Введение. Как известно, за последние десятилетия произошли значительные изменения климата нашей планеты. Параллельно с этим феноменом, происходят изменения погодно-климатических условий не только по всему миру, но и в России. Глобальное изменение климата – это следствие роста антропогенных парниковых газов в атмосфере. Вопрос изучения изменения климата в Калининграде является актуальным и требует постоянного мониторинга и анализа климатических данных. Климатические условия в Калининградской области всё более приближаются к морскому типу, что проявляется в увеличении влажности воздуха и в регулярных аномальных морозах. Кроме того, зимой отмечается повышение повторяемости оттепелей. Зимой малое количество осадков и частые оттепели приводят, как правило, к отсутствию продолжительного снегового покрова [1, 2, 3].
Цель исследования. Целью исследования является анализ климатических характеристик г. Калининград в зимний сезон за период с 1961 по 2020 гг. Для выполнения поставленной цели следует получить архив данных по среднесуточным температурам воздуха. Рассчитать и проанализировать границы и продолжительность зимы. Далее рассчитать и проанализировать средние температуры зимнего климатического сезона г. Калининград.
Материал и методы исследования. Исследование проводилось с использованием архива данных: среднесуточной температуры воздуха в г. Калининград за период с 1961 по 2020 год из архива данных ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД» [4]. Для выявления дат устойчивых переходов температуры воздуха использовался метод В.А.Хаустова (РГГМУ). В качестве инструмента анализа изменения климатических характеристик был выбран метод скользящего среднего с различными окнами осреднения. Подобная работа, связанная с анализом климатических характеристик зимнего сезона была проведена для Санкт-Петербурга [5]. Визуально-графический метод использовался для анализа графиков границ начала и окончания зимы, а так же средней температуры воздуха зимнего сезона.
Результаты исследования и их обсуждение.
Для каждого года за весь период исследования были рассчитаны даты начала и конца зимы. Изначально были рассчитаны даты перехода через ноль, но в двадцати годах периода исследования не наблюдалось устойчивого перехода через 0 0С. Тогда за границы зимы были приняты переходы через 5 0С. В качестве примера представлены даты переходов в сторону повышения в таблице 1 для каждого года. Самым поздним переходом окончания зимы было 4 мая в 1981 году, а самым ранним переходом являлось 20 февраля в 1990 году. В остальные года были переходы только в марте и апреле.
Таблица 1 – Даты устойчивого перехода температуры воздуха через 5°С в сторону повышения
Рассмотрим границу окончания зимы, так как с ней больше происходили изменения. В последние годы наблюдается тенденция к более раннему окончанию зимы, что подтверждают данные на рисунке 1. За весь период исследования окончание зимнего сезона смещается в сторону холодного полугодия на 7 дней.
Рисунок 1 - Скользящее осреднение (окно осреднение 30 лет)
В результате анализа климатических изменений зимнего сезона были получены нормы для «старого» базового периода с 1961 года по 1990 года и «нового» базового периода с 1991 года по 2020 год, которые представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Осредненные даты начала и окончания зимнего сезона в г. Калининград за период с 1961 по 2020 гг. (скользящее осреднение 30 лет)
|
Период (годы) |
Начало зимы |
Окончание зимы |
Продолжительность |
|
1961 - 1990 |
7 ноября |
8 апреля |
152 |
|
1991 - 2020 |
10 ноября |
1 апреля |
142 |
Приведенные данные показывают, что продолжительность зимнего климатического сезона за период с 1961 года по 2020 год сокращается на 10 дней. Причем, это сокращение вызвано смещением начала зимнего сезона на поздние сроки, в то время как его окончание смещается на более ранние сроки.
Используя рассчитанные границы зимы для каждого сезона была рассчитана и проанализирована средняя зимняя температура воздуха.
По ходу осреднённых данных за 30 лет на рисунке 2 можно утверждать, что температура холодного сезона в последнее время переходит через нулевой предел. Можно сделать вывод о том, что среднезимняя температура воздуха повысилась на 1 0С.
Рисунок 2 - Средняя температура воздуха зимнего климатического сезона. Скользящее среднее (30 лет).
Была проведена оценка значимости изменений температуры воздуха на основе стандартной ошибки среднего, которая рассчитывается с учетом дисперсии. Повышение температуры воздуха зимнего климатического сезона на 1,0 0С можно считать значимым.
Заключение
В результате исследования определены границы и продолжительность зимнего сезона года в г. Калининград за период с 1961 по 2020 гг. Продолжительность зимнего климатического сезона сокращается на 10 дней. Причем, это сокращение вызвано смещением начала зимнего сезона на поздние сроки, в то время как его окончание смещается на более ранние сроки. Основной вклад в изменение продолжительности зимы вносит весенняя граница. Происходит повышение средней температуры воздуха зимы в течение всего рассматриваемого периода. Температура климатической зимы в последние годы переходит через нулевой предел. В течение всего периода наблюдений средняя температура воздуха зимнего климатического сезона повысилась на 1,0 0С, что является значимым изменением.