ИССЛЕДОВАНИЯ
ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ
ИЗМЕНЕНИЙ В СИБИРИ

М.Кабанов
член-корреспондент РАН

И.Ипполитов
доктор физико-математических наук,
заведующий климато-экологической обсерваторией ИОМ

Изучение региональных природно-климатических изменений ведется в ИОМ СО РАН по нескольким направлениям. Первое из них связано с выполнением программы экспериментальных исследований на геофизическом стационаре института. В рамках этой программы выполняются измерения метеорологических параметров, параметров атмосферного и литосферного электричества, радиационных потоков и ряда других. Такие измерения не являются самодовлеющими, а преследуют определенные цели. Во-первых, они призваны оптимизировать параметры, наиболее эффективно отражающие текущие и, в особенности, предстоящие климато-экологические изменения. Во-вторых, они должны найти то связующее звено, которое должно объединить разобщенные в настоящее время климатический и экологический мониторинги. Наконец, эти измерения используются для установления связей между различными геофизическими полями и выявления механизмов, лежащих в основе этих связей.

Вторым направлением является исследование пространственно-временной изменчивости геофизических полей на территории Сибири на основе как собственных рядов наблюдений, так и данных сети станций Гидрометслужбы. Такие исследования необходимы, во-первых, для выявления лежащих в основе изменчивости механизмов, во-вторых, для составления прогнозных оценок изменений. В исследованиях используются как стандартные, так и специально разработанные методы обработки рядов наблюдений. Один из таких методов был разработан для дифференцированного изучения отдельных составляющих температурного поля: долговременного тренда, амплитуды годового хода и аномалий.

Отметим результаты, относящиеся к полю долговременного тренда температуры. В настоящее время различными группами исследователей установлено, что на Земле идет процесс глобального потепления, оцениваемый скоростью повышения температуры 0,6 градуса Цельсия за сто лет. Нами были подвергнуты обработке данные по среднемесячным температурам более ста станций наблюдения, расположенных восточнее Урала за вторую половину минувшего столетия. Выяснилось, что на территории Сибири процесс глобального потепления, связываемый обычно с накоплением в атмосфере углекислого газа, идет крайне неравномерно. Наиболее интенсивный очаг потепления в Западной Сибири расположен в районе Сургута, соответствующая скорость оценивается как 0,6 градуса за десять лет. Несколько очагов потепления такого же типа расположены в Восточной Сибири. На остальной территории Сибири процесс потепления характеризуется меньшими скоростями. Территории с минимальными, порядка 0,2 градуса за десять лет, скоростями потепления тяготеют к побережью Северного Ледовитого океана. Эти результаты позволяют говорить о том, что часто встречающиеся в литературе утверждения о том, что потепление идет более быстрыми темпами в высоких широтах нуждается в известной переоценке, в ходе которой на первый план выдвигается именно региональный аспект проблемы. Этот результат заставляет так же более взвешенно подходить к оценкам темпов таяния арктических льдов и смещения к северу границ криолитозоны.

Укажем на еще один результат, касающийся временного температурного режима в Сибири и полученный с использованием так называемого метода вейвлет-преобразований. Метод позволяет эффективно выявлять скрытые периодичности во внешне, казалось бы, случайных процессах, причем в отличие от традиционных методов спектрального анализа позволяет локализовать максимумы и минимумы исследуемой функции на временной оси. С помощью этого метода были исследованы температурные ряды для шести городов — от Омска до Петропавловска-Камчатского, расположенных в широтной зоне 50-55 градусов с.ш. Выяснилось, что в температурных рядах имеют место колебания с масштабами около 5, 11, 22, 30 и 50 лет, причем структура колебаний, представляющих, в сущности, чередование периодов потепления и похолодания имеет для различных городов, как общие черты, так и различия. По неизвестной пока причине колебательная структура особенно четко выражена для Красноярска, где чередование периодов потепления и похолодания происходит в двух смещенных по фазе масштабах, примерно 10 и 20 лет. Для выяснения причин, по которым развиваются колебательные процессы, используются статистические связи между изменениями температуры и изменениями в соответствующих масштабах характеристик, описывающих солнечную активность, крупномасштабные процессы в тропической зоне океана, состояние земного геомагнитного поля и ряда других явлений. Установлено, что температурные колебания масштаба 30 лет для городов континентальной зоны Сибири хорошо коррелируют с колебаниями такого масштаба в рядах чисел Вольфа, характеризующих активность Солнца и геомагнитного планетарного индекса.

Перспективы дальнейших исследований в экспериментальном плане связываются с организацией на геофизическом стационаре наблюдений комплексного характера, дополненных измерениями газового состава атмосферы, а в теоретическом — в выявлении физических механизмов, лежащих в основе обнаруженных закономерностей.