Изменения повторяемости сухих гроз при современном потеплении климата на примере некоторых районов Якутии и Красноярского края

Полный текст

Введение

Важной разновидностью гроз, характерной для многих регионов Северного умеренного климатического пояса, являются сухие, при которых атмосферных осадков на соответствующих территориях практически не наблюдается [1, 2]. При таких грозах тушение атмосферными осадками возгораний горючего материала, которые возникают при попадании в него молний, не происходит [3]. В таких случаях инициированные грозами лесные пожары могут развиваться до масштабов, представляющих значительную опасность для населения и экономики [4], поэтому выявление современных тенденций изменений повторяемости сухих гроз (далее ПГС) над теми или иными лесопокрытыми территориями – актуальная проблема метеорологии, климатологии и безопасности при чрезвычайных ситуациях.

Наибольший интерес решение рассматриваемой проблемы представляет для регионов, обладающих значительными лесными ресурсами, существенная часть которых расположена на территориях, относящихся к зонам контроля [8] (рис. 1).

В России важнейшими среди таких регионов являются Республика Саха (Якутия) (далее Якутия) и Красноярский край, где суммарные площади упомянутых территорий максимальны [5–7]. Расположение таких территорий, а также районов с другими режимами противопожарных мероприятий, согласно [8], показаны на рис. 1.

Как следует из рис. 1, в Якутии и Красноярском крае к зонам контроля относятся преобладающие части их территорий.

На территории Якутии зона контроля разделена на две части – северную и южную. Её северная часть образована Центрально-Якутской низменностью. Южная часть рассматриваемой зоны представлена Алданским нагорьем. В Красноярском крае зона контроля занимает всю северо-восточную часть его территории, принадлежащую в основном Эвенкийскому району, на которой находится Среднесибирское плоскогорье. Поэтому объектом исследования в данной работе выбрана грозовая активность на территории Красноярского края и Республики Саха Якутия.

Упомянутая территория ограничена рекой Енисей на западе, побережьями морей Карского, Лаптевых и Восточносибирского на севере, горными хребтами, разделяющими водосборные бассейны Тихого и Северного Ледовитого океана на востоке, а также Восточным Саяном, Патомским, Алданским нагорьями на юге. Её часть, расположенную между реками Енисей и Лена, занимает физико-географическая страна Средняя Сибирь, образованная Среднесибирским плоскогорьем, Северо-Сибирской и Центрально-Якутской низменностью, горами Бырранга, плато Путоран, Анабарским и Приленским, а также Алданским нагорьем. Часть территории Якутии, расположенная к востоку от реки Лена, является в основном гористой. Здесь расположены горные хребты Верхоянский, Черского и Момский, а также Эльгинское плоскогорье, к которым с севера прилегают Яно-Индигирская и Колымская низменности.

Рис. 1. Расположение участков территории Якутии и Красноярского края с тем или иным режимом противопожарных мероприятий, согласно [8]

Fig. 1. Location of the areas with particular fire prevention regimes on the territory of Yakutia and Krasnoyarsk Krai according to [8]

Изучаемая территория относится к ландшафтной зоне бореальной тайги [9] и характеризуется лесистостью не менее 50 %. Грозы здесь возникают в период с мая по сентябрь [10–12].

По оценкам [13], лишь около 2 % лесных пожаров, которые возникали на территориях Якутии и Красноярского края в 2005–2022 гг., были вызваны грозами.

Следует отметить, что наблюдения, на которых основаны такие оценки, осуществлялись лишь на населённых территориях, где главной причиной лесных пожаров является человеческая деятельность. К тому же учитывались все грозы, возникавшие над рассматриваемыми территориями, а не только сухие грозы, поэтому упомянутые оценки значимости влияния изменений ПГС на горимость лесов Якутии и Красноярского края целесообразно рассматривать как оценки снизу.

