЛИЗ И ПРОГНОЗ

В рамках проекта ПРООН «Продвижение процесса разработки Национального адаптационного плана (НАП) для среднесрочного и долгосрочного планирования и реализации адаптационных мер к изменению климата в Кыргызской Республике» и климатических исследований ЦАИИЗ были выполнены исследования по изменению современного климата КР и его прогноз до конца текущего столетия на основе двух выбранных сценариев эмиссии парниковых газов SSP5-8.5 и SSP2-4.5.

В данной работе для оценки современных климатических трендов были использованы однородные гомогенизированные данные месячного разрешения по температуре и осадкам 22 метеостанций Кыргызстана за период 1980-2021 гг., предоставленные Кыргызгидрометом. Рассматривается территория Кыргызстана в целом, а также его основные административные единицы – области. Была проведена проверка территории Кыргызстана на климатическую однородность и рассчитаны коэффициенты парной корреляции между рядами температуры и осадков для 22 метеостанций страны, а также между рядами метеостанций и средним рядом по территории Кыргызстана. В таблице 1 представлены коэффициенты линейного тренда температуры воздуха и количества осадков по сезонам года и областям Кыргызстана за период 1981-2021 гг., на рисунках 1 и 2 показан их годовой ход и отклонение от климатической нормы 1980-2000 гг..

Полученные результаты по изменению температуры воздуха:

  • Рост среднегодовой температуры воздуха происходит на всей территории Кыргызстана во все сезоны и составляет 0,28°С/10 лет, варьируясь по отдельным областям от 0,25 (Иссык-Кульская и Жалал-Абадская) до 0,32°С/10 лет (Таласская и Нарынская).
  • Максимальный рост температуры воздуха наблюдается в весенний период – 0,59°С/10 лет для всей территории страны, а по областям  от 0,54°С/10 лет в Иссык-Кульской области до 0,74°С/10 лет в Таласской, по другим областям он составляет 0,57-0,61°С/10 лет.
  • Зима по потеплению стоит на втором месте – 0,21°С/10 лет для всей территории республики, 0,13°С/10 лет в Иссык-Кульской области и 0,29°С/10 лет в Таласской и Ошской областях.
  • Рост сезонных летних и осенних температур воздуха для всей территории КР составляет 0,15°С/10 лет, но летом потепление наиболее выражено в Таласской и Иссык-Кульской областях (0,23 и 0,2°С/10 лет соответственно), а осенью – в Нарынской области 0,24°С/10 лет.
  • В годовом ходе для всей республики максимальный рост температуры приходится на март и апрель (0,87°С/10 лет – 0,5°С/10 лет соответственно), по областям в марте он колеблется от 1,14°С/10 лет в Таласской и Баткенской областях до 0,86°С/10 лет в Иссык-Кульской. Лидером по потеплению в мае является тоже Таласская область – 0,65°С/10 лет.
  • Минимальный рост температуры по всей территории республики наблюдается в августе и ноябре – 00,5 и 006 °С/10 лет, летом в Жалал-Абадской области – 0,06°С/10 лет, а в ноябре по всем областям, за исключением Нарынской, где он достигает 0,42°С/10 лет.

Таблица 1 –Коэффициенты линейного тренда (величина роста) температуры воздуха и количества осадков за по метеостанциям КР.

Год,

сезон

Кыргызстан

Чуйская обл.

Иссык-Кульская обл.

Таласская обл.

Жалал-Абадская обл.

Нарынская обл.

Ошская обл.

Баткенская обл.

Коэффициенты линейного тренда температуры воздуха за 1981-2020 гг. (°С/10 лет)

Год

0.28

0.26

0.25

0.32

0.25

0.31

0.29

0.26

Зима

0.21

0.14

0.13

0.29

0.23

0.23

0.29

0.25

Лето

0.15

0.15

0.20

0.23

0.06

0.15

0.12

0.15

Весна

0.59

0.61

0.54

0.74

0.57

0.61

0.57

0.60

Осень

0.15

0.14

0.14

0.02

0.11

0.24

0.17

0.08

Коэффициенты линейного тренда количества осадков за 1981-2020 гг. (мм/10 лет)

Год

3.7

0.4

-1.5

-5.5

21.7

8.6

-4.9

0.0

Зима

3.6

5.4

1.9

-1.2

10.5

2.6

1.7

0.5

Лето

-0.4

-3.8

-5.8

-0.8

6.2

4.6

-0.8

1.8

Весна

-0.4

-2.4

-1.7

2.9

4.1

-0.1

-1.9

1.7

Осень

0.8

1.2

1.6

-1.4

1.2

0.8

-0.9

-1.1

 

Что касается осадков, их тренды за период 1981-2021 гг. незначительны по величине, разнонаправлены и все незначимы.

