Климат и экология Новосибирской области

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»
(ФГБОУ ВПО «СГГА»)
Л.В. Воронина, А.Г. Гриценко
КЛИМАТ И ЭКОЛОГИЯ
НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
Монография
Новосибирск
СГГА
2011
УДК 551.5: 502 (571. 14)
В75
Рецензенты: доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник
ИПА СО РАН Б.М. Клёнов
кандидат геолого-минералогических наук, доцент, СГГА
В.М. Алтухов
Воронина, Л.В.
В75
Климат и экология Новосибирской области [Текст]: монография / Л.В. Воронина, А.Г. Гриценко. – Новосибирск: СГГА, 2011. – 228 с.
ISBN 978-5-87693-489-5
В монографии на большом фактическом материале рассматриваются
вопросы, связанные с особенностями климата Новосибирской области,
теплового режима почв, агроклиматических ресурсов области, её климатоэкологического потенциала и степени комфортности климата. Излагаются
результаты многолетних полевых исследований в области микроклимата и
почвенного климата, выведены некоторые формулы и рассчитаны количественные параметры ряда термических показателей. Представлена динамика временной изменчивости суммарной радиации и температуры воздуха за полувековой период. Проделан значительный объём работ по обобщению теоретического материала, представлению графических и табличных данных и связи погодных условий с экологическим состоянием рассматриваемой территории.
Монография предназначена для учёных широкого профиля – экологов, климатологов, метеорологов, почвоведов, географов, агрометеорологов. Представленные в работе цифровые, графические и теоретические
данные также могут быть использованы студентами при написании курсовых и дипломных работ.
Ответственный редактор – кандидат экономических наук, доцент, СГГА
М.А. Креймер
Печатается по решению редакционно-издательского совета СГГА
УДК 551.5: 502 (571. 14)
ISBN 978-5-87693-489-5
© ФГБОУ ВПО «СГГА», 2011
ПРЕДИСЛОВИЕ
В качестве темы нами выбрано сложное сочетание двух, на первый
взгляд, далёких наук: климата и экологии. Однако в системе образования
оба эти направления занимают видное место. При этом «экология» как таковая подчас определяется ведущей, а «климат» выступает как составная
часть понятия экологии. Однако климат в последние десятилетия, а точнее –
в эпоху глобализации – заставляет всё более пристально говорить о себе:
и в связи с возрастающим загрязнением атмосферы, и в связи с полувековыми процессами потепления, и, что особенно важно, – как географический аспект метеорологических явлений на планете, представляющих
сложную совокупность физических и катастрофических процессов.
И если рассматривать климат не только с точки зрения его влияния на
выбросы промышленных предприятий, их распределения и интенсивности
переноса, но и с точки зрения его воздействия на человека и окружающую
среду, то этот вопрос приобретает статус политического [1, 2]. Этот статус
многократно усиливается в наши дни, когда остро назрел вопрос защиты
человечества от возможных природных катаклизмов, вызванных климатическими флуктуациями. В данном случае имеется в виду многолетнее стабильное потепление, охватившее северное полушарие на протяжении последнего полувекового периода и продолжающееся в первом десятилетии
XXI в.
В связи с этим мы ставим перед собой задачу осветить вопросы взаимодействия климата и экологии на современном этапе, систематизировать
и оценить накопленный теоретический и статистический материал по
климату и экологии в границах Новосибирской области (НСО). В некоторых случаях, когда природные процессы выступают в тесной территориальной зависимости и их закономерности простираются далеко за пределы
НСО, авторы считают своим долгом выходить за рамки одной отдельно
взятой области – Новосибирской – и рассматривать природные либо экологические процессы на большей территории, но в тесной взаимосвязи
с особенностями природы и экологии НСО.
3
Следует отметить, что оба научных направления: экология и климат –
полностью либо частично изучаются студентами различных специальностей и в первую очередь студентами специальностей экологической
направленности, причём, как правило, изучаются на протяжении всех лет
обучения [3, 4, 5]. Исходя из этого, мы сочли своей обязанностью в некоторых случаях научные эколого-климатические обоснования сопровождать пояснениями учебного характера. С нашей точки зрения, это облегчит прочтение монографии.
В последние годы в печати встречается совсем немного работ по климату в его классическом и суммирующем варианте. Это, например, трижды переизданная работа В.М. Кравцова и Р.П. Донукаловой «География
Новосибирской области» [6], «Учение об атмосфере» А.Г. Гриценко
и Л.В. Ворониной [7], климатичекие исследования Горного Алтая М.Г. Суховой [8, 9] и др. Теоретический подход к вопросам взаимодействия климата и экологии можно встретить в фундаментальных монографических
работах А.А. Исаева [10], А.Г. Исаченко [11], Н.А. Ясаманова [12]. Все
они представляют значительный шаг вперед и в освещении климатических процессов на новом уровне – во взаимодействии с экологическими
особенностями, и в развитии теоретических понятий как в области экологии,
так и в области экологической климатологии. Вопросы же эти применительно к Новосибирской области не решаются вообще.
В связи со сказанным можно констатировать, что появилась необходимость представить климат НСО по многолетним данным с учётом последних лет наблюдений, когда кривая температурного тренда явно ползла вверх, а среднегодовые температуры области из отрицательных перешли в разряд положительных. Исходя из этого, мы делаем попытку обобщить накопленный материал по климату и экологии Новосибирской области. С этой целью нами используются результаты многолетних полевых
исследований, проводимых Л.В. Ворониной [13] в Новосибирском государственном педагогическом университете (в те годы – институте) в период
с 1965 по 1969 гг., Институте почвоведения и агрохимии СО РАН (в те годы – СО АН СССР) в период с 1970 по 1992 г. Исследования проводились
на территории Северной Кулунды в пределах Новосибирской, Омской областей и Алтайского края, в том числе в пределах Барабинской равнины
и Правобережья Новосибирской области. При этом были охвачены лесостепная и степная зоны в разные годы либо в отдельные годы сразу в нескольких зонах одновременно.
4
Во всех случаях проводились общие климатические, микроклиматические, почвенно-климатические наблюдения, везде на идентичных типах
подстилающей поверхности. Кроме того, был выдержан и общий комплекс почв, где почвенно-климатические и микроклиматические исследования были организованы всегда на почвах автоморфных (чернозёмы выщелоченные, обыкновенные, солонцеватые, южные), полугидроморфных
(солонцы глубокостолбчатые, среднестолбчатые, высокостолбчатые, лугово-чернозёмные либо чернозёмно-луговые почвы) и гидроморфных (луговые почвы, болотные, торфяно-болотные, торфянисто-болотные).
Это позволило получить материал, который легко сравним по времени и выдержан с точки зрения методики наблюдений и обработки. Результаты двадцатилетних полевых исследований и камеральной обработки
весьма объемных цифровых материалов приводятся в данной монографии
практически во всех её разделах.
Кроме полевых исследований, нами использованы статистические
данные метеостанций и постов Новосибирской метеосети за период
наблюдений и за многолетний период, данные справочников по климату
СССР [14, 15, 16], научно-прикладного справочника СССР, подготовленного отделом климата Западно-Сибирского территориального Управления
по гидрометеорологии [17], данные Почвенно-климатического атласа Новосибирской области [18], ряда монографий, а также результаты научных
студенческих работ, выполняемых под нашим руководством в стенах Сибирской государственной геодезической академии (СГГА) в период с 2000
по 2011 г. [19, 20, 21, 22, 23, 24, 25].
Как необходимый элемент при написании монографии по климату
и экологии, использован опыт педагогической деятельности авторов на
кафедре экологии и природопользования СГГА. Речь идёт о курсах лекций А.Г. Гриценко «Физическая география мира и России», «Общее землеведение», «Геоморфология с основами геологии», «Топография» и о курсах лекций Л.В. Ворониной «Учение об атмосфере», «География», «Природопользование», «Социальная и экономическая география мира и России».
Авторы считают приятной обязанностью выразить искреннюю признательность инженерам кафедры экологии и природопользования А.С. Мамруковой и Н.Ю. Рязанцевой за оказанную техническую помощь при работе над монографией, а также А.О. Гриценко за квалифицированную
компьютерную обработку рисунков и графиков.
5
1. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КЛИМАТА И ЭКОЛОГИИ
1.1. Роль климатических процессов в свете современных представлений о связи климата и экологии
Климат в самом простом его выражении определён как многолетний
режим погоды, экология – как наука об отношении организмов с окружающей средой, и, поскольку климат является важнейшей составляющей
окружающей среды, то его взаимодействие с экологией несомненно.
Экологическое обоснование климатических процессов может быть
рассмотрено в сложной иерархии двухсторонних явлений. С одной стороны, это воздействие экологических загрязнений на климат и отдельные его
показатели, что приводит к загрязнению атмосферы, повышению температур, и в конечном итоге – к потеплению климата. С другой стороны, именно климат является тем непреложным фактором, который непосредственно воздействует на экологию окружающей среды через сумму показателей.
Однако и в первом, и во втором случаях сложность процессов сопровождается переплетением целого ряда взаимодействующих сил и явлений.
Так, повышение температур может обеспечить рост испаряемости, а во
влажных и тёплых районах – испарения. Это способствует снижению
уровня конденсации, выпадению осадков, а значит – локальному либо региональному похолоданию. Иными словами, усиление либо ослабление
экологического воздействия на окружающую среду и, в первую очередь,
на атмосферу, оказывает влияние на колебание климата и может иметь не
только региональные, но и глобальные последствия.
Воздействие климата на экологию может проявляться через серию
климатических показателей, каковыми, например, являются скорость и
направление ветра, интенсивность солнечной радиации, температурные
градиенты, совокупность влажностных процессов. Ветер способствует переносу и рассеиванию примесей, а с усилением его скорости возрастает
интенсивность перемешивания воздушных масс. Если ветер слабый, а источник выброса высокий, концентрации загрязнения уменьшаются у зем6
ной поверхности, но возрастают на высоте, и примеси уносятся вверх. При
сильном ветре изначальный подъём примеси уменьшается, но возрастает
скорость и дальность переноса.
В любом случае можно утверждать, что экологическое обоснование
климатических процессов сводится к анализу климатических показателей,
их изменчивости, совокупного сочетания и многоразового проявления
в границах природных комплексов всех рангов – от фации до географической оболочки [26].
Таким образом, на общем фоне возрастающей роли экологических
подходов к изучению взаимоотношений человека и окружающей среды
климатологические процессы могут быть названы если не основополагающими, то, по крайней мере, одними из наиболее важных. Еще в 1975 г.
крупный агрометеоролог Сибири и один из ведущих климатологов страны
А.П. Сляднев [27] подчеркивал, что в комплексе географических наук
центральное положение занимает климатология. А климату, с точки зрения А.А. Исаева [10], в гораздо большей степени, чем другим компонентам географической оболочки, принадлежит роль прямого экологического
фактора. Этот фактор обусловливает теплоощущения человека, его способность к существованию в определённом пределе температурных условий. Иными словами, климат принимает роль лимитирующего экологического фактора.
Принимая во внимание высказывание А.Г. Исаченко [11] об экологизации географии в последние десятилетия и формировании новых научных дисциплин на стыке географии и экологии, можно с уверенностью
утверждать, что климат как важнейший компонент географической оболочки приобретает и будет приобретать одно из главенствующих значений. Отсюда неотложность экологических проблем может быть решена
с помощью изучения не только климатических процессов как таковых, но
и в комплексном рассмотрении эколого-климатических взаимодействий.
Соответственно А.А. Исаев, а затем и А.Г. Исаченко вполне обоснованно вводят понятие нового научного направления – эколого-климатологии.
В данном случае имеется в виду влияние климата на окружающую среду –
на человека, животных, растения. При этом климатические показатели –
температура воздуха и почвы, осадки, влажность воздуха и почвы, испарение, испаряемость, давление, видимость и др. – могут выступать в са7
мых различных сочетаниях и количественных величинах, и, следовательно, создавать различную экологическую среду для существования.
В то же время А.А. Исаев, проводя классификацию экологических
факторов, выделяет факторы климатические и атмосферные, как абсолютно самостоятельные и непреложно важные. Таковыми, например, являются климатические показатели «тепло» и «влага», ибо они фактически незаменимы и без них жизнь невозможна. А в тех случаях, когда их параметры «зашкаливают» за оптимальные, в пределах которых существует
жизнь, создаются условия, экологически неблагоприятные для всего живого (табл. 1).