Выявлению закономерностей образования над изучаемой территорией гроз посвящены работы многих отечественных авторов [2, 11, 12, 14–22]. Ими установлено, что над её территорией грозы образуются при конвективных процессах в кучево-дождевых облаках Cb. Такие процессы при потеплении климата и прочих равных условиях активизируются [14, 23–25].

Менее изучены условия, при которых образующиеся грозы являются сухими. Такие грозы возникают, если воздух под соответствующими облаками Cb является настолько сухим и тёплым, что выпадающие из них капли дождя успевают полностью испариться, не долетев до земной поверхности [1, 2, 17, 26, 27].

Очевидно, что при прочих равных условиях потепление и усиление засушливости местного климата приводит к увеличению ПГС над рассматриваемой местностью. Вместе с тем, установлено, что за период современного потепления глобального климата средняя интенсивность атмосферных осадков на изучаемой территории увеличилась [28–30].

Относительная влажность воздуха под грозовыми облаками зависит не только от его температуры, но и от интенсивности транспирации в фитоценозах, развивающихся на соответствующей местности. Последняя существенно зависит от состояния этих фитоценозов и пропорциональна суммарной площади зелёного листа, которая за период вегетации изменяется. Зависит она также от увлажнённости почвенных слоёв, питающих влагой корневые системы растений, которая в бореальной тайге развивается на вечной мерзлоте и потому за летний сезон может изменяться, поэтому изменения ПГС над территориями рассматриваемых регионов России могут значимо зависеть от факторов не только климатических, но и ландшафтных.

Следовательно, нами выдвинута гипотеза о том, что над некоторыми участками территорий изучаемых регионов России за период современного потепления глобального климата ПГС повысилась, межгодовые изменения этого показателя над местностями с разными типами ландшафтов различались, а их корреляция с синхронными вариациями средних температур воздуха была значимой не повсеместно.

В некоторых населённых пунктах Якутии и Красноярского края в период современного потепления глобального климата [28] мониторинг грозовой активности производился систематически [31], что позволяет оценить справедливость для них выдвинутого предположения. Тем не менее, ранее тенденции изменений ПГС над такими пунктами изучены не были. Не выявлены также условия, при которых межгодовые изменения среднемесячных температур воздуха (далее СМТ), соответствующие месяцам пожароопасного сезона, в упомянутый период были значимо связаны с вариациями ПГС над какими-либо пунктами.

Всё это не позволяет учесть результаты мониторинга грозовой активности над указанными регионами России при прогнозировании рисков возникновения на их территориях лесных пожаров, а также планировании основных мероприятий соответствующих противопожарных подразделений. Следовательно, проверка выдвинутой гипотезы и выявление участков территории Якутии и Красноярского края, для которых она справедлива, представляет не только теоретический, но и немалый практический интерес, поэтому предметом исследования в данной работе являются изменения повторяемости сухих гроз при современном потеплении глобального климата на территории Красноярского края и Якутии.

Целью данной работы является выявление районов Якутии и Красноярского края, для которых выдвинутая гипотеза справедлива.

Для её достижения решены следующие задачи:

• выявление особенностей межгодовых изменений ПГС над пунктами территорий Якутии и Красноярского края, которые расположены на местностях с различными типами ландшафтов, как для грозоопасного сезона в целом, так и для различных его месяцев;
• определение для этих пунктов изменений климатических норм рассматриваемых показателей для современного климатического периода (1991–2020 гг.) по отношению к базовому (1961–1990 гг.);
• оценка значимости синхронной корреляции межгодовых изменений ПГС для того или иного месяца и пункта, с соответствующими вариациями СМТ.

Материалы и методы

При решении рассматриваемых задач как источник фактического материала о ПГС и СМТ использована информация [31], которая основана непосредственно на результатах наблюдений, проводимых соответствующими гидрометеорологическими станциями Росгидромета.

При выборе репрезентативных пунктов учитывались карты ландшафтов России [32], а также расположения гидрометеорологических станций, на которых в период 1961–2023 гг. проводился систематический мониторинг изменений температур воздуха и грозовой активности [32]. Сведения о физико-географических районах Якутии и Красноярского края, для которых выбранные пункты являлись репрезентативными, представлены в табл. 1.