  • В целом по Кыргызстану наблюдается небольшой рост количества осадков– около 4 мм/10 лет, в Таласской и Ошской областях – их небольшое снижение – около 5 мм/10 лет.
  • Несколько отличается от прочих Жалал-Абадская область, где годовой тренд осадков составил более 20 мм/10 лет, правда, при высокой их среднегодовой норме – около 600 мм/год, тогда как для страны в целом эта норма составляет около 400 мм/год.
  • В сезонном распределении осадков отмечается их небольшое увеличение в зимний период – 3,6 мм/10 лет и сокращение весной и летом приблизительно до нулевых значений.
  • Относительно устойчивый рост осадков практически во все сезоны года наблюдается в Жалал-Абадской и Нарынской областях, но следует учитывать, что в Нарынской области есть данные только по двум метеостанциям. 

На рисунке 4.2 можно видеть, что годовой ход трендов по областям в целом имеет сходный характер, за исключением Нарынской области, где он заметно отличается (но надо учесть, что там данные только 2-х метеостанций). Кроме того, имеет место тенденция к некоторому уменьшению межгодовой изменчивости осадков в большинстве областей Кыргызстана с начала 1980-х гг.

Рисунок 1 – Графики годового хода коэффициентов линейного тренда температуры воздуха (°С/10 лет) за 1981-2021гг.


 

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ ДЛЯ ТЕРРИТОРИИ КЫРГЫЗСТАНА: АНАЛИЗ И ПРОГНОЗ

Климатические продукты – термин, получивший широкое распространение в последнее время в виду происходящих климатических изменений, в тоже время имеющий довольно широкий спектр интерпретаций. В данный статье представлен научный анализ климатических продуктов, разработанных для территории КР. Основой для разработки послужили климатические индексы, на основе которых в результате совместной работы международных (российских) и национальных экспертов, специалистов ПРООН Кыргызстана и Кыргызгидромета, а также представителей приоритетных секторов Кыргызстана был сформирован список из одиннадцати климатических продуктов.

Расчет климатических продуктов был выполнен за период 1980-2022 гг. на основе данных 13-ти метеорологический станций, расположенных в различных климатических регионах Кыргызстана. Для расчета и анализа климатических продуктов Кыргызгидрометом были предоставлены данные по максимальным и минимальным суточным температурам воздуха (°С), атмосферным осадкам (мм) и относительной влажности (%). Описанные климатические продукты в 2023 г.  были включены Национальным статистическим комитетом КР в национальный набор показателей в области статистики изменения климата.

На начальном этапе проекта в ходе консультаций национальных экспертов и экспертов ПРООН Кыргызстана со специалистами Кыргызгидромета и представителями приоритетных секторов был сформирован перечень климатических продуктов, который представлял собой набор климатических индексов, рекомендованных группой экспертов по отраслевым климатическим индексам Всемирной Метеорологической Организацией (https://climpact-sci.org/indices). Предполагалось, что большинство индексов будет рассчитываться с помощью программы Climpact (https://github.com/ARCCSS-extremes/climpact/blob/master/www/user_guide/ Climpact_user_guide.md). В дальнейшем, в результате расчётов климатических продуктов на основе метеорологических данных, предоставленных Кыргызгидрометом, было выявлено, что в расчётные схемы некоторых климатических продуктов необходимо внести изменения, так как полученные результаты были нерепрезентативны для территории Кыргызской Республики. Также анализ рассчитанных значений и совместные обсуждения, показали, что помимо изменения схем расчета необходимо увеличить количество климатических продуктов с целью предоставления пользователям более полной и качественной климатической информации.

В таблице представлен принятый перечень климатических продуктов Кыргызстана, включая схемы расчета и необходимые исходные данные (более полная информация по перечню климпродуктов и методике их расчета приведена в Приложении 1.

Таблица  – Климатические продукты Кыргызстана и их схемы расчета.