Таблица 1
Различные значения температуры воздуха в зимний период
по зонам юго-востока Западной Сибири
Метеостанция
Александровское
Кыштовка
Барабинск
Здвинск
Купино
Красноозерск
Карасук
Зона
Средняя
тайга
Подтайга
Северная
лесостепь
Южная
лесостепь
Колочная
степь
Типичная
степь
Сухая степь
Средняя
многолетняя
температура
января, оС
–21,5
Средняя
минимальная
температура
зимы, оС
–26,0
Абсолютная
минимальная
температура
зимы, оС
–51,5
–20,3
–19,9
–25,3
–24,5
–52,0
–48,0
–19,9
–24,2
–47,0
–19,6
–24,2
–47,0
–19,3
–23,7
–48,0
–19,4
–23,8
–46,0
В данном случае на фоне среднемноголетних значений температур
представлены средние минимальные температуры и их абсолютные минимумы. Как видно из таблицы, температурные параметры экстраординарны, и не только в среднетаёжной зоне, но и по всей территории области. Например, уже при весьма низких средних значениях, которые по
всей территории не поднимаются выше –19,3 оС , средние минимальные
температуры опускаются значительно ниже: до –20 оС и доходят до –24 оС и
даже до –26 оС, а абсолютные минимумы достигают катастрофически
8
низких значений: от –47 оС до –52 оС. И это при всём том, что Новосибирская область лежит на широте Московской области, Поволжья, Прибалтики.
Многогранно воздействие климата и на организм человека. Климатоэкологические условия ландшафта вызывают разные виды заболеваний,
которые, однако, могут ослабевать в других климатических и экологических сочетаниях и в других типах ландшафтов.
Можно привести и несколько другой пример – неблагоприятных экологических условий за отдельные месяцы зимнего периода в отдельно
взятые годы и сравнить их со среднемноголетними величинами (табл. 2).
Таблица 2
Температура воздуха в зимний период за отдельные годы
и среднемноголетняя
Зона
Тайга
Лесостепь
Степь
Месяц
ноябрь
декабрь
январь
февраль
ноябрь
декабрь
январь
февраль
ноябрь
декабрь
январь
февраль
2003–
2004
–10,4
–12,2
–21,2
–11,2
–11,0
–11,9
–19,4
–12,9
–10,1
–11,7
–19,4
–2,3
2004–
2005
–4,0
–17,4
–
–
–3,5
–18,7
–
–
–3,3
–17,5
–
–
Температура воздуха, оС
2005–
2006–
Среднемноголетняя
2006
2007
–6,9
–6,65
–10,5
–18,9
–7,41
–17,6
–26,8
–11,07
–20,5
–16,2
–13,26
–18,2
–4,6
–6,73
–9,2
–16,2
–7,09
–17,0
–29,0
–10,78
–19,9
–16,7
–17,12
–18,3
–3,9
–5,88
–8,6
–15,5
–6,88
–16,7
–27,6
–10,56
–19,6
–17,2
–15,37
–18,6
Анализ табл. 2 позволяет говорить о таких явлениях, когда тёплые
либо холодные зимы за несколько отдельно взятых лет будут совершенно
по-разному взаимодействовать с экологической обстановкой региона и проявляться как достаточно самостоятельный фактор. В данном случае на
общем фоне суровости погодного режима (см. табл. 1) отчетливо проявляется классический пример широтной зональности, что весьма характерно
для юго-востока Западной Сибири: с севера на юг, по зонам, наблюдается
9
стабильное повышение и средних отрицательных, и средних многолетних
минимальных температур, и абсолютного минимума температур. Другими
словами, суровость зимнего периода возрастает с юга на север и соответственно в том же направлении во время зимних периодов увеличивается
и экологическая нагрузка на организмы человека и животных.
Таким образом, климатические экстремумы, рассмотренные нами в данном случае лишь как частный пример, не могут не взаимодействовать с явлениями экологии. Климатические процессы в их многолетнем выражении
повсеместно взаимосвязаны с экологическими явлениями – функционированием живого вещества, загрязнением окружающей среды, социальными
вопросами и даже международными проблемами. Но в тех случаях, когда
показатели климата достигают критических значений, обостряются и экологические условия жизни и существования человека, и климатические
показатели начинают играть определённо выраженную негативную экологическую роль.
1.2. Природно-климатическое районирование
Новосибирской области
На основании результатов закономерных сочетаний тепла и влаги на
территории юго-востока Западной Сибири, в том числе и в Новосибирской области, проведено среднемасштабное природно-климатическое
районирование [28] (рис. 1).
А.П. Слядневым выявлены типы зональных природно-климатических
комплексов – ландшафтные типы климатов леса, лесостепи и степи. Зональные ландшафты лесостепной и степной климатических областей подразделяются далее на ряд ступеней ландшафтной классификации: подтайга, северная и южная лесостепь, колочная, типичная и сухая степь. Все
природные комплексы юго-востока Западной Сибири локализуются как
самостоятельные с определённо выраженными свойствами и характерными показателями, на основании чего выделены провинции: Обь-Иртышская, Алатау-Саянская и Салаиро-Алтайская, которые относятся к Центральной и Приенисейской полосам долготно-зонального расчленения
всей территории Западной Сибири. При этом следует отметить, что все
природно-климатические структуры НСО органически связаны с соседними территориями.
10
Данная градуировка климатов предложена А.П. Слядневым в 1965 г.
За полувековой период количественные значения показателей изменились,
однако сама суть зонально-провинциального районирования не теряет
своей значимости и по сегодняшний день. При дальнейшем описании
климата и экологии НСО мы будем использовать именно эту номенклатуру. При этом климат рассматривается зонально, а широко представленные
азональные типы климатов и ландшафтов, согласно А.П. Слядневу, объединены в долготные полосы, провинции, округа.
Рис. 1. Природно-климатическое районирование (по А.П. Слядневу)
При рассмотрении зональных типов климатов ландшафтов Новосибирской области оценка тепла и влаги проведена нами в разрезе оптимальных значений (табл. 3).
И действительно, гидротермический коэффициент (ГТК), наиболее
реально отражающий соотношение тепла и влаги, в этот год по зонам и под11
зонам области изменяется от 1,3–1,2 до 0,7–0,6, т. е. практически по всему
региону он держится в достаточно высоких пределах или, точнее сказать, –
варьирует в пределах единицы, а именно вблизи оптимальных его значений.
Таблица 3
Оптимальные характеристики тепловлагообеспеченности
зональных климатов
Показатели
Подтайга
Сумма температур
выше 10 оС
Дефицит влажности
воздуха
в июне, мб
Гидротермический
коэффициент Селянинова
Коэффициент
увлажнения и теплообеспеченности Мезенцева
Годовое количество
осадков, мм
1 750–
1 800
5,2–5,6
Лесостепь
северная южная
1 800–
1 900–
1 900
2 000
5,6–6,0 6,0–6,7
Степь
колочная типичная сухая
2 000–
2 100–
2 200–
2 100
2 200
2 400
6,7–7,0
7,0–7,7 7,7–9,0
1,3–1,2
1,2–1,0
1,0–0,9
0,9–0,8
0,8–0,7
0,7–0,6
1,0–0,9
0,9–0,8
0,8–0,7
0,7–0,6
0,6–0,5
< 0,5
> 450
450–400 400–350 350–300
300–270 270–250
В то же время известно, что в засушливые годы ГТК способен понижаться в степи до 0,4–0,3, а во влажные – в подтаёжной подзоне – повышаться до 1,4–1,5. Соответственно и суммы температур выше 10 оС будут
изменяться в более широких пределах, которые существенно отличаются
от их значений во влажные либо засушливые годы. Но даже и в оптимальный по метеоусловиям год сухостепная подзона характеризается пониженными значениями увлажнения и повышенными – тепловых характеристик. Например, достаточно низкими являются показатели коэффициента
увлажнения и теплообеспеченности Мезенцева, когда этот коэффициент
в сухостепной подзоне опускается ниже 0,5, а осадки доходят до 250–270 мм.
Подобный разброс метеоэлементов по территории области достаточно наглядно свидетельствует о формировании здесь природных и экологоклиматических явлений в очень широком диапазоне. Это служит наглядным подтверждением того, что на климат и метеоявления влияют все
компоненты природной среды и в первую очередь – геоморфологический.
12
Геоморфологический принцип является одним из структурных и ландшафтообразующих при районировании, так как особенности рельефа
НСО закономерно сочетаются с особенностями природных комплексов
и с микроклиматическими и климатическими изменениями. Это отчётливо
проявляется и по территории области в целом, и по её природно-климатическим зонам. Известно, что по геоморфологическим и гипсометрическим
показателям в Новосибирской области достаточно чётко выделяются Левобережье и Правобережье.
Левобережье характеризуется равнинным типом рельефа, нарушаемым гривно-западинными элементами, а Правобережье в геоморфологическом отношении более сложно и разнообразно. Показательно, что для
Правобережья характерно нарушение равнинного рельефа, основные черты строения которого связаны с неотектоническим этапом развития палеозойских структур – Колывань-Томской системы и Салаирского кряжа.
Абсолютные отметки рельефа при этом сильно варьируют: от 200–300 на
Черепановской возвышенной сильно расчленённой равнине до 400–500 м
в наиболее возвышенной части области – Салаирском кряже [29, 30]. Последний представляет собой отроги Алтайской горной системы.
Водораздельные пространства между Инёй и Бердью – это холмистая
равнина с останцовыми формами рельефа, которая приурочена к области
развития погребённых структур Колывань-Томской складчатой зоны.
Срединная часть этого района носит название Буготакских сопок. Практически это группа холмов овальной формы, ориентированная с северовостока на юго-запад.
Встречаются останцы, сложенные кристаллическими породами, – сопки Холодная (380 м), Мохнатая (376 м), Чумакова (343 м). Глубина расчленения данной системы, по исследованиям Г.Е. Коломийца и А.Г. Гриценко [29], составляет 100–200 м, а густота расчленения рельефа возрастает
на участках, примыкающих к долинам рек. Всё это, в сочетании с многообразием и красочностью ландшафтной обстановки повышает экологическую привлекательность территории, ее рекреационную востребованность.
Салаирский кряж представляет собой сильно разрушенные древние
горы с плоскими маловыдающимися вершинами, полого спускающимися
в сторону Приобского плато и более круто – в сторону северо-восточной
части Кузнецкой котловины. При этом глубина расчленения рельефа изменяется здесь от 20–100 м на Черепановской равнине до 150–200 м и бо13
лее – в Салаирском кряже [31, 32]. Абсолютные высоты водоразделов
здесь достигают 400–500 м, а морфометрические показатели – все без исключения – имеют максимальные значения по сравнению с остальной
территорией области. Эта часть области также довольно привлекательна
с экологической точки зрения к тому же характеризуется менее выраженной экологической загрязнённостью.
Из всего сказанного следует, что широтная зональность климатов
и ландшафтов в Правобережье нарушается. Здесь выделяется несколько
типов климата орографического происхождения [28]: климат степи зоны
подгорного иссушения, климат лесостепи подветренной зоны, климат лесостепи межгорной котловины, климат сухой степи котловинной равнины,
и, наконец, климаты ненарушенной вертикальной поясности, а именно –
степи, лесостепи и горных лесов.
Левобережье в геоморфологическом отношении представляет собой
плосковолнистую равнину с бугристо-гривистыми формами рельефа, невысокими абсолютными отметками водоразделов от 120 до 140 м и глубиной расчленения рельефа всего 5–10 м [33]. Зональные климаты Левобережья выражены подтаёжной зоной, лесостепной и степной. Каждая из
них, в свою очередь, подразделяется на систему местных климатов.
Наиболее наглядно это можно рассмотреть на примере Барабы. Тем более,
что Бараба, как географический природный комплекс, занимает в НСО
большую часть территории и представляет весьма наглядный объект для
рассмотрения зонально-провинциальной дифференциации области.
В соответствии с принципами природно-климатического районирования достаточно чётко и обоснованно можно выделить климаты Северной,
Западной, Центральной и Восточной Барабы.
Центральная Бараба – это самая пониженная ступень рельефа, располагается на дне котловины, имеющей выровненный облик, который
нарушается гривным рельефом. Гривы – длинные и узкие грядообразные
повышения с пологими склонами, чередуются с межгривными пространствами. Глубина расчленения 5–10 и 10–20 м, густота расчленения 0,1
км/км2, углы наклона не более 0,5о. В эколого-рекреационном отношении
эта часть НСО (Чановский, Венгеровский и Барабинский районы) гораздо
менее привлекательна, чем выше описанные, однако большую экологическую и бальнеологическую значимость приобретает обилие озёр. Они раз-
14
нообразны по площади, форме, химическому составу вод и концентрации
солей. Это усиливает климато-экологическую привлекательность района.