Таблица 1. Пункты Якутии и Красноярского края, а также физико-географические районы, для которых они являются репрезентативными

Table 1. Locations in Yakutia and Krasnoyarsk Krai and the physiographic regions they are representative of

Как видно из табл. 1, пункты Ванавара и Туруханск относятся к Красноярскому краю и окружены его территориями, которые преимущественно относятся к зоне контроля (см. рис. 1). Прочие пункты, упомянутые в этой таблице, относятся к Якутии, а физико-географические районы, к которым они относятся, занимают существенную и наиболее населённую часть территории этого региона России. Следует отметить, что выбранные пункты репрезентативны лишь для соответствующих районов, указанных в табл. 1. Репрезентативны для таких районов и пункты Туруханск и Алдан, несмотря на то, что они расположены вблизи границ соответствующих физико-географических стран.

При выборе пунктов, репрезентативных для того или иного района, отдано предпочтение тем, где временной ряд наблюдений за грозами охватывал период 1961–2023 гг.

Из табл. 1 следует, что районы, которым соответствуют выбранные пункты, в совокупности перекрывают значительную часть территории Республики Саха (Якутия) и Красноярского края, поэтому результаты исследований, которые могут быть получены для таких пунктов, возможно рассматривать как представительные для всей изучаемой территории.

При разработке методики исследования учитывалось, что значение повторяемости события принято определять, как отношение количества суток, принадлежащих к изучаемому отрезку времени, в течение которых оно имело место, к его общей продолжительности этого отрезка [33]. Поэтому для всех пунктов, упомянутых в табл. 1, каждого грозоопасного сезона и всех его месяцев, по указанному фактическому материалу определены значения ПГС, а также повторяемости всей совокупности гроз (далее ПГ). Также для них вычислены значения СМТ.

Из этих показателей сформированы временные ряды ПГС, ПГ и СМТ.

При решении первой задачи сопоставлялись построенные по этим рядам зависимости ПГС и ПГ от времени, которые соответствуют различным изучаемым пунктам.

При решении второй задачи для каждого пункта грозоопасного сезона в целом и каждого его месяца оценивались тенденции изменений ПГС и ПГ за современный период 2012–2023 гг., а также климатических норм этих показателей за период современного потепления климата (1961–2020 гг.).

Тенденция изменений ПГС или ПГ признавалась значимой, если достоверность такого вывода составляла не менее 0,95.

Принято допущение о том, что отклонения членов ряда от соответствующего тренда подчиняются нормальному закону, поэтому решение о значимости выявленной тенденции выносилось, если выполнялось условие:

$39\mathrm{A}>1,65\mathrm{СКО},$

где А – угловой коэффициент линейного тренда рассматриваемого временного ряда;

СКО – среднеквадратическое отклонение членов этого ряда от соответствующего тренда.

При выявлении тенденций изменения климатических норм ПГС или ПГ значения этих показателей вычислялись для современного и базового климатического периода, а также определялось значение их разностей.

При решении третьей задачи, как характеристика силы связи между временными рядами ПГС, ПГ, а также СМТ, рассматривалось значение коэффициента их корреляции, поэтому при решении первой задачи применён метод корреляционного анализа.

Изучались связи между временными рядами ПГС, ПГ, а также рядами СМТ для каждого населённого пункта, упомянутого в табл. 1.

Предполагалось, что изучаемые временные ряды соответствуют периоду длиной 62 года. При оценке значимости синхронных связей между соответствующими рядами применялся критерий Стьюдента.

При определении порогового уровня коэффициента корреляции учитывалось наименьшее количество степеней свободы сопоставляемых временных рядов. Упомянутое количество определялось для каждого ряда по его автокорреляционной функции. Его значение для всей совокупности изучаемых рядов составило 62.