Название климатического продукта

Исходные данные*

Схема расчета

1

Число дней с заморозками

Tmin

Количество дней в течение года, когда Tmin < 0 °C

2

Число морозных дней

Tmax

Количество дней в течение года, когда Tmax < 0 °C

3

Начало вегетационного периода

Tсут

Дата начала вегетационного периода определяется как последнее появление 6 дней подряд со среднесуточной температурой воздуха больше 5 °C в первой половине года

4

Окончание вегетационного периода

Tсут

Дата окончания вегетационного периода определяется как первое наблюдение отрицательной температуры воздуха во второй половине года

5

Продолжительность вегетационного периода

Tсут

Количество дней в течение года между датой окончания вегетационного периода и датой начала вегетационного периода

6

Сумма температур вегетационного периода

Tсут

Рассчитывается как сумма суточных температур воздуха выше порогового значения 10°С

7

Число дней с волнами жары

Tmax

Ежегодное количество дней, когда Tmax не менее 6 дней подряд > 90%-го процентиля

8

Число дней с волнами холода

Tmin

Ежегодное количество дней, когда Tmin не менее 6 дней подряд < 10%-го процентиля

9

Засуха атмосферная

Tmax, P

Отсутствие эффективных осадков (более 5 мм в сутки) в период вегетации в течение 30 дней подряд и более при максимальной температуре воздуха выше 30 ºC (количество дней)

10

Число переходов температуры через 0°С

Tmax, Tmin

Количество дней, когда максимальная суточная температура воздуха положительная, а минимальная - отрицательная

11

Индекс горимости лесов

Tсут, P, Rh

Рассчитывается по формуле Нестерова [ссылка]. В зависимости от рассчитанного значения индекса определяется класс пожарной опасности.

* Tmin - минимальная суточная температура воздуха (°С), * Tmax - максимальная суточная температура воздуха (°С), Тсут=(Tmax+Tmin)/2 (°С), P - суточные осадки (мм), Rh - относительная влажность (%).

 

В Приложении 2 и Приложении 3 показаны характеристики линейных трендов значений климатических продуктов Кыргызстана, рассчитанные по данным 13 метеорологических станций за период 1980-2022 гг. В Приложении 4 представлены результаты расчетов по глобальным климатическим моделям вероятные изменения значений климатических продуктов в будущем (до 2080 г).

На основании представленных результатов можно сделать следующие выводы:

  • связанные с холодным периодом и отрицательными температурами воздуха (климатическое продукты: число дней с заморозками, число морозных дней, число дней с волнами холода, начало вегетационного периода) имеют отрицательную тенденцию, причем эта тенденция характерна для всех метеорологических станций, т.е. для всей территории Кыргызской республики; при этом все тренды не являются статистически значимыми;   
  • все тренды, связанные с положительными температурами и теплым периодом года (продолжительность вегетационного периода, сумма температур вегетационного периода, число дней с волнами жары), имеют положительные тенденции, которые характерны (аналогично климатическим продуктам, связанным с холодным периодом) для всех метеорологических станций Кыргызстана; большинство этих трендов статистически значимы;  
  • на территории Кыргызской Республики в течение 1980-2022 годов произошли существенные климатические изменения, связанные с потеплением климата, из которых можно выделить статистически значимое потепление в течение вегетационного периода;
  • выявленные тенденции могут иметь негативный эффект для приоритетных секторов Кыргызстана в будущем, поэтому требуют дальнейшего мониторинга и детального изучения.

Вышеперечисленные выводы сделаны на основе результатов расчета первых девяти климатических продуктов, представленных в таблице и Приложении 3. Отдельно осуществлялся анализ климатического продукта «Засуха атмосферная», так как расчет этого климатического продукта показал, что за исследуемый период засухи наблюдались только на шести из одиннадцати метеорологических станций. Наибольшее количество засух отмечалось на станции Жалал-Абад (25 засух за 1980-2022 гг.), данная тенденция положительная, и на станции Баткен (7 засух), тенденция отрицательная. На остальных четырех метеостанциях наблюдалось не более 5 засух за анализируемый период.

Что касается «Индекса горимости лесов», то из-за короткого периода наблюдений за относительной влажностью воздуха (2013-2022 гг.), выполнить статистический анализ не представляется возможным. Основная цель разработки климатических продуктов «Засуха атмосферная» и «Индекс горимости лесов» – осуществление текущего мониторинга значений продуктов.

 

Приложение 1

Таблица - Описание и принципы методологии расчета климатических информационных продуктов

Название климатического продукта

Определение

Методология расчета

1.

Число дней с заморозками

Число дней в году с минимальной температурой ниже 0°C

Схема расчета индекса подразумевает вычисление годовых значений продукта, определяемых как количество дней в году с минимальной температурой ниже 0°C. Расчет климатического продукта осуществляется с помощью программы Climpact.

2.

Число морозных дней

Число дней в году с максимальной температурой ниже 0°C

Схема расчета индекса подразумевает вычисление годовых значений продукта, определяемых как количество дней в году с максимальной температурой ниже 0°C. Расчет климатического продукта осуществляется с помощью программы Climpact.

3.

Начало вегетационного периода

Дата начала периода года, когда сочетание метеорологических условий благоприятно для хода физиологических процессов у растений.