Северная Бараба – более повышенная ступень рельефа котловины,
расположенная на южных склонах Васюганского плато. Это плосковолнистая равнина с абсолютными отметками водоразделов 130–140 м, глубиной расчленения рельефа 5–10 м и густотой расчленения – 0,1–0,2
и 0,2–0,4 км/км2. Углы наклона не превышают 1о. Границы этого района
(Кыштовский и частично Усть-Таркский административные районы) совпадают с зоной климата подтайги, северная часть характеризуется широким развитием болот с азональными климатами грядово-мочажинных
озерковых комплексов. Эколого-рекреационная значимость района невысокая из-за сложных природных условий, суровых климатических и значительной удалённости от Новосибирского мегаполиса. Однако в экологическом отношении это наиболее чистый район, а значит, у него есть
перспективы более активного антропогенного освоения. Некоторую
настороженность может вызвать лишь наличие месторождений ряда полезных ископаемых, разработка и добыча которых осложнит экологическую привлекательность этого района.
Западная Бараба (части Усть-Таркского и Татарского районов) располагается в пределах плоской равнины с отметками 100–130 м. Многочисленные слабовыраженные западины округлой формы на Прииртышском Увале и на его склонах характеризуются относительно благоприятными климатическими условиями. Расчленение слабое: глубина местных
базисов эрозии не превышает 10 м, густота расчленения едва достигает
0,1 км/км2. Климат лесостепной зоны. Однако близкое залегание к поверхности соленосных отложений неогена обусловливает заметную засолённость подземных вод, почв и формирует азональные микроклиматы, связанные с повышенным засолением ландшафтов. Экологическая привлекательность слабая.
Восточная Бараба расположена на западных склонах Приобского
плато. Это увалы и гривы, полого поднимающиеся до платообразного водораздела. Морфометрические характеристики рельефа варьируют от 20–50
до 50–100 м глубины расчленения, от 0,2–0,4 до 0,6–0,8 км/км2 густоты
расчленения и до 1о углов наклона. На данной территории местный климат дна котловины чередуется с климатом наветренных склонов, который
15
можно охарактеризовать как более увлажнённый и менее жаркий. В свою
очередь, на склонах происходит смещение зональных климатов, так как
все изолинии тепла и влаги поворачивают к югу. Экологическая привлекательность района достаточно высокая в связи с благоприятными климатическими особенностями и достаточной близостью к Новосибирскому
мегаполису. Загрязнения же здесь несколько ниже, так как западные ветры дуют от данного района в сторону мегаполиса, а не наоборот.
1.3. Погода и климат. Закономерности формирования климата
на территории Новосибирской области
Погода – это состояние атмосферы в данном месте и в данный момент
времени. Оно обусловлено физическими процессами, происходящими
в атмосфере, и находится в непосредственном взаимодействии с поверхностью Земли.
За погодой ведутся наблюдения на метеостанциях, которые равномерно расположены по всей территории Новосибирской области и составляют единое целое общей глобальной метеосети. Метеорологическая сеть
– совокупность метеорологических станций и постов, ведущих наблюдения по единой программе и в строго установленные сроки для изучения
погоды, климата и решения других прикладных и научных задач. В каждой стране основная метеорологическая сеть входит в состав государственной метеорологической службы (в России – в состав Гидрометеорологической службы РФ). Роль метеорологических служб в развитии хозяйства стран и в жизни человечества бесценна. Более того, метеорологические службы являются «воплощением государственных гарантий гражданам по защите их здоровья и имущества от негативного воздействия
аномалий погоды» [34].
Чем больше развита экономика страны, тем больше требуется прогнозов не только синоптических, но и сугубо специальных. Требуются прогнозы и метеоданные для авиации, флота, строительства, энергетики,
сельского хозяйства.
Кроме метеостанций, в систему государственной метеосети входят
специализированные станции – аэрологические, актинометрические, агрометеорологические станции и посты на морских судах. Производятся
16
наблюдения со спутников, применяются радиозонды, автоматические
станции в труднодоступных и безлюдных районах Земли. Наряду с общегосударственной метеосетью, имеются станции и посты специального
назначения. Они ведут наблюдения по программам, согласованным
с Гидрометслужбой России, и находятся в ведении соответствующих министерств и ведомств.
Метеорологическая станция – учреждение, которое проводит регулярные наблюдения за состоянием атмосферы. В состав метеостанции
входит метеорологическая площадка, где устанавливается большинство
приборов: психрометрическая будка с термометрами и гигрометрами,
анемометры, осадкомер, почвенные термометры и др. В служебном здании самой станции находятся барометр, регистрирующие части дистанционных приборов, переносные приборы. Здесь же ведётся обработка
наблюдений.
Наблюдения включают целый комплекс систематизированных измерений. Сюда входят наблюдения за видимостью, облачностью, температурой воздуха, влажностью воздуха, температурой почвы на поверхности
и на глубинах 5, 10, 15, 20, 40, 60, 80, 120, 160, 240, 360 см. На станции
измеряется количество осадков в миллиметрах, скорость и направление
ветра, давление воздуха, а также регистрируются такие основные метеорологические явления, как грозы, ураганы, штормы, заморозки, пыльные
бури, туманы и т. д.
Все наблюдения проводятся по специальным общепринятым методикам в чётко установленные сроки – в Новосибирской области, в России
и во всех странах мира. Существует множество методических указаний по
расположению метеостанций, по их структуре, по установке приборов, по
поведению метеонаблюдателя на метеоплощадке и т. д. В целом можно
сказать, что это абсолютно четкая и сложная система, которая принята во
всех странах, а сама работа метеоролога в любых его ипостасях – начиная
от скромного наблюдателя и заканчивая крупным учёным – требует исключительной кропотливости и терпения, тщательности и точности в работе [35]. К этому следует добавить, что везде и всегда метеонаблюдения
проводятся круглосуточно через каждые 3 часа – 8 раз в сутки в течение
10-минутного периода.
Первые метеорологические станции стали создаваться ещё в XVIII в.,
когда отдельные учёные или научные общества начали проводить систе17
матические наблюдения за погодой. И уже в XIX в., после создания единого метеорологического центра – Главной физической обсерватории
им. Воейкова в 1849 г, метеорологические станции получили единое руководство и общую программу наблюдений.
Метеорологические станции бывают I и II разрядов. Массовыми являются метеостанции II разряда. Здесь проводится основной комплекс
наблюдений за элементами и явлениями погоды, которые перечислены
выше. Метеостанции I разряда более объёмные по своей структуре и по
перечню метеоданных, где наряду с общепринятыми наблюдениями проводятся дополнительные – более сложные и глубокие и по номенклатуре, и по устройству приборов, и по порядку и точности наблюдений. Такие
станции называются актинометрическими. В их программу входят наблюдения за солнечной радиацией и её составляющими. Это рассеянная, прямая, отражённая, суммарная радиация и, как результирующий, – радиационный баланс. В отличие от станций II разряда, этих станций немного.
Например, на территории НСО до последнего времени была всего одна
длиннорядная станция – в Огурцово – вблизи г. Новосибирска, в Томской
области – в Александровском, в Кемеровской – в Кузедеево, в Республике
Алтай – в Кош-Агаче и т. д. За последние годы в НСО открыты ещё две
актинометрические станции – в Барабинске и в Багане, но они пока имеют
короткий ряд наблюдений.
Данные наблюдений метеостанций получили очень широкое применение, в них нуждаются буквально все отрасли народного хозяйства,
транспорта, сельского хозяйства. В статистическом материале метеонаблюдений нуждается также наука для дальнейших научных обобщений
и разработок. Наконец, в результатах метеонаблюдений нуждается синоптическая отрасль метеорологии, которая по полученным метеопоказателям (температуры воздуха, давления, скорости и направления ветра,
влажности воздуха, видимости, особых погодных явлениях), их пространственному распределению строит синоптические карты и на основании
законов физики и знания циркуляционных процессов получает возможность определять характер погоды на больших территориях на несколько
дней вперёд.
Погода отдельных лет зависит от типа атмосферной циркуляции и солнечной радиации. Например, при устойчивом западном переносе над котловинной левобережной частью области развивается волновая деформа18
ция воздушных потоков. В центральной части котловины происходят
процессы опускания верхних слоев воздуха. При этом на отдельные типы
погоды могут оказывать влияние такие элементы рельефа, как возвышенное Приишимье, Казахский мелкосопочник или даже Прииртышские
увалы. Именно они способствуют деформации воздушных масс, иссушению воздуха в летние месяцы, либо охлаждению его – в зимние.
При тех же циркуляционных процессах в восточной части области –
в её Правобережье – при подъёме воздуха по склонам Барабинской котловины в Приобье суховейная погода сменяется дождливой. Бывают случаи,
когда происходит адвекция холодного и сырого воздуха с территории обширных Васюганских болот, и тогда на севере области устанавливается
прохладная осенняя ненастная погода с моросящими дождями, туманами,
заморозками. Однако, в Новосибирской области чаще бывают годы с ясной теплой либо жаркой погодой, с благоприятным водным балансом.
В течение последнего десятилетия (2000–2010 гг.) отмечались резкие
перепады и в давлении, и в температуре воздуха, и в осадках, которые
в сумме приводили к острым колебаниям всего погодного режима. Погодные флуктуации достигали таких невиданно резких размеров, когда в один
день температура воздуха поднималась до 33 оС, а уже на вторые сутки
составляла всего 10–13 оС.
Например 1 сентября 2010 г., по данным метеостанции Огурцово,
максимальная температура составила 33,2 оС, в Кемеровской области она
поднималась до 36 оС, а в Алтайском крае – до 37 оС, а уже 2 сентября
температура воздуха в Новосибирске опустилась до 10–13 оC. Был побит
рекорд максимальной температуры на день 1 сентября, так как последний
раз самая высокая температура в этот день была зафиксирована в 1966 г.
(+29,5 оС). Перепад же температур составил 20–23 оС.
Такие резкие скачки температурного режима и других метеопоказателей, характерные для последнего времени, можно отнести к главным особенностям текущего периода. Объяснения кроятся в специфике циркуляционного режима. Известно, что основным типом перемещения воздушных масс в умеренных широтах является зональный или так называемый
западный перенос, но, начиная с 2000-х гг. происходит смена циркуляции
атмосферы и возрастание повторяемости меридиональных воздушных потоков. Этот тип циркуляции представляет в некотором роде опасность, так
19
как происходит достаточно длительное стационирование какого-то одного
типа погоды на определённой территории (глубокого антициклона), чаще
всего абсолютно аномального. Примеров достаточно много, но наиболее
характерным является пример летнего периода 2010 г., когда аномальная
жара, захлестнувшая Восточную Европу, протекала на фоне парадоксально холодного лета в Западной Сибири. И то, и другое объясняется меридиональным переносом воздушных масс.
Иными словами, в любом месте Земли погода в разные годы протекает по-разному. А с другой стороны, в одно и то же время, но в разных
ландшафтных условиях характер погоды может также меняться, как показано выше на примере западной и восточной частей Новосибирской области. Однако, при всех различиях отдельных лет возможны повторения
одинаковых типов погоды, в результате чего многолетний режим погодных явлений определяется как климат.
Климат – многолетний режим погоды, определяемый совокупностью
атмосферных условий, характерных для данной местности и зависящий
от географической обстановки этой местности. Географическая обстановка местности – скорее интегрирующее понятие, которое включает
комплекс взаимосвязанных факторов, формирующих климат. Это широта
и долгота местности, высота Солнца над горизонтом, высота местности
над уровнем моря, положение её относительно основных элементов рельефа и орографические особенности внутри данной территории, а также
почвенный покров, растительность, влияние водных акваторий.
Атмосферные условия изменяются от сезона к сезону (особенно в районах умеренного пояса), но вместе с тем они изменяются и от года к году.
Наконец, климатические флуктуации могут происходить и на протяжении
какого-то более длительного периода и тогда мы говорим о колебаниях
климата. Однако, как отмечает С.П. Хромов [36], совокупность атмосферных условий от одного многолетнего периода к другому изменяется лишь
в самых ограниченных пределах и в таком случае можно определить, что
климат обладает качеством устойчивости.
Именно устойчивость позволяет отнести климат к разряду наук, определяющих физико-географические особенности географической оболочки
Земли и всех прочих природно-территориальных комплексов. Климат не
является чем-то предметно осязаемым, как другие компоненты природной
20
среды – почвы, рельеф, растительность, животные, но тем не менее он
признан одним из элементов физико-географической оболочки. Безусловно, климат – это одна из составляющих природного ландшафта.
Новосибирская область, согласно классификациям климатов [36, 37,
38], относится к умеренно-климатической зоне с континентальным
климатом, умеренно-суровой продолжительной и малоснежной зимой,
кратковременным жарким летом и малооблачной осенью с ранними заморозками.
Закономерности погодно-климатических и экологических условий
области, их зональная изменчивость обусловливаются всем комплексом
важнейших климатообразующих факторов: циркуляцией атмосферы, особенностями природной среды, поступлением и распределением солнечной
радиации.
Новосибирская область располагается непосредственно в центре России, в глубине обширного евроазиатского континента, разделена р. Обью
на две неравные части, из которых наибольшая (западная) представляет
однородную равнину, меньшая (восточная) – всхолмлённые возвышения с
определённым ростом высот в восточном и особенно в юго-восточном
направлениях.