Перед вычислением значения коэффициента корреляции рассматриваемых временных рядов в каждом из них скомпенсирован линейный тренд, коэффициенты которого определены по методу наименьших квадратов.

Решение о значимости корреляции сопоставляемых рядов принималось, если достоверность этого статистического вывода превосходила 0,95 (значение модуля соответствующего порога корреляции составляет 0,25).

Как следует из рассмотренной методики, количество репрезентативных пунктов на территориях Якутии и Красноярского края невелико. К тому же проверку допущения о том, что отклонения членов каждого изучаемого ряда от соответствующего тренда подчиняются нормальному закону, не позволяет осуществить небольшая его длина, поэтому выводы, которые могут быть получены с её применением, следует рассматривать как носящие лишь качественный характер.

Результаты исследования и их анализ

В соответствии с изложенной методикой исследования, при решении первой задачи для каждого рассматриваемого пункта территорий Якутии и Красноярского края, каждого грозоопасного сезона 1961–2023 гг., а также каждого относящегося к нему месяца вычислены значения ПГС и ПГ. Из полученных результатов сформированы временные ряды, отражающие зависимости количества любых гроз и сухих гроз, а также ПГС и ПГ от времени.

Их анализ показал, что сухие грозы над изучаемыми пунктами наблюдались только в месяцы с июня по август, хотя прочие грозы регистрировались также в мае и сентябре. Зависимости их количества от времени представляют собой сложные колебания. При этом наиболее мощная квазидвухлетняя мода их спектра, характерная также для собственной изменчивости многих характеристик атмосферы, практически маскирует все прочие. Для выявления зависимостей от времени суммы прочих мод изучаемых процессов, упомянутую моду необходимо подавить. Для этого осуществлено сглаживание всех сформированных рядов ПГС и ПГ в скользящем окне длиной пять лет.

Как примеры на рис. 2 приведены зависимости от времени количества любых гроз и сухих гроз, соответствующих июню и июлю, а также всему грозоопасному сезону, а также ПГС и ПГ для всего этого сезона, которые сглажены в скользящем окне длиной пять лет, для п. Ленск (Якутия).

Из рис. 2 видно, что между одноимёнными зависимостями от времени количества всех гроз (КГ) и сухих гроз (КГС) для пункта Ленск имеет место существенное подобие. Все рассматриваемые зависимости являются возрастающими, а присутствующие в них тренды весьма близки к линейным.

Столь же подобны аналогичные зависимости, соответствующие прочим рассматриваемым пунктам, хотя присутствующие в них тренды линейными не являются.

Подобие одноимённых зависимостей от времени ПГС и ПГ для месяцев июнь–август, а также в целом за грозоопасный сезон подтверждает табл. 2, где представлены значения коэффициента корреляции соответствующих временных рядов.

Из табл. 2 следует, что значения коэффициента корреляции временных рядов ПГС и ПГ для всего грозоопасного сезона и для каждого его месяца, соответствующие всем рассматриваемым пунктам, кроме пункта Вилюйск, превышают 0,25 (выбранный порог их значимости). Для пункта Вилюйск значение этого коэффициента для июня равно 0,242, для прочих летних месяцев и сезона в целом также превышает 0,25.

Следовательно, связи между соответствующими временными рядами могут быть признаны значимыми для всех месяцев и грозоопасного сезона в целом, а также для всех рассматриваемых пунктов, кроме пункта Вилюйск для июня.