Дата начала вегетационного периода (НВП) определяется как последнее появление 6 дней подряд со среднесуточной температурой воздуха больше 5 °C в первой половине года за период от начала года до месяца (включительно), задающегося параметром «Последний месяц НВП» (рекомендованное значение - 5). Расчет климатического продукта осуществляется с помощью программы «Климатические продукты Кыргызстана».

4.

Окончание вегетационного периода

Дата окончания периода года, когда сочетание метеорологических условий благоприятно для хода физиологических процессов у растений.

Дата окончания вегетационного периода (ОВП) определяется как первое наблюдение отрицательной температуры воздуха во второй половине года за период от месяца, заданного параметром «Первый месяц ОВП» (рекомендованное значение - 7), до конца года. Расчет климатического продукта осуществляется с помощью программы «Климатические продукты Кыргызстана».

5.

Продолжительность вегетационного периода

Вегетационные период — этап развития растения, во время которого возможны прорастание семени или споры, распускание почек, рост корня, стебля, листьев, формирование репродуктивных органов, образование зрелых плодов и семян. Это период года, когда сочетание метеорологических условий благоприятно для хода физиологических процессов у растения (поглощения воды и элементов минерального питания, дыхания, фотосинтеза, роста и развития).

Продолжительность вегетационного периода (ПВП) выражается в количестве дней в году и рассчитывается по следующему выражению:

ПВП = количество дней в течение года между датой окончания вегетационного периода (ОВП) и датой начала вегетационного периода (НВП),

где дата НВП (количество дней от начала года) определяется как последнее появление в первой половине года шести дней подряд со средней суточной температурой воздуха выше 5 °C, а дата ОВП (количество дней от начала года) – как первое понижение во второй половине года температуры воздуха ниже 0 °C.

Расчет климатического продукта осуществляется с помощью программы «Климатические продукты Кыргызстана».

6.

Сумма температур вегетационного периода

Сумма температур вегетационного периода (сумма активных температур) - показатель, характеризующий количество тепла и выражающийся суммой средних суточных температур воздуха или почвы, необходимой для развития растений.

Сумма температур вегетационного периода рассчитывается как сумма температур воздуха за вегетационный период. Расчет климатического продукта осуществляется с помощью программы «Климатические продукты Кыргызстана».

7.

Число дней с волнами жары

Число дней в году, когда  максимальная суточная температура воздуха не менее 6 дней подряд больше 90-го процентиля

Число дней с волнами жары выражается в количестве дней в году, определяемом по следующему выражению:

ежегодное количество дней, когда максимальная суточная температура воздуха не менее 6 дней подряд больше 90-го процентиля, Расчет климатического продукта осуществляется с помощью программы Climpact.

8.

Число дней с волнами холода

Число дней в году, когда  минимальная суточная температура воздуха не менее 6 дней подряд меньше 10-го процентиля

Число дней с волнами холода выражается в количестве дней в году, определяемом по следующему выражению:

ежегодное количество дней, когда минимальная суточная температура воздуха не менее 6 дней подряд < 10-го процентиля. Расчет климатического продукта осуществляется с помощью программы Climpact.

9.

Засуха атмосферная

Отсутствие эффективных осадков (более 5 мм в сутки) в период вегетации в течение 30 дней подряд и более при максимальной температуре воздуха выше 30 ºC

Отсутствие эффективных осадков (более 5 мм в сутки) в период вегетации в течение 30 дней подряд и более при максимальной температуре воздуха выше 30 ºC (количество дней). Расчет климатического продукта осуществляется с помощью программы «Климатические продукты Кыргызстана».

10.

Число переходов температуры через 0°С

Количество дней, когда максимальная температура воздуха положительна, а минимальная - отрицательна. В весенний и осенний периоды это будут дни с заморозками, когда понижение температуры воздуха до отрицательных значений вечером и ночью при положительной температуре днем происходит на фоне установившихся положительных среднесуточных температур воздуха. Повышение температуры воздуха выше 0°С на фоне установившихся отрицательных среднесуточных температур воздуха считается днем с оттепелью.

Количество дней, когда максимальная суточная температура воздуха положительная, а минимальная - отрицательная

11.

Индекс горимости лесов

Представляет собой индекс, отражающий связь между состоянием растительного покрова и лесной подстилки и метеорологическими параметрами.

Рассчитывается по формуле Нестерова, в зависимости от рассчитанного значения индекса определяется класс пожарной опасности.

 

 

Приложение 2

Основные характеристики линейных трендов климатических продуктов за период 1980-2022 гг.

 

 

 

Приложение 3

Основные характеристики линейных трендов климатических продуктов за период 1980-2022 гг.

 

 

Приложение 4

Вероятные изменения значений климатических продуктов в будущем (до 2080 г)