Климат области, таким образом, формируется в зависимости от нескольких причин не только регионального, но и глобального характера.
Прежде всего – это положение области в умеренных широтах. В результате формируются значения и величины важнейшего погодообразующего
компонента климата – солнечной радиации. Второй важной особенностью
является удалённость нашего региона от океанов, и это обусловливает
континентальность климата и климатических процессов. Следующая
черта – преимущественная равнинность, которая, как сказано выше,
нарушается лишь на крайнем юго-востоке области.
В итоге область абсолютно не защищена от поступления холодных
арктических масс воздуха с Северного Ледовитого океана, а с юга могут
беспрепятственно поступать тёплые, а иногда и жаркие воздушные массы
из Казахстана и Средней Азии. Большое значение имеют также горные
возвышения периферии. Это прежде всего Уральские горы на западе от
области, затем это горные сооружения Алтая и Саян – на юге, а в небольшом отдалении – Памира и Тянь-Шаня. Все они в той или иной мере вли-
21
яют, и очень значительно, на формирование климата Новосибирской области, на его годовые и сезонные особенности.
Циркуляция атмосферы в Новосибирской области подчиняется крупномасштабным движениям воздуха, которые охватывают всё северное полушарие и, в частности, Западную Сибирь. Механизм глобальной циркуляции обусловлен центрами высокого и низкого давлений, которые
формируются над планетой в разные сезоны года в зависимости от неодинакового прогревания материков и океанов.
Известно, что в зимнее время материки выхолаживаются быстрее и интенсивнее, в то время как океаны сохраняют накопленное в летнее время
тепло и остаются более теплыми. В итоге в зимний период над материками формируются центры повышенного давления, над океанами – пониженного, в летний период картина прямо противоположная. Так, над
огромными просторами Азиатского континента, где выхолаживание в
зимний период происходит особенно интенсивно, формируется мощнейший центр высокого давления – Азиатский максимум. Он располагается в
центре Азиатского материка, от него отходят три отрога высокого давления – на северо-восток (север нашего Дальнего Востока), на юго-восток
(северо-восток Китая) и на запад. Последний именуется осью Воейкова.
Он проходит по 50 параллели с. ш. и оказывает непосредственное воздействие на климат нашей области. Это воздействие проявляется в дополнительном выхолаживании подстилающей поверхности, формировании
местных центров холода, понижении зимних температур, в отдельные годы – до экстраминимальных.
В соответствии с общей циркуляцией атмосферы происходит перенос
воздушных масс на территорию нашего региона – Новосибирской области. Одним из главных является западный перенос. Под его влиянием
происходит глобальное перемещение воздуха из влажных и тёплых районов Атлантического океана, через Европейскую территорию России в широтные зоны Западной Сибири. Этот тип зональной циркуляции обеспечивает обширное распространение морского влажного воздуха с запада и
формирование сырой и прохладной погоды летом, сырой и тёплой погоды –
зимой.
Помимо зонального, в крупномасштабных циркуляционных процессах существует второй тип – незональный, или меридиональный. Сочетание зонального и незонального движений воздушных масс обусловлива22
ет все погодно-климатические процессы на любой территории планеты,
и в Новосибирской области в частности. В итоге происходят затоки тропических либо арктических масс воздуха. Например, суровый характер
зимы 2009–2010 г. в НСО был обусловлен частыми вторжениями студёных воздушных масс арктического происхождения при формировании так
называемых блокирующих антициклонов (гребней). Этот процесс сопровождался нарушением западно-восточного переноса масс воздуха из
районов Северной Атлантики, прогретых под влиянием Гольфстрима. При
вторжениях тропического воздуха, сухого, со свойственными ему температурными контрастами, как правило, наблюдается резкое повышение
температуры.
Сезонность циркуляции в нашей области проявляется достаточно
чётко. Наибольшая повторяемость циклонов отмечена [39, 40] в подтаёжной и северной лесостепной подзонах, антициклонов – южнее 55о с. ш.,
т. е. в южной лесостепи и в степной зоне. При этом характерно, что циклоническая деятельность развита большей частью в центре области, где
она может проявляться в течение всего года, и там повторяемость циклонов выше, чем в Европе, Казахстане, Средней Азии, перемещаются же они
с более высокими скоростями. В южных подзонах, напротив, в течение
всего года преобладает антициклогенез, и это усиливает выхолаживание
области зимой и иссушение – летом.
Лучистая энергия солнца является одним из трёх климатообразующих
факторов, которые формируют основные особенности климата на любой
территории. Лучистая энергия Солнца – это основной, и практически
единственный источник тепла для поверхности Земли и для её атмосферы.
Существует ещё радиация, которая поступает от звёзд и от Луны, а также
радиация из глубин Земли, направленная в сторону земной поверхности
и в атмосферу, но по своим величинам эти виды радиации ничтожно малы. Лучистая энергия Солнца превращается в тепло не столько в атмосфере, сколько, и главным образом, – на поверхности Земли. В таком случае
она расходуется на нагревание верхних слоев почвы и воды, а затем уже
от почвы происходит нагревание приземных слоёв воздуха. Нагретая земная поверхность и нагретая атмосфера также излучают радиацию, но невидимую, инфракрасную, которую они отдают в мировое пространство,
и атмосфера охлаждается. Так замыкается тепловой баланс по нагреванию-охлаждению атмосферы.
23
Разнообразие ландшафтов Земли и климато-экологических разновидностей определяется в первую очередь и главным образом лучистой энергией Солнца – количеством поступающей на Землю солнечной радиации.
Величина её зависит от многих причин. Это и значения солнечной постоянной, и наклон земной оси к плоскости эклиптики, и вращение нашей
планеты по орбите, и условия облачности. Последнее является основным
условием формирования продолжительности солнечного сияния (ПСС).
Продолжительность солнечного сияния определяется не только на
метеостанциях I разряда, но очень часто и на станциях II разряда, что, безусловно, расширяет представление о географическом распространении
этой величины. В итоге многолетних наблюдений установлено, что ПСС
изменяется по территории НСО от 1 930 часов на севере до 2 200 часов –
на юге (рис. 2).
При этом прослеживается изменение по зонам: в южно-таежной – от
1 900 до 1 930, в подтаёжной – от 1 930 до 1 950, в северной лесостепи – от
1 950 до 1 970, в южной лесостепи – от 1 970 до 2 000, в колочной и типичной степи – от 2 000 до2 100 и в сухой степи – от 2 100 до 2 200 часов
солнечного сияния.
Отмечается довольно серьёзное преобладание ПСС в различных районах Новосибирской и Омской областей над ПСС на тех же широтах в Европейской части России. На врезке к рис. 2 наглядно представлено это преобладание в сравнении с городами Восточной Европы. Например, в Омске
ПСС составляет 2 210 часов в год, тогда как в Нижнем Новгороде – всего
1 800, в Барабинске – 2 100, а в Гродно всего 1 750 часов в год и т. д.
Суммарная солнечная радиация (Q), как основная составляющая радиационного баланса (R), является основополагающим фактором в формировании климато-экологических особенностей. Значение суммарной
солнечной радиации определяется как суммарное количество прямой и рассеянной радиации, первая из которых поступает непосредственно от солнечного диска, а вторая составляет 25 % от количества суммарной солнечной радиации, рассеивается облаками и составляющими частицами
атмосферы. При этом чем больше загрязнена атмосфера, тем ниже прямая
радиация и выше – рассеянная.
Эколого-географическое значение суммарной солнечной радиации
находится в непосредственной зависимости от степени загрязнения атмо24
сферы, от уровня развития производства и технического состояния современных очищающих средств. Классическая особенность суммарной солнечной радиации заключается в том, что её величина на поверхности Земли определяется в первую очередь углом падения солнечных лучей. Поэтому и зависит она от широты местности. Известно, что Солнце в зените
бывает по два раза в году на широтах, расположенных между северным
и южным тропиками (23,5 оС северной и южной широты). При движении
к более высоким широтам высота Солнца убывает, а это сказывается и на
всех природно-климатических процессах.
Рис. 2. Продолжительность солнечного сияния в часах за год
На врезке: ПСС на юге Западной Сибири (I) и на европейской территории страны на
разных широтах (II). 1 – Киев; 2 – Харьков; 3 –Львов; 4 – Краснодар; 5 – Змеиногорск;
6 – Курск; 7 – Воронеж; 8 – Брест; 9 – Чернигов; 10 – Бийск; 11 – Тамбов; 12 – Брянск;
25
13 – Пенза; 14 – Барнаул; 15 – Русская Поляна; 16 – Минск; 17 – Гродно; 18 – Купино;
19 – Карасук; 20 – Новосибирск; 21 – Витебск; 22 – Барабинск; 23 – Татарск; 24 – Омск;
25 – Нижний Новгород; 26 – Сарапул; 27 – Северное; 28 – Ишим; 29 – Йошкар-Ола;
30 – Городец; 31 – Тюмень; 32 – Тара
Особенности подстилающей поверхности, рельефа и тем более микрорельефа как правило не влияют на значения суммарной солнечной
радиации. Однако она может сильно варьировать при облачной погоде,
что связано с поступлением прямой и рассеянной радиации. Воздействие
облачной погоды на суммарную солнечную радиацию можно оценить достаточно характерным показателем – ПСС, о котором подробно говорилось выше. Именно ПСС чётко отражает падение или рост прямой радиации, а, следовательно, и суммарной солнечной радиации. Иными словами,
чем больше ПСС, тем меньше облачных дней в году и тем выше суммарная радиация. Новосибирская область является именно тем регионом, где
ПСС высокая в течение всего года.
Таким образом, суммарная солнечная радиация – это та из немногих
величин, которая не зависит от характера подстилающей поверхности,
а, напротив, сама оказывает на неё непосредственное и кардинальное воздействие. Отсюда вытекает, что суммарная солнечная радиация является
основополагающей как в формировании климата, так и в развитии ландшафтов и их распределении по земной поверхности. Иными словами,
суммарная радиация – это погодообразующий, климатообразующий
и ландшафтообразующий фактор. И можно с уверенностью утверждать,
что суммарная солнечная радиация – это основа основ в формировании
и взаимодействии всех компонентов географической оболочки Земли.
Энергетические характеристики климата (суммарная радиация (Q),
радиационный баланс (R), прямая радиация (S), продолжительность солнечного сияния (ПСС), эффективное излучение (Е0)) и экологических
процессов являются одним из существенных факторов, в основе которых
лежит соответствие антропогенных явлений природным условиям. Это
характерно для любого региона как Новосибирской области, так и всей
планеты в целом. Ослабление либо усиление именно энергетических факторов в отдельные годы либо периоды лет ведёт к погодно-климатическим
26
колебаниям и подчёркивает зависимость природно-экологических условий от Солнца.
Исходя из этого, нами проводится энергетическая оценка ландшафтов
области в зональном разрезе (табл. 4).
Интенсивность суммарной солнечной радиации нарастает по территории области с севера на юг от 3 370 до 3 850 МДж/м2 в год, а радиационного баланса – от 1 220 до 1 600 МДж/м2 в год. Продолжительность
солнечного сияния изменяется от 1 900 в подтаёжной зоне до 2 150 в сухой степи. В данном случае наглядно проявляются зональные черты и в
конечном итоге – влияние радиационного фактора на формирование зон
на территории региона.
Таблица 4
Энергетические характеристики климато-экологических условий
Новосибирской области
Зона
Таёжная
Лесостепная
Степная
Подзона
Подтайга
Северная
Южная
Колочная
Типичная
Сухая
ПСС в часах,
в год
1 900–1 930
1 930–1 950
1 950–2 000
2 000–2 050
2 050–2 100
2 100–2 150
Q, МДж/м2,
в год
3 370–3 450
3 450–3 600
3 600–3 700
3 700–3 750
3 750–3 780
3 780–3 850
R, МДж/м2,
в год
320–400
400–450
450–500
500–550
550–600
600–650
Показатели радиационного режима представляют энергетическую
основу для процессов тепло- и влагообмена и в приземном слое воздуха,
и в почве. В своём распределении по любому региону они зависят не
только от высоты Солнца, облачности и циркуляционных процессов, но
и, что немаловажно, – от рельефа. Последний фактор представляет ту необходимую деталь, которая налагает существенные черты на характерные
региональные особенности климата, погоды и их неизменных флуктуаций.
Интересно проследить подобную зависимость на примере севера Западной Сибири, где рельеф в большей степени взаимодействует с высокой
увлажнённостью, низкой испаряемостью и повышенным заболачиванием.
Все эти и другие факторы, составляющие значительный фон для промыш27
ленной деятельности – нефтеразработок, создают резко отрицательную
картину экологических процессов. Поэтому мы сочли необходимым проследить взаимодействие столь важных климатообразующих факторов, как
радиационный баланс и рельеф.