Рис. 2. Межгодовые изменения КГ и КГС над городом Ленск

а) количество гроз за июнь; б) количество гроз за июль; в) количество гроз за год (грозоопасный сезон); г) СПГ и ПГ за тот же сезон, оценённые в скользящем окне длиной 5 лет

Fig. 2. Interannual variations in the number of thunderstorms (TN) and dry thunderstorms (DTN) over the city of Lensk

a) TN in June; b) TN in July; c) TN during a year (thunderstorm season); d) recurrence of dry thunderstorms (DTR) and recurrence of thunderstorms (TR) during the same season, estimated using a sliding window with a length of 5 years

Таблица 2. Значения коэффициента корреляции временных рядов ПГС и ПГ для всех репрезентативных пунктов Якутии и Красноярского края

Table 2. Values of the correlation coefficient of the DTR and TR time series for all representative locations in Yakutia and Krasnoyarsk Krai

Зависимости от времени ПГ и ПГС для всего грозоопасного сезона над репрезентативными пунктами Якутии, которые сглажены в скользящем окне длиной пять лет, приведены на рис. 3.

Из рис. 3 видно, что зависимости от времени сглаженных в скользящем окне длиной пять лет изменений ПГ и ПГС для всего грозоопасного сезона, которые соответствуют всем рассматриваемым пунктам, носят колебательный характер. При этом рис. 3, а показывает, что тренды, присутствующие в этих зависимостях, для пункта Алдан, как и для пункта Ленск, близки к линейным.

Рис. 3. Зависимости от времени сглаженных в скользящем окне длиной пять лет изменений ПГ и ПГC для всего грозоопасного сезона над репрезентативными пунктами Якутии

а) Алдан; б) Оймякон; в) Верхоянск; г) Вилюйск; д) Сангар; е) Якутск

Fig. 3. Time dependences of TR and DTR changes smoothed in a 5-year sliding window for the entire thunderstorm season over representative locations in Yakutia

a) Aldan; b) Oymyakon; c) Verkhoyansk; d) Vilyuysk; e) Sangar; f) Yakutsk

Рис. 3, б свидетельствует о том, что для пункта Оймякон тренды, присутствующие в тех же зависимостях, являются билинейными. Для базового климатического периода 1961–1990 гг. они являются убывающими, а для современного климатического периода 1991–2020 гг. – возрастающими.

Как следует из рис. 3, в, для пункта Верхоянск рассматриваемые тренды также являются билинейными, но возрастающими они являются в период 1961–1993 гг., а в последующий период убывающими.

Рис. 3, г позволяет заключить, что для пункта Вилюйск изучаемые тренды также билинейны. В период 1961–1990 гг. они возрастающие, а после 1991 г. значимыми не являются (колебания происходят на практически неизменном уровне).

Как видно из рис. 3, д, изучаемые тренды, соответствующие пункту Сангар, близки к линейным.

Из рис. 3, е следует, что для пункта Якутск рассматриваемые тренды также являются билинейными. Для базового климатического периода 1961–1990 гг. они являются возрастающими, а для современного климатического периода 1991–2020 гг. – убывающими.

Таким образом, из рис. 3 следует, что для рассматриваемых частей территории Якутии тенденции изменений ПГС и ПГ, характерные для современного климатического периода (1991–2020 гг.), различны.

Для пунктов Алдан, Оймякон и Сангар эти тенденции являются возрастающими, а для пунктов Верхоянск и Якутск убывающими.

Как видим, тенденции изменений рассматриваемых показателей в период 2012–2023 гг. существенно различаются.

Оценки за 2012–2023 гг. значений углового коэффициента линейного тренда сглаженных изменений ПГС и ПГ для всего грозоопасного сезона, соответствующие рассматриваемым пунктам и являющиеся значимыми, приведены в табл. 3.

Таблица 3. Оценки за 2012–2023 гг. значений углового коэффициента линейного тренда сглаженных изменений ПГC и ПГ для всего грозоопасного сезона, соответствующие рассматриваемым пунктам и являющиеся значимыми

Table 3. The 2012–2023 estimates of the values of the angular coefficient of the linear trend in the smoothed DTR and TR changes for the entire thunderstorm season; the estimates correspond to the studied locations and are significant

Табл. 3 показывает, что для периода 2012–2023 гг. значимые тенденции к увеличению ПГ, которые оценены за весь грозоопасный сезон, соответствуют участкам территории всего бассейна реки Лена, а также Оймяконского нагорья. При этом значимые тенденции к увеличению ПГС за те же годы выявлены для лишь Алданского нагорья, Приленского плато, а также бассейнов рек Яна и Вилюй. Следовательно, на территориях соответствующих районов Якутии вклады в горимость их лесов, обусловленные возникновением над ними сухих гроз, в современном периоде увеличиваются.

Аналогичные особенности характерны для сглаженных зависимостей от времени СПГ и ПГ за весь грозоопасный сезон, соответствующих репрезентативным пунктам Красноярского края. Упомянутые зависимости представлены на рис. 4.

Как видно из рис. 4, для репрезентативных пунктов Красноярского края зависимости от времени сглаженных в скользящем окне длиной пять лет изменений ПГ и ПГС для всего грозоопасного сезона также являются сложными колебаниями. При этом для пункта Ванавара присутствующие в них тренды являются билинейными (для базового климатического периода убывающими, а для современного климатического периода возрастающими). Для пункта Туруханск тренды, присутствующие в обеих зависимостях, близки к линейным.

Рис. 4. Зависимости от времени сглаженных в скользящем окне длиной пять лет изменений ПГ и ПГC для всего грозоопасного сезона, соответствующие репрезентативным пунктам Красноярского края: а) Ванавара; б) Туруханск

Fig. 4. Time dependences of TR and DTR changes smoothed in a 5-year sliding window for the entire thunderstorm season, in correspondence with the representative locations of the Krasnoyarsk Krai: a) Vanavara; b) Turukhansk

Таблица 4. Оценки климатических норм ПГ и ПГC для летних месяцев в изучаемых пунктах Якутии и Красноярского края для базового и современного климатического периода

Table 4. Estimates of TR and DTR climatic norms for summer months in the studied locations of Yakutia and Krasnoyarsk Krai for the baseline and current climatological periods

Для периода 2012–2023 гг. значимые тенденции к увеличению как ПГ, так и ПГС за весь грозоопасный сезон выявлены лишь для п. Туруханск. Следовательно, вклад в горимость лесов западных предгорий Среднесибирского плоскогорья, обусловленный возникновением над ними сухих гроз, в современном периоде значимо увеличивается.

В табл. 4 для всех рассматриваемых пунктов приведены оценки климатических норм ПГ и ПГС для летних месяцев, соответствующие базовому (1961–1990 гг.) и современному (1991–2020 гг.) климатическому периоду.

Из табл. 4 следует, что за период 1961–2020 гг. климатические нормы ПГ для всех рассматриваемых пунктов и всех летних месяцев увеличились.

Климатические нормы ПГС, соответствующие всем пунктам, повысились для месяцев июнь и июль. Для августа они возросли для всех пунктов, кроме пункта Верхоянск.

Следует отметить, что климатические нормы ПГС для июня, соответствующие всем репрезентативным пунктам, кроме пункта Оймякон, по сравнению с климатическими нормами ПГ в современном климатическом периоде, увеличились более существенно.

Для июля климатические нормы ПГС для пунктов Алдан, Верхоянск, Ленск, Сангар и Якутск за период 1961–2020 гг. возросли более ощутимо, чем климатические нормы ПГ. Максимальное их увеличение и для июня, и для июля имело место для п. Сангар.

Для августа аналогичное явление выявлено для п. Алдан, Вилюйск, Ленск и Оймякон. Наибольшее увеличение климатических норм ПГС, по сравнению с климатическими нормами ПГ, для этого месяца имело место для п. Алдан.

Так как сухие грозы, проходя над лесными массивами, способны чаще вызывать в них лесные пожары, из полученных результатов следует, что вклады этих атмосферных процессов в суммарную горимость лесов районов Якутии и Красноярского края, для которых изучаемые пункты являлись репрезентативными, в современном климатическом периоде существенно увеличились.