Итак, на севере Западной Сибири в Ханты-Мансийском автономном
округе (ХМАО или Югра) годовые значения радиационного баланса изменяются по территории от 890 до 1 080 МДж/м2 в год, суммарной радиации – от 1 220 до 1 340 [6]. В то же время в Среднем Приобье облачность
снижает поступление солнечной радиации более чем на 60 %, поэтому её
фактические значения ниже возможного [41], но при этом возрастает и рассеянная радиация.
В итоге значения радиационного баланса изменяются на территории
Среднего Приобья от 1 080 до 1 140, суммарная радиация – от 1 340 до
1 500 МДж/м2 год. На юге Западной Сибири, в пределах Омской, Новосибирской и Кемеровской областей, а также Алтайского края годовые
значения радиационного баланса возрастают до 1 180 на севере и до
1 640 МДж/м2 в год на юге. В свою очередь, суммарная радиация также
достигает наибольших величин в этом регионе по сравнению с другими
в Западной Сибири, и изменяется соответственно от 1 420 до 4 200 МДж/м2
в год [16].
Как сказано выше, большую роль в распределении радиации играет
рельеф. Например, на пониженной части Обь-Иртышского междуречья,
в ХМАО, значения суммарной солнечной радиации, а следом за ней и радиационного баланса, понижаются, а на Кондо-Сосьвинском и ВахАганском водоразделах – повышаются в среднем на 30–40 МДж/м2 в год,
или на западе и востоке НСО радиационный баланс, как и суммарная радиация, также различаются на 50–120 МДж/м2 в год, как в среднемноголетнем значении, так и в отдельные годы. В данном случае вступает в силу региональный фактор, который обусловлен различиями рельефа, и тогда на зональные особенности погодно-климатических колебаний налагаются провинциальные. Это играет определённую и весьма значительную
экологическую роль в формировании антропогенных различий, и в каждом конкретном случае региональных особенностей выдвигается новый
отличный круг климато-экологических проблем.
28
1.4. Годовые изменения климата
Новосибирская область располагается между 54о44' и 57о12' с. ш. и имеет достаточно большую площадь. Климат Новосибирской области в многолетнем выражении определяется как суровый с продолжительной холодной зимой и коротким жарким летом. Суровость климата в первую
очередь и главным образом обеспечивается особенностями погодного режима в зимний период.
В то же время строение рельефа внутренних частей и особенности
подстилающей поверхности формируют местные климато-экологические
различия. Последние выражаются в характере растительности, снежного
и почвенного покровов, густоте водной сети и т. д. Все они взаимодействуют с главными климатическими факторами, в результате чего и формируются те черты климата, которые являются неоспоримыми для территории Новосибирской области: континентальность, неустойчивость и изменчивость погоды.
В свою очередь, составляющие тепла и влаги представляются основными из тех факторов, которые формируют эколого-географические особенности территории. И именно суммарная солнечная радиация, как было
сказано, – это погодообразующий, климатообразующий и ландшафтообразующий фактор. Диапазон значений суммарной радиации достаточно
широк. И хотя она является именно той величиной, которая меньше других подвержена влиянию рельефа, воздействие суммарной радиации на
разные ландшафты – равнинные и предгорные – неидентично. Иными
словами, суммарная радиация способна варьировать и при взаимодействии с разнообразием подстилающей поверхности, При этом возможное
влияние рельефа на значения суммарной радиации выражается в том, что
он накладывает отпечаток на её классический ровный ход на западе области и нарушает горизонтальную изменчивость на востоке. Отсюда можно
говорить о достаточно тесном взаимодействии суммарной солнечной радиации и экологических вариантов, формирующихся на западе и востоке
области.
И если в первом случае мы можем говорить о непререкаемой роли
суммарной радиации в формировании классической широтной зональности, то во втором – о её значении в распределении высотной поясности
гор. Правда, в НСО, в связи с небольшими абсолютными высотами, пере29
пады суммарной радиации не столь велики и соответственно вертикальная
зональность представлена не так богато, как в других, высокогорных регионах.
Однако, искажение на востоке той классической широтной смены
значений суммарной солнечной радиации, которую мы наблюдаем на западе области, является наглядным представлением выраженной провинциальности. В результате можно сказать, что эколого-провинциальные
особенности изменчивости суммарной радиации широко проявляются
в весьма неодинаковом её поступлении как в сумме за год, так и в отдельные сезонные периоды (табл. 5).
Таблица 5
Средние месячные и годовые суммы радиации (МДж/ м2 ) по данным
метеостанции Огурцово (Новосибирск) при средних условиях облачности
Вид
радиации
Прямая
Рассеянная
Суммарная
Альбедо, %
I
II
III
IV
V
26
63
89
74
69
106
175
73
169
193
361
65
251
225
476
24
337
266
603
16
VI VII VIII IX
381
265
645
18
392
264
655
17
270
230
500
18
179
155
334
18
X
64
107
170
28
XI XII год
26
65
91
61
17 2181
46 1985
63 4162
72 28
Однако, в настоящее время имеется совсем немного работ, которые
были бы посвящены исследованию непосредственно суммарной либо
прямой радиации. Можно назвать таких авторов, как Н.В. Панову [42]
и М.С. Пустоварову [43] из Томского государственного университета,
Л.В. Воронину и Н.А. Смирнову [44] из Сибирской государственной геодезической академии, К.Н. Силецкого [45] и, наконец, корифеев в области
классической климатологии и актинометрии – М.И. Будыко [46], А.Р. Константинова, Л.И. Сакали, Н.И. Гойсу, Р.Н. Олейника [47] и др.
Современные работы в большинстве своём направлены на выявление
факторов, влияющих на поступление суммарной радиации, мониторингу
же радиационных характеристик уделено ощутимо меньшее внимание.
Хотя стоит отметить, что изучение суммарной радиации именно в дина-
30
мике позволяет выявить её взаимодействие с экологическими процессами
и их взаимное влияние друг на друга.
Очевидно, что данных одной, даже репрезентативной метеостанции,
далеко не достаточно. Поэтому ряд авторов [48] провели исследование
различных расчётных методик. Но все они были разработаны применительно к условиям Европейской территории России. Поэтому в задачу авторов входило выбрать ту из них, которая наиболее приемлема к природно-климатическим условиям Западной Сибири, и, в частности, Новосибирской области.
Оказалось, что лучше других отражает природно-климатические особенности Западной Сибири суммарная солнечная радиация, вычисленная
по методике В.Н. Украинцева [49]. Эта формула основана на связях между поступлением суммарной радиации и ПСС:
Q = Sm+n,
где Q – суммарная радиация, МДж/м2; S – месячная продолжительность
солнечного сияния; m, n – коэффициенты, зависящие от широты местности и облачности.
В результате были получены данные годовых и сезонных значений
суммарной радиации не только для Новосибирской области, но и для всего юга Западной Сибири, и, естественно, в основу легли данные не только
тех станций, где проводятся наблюдения за солнечной радиацией, но и тех
(а их в 2–3 раза больше), где измеряется продолжительность солнечного
сияния.
В итоге появилась возможность отобразить географическую изменчивость суммарной радиации на достаточно обширной территории – для
всего юго-востока Западной Сибири, причём с высокой долей точности
(рис. 3). Таким образом в годовом выражении суммарная солнечная радиация изменяется по территории Новосибирской области от 3 400 МДж/м2 на
севере до 4 200 МДж/м2 на юге. В Левобережье значения суммарной радиации строго широтны, а значит она влияет на зональность области, в
Правобережье широтный ход климатообразующего фактора – суммарной
радиации – искажается и она подчиняется законам вертикальной поясности, оказывая непосредственное воздействие на формирование горных
ландшафтов.
31
Не в меньшей степени, чем суммарная радиация, в вопрос режимных
наблюдений упирается и пространственная изменчивость радиационного
баланса. Этот вопрос также вырастает в почти неразрешимую проблему
в силу малочисленности станций первого разряда. Недостаточная разработанность этого вопроса, в свою очередь, приводит также к необходимости
прибегнуть к расчётной методике.
Было проведено немалое количество попыток получить радиационный баланс расчётным путём. Этим занимались такие учёные, как М.И. Будыко, К.Н. Силецкий, А.Р. Константинов, З.И. Пивоварова, В.С. Мезенцев,
И.В. Карнацевич [45, 46, 50, 51] и др. Исходным материалом разных формул расчёта служили разные показатели климата. Это и связи радиационного баланса с суммой температур воздуха и соотношение температуры
воздуха и влажности, и индекс сухости М.И. Будыко. Также использовались связи с географической широтой и высотой местности.
Рис. 3. Суммарная радиация, МДж/м2 : 1 – июнь – август; 2 – год
32
Все эти методики позволяют получить радиационный баланс в сумме
за год (табл. 6).
Но отражая конкретные значения столь важного климатообразующего
фактора как радиационный баланс, ни одна из методик не даёт 100-процентной сходимости с данными справочника, т. е. с результатами непосредственных наблюдений и реальных данных. По расчётным методикам
радиационный баланс получается заниженным.
Таблица 6
Годовые суммы радиационного баланса, полученные
из различных источников, ккал/ см2 в мин и МДж/м2
Источник
Пункт
Омск
Рубцовск
Целиноград
Павлодар
Семипалатинск
Атлас теплового
баланса
ккал
МДж
30,0
1 256
33,0
1 382
34,0
1 423,5
33,0
1 382
34,0
1 423,5
В.В. Орлова [52]
ккал
30,2
33,9
33,1
32,1
35,3
МДж
1 264
1 419
1 385
1 344
1 478
В.С. Мезенцев,
И.В. Карнацевич [50]
ккал
МДж
37,5
1 570
46,8
1 959
52,0
2 177
47,5
1 989
52,0
2 177
Продолжение таблицы 6
Источник Справочник
по климату
СССР [16]
Пункт
ккал МДж
Омск
38
1 591
Рубцовск
31,2 1 306
Целиноград
44,2 1 851
Павлодар
–
–
Семипалатинск 46,1 1 930
Вычислено нами по:
А.Р. Константи- З.И. Пивоваровой Л.В. Ворониной
нову [47]
[51]
[53]
ккал
МДж
ккал
МДж
ккал
МДж
23,4
980
29,4
1 231 343,8 1 457
31,2
1 306
32,9
1 377
39,2 1 641
31,2
1 306
32,4
1 356
38,2 1 599
33,4
1 398
34,4
1 440
41,1 1 721
37,1
1 553
34,0
1 423
40,6 1 670
Поэтому мы сделали попытку установить те же связи [53], но применительно для Новосибирской области и для юга Западной Сибири (табл. 7).
В таком случае наиболее удобной оказалась формула З.И. Пивоваровой
[51], которая основана на выявленных связях ∑t > 10 оС (суммы температур воздуха выше 10 оС) с годовыми значениями радиационного баланса:
R = 0,010 42 ∑ t > 10 оC + 8,52.
33
Теснота связи получилась высокой и значение радиационного баланса –
более точным. В итоге получен более стабильный и подробный материал,
основанный как на инструментальных наблюдениях станций I разряда, так
и на расчётной методике. Это усилило насыщенность территории цифровыми данными и позволило сделать более обоснованные выводы о географических закономерностях пространственного распределения основных климатообразующих показателей – радиационного баланса и суммарной радиации (рис. 3, 4).
Таблица 7
Формулы расчёта радиационного баланса для Западной Сибири
Зона
Уравнение
регрессии
Число Коэффициент
случаев корреляции
Тайга
Лесостепь
Степь
Вся территория
R = 0,012 67 > 10 + 9,21
R = 0,009 68 > 10 + 15,368
R = 0,016 33 > 10 + 0,7170
R = 0,012 94 > 10 + 8,956 8
59
50
20
129
0,945
0,6413
0,9306
0,9353
Рис. 4. Радиационный баланс, МДж/м2 год
34
Ошибка
уравнения
регрессии
0,001 56
0,001 86
0,002 38
0,000 68
Данные показатели достаточно чётко очерчивают границы широтных
зон и на равнине, и в предгорьях Правобережья области, где отмечаются
особенности высотной поясности гор. На равнине суммарная радиация и за
период вегетации (июнь – август), и в сумме за год имеет широтный ход
с чётко выраженной зональностью: в таёжной зоне 2 850–2 950 МДж/м2
в год, в лесостепной – 3 000–3 200, в степной – 3 100–3 000. На юговостоке области изменчивость широтного хода суммарной радиации
нарушается, она убывает с высотой. Это отражают изолинии, насыщенность которых также резко возрастает, о чём говорит быстрая смена одних
значений другими.
В сумме за год радиационный баланс изменяется также зонально – от
1 250 до 1 650 МДж/м2 в год с севера на юг. Значительная протяженность
области с севера на юг обусловливает и большой градиент радиационного
баланса – 272,1 МДж/м2.
Но, как уже было сказано, радиационный баланс изменяется по территории не только зонально, но и провинциально. На радиационный баланс оказывают влияние не только подстилающая поверхность, но и в большей степени – циркуляционные процессы. В результате этого западные районы каждой зоны получают теплоэнергетических ресурсов на 43–125 МДж/м2
больше, чем восточные. Уже этот факт говорит о том, что в экологическом отношении западные районы имеют более благоприятные условия
и для человека, и для растений, и для животных.
Интересно проследить изменение радиационного баланса в многолетнем разрезе в течение года и в сумме за год не просто в Новосибирской
области, а в целом по всему юго-востоку Западной Сибири по данным
всех имеющихся в регионе актинометрических станций с длинным рядом
наблюдений (табл. 8).
Таблица 8
Радиационный баланс деятельной поверхности (МДж/м2)
при средних условиях облачности на юго-востоке Западной Сибири
Метеостанции
I
II
Александровское –44 –35
III
–25
IV
96
V
286
35
Месяцы
VI VII VIII
322 322 211
IX
94
X XI XII Год
–0 –39 –48 1 140
Огурцово
Кузедеево
Благовещенка
Кош-Агач
–48 –31
–50 –32
–34 –21
–43 –4
19
4
48
111
206
171
236
241
309
307
340
329
353
357
384
334
362
356
364
338
259
262
281
274
140
148
153
169
31
35
47
66
–32
–32
–22
–21
–47
–46
–39
–53
1 521
1 480
1 737
1 741
Учитывая столь обширный ареал, следует ожидать и значительную
изменчивость этого климатообразующего фактора по территории. Показатель этот варьирует в пределах от 1 140 на севере до 1 741 МДж/м2 на юге.
В итоге различия в годовых значениях радиационного баланса составляют
600 МДж/м2.
Таким образом, радиационный баланс в данном случае выступает не
только как энергетический ресурс, но и как экологический фактор: он создаёт более благоприятные условия для природных процессов на западе
области, в сравнении с её востоком.
В соответствии с географическим распределением климатообразующих факторов изменяются и составляющие гидротермического режима.
Они непосредственно отражают погодно-климатические черты по зонам
области. Термический режим – это распределение температуры воздуха
в атмосфере и его непрерывное изменение.
Как известно, земная поверхность нагревается солнечными лучами
и отдаёт тепло в воздух. Далее, на высоте, происходит турбулентное перемешивание и передача тепла от нижележащих слоёв воздуха к вышележащим. Географическое положение области в умеренных широтах, усугубляемое особенностями рельефа и спецификой атмосферной циркуляции создают закономерные условия для неотъемлемого формирования
здесь сложных и суровых климатических условий.
Суровость – одна из главных черт климата Новосибирской области.
Открытое положение территории с севера, незащищенность её с востока
и пониженный, иногда котловинный характер рельефа способствуют свободному доступу холодных арктических воздушных масс и их застою на
пониженных элементах рельефа. В отдельные годы этот процесс протекает весьма интенсивно, что приводит к значительным отклонениям от многолетних значений, нарушает общий экологический режим ландшафтов
и оказывает влияние на формирование многолетнего режима. Всё вместе
взятое приводит к значительному выхолаживанию приземных слоев воздуха и к падению температур.
36
В результате на территории области формируется длинная и холодная
зима, которая сопровождается коротким и не всегда жарким летом. Отсюда и среднегодовые многолетние температуры воздуха очень низкие. Причём эта закономерность прослеживается по всей территории области. Так,
среднегодовые температуры воздуха (многолетние, в среднем за 105 лет)
изменяются от –0,5 до –0,4 оС в подтайге, от –0,4 до +0,5 оС в северной лесостепи, от 0,5 до 0,7 оС в южной лесостепи и до 1,5 оС на южной границе
области – в сухой степи. Иными словами, годовые температуры воздуха
в Новосибирской области устойчиво варьируют в пределах 0 оС.
Следует при этом отметить, что в последние 2–3 года (2009–2011 гг.)
температурный режим летнего периода отличался пониженными значениями и никакой речи о жарком и коротком лете быть не могло. Лето было
действительно коротким, но холодным. В сочетании с холодными зимами
несколько сезонов подряд это усилило явление пониженных годовых значений теплоэнергетичсеских показателей и поменяло общую направленность климатических процессов от потепления к похолоданию.
Изменение среднемноголетней температуры воздуха по месяцам имеет несколько другие значения. Они отражают весьма низкие отрицательные температуры воздуха в зимнее время и достаточно высокие – в летний
период. Это достаточно чётко характеризует ещё одну важную черту климата Новосибирской области – континентальность.
Приведённые в табл. 9 данные взяты из единственного на сегодняшний день опубликованного справочника за период с 1881 по 1985 гг. [17],
хотя в настоящее время в Управлении Гидрометслужбы имеется электронный вариант нового справочника с данными метеопоказателей за
длинный ряд лет, с учётом последних десятилетий XX в. и первого десятилетия XXI в. Однако новые уточнённые метеопоказатели с удлинёнными рядами недоступны для широкой общественности, что создаёт определённые трудности при проведении научных исследований и возможном
обобщении полученного материала. Тем не менее, по данным табл. 9
можно с достаточно полной достоверностью судить о многолетнем температурном режиме, который в данном случае представляет определённую
оценку климата области.
37
Радиационный и тепловой режим приземных слоёв воздуха оказывает
непосредственное воздействие и на почвенный покров и находится с ним в
тесной взаимосвязи. Многолетние полевые наблюдения, проведённые
нами на почвах разного типа и в разных природно-климатических зонах
области, подтверждают эту зависимость. Установлено, что возникает
направленная зависимость теплового режима почв от климатообразующих
факторов, в частности от радиационного баланса (рис. 5, 6).
Таблица 9
о
Средняя месячная и годовая температура воздуха, С
Станция
Кыштовка
Северное
Пихтовка
Болотное
Барабинск
Татарск
Чулым
Огурцово
Здвинск
Купино
Ордынское
Маслянино
Кочки
Посевная
Краснозерск
Карасук
I
–20,3
–20,2
–19,7
–18,5
–19,9
–19,6
–19,5
–18,8
–19,9
–19,6
–19,2
–19,9
–19,6
–18,2
–19,3
–19,4
II
–18,3
–18,4
–17,8
–16,8
–18,3
–18,0
–17,9
–17,3
–18,4
–18,6
–17,7
–18,2
–18,2
–16,8
–18,2
–18,4
Температура воздуха в среднем за месяц и за год
III IV
V
VI VII VIII IX
X XI
–10,7 1,3 9,8 15,7 18,0 14,6 9,3 0,8 –9,8
–10,9 1,0 9,5 15,5 17,8 14,2 9,0 0,6 –10,1
–10,7 0,7 9,4 15,6 17,8 14,4 8,6 0,7 –10,3
–9,4 1,1 9,6 16,4 18,9 15,5 9,6 1,1 –9,7
–11,8 0,5 10,1 16,4 18,5 15,5 9,8 1,1 –9,2
–11,1 1,2 10,7 16,6 18,7 15,6 10,1 1,4 –8,8
–11,3 0,3 10,1 16,4 18,5 15,5 9,7 1,3 –9,3
–10,1 1,5 10,3 16,7 19,0 15,8 10,1 1,9 –9,2
–11,5 1,3 10,8 17,0 19,0 15,7 10,1 1,6 –9,2
–11,7 1,3 11,2 17,4 19,5 16,3 10,5 1,9 –8,6
–10,4 1,7 10,8 17,1 19,1 15,8 10,0 2,0 –8,9
–10,7 0,5 9,6 15,8 18,0 14,8 8,7 1,0 –10,0
–11,5 1,2 10,7 16,7 18,6 15,4 9,7 1,4 –9,5
–9,8 1,1 9,8 16,1 18,3 15,2 9,6 1,3 –9,6
–11,1 1,8 11,2 17,5 19,2 16,1 10,5 2,1 –8,9
–10,6 2,9 12,1 18.2 20,2 16,9 11,2 2,2 –8,5
XII
–17,4
–17,2
–17,5
–16,9
–17,0
–16,4
–17,0
–16,5
–16,7
–16,7
–16,9
–17,6
–16,9
–16,3
–16,3
–16,2
Год
–0,6
–0,6
–0,7
0,1
–0,4
0,0
–0,2
0,2
0,0
0,2
0,3
–0,7
–0,2
0,1
0,4
0,9
На рис. 5 представлены среднегодовые температуры нескольких типов почв НСО и их изменчивость по всему профилю, а на рис. 6 – их зависимость от радиационного баланса, в данном случае прослежена зависимость среднестолбчатого солонца.
Анализ среднемноголетних годовых температур на разных типах почв
(см. рис. 5) позволяет выявить ряд закономерностей в их изменчивости по
профилю. Так, отмечается стремительное нарастание годовых энергети38
ческих ресурсов до 40 см практически во всех исследованных
нами почвенных типах. Глубже
40 см они изменяются немного
и по-разному в разных почвенных типах. Так, в темнокаштановых почвах сухостепной зоны (линия 9 на рис. 5) резкий
рост температуры наблюдается
до глубины 80–100 см и совсем
небольшой по всему почвенному профилю – до 320 см. Градиент роста составляет всего
0,2–0,5 оС.
В южных чернозёмах типичной степи (линия 8 на рис.
5) на глубине 40 см отмечены
самые высокие годовые температуры в сравнении с другими
типами почв, но на трёхметровой глубине они становятся
холоднее
тёмнокаштановой почвы и комплекса почв из
солонца и чернозёма (линии 9
и 7 на рис. 5). В данном случае
налицо градиент не роста, а
падения, который составляет
0,5 оС. Для среднегодовой величины это достаточно большое значение.
Что касается засолённых
почв лесостепной зоны, то
здесь на почвах с более тяжёлым гранулометрическим составом (линии 1, 2, 3 и 5 на
Рис. 5. Среднегодовая температура
почвы в лесостепной (1–6)
и степной (7–9) зонах.
Почвы: 1 – солонцеватая тяжелосуглинистая; 2 – луговая солонцеватая тяжелосуглинистая; 3 – лесная; 4 – глубокостолбчатый
солонец; 5 – среднестолбчатый солонец;
6 – чернозем выщелоченный; 7 – чернозем
и солонцы; 8 – чернозем южный; 9 – темнокаштановая
Рис. 6. Зависимость температуры
почвы (солонец среднестолбчатый) от
радиационного баланса.
Глубины, см: 1 – 160; 2 – 120;
3 – 80; 4 – 40; 5 – 20; 6 – 10
39
рис. 5) аккумуляция тепла происходит на всех глубинах, причём градиент
роста изменяется в больших пределах, достигая от поверхности почвы до
её глубины в 40 см 3 оС , от 40 до 80 см: 0,5–0,8 оС, и до 320 см –
0,2–0,5 оС.
Чернозёмы выщелоченные, расположенные в центре области, в среднем
за
год
теплее,
чем
солонцы
глубокостолбчатые.
В данном случае оказывает влияние не столько местоположение почвы,
сколько её тип, характер засоления и гранулометрический состав. При
различных метеоусловиях многолетние температуры по всей территории
изменяются от 0 до 2 оС на поверхности и от 1,5 до 5,6 оС в пахотном слое.
Годовые температуры автоморфных и полугидроморфных почв составляют 2,3–1,8 оС.
Зависимость температуры почвы от радиационного баланса прослежена нами на различных глубинах (см. рис. 6). Показательно, что наиболее устойчивая и тесная она на глубине 40 см, менее тесные связи на глубинах 20 и 10 см, а на больших глубинах (80, 120 и 160 см) связи носят
вертикально-прямолинейный характер, что отражает неизменность температурного режима при любых показаниях радиационного баланса, причём
чем глубже, тем менее проявляется эта зависимость.
Увлажнённость территории выражается прежде всего в суммах
осадков за год. Для Новосибирской области характерна небольшая их
сумма и неравномерное распределение по сезонам года. В сумме за год
они изменяются с севера на юг от 440 до 240 мм в год: 440–400 мм в подтайге, 400–380 и 380–350 мм в северной и южной подзонах лесостепи;
350–300, 300–280 и 280–240 мм в колочной, типичной и сухой подзонах
степей (табл. 10).