Из сравнения табл. 4 и 3 понятно, что для репрезентативных пунктов Алданского нагорья, бассейнов рек Яна и Вилюй и Приленского плато значимые тенденции к увеличению ПГС выявлены для трёх периодов времени (1961–2020 гг., 1991–2020 гг. и 2012–2023 гг.), что позволяет предполагать их устойчивость. Последнее свидетельствует о том, что сценарий будущего, при котором увеличение СПГ в тех же районах продолжится, является вполне вероятным.

Аналогичный вывод справедлив и для западных предгорий Среднесибирского плоскогорья.

При решении третьей задачи осуществлён корреляционный анализ связей между временными рядами ПГ и ПГС за 1961–2023 гг., а также синхронными, по отношению к ним, рядами СМТ, для всего грозоопасного сезона и каждому его месяцу, которые соответствуют всем рассматриваемым пунктам территорий Якутии и Красноярского края. Полученные результаты для пунктов Ленск и Туруханск представлены в табл. 5.

Как видно из табл. 5, для пунктов Ленск и Туруханск связи между синхронными временными рядами ПГ и СМТ, соответствующими июню, а также всему грозоопасному сезону, могут быть признаны значимыми с достоверностью не менее 0,95. Такой же вывод справедлив и в отношении связей между синхронными временными рядами ПГС и СМТ для пункта Туруханск, соответствующими июню, а также всему грозоопасному сезону.

Связи между рассматриваемыми рядами для прочих месяцев значимыми не являются.

Аналогичные закономерности выявлены и для прочих рассматриваемых репрезентативных пунктов. Месяцем, для которого корреляция рядов ПГС и СМТ является значимой для наибольшего количества пунктов, является июнь. Для прочих месяцев связи между этими рядами для всех пунктов значимыми не являются. Связи между рядами ПГС и СМТ для всего грозоопасного сезона значимы лишь для пунктов Алдан, Верхоянск и Туруханск.

Из этого следует, что существенное влияние на вариации ПГС, происходящие над изучаемыми районами Якутии и Красноярского края, оказывают межгодовые изменения не только температур приземного воздуха, но и его относительной влажности и другие факторы.

Как уже отмечалось выше, одной из причин изменений относительной влажности воздуха над лесными массивами рассматриваемых районов могут являться вариации характеристик их фитоценозов, влияющих на интенсивность транспирации ими влаги.

Определённое влияние на изменения ПГС над такими районами, вероятно, могут оказывать также вариации суммарных продолжительностей, проходящих над ними вторжений в низкие широты относительно сухого арктического воздуха, а также других процессов, порождающих атмосферные блокинги [34].

Таким образом, установлено, что выдвинутая гипотеза является справедливой для районов Якутии и Красноярского края, по отношению к которым рассматриваемые пункты являются репрезентативными, поэтому задачи, поставленные в данной работе, решены, а её цель достигнута.

Таблица 5. Значения коэффициента корреляции временных рядов ПГ и ПГС за 1961–2023 гг. для пунктов Ленск и Туруханск, с синхронными рядами СМТ для этих пунктов, которые соответствуют всему грозоопасному сезону, а также каждому его месяцу

Table 5. Correlation coefficient values of TR and DTR time series for 1961–2023 with regard to the Lensk and Turukhansk locations, with synchronous series of mean monthly air temperatures (MMT) for these locations, which correspond to the entire thunderstorm season and each individual month of the season

Обсуждение полученных результатов

Полученные результаты качественно соответствуют существующим представлениям о влиянии вариаций температур воздуха в приземном слое земной атмосферы на грозовую активность [2, 11, 12, 14–22], механизме образования сухих гроз [1, 2, 4, 26], а также об особенностях перемен климата Якутии и Красноярского края, которые произошли за период 1961–2020 гг. [28, 30].