Таблица 10
Среднее месячное и годовое количество осадков
в Левобережье Новосибирской области, в мм
Станция
Кыштовка
Северное
Венгерово
Усть-Тарка
Барабинск
I
15
18
18
14
20
II
13
14
13
11
15
III
14
17
15
12
15
IV
23
24
26
20
21
V
38
39
45
32
33
VI
63
58
66
50
52
40
VII
77
83
74
66
73
VIII
72
64
77
54
58
IX
42
43
46
32
36
X
35
36
42
32
34
XI
24
30
36
23
30
XII
21
25
27
18
24
Год
437
451
492
364
411
Убинское
Чаны
Каргат
Татарск
Коченево
Чистоозерное
Здвинск
Купино
Кочки
Баган
Карасук
13
13
19
15
16
13
14
11
18
11
14
10
10
13
11
11
10
10
8
13
8
9
12
11
13
14
12
10
10
9
13
9
11
21
21
22
21
20
20
17
16
21
15
17
31
30
33
30
33
25
25
24
29
24
28
53
49
51
53
51
47
47
50
48
42
43
68
69
58
71
72
63
57
67
71
61
59
64
55
60
52
58
51
54
53
59
45
44
38
34
36
31
38
30
32
29
35
28
29
34
30
36
28
33
28
28
24
32
21
25
25
22
29
25
26
19
23
18
26
17
19
18
16
23
19
19
15
16
13
20
12
15
387
360
393
370
389
331
333
322
385
293
313
Более высокая увлажнённость на севере области связана с частым
прохождением фронтов по этой территории. Причём, по мнению А.П. Сляднева [54], количество осадков зависит не только от места прохождения
фронта, но и от степени его выраженности, т. е. чем больше разница в свойствах холодных и тёплых воздушных масс, тем интенсивнее протекают
в нём синоптические процессы и тем больше выпадает осадков.
При выравнивании свойств воздушных масс фронт ослабевает, «размывается». Это ведёт к уменьшению суммы осадков. Так, например, происходит на юге области. В данном случае наблюдается большая прогреваемость подстилающей поверхности. В летнее время даже холодные воздушные массы, расположенные на фронте, прогреваются быстро, что приводит к «размыванию» фронта и уменьшению количества осадков. При
этом интенсивность и географическое распределение осадков на западе
и на востоке области отличаются. Поэтому мы сочли необходимым представить и проследить суммы осадков отдельно в Левобережье (см. табл. 10)
и в Правобережье области (табл. 11).
Таблица 11
Среднее месячное и годовое количество осадков
в Правобережье Новосибирской области, мм
Станция
Пихтовка
Болотное
Мошково
Тогучин
Огурцово
I
21
29
30
20
19
II
15
20
21
14
14
III
17
23
45
16
15
IV
26
31
30
25
24
V
45
48
42
39
36
VI
66
61
58
54
58
41
VII
74
70
69
73
72
VIII
77
68
74
66
66
IX
46
46
47
44
44
X
42
48
54
44
38
XI
36
47
52
37
32
XII
27
35
37
28
24
Год
492
526
559
460
442
Ордынское
Маслянино
Посевная
Сузун
21
19
17
321
16
14
13
24
17
17
16
24
24
28
25
30
35
42
39
39
53
65
60
55
71
75
77
67
60
65
63
59
38
47
45
40
37
43
40
53
36
32
32
46
25
24
23
37
433
471
450
505
Данные обеих таблиц наглядно подтверждают это различие. Так, в левобережной части области суммы осадков только на крайнем севере –
в подтайге – составляют достаточно большую величину: 430–490 мм в год.
В остальных зонах они опускаются до 370 мм и даже до 290 мм. В то же
время в Правобережье годовые суммы осадков самые малые – 430 мм в год.
Причём наблюдается это по всей территории, а максимальные значения
поднимаются до 520–560 мм. Таким образом и в данном случае подтверждается не только зональная, но и провинциальная изменчивость метеопоказателей по территории области.
В отдельные годы отклонения сумм осадков от многолетних значений
бывают достаточно большими. Это связано и с циркуляцией атмосферы
и с общим характером метеорежима на данный период. В качестве примера приводим изменение сумм осадков за 15-летний период по одной из
метеостанций Новосибирской области, которая расположена в колочной
степи и имеет наиболее длинный ряд наблюдений – метеостанция Купино
(табл. 12).
Таблица 12
Месячное количество осадков в колочной степи
по данным метеостанции Купино, мм
Год
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
1
12,8
13,2
15,3
12,4
8,8
6,6
14,9
17,2
1,7
14,4
10,1
18,4
2
17,5
12,4
3,1
8,9
9,7
7,8
4,5
4,8
13,4
7,7
13,0
12,9
3
34,8
3,5
10,1
11,0
17,3
5,0
4,1
7,5
1,4
14,6
8,9
8,2
4
6,9
0,0
13,6
30,9
17,8
7,1
16,3
0,0
48,8
14,8
14,9
40,4
5
11,1
8,7
10,3
19,1
42,7
23,1
31,7
13,5
24,2
10,6
96,8
5,2
6
7
25,9 74,8
82,3 63,7
24,4 103,0
53,3 79,0
39,4 66,4
25,8 62,7
34,8 27,8
30,2 18,1
18,0 30,6
46,1 34,4
60,9
7,2
59,4 91,6
42
8
54,3
70,6
40,2
25,7
50,2
89,7
73,2
59,5
21,5
10,8
58,9
18,6
9
24,5
62,7
81,0
47,5
27,6
41,5
59,3
15,3
42,1
34,8
21,7
29,6
10
23,3
2,5
16,3
10,2
6,0
65,4
51,5
23,2
30,0
13,6
24,1
55,1
11
9,9
14,7
19,1
8,2
53,8
10,8
9,2
22,3
23,8
22,1
26,1
26,1
12
24,5
21,1
15,2
16,8
27,3
23,0
20,5
13,2
15,0
10,9
34,1
14,3
Год
320,3
355,4
351,6
323,0
367,0
368,5
347,8
224,8
270,5
234,8
376,7
379,8
2002
2003
2004
10,6 13,2 23,1 12,4 26,2 94,4
8,7 10,7 2,3 16,8 28,2 29,6
11,2 13,4 36,4 38,9 35,2 32,7
98,9 38,9 29,6
66,0 30,2 13,9
20,4 121,3 27,6
18,3 44,1 16,7 426,4
15,1 17,0 18,1 256,6
23,8 20,4 28,5 409,8
Анализ таблицы подчёркивает неоднозначное поступление осадков на
земную поверхность даже за небольшой промежуток времени – с 1990 по
2005 г.
Например, в зимние месяцы сумма осадков могла изменяться от 1,7
до 15,3 мм в январе или до 53,8 мм в ноябре. Наибольшие суммы выпадают
в июле. Но и здесь они варьируют в высоких пределах – от 7,2 до 103,0 мм
в сумме за месяц. Такие колебания ещё раз подчёркивают сложность и
неоднозначность метеорежима в разные календарные годы, а, следовательно, и разнохарактерную направленность экологических ситуаций. Последние формируются при участии сразу нескольких климатических показателей, что ещё раз подчёркивает классический постулат о неминуемой
и тесной взаимосвязи климатических и экологических воздействий на
природные процессы.
1.5. Сезонные изменения климата
Сезонная ритмичность всех показателей метеорежима в умеренном
поясе выражена ярко.
Зима является самым холодным временем года. Границы зимнего периода, как и остальных сезонов года, можно устанавливать по разным
признакам. Таких признаков несколько. Назовём некоторые из них.
Например, астрономические. По астрономическому календарю зима длится три месяца: с 22 декабря (день зимнего солнцестояния) до 21 марта
(день весеннего равноденствия). Кроме астрономических признаков, можно сослаться на народный календарь, по которому зима начинается с заморозков, а кончается капелями. Однако и те, и другие признаки для
нашей территории непригодны, так как на самом деле начинается зима у
нас в ноябре, заканчивается в марте, а заморозки могут продолжаться
вплоть до июля.
Итак, для определения сезонных границ на территории Новосибирской области наиболее правильными будут климатические признаки. За
начало, а затем за конец зимы принимаются даты перехода среднесуточ43
ной температуры воздуха через –5 оС в период падения и в период роста
температур. Продолжительность зимнего периода соответственно составляет 5 месяцев – с ноября по март включительно. Зимние температуры
воздуха по всей территории области отрицательные и, например, уже в ноябре они изменяются от –8,8 до –11,3 оС, а в марте составляют около –10 оС.
Для более детальной характеристики климата НСО нами применена
методика Н.Н. Галахова [55], который с учётом биологических особенностей региона каждый сезон разбивает на несколько характерных климатических фаз. Эту же методику на протяжении многих лет с успехом применяют учёные Томского государственного университета – Л.Б. Филандышева,
Л.А. Окишева, Т.А. Ромашова [56, 57, 58, 59], что помогает им дать глубокую и всестороннюю оценку особенностей климата и экологии Томской
области во взаимосвязи с другими элементами природы.
Подобные климато-экологические фазы нами выделены для условий
Новосибирской области. В основу положены результаты сопряженного
анализа основных метеопоказателей практически всех метеостанций области за длинный ряд лет. На основании полученных данных нами даётся
оценка климатических особенностей по сезонам года.
Для Новосибирской области началом зимнего периода считается время, когда происходит переход среднесуточных температур воздуха через
–5 оС и наблюдается дальнейшее её понижение, устанавливается снежный
покров, а за конец – повышение температуры воздуха выше –5 оС и начало
снеготаяния. В соответствии с методикой [55], зимний период был разделён нами на фазы: «умеренно холодная зима», «холодная» и «предвесенье».
В период «умеренно холодной» зимней фазы на территории Новосибирской области начинаются устойчивые морозы, формируется снежный
покров, стоит пасмурная ветреная погода, с редкими оттепелями и с ростом относительной влажности воздуха до 80–90 % в подтайге и лесостепи и до 70–80 % – в степи. Интенсивное падение радиационного баланса,
характерное для последних декад осени, сохраняется и в фазу «умеренно
холодной зимы». Это время становления зимнего периода.
Экологическая сущность этой фазы заключается в том, что в этот период происходит формирование снежного покрова, и от того, насколько
своевременно он ляжет на земную поверхность, зависит будущий урожай
сельскохозяйственных культур. Своевременное формирование снежного
44
покрова, кроме того, очень важно и для защиты озимых культур от преждевременного вымерзания.
«Холодная» фаза приходится на период усиления азиатского антициклона. В данном случае отрог высокого давления, именуемый в метеорологии «осью Воейкова», проходит по 50о с. ш. и оказывает непосредственное влияние на метеорежим «холодной» фазы зимнего периода. Это
влияние выражается в стабильном усилении похолодания. Соответственно
повышается давление, выхолаживаются приземные слои воздуха. Эта фаза
наиболее продолжительна по времени во всех зонах области, и это является отрицательным экологическим моментом для многих сторон жизни
и деятельности человека, например, для сельскохозяйственного производства, авиации, мореплавания и, наконец, для здоровья людей.
В этот период наиболее высока повторяемость низких температур –
в интервале от –15 до –19,9 оС, а в таких районах, как Сума-Чебаклинское
понижение Новосибирской области или Прииртышье Омской области,
экологические функции ландшафта усугубляются ещё более и высокая
повторяемость температур распространяется уже на пределы столь низких
значений, как температуры –25 оС. В целом, экологическая функция этой
фазы выражается в установлении на достаточно длительный период типичной ясной морозной погоды, обусловленной высоким атмосферным
давлением.
Что касается увлажнённости Новосибирской области в зимние месяцы, то она составляет всего 15–25 % от годовой нормы, причём в теплый
период года выпадает значительно больше осадков (табл. 13).
Таблица 13
Доля осадков по периодам в процентах от годовой суммы
Подзона
Подтайга
Сев. лесостепь
Южная лесостепь
Колочная степь
Типичная степь
Сухая степь
Холодный период
XI–III
XI–XII
18,1
9,8
25,4
13,7
18,7
11,0
16,3
8,3
15,8
9,2
21,8
12,0
45
I
2,9
4,7
2,8
2,4
2,6
3,5
VII
18,8
17,2
20,2
22,9
22,1
18,9
Теплый период
V–VI
22,7
21,5
23,1
23,6
24,3
22,4
V–IX
69,4
61,4
68,1
72,9
71,3
64,9
Вероятные пределы колебаний сумм осадков за три зимних месяца
равны 70–120 мм в подтаёжной подзоне, 90–100 – в северолесостепной,
70–90 в южно-лесостепной и 40–70 мм – в степной. Важно отметить, что
осадки менее зональны из-за повышенной чувствительности к рельефу,
растительности и прочим компонентам природы и возрастают не только
с юга на север, но и с востока на запад – на 40–100 мм и более.
Температурный режим почв в зимний период определяется многими
факторами, среди которых ведущее место принадлежит температурному
режиму воздуха и осадкам, т. е. снежному покрову. Их влияние на термику почв освещалось неоднократно. В этом плане известны классические
работы А.И. Воейкова [60], А.Х. Хргиана[61], А.К. Шкадовой [62],
А.М. Шульгина [63, 64, 65].