При этом новыми фактами, установленными в работе, являются:

1. Для каждого месяца, в котором возможно образование сухих гроз, на территориях Якутии и Красноярского края существуют многочисленные районы, где за весь период современного потепления глобального климата (1961–2020 гг.) [25], за современный климатический период (1991–2020 гг.), а также 2012–2023 гг. ПГС значимо возрастали.
2. Статистические связи межгодовых изменений ПГС с синхронными вариациями СМТ являются значимыми не повсеместно и лишь, при условии, что рассматриваемые показатели оценены за весь грозоопасный сезон, а также за июнь. Для прочих месяцев они значимыми где-либо не являются. Последнее доказывает, что наряду с термическими факторами на межгодовые и сезонные изменения ПГС значимо влияют также другие (предположительно, ландшафтные) факторы.
3. Изменения ПСГ представляют собой сложные колебания, причины которых нуждаются в дополнительном изучении.

Одной из возможных их причин могут быть изменения вулканической активности в различных районах Земного шара, влияющие на прозрачность атмосферы, в том числе и над регионами Северного умеренного климатического пояса.

Другой причиной колебаний ПГС могут служить вариации солнечной активности, которые вызывают изменения потоков космических лучей, входящих в атмосферу и усиливающих ионизацию воздуха в тропосферных облаках.

В XXI веке всё более мощным фактором, влияющим на изменения ПГ и ПГС, становится перемещение Северного геомагнитного полюса, которое, в сочетании с общим ослаблением геомагнитного поля, приводит к увеличению потока космических лучей, проникающих в тропосферу, по мере сокращения расстояния, отделяющего его от территории Якутии и Красноярского края.

Вследствие нестационарности перечисленных факторов, периодичности, присутствующие в вариациях ПГ и ПГС над рассматриваемыми пунктами устойчивыми не являются, что подтвердил и спектральный анализ соответствующих временных рядов. Результаты этого анализа для всех репрезентативных пунктов отдать предпочтение какой-либо из указанных причин не позволяют.

Выводы

Выявленные закономерности межгодовых изменений повторяемости сухих гроз для всего грозоопасного сезона и рассматриваемых пунктов на территориях Республики Саха (Якутия) и Красноярского края в полной мере соответствуют существующим представлениям о причинах этих процессов.

1. Среди участков территорий упомянутых регионов, для которых исследуемые пункты могут рассматриваться как репрезентативные, существуют те, где за период современного потепления глобального климата, за весь современный климатический период, а также за интервал времени 2012–2023 гг. повторяемость сухих гроз значимо повышалась.
2. В период современного потепления глобального климата межгодовые изменения повторяемости сухих гроз, а также синхронные вариации среднемесячных температур воздуха значимо связаны между собой не всюду и лишь при условии, что указанные показатели соответствуют либо всему грозоопасному сезону, либо июню. В прочих случаях связи между этими процессами не значимы.

Актуальной проблемой в области прогнозирования повторяемости сухих гроз и вызванных ими лесных пожаров на территориях Республики Саха (Якутия), а также Красноярского края, является совершенствование технологий мониторинга относительной влажности воздуха в подоблачном слое тропосферы над ними.

Об авторах

Александр Вадимович Холопцев

Автор, ответственный за переписку.
Email: knd@sibpsa.ru
SPIN-код: 2419-5410

доктор географических наук, профессор кафедры контрольно-надзорной деятельности

Список литературы

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

2. Рис. 1. Расположение участков территории Якутии и Красноярского края с тем или иным режимом противопожарных мероприятий, согласно [8]

Скачать (29KB)

Метаданные

3. Рис. 2. Межгодовые изменения КГ и КГС над городом Ленск

Скачать (58KB)

Метаданные

4. Рис. 3. Зависимости от времени сглаженных в скользящем окне длиной пять лет изменений ПГ и ПГC для всего грозоопасного сезона над репрезентативными пунктами Якутии

Скачать (75KB)

Метаданные

5. Рис. 4. Зависимости от времени сглаженных в скользящем окне длиной пять лет изменений ПГ и ПГC для всего грозоопасного сезона, соответствующие репрезентативным пунктам Красноярского края: а) Ванавара; б) Туруханск

Скачать (29KB)

Метаданные