Широко распространено мнение о Западной Сибири как о мощном
накопителе снега. Осадков за зиму выпадает мало, но велика их повторяемость – в среднем через 1–2 дня. За весь зимний период снежный покров
достигает наибольшей высоты во второй-третьей декадах марта – 50–70 см
на севере и 30–40 см – на юге области. Сухие холодные западные и югозападные ветры (скоростью 6–7 м/сек и более) образуют метели, снежные
заносы, перераспределяют снег, сдувают его с открытых мест, накапливают в понижениях, по окраинам лесных массивов, в колках. Но даже на период максимума южная территория области отличается небольшой высотой снежного покрова: от 20 до 30 см, а на отдельных типах ландшафтов
и до 15–10 см (рис. 7).
46
Рис. 7. Суровость зимнего периода. Снежно-температурный
коэффициент (1), высота снежного покрова на период максимума (2),
коэффициент охлажденности почв (3)
Суровость зимнего режима неоднозначно складывается из степени
охлаждения почвы и интенсивности криогенных процессов промерзанияоттаивания. На наш взгляд, специфика строения и свойств засоленных
почв, которые имеют широкий ареал распространения в НСО, проявляется
в термике именно зимнего режима. И именно эти почвы по их особенностям в зимний период В.Н. Димо [66] относит к фации умеренно холодных, типу длительно сезоннопромерзающих. Исходя из этого и тепловой
режим зимнего режима неоднократно в течение зимы создаёт ситуацию
экологического стресса, который тем более интенсивен, чем холоднее зима и незащищённее почвенный покров.
Переход через нулевую температуру в этих почвах происходит с конца октября до середины ноября на глубине 20 см, с середины ноября до
середины декабря в 40-сантиметровом слое, в конце декабря – первой по47
ловине января – на глубине 80 см и лишь в феврале – марте – на глубине
160 см. Начало промерзания почвы следует относить к несколько более
поздним срокам, чем дата перехода через нулевую температуру. В различные годы сроки колеблются. Самое раннее промерзание наступает спустя
10 дней после перехода через нулевую температуру в почве, самые поздние – спустя 20 дней.
В начале зимнего периода неблагоприятная климато-экологическая
особенность проявляется в том, что почвы уже в ноябре промерзают на
6–8 см, а в конце периода – до 120 см в северной лесостепи и до 200–210 см –
в степной зоне. Далее стоит отметить факт интенсивного охлаждения
почв. В степной зоне снежный покров не всегда держится весь зимний период, плюс к тому – он занимает небольшие площади и сдувается ветром
в микропонижения. В лесостепной и тем более в таёжной зонах больше
высота и продолжительность покрытия снегом.
Предложенный Г.Д. Рихтером [67] снежно-температурный коэффициент, а также коэффициент охлажденности почв, выведенный В.М. Кравцовым [68], – те немногие показатели, которые реагируют на особенности
подстилающего фона, отражая характерные черты ландшафтов.
Приняв за основу методику Г.Д. Рихтера, а затем В.М. Кравцова, мы
смогли определить как охлаждённость почвенного покрова в январе, так и
его морозность, что позволило сделать вывод о высокой пространственной неоднородности температурно-экологических особенностей зимнего
режима по ареалу. Например, снежно-температурный коэффициент,
наиболее значимый в нижнем течении рек Каргат, Чулым и Карасук (5,0),
на север, к лесостепной зоне, убывает до 4,0 и до 3,0 – к подтаёжной зоне.
Коэффициент охлаждённости почв убывает от 0,15 на юге области, где
невысокий снежный покров и высокая повторяемость метелей, до 0,10
в лесостепной зоне, для которой характерны оптимальные эколого-климатические условия и до минимальных значений в подтаёжной зоне –
0,05, где наибольшая высота снежного покрова и меньшая его выдуваемость ветром.
Таким образом, экологическая специфика сезона заключается в глубоком промерзании почв, длительном сохранении отрицательных температур в почвах, неодинаковом проявлении суровости почвенного климата
по территории области. Подобное явление усугубляется резким падением
зимних осадков к югу, сильными степными ветрами, сдувающими снеж48
ный покров с полей, и низкими температурами. Всё это в дальнейшем
тормозит процессы оттаивания-прогревания почв, что изменяет водный
баланс и микроклимат.
Весна устанавливается в начале апреля. Происходит увеличение солнечной радиации, стремительный рост радиационного баланса. Весна
знаменуется не только разрушением снежного покрова, но и переходом
температуры воздуха через –5 оС. В этом сезоне нами выявлены две фазы:
«послезимье» и «разгар весны». В первой из них вслед за ростом радиационного баланса увеличивается температура воздуха, происходит разрушение снежного покрова, хотя и не одновременно по территории. Разброс по
времени составляет около двух пентад, что немаловажно для дальнейшего
развития природно-биологических процессов по территории области, а, значит, и для анализа формирующихся различий в радиационном балансе
и в экологических условиях на севере и юге, на западе и востоке.
Увеличение высоты Солнца и продолжительности дня определяет
рост суммарной радиации. Но рост этот происходит в разные сроки по области. В итоге фаза «послезимья» продолжается на севере области с пятой
пентады апреля до третьей пентады мая (20 дней), в центре Барабы – с четвертой пентады апреля до первого мая (15 дней), а в Северной Кулунде –
с начала второй пентады апреля и до середины шестой либо пятой пентад
апреля (17 либо 22 дня). Это в конечном итоге приводит к оттаиванию
почвенного покрова. Сход снежного покрова способствует резкому снижению отраженной радиации и возрастанию поглощенной. Это, в свою
очередь, вызывает быстрое повышение температуры воздуха и изменение
экологической обстановки в сторону её улучшения.
«Разгар весны» характеризуется установлением среднесуточных
tв > 5 оС, стремительным ростом температур. Стремительное нарастание
тепла в эту фазу приводит к высоким расходам влаги на испарение. Следует отметить и большую изменчивость этой фазы по территории. Так, на
севере она начинается на 2–3 пентады раньше, чем на юге, но скорость
протекания весенних процессов на севере меньше. Это ещё раз подчёркивает необходимость дифференциации территории области по степени экологической комфортности.
В целом весна характеризуется обилием света (число дней без солнца
в апреле, например, равно 3–4, в мае – не более 1–2) и неустойчивостью
49
погоды. С приходом арктического воздуха ясная, тёплая погода в мае может смениться холодной, сырой, со снегопадами, резким понижением
температуры на 15–20 оС. Заморозки, обычные для весеннего периода, заканчиваются в среднем в конце мая.
В весенний период происходит полное оттаивание почвы, при таянии
снега резко увеличивается поверхностный сток воды, вскрываются реки,
наступает половодье, начинается вегетация растений. Резко возрастает активность биологических и химических процессов в почве. В этот период
можно говорить об увеличении положительных сторон экологического
потенциала.
Лето – самое теплое время года. В северном полушарии Земли оно
продолжается со дня летнего солнцестояния (22 июня) по день осеннего
равноденствия (23 сентября). Это границы астрономического лета. В климатическом плане его определяют по датам перехода температуры воздуха через определённые пределы: +10 и +15 оС, по преобладающим типам
циркуляции атмосферы и даже по биологическим особенностям поведения природных объектов.
В летний период на поверхность земли в Новосибирской области поступает большое количество солнечного тепла, в частности, суммарная
солнечная радиация по результатам вычислений, которые в данном случае
несколько занижены, изменяется по области от 1 460 МДж/м2 на севере до
1640 МДж/м2 – на юге. По данным непосредственных наблюдений (метеостанция Огурцово вблизи Новосибирска) значения суммарной солнечной
радиации намного выше и составляют за тот же период 1 800 МДж/м2 за
июнь-август. В любом случае на земную поверхность в пределах нашей
области поступает высокое количество суммарной солнечной радиации,
что соответственно сказывается на климате области и создаёт возможности для экологической комфортности.
Для циркуляционного режима лета характерно большое число дней с
антициклональной погодой, активная трансформация сухого арктического
воздуха в континентальный, вынос горячих воздушных масс из Казахстана и Средней Азии. В такие периоды погодный режим характеризуется
высокими температурами, сухостью воздуха, дефицитом осадков.
Однако, в период «умеренно теплого лета» возможны ещё кратковременные возвраты холодов. Это бывает обусловлено радиационным выхо50
лаживанием поверхности, т. е. радиационным типом заморозков. Адвективные заморозки также могут быть, но это связано с другими типами
циркуляции – крупномасштабной адвекцией арктических масс воздуха.
И если первый тип заморозков охватывает небольшие локальные области,
то второй распространяется на обширные территории и длительность его
более продолжительная.
Для фазы «устойчиво теплое лето» характерны среднесуточная температура воздуха не ниже 17 oС, общая засушливость климата, частые суховеи. Не случайно повторяемость температур в градациях 15,0–19,9 оС
наиболее высока в середине лета, а в градациях 10,0–14,9 оС – лишь в
начале и конце летнего периода. В почве на глубине – пахотного горизонта с вероятностью 50 % возможна температура до 13–19 °С. В данном
случае складывается вполне благоприятная экологическая ситуация. Но
повышенная сухость воздуха, суховейные явления опять-таки усугубляют
систему экологического фактора, способствуя формированию неблагоприятных эколого-климатических условий уже в летний период.
Осень устанавливается в конце августа при переходе среднесуточной
температуры через 10 оС – фаза «начало осени». Эту пору справедливо
называют «вечером года». В это время уменьшается приток солнечной радиации, стремительно падает, хотя и остаётся положительным, радиационный баланс, происходит резкое понижение температуры воздуха, растет
влажность воздуха. Начинается перестройка циркуляционных процессов,
что ведёт к неустойчивой погоде. Отмечаются заморозки на почве и в воздухе. В конце фазы «начало осени» температура воздуха опускается ниже
температуры почвы.
Следующая фаза – «становление осени» – продолжается до устойчивого перехода температуры воздуха через 5 оС. «Поздняя осень» длится
вплоть до выпадения первого снега и отличается резким понижением и
быстрой сменой температур, переходом их через 0 и –5 оС, понижением
дефицита влажности воздуха.
Нарастание широтных термических контрастов выражено разницей
среднедекадных температур воздуха по фазам осени. Так, в фазу «начало
осени» градиенты температур (∆t) от одной декады к другой – наименьшие, т. е. переход температур и их падение от летнего режима к осеннему
происходит плавно. Исключение составляет подтайга, где с начала осени
51
отмечается более контрастное падение тепла: ∆t = –2,1; –2,2 оС. В фазу
«становление осени» градиенты среднедекадных температур воздуха возрастают до –3,0; –4,0 оС. Это, вероятнее всего, связано с резким падением
температур во всех зонах области. К югу степень охлаждения усиливается, а похолодание продолжается и в фазу «поздней осени», потому и разность температур от одной декады к другой стабильно удерживается до
–1,8; –2,5 оС.
Количество и интенсивность осадков по сравнению с летними месяцами уменьшается, продолжительность их увеличивается. Моросящие
дожди могут идти с небольшими перерывами по нескольку дней, испарение происходит медленно. Относительная влажность возрастает. Погодные условия могут быть непохожими в разные годы: сухая, тёплая осень
одного года сменяется холодной, сырой осенью другого года.
52
2. ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПОЧВ
2.1. Климат почв
Вопросы эколого-географического значения тепловых и влажностных
условий в почвах разного типа приобретают особую значимость в наше
время – период повышенного загрязнения атмосферы, почвенного покрова
и водотоков. Климат почвы является важной составляющей природнотерриториальных комплексов разного ранга – от зонально-провинциальных
до урочищ и фаций. П.А. Костычев, впервые в 1886 г. – выдвинувший понятие климата почвы, представлял его как преломление атмосферного
климата через специфические особенности и свойства почвы. Очень важным моментом явилось заключение В.В. Докучаева [69] о значении влаги
и температуры почвы именно в почвообразовательном процессе. Это в значительной мере усилило роль всевозможных показателей почвенного климата при объяснении не только особенностей физико-механических и химических свойств почв, но и их значения на генетическом уровне.
Вопрос о климате почвы впервые был поднят в агроклиматологии ведущим учёным-агроклиматологом П.И. Колосковым [70]. По его определению, климат почвы – это «совокупность внутрипочвенных физических
явлений годовой и суточной цикличности, влияющих на жизнь и продуктивность почвы и находящихся в зависимости от внешнего климата, почвенного субстрата и воздействия на почву и её покров» Важной заслугой
П.И. Колоскова является то, что он практически первый выделяет почвенную климатологию в особую дисциплину. Задачами этой дисциплины
должны стать: изучение почвенного климата, его формирования, развития,
географического распределения. Кроме того, учёный большое значение
придаёт развитию теоретических вопросов климата почв.
Позднее понятие о климате почв было уточнено А.М. Шульгиным
[63, 64, 65] – крупным советским учёным в области агроклиматологии
и почвенной климатологии, который много сделал для развития этих наук,
особенно наук о климате почв. По его определению, «климат почв – это
53
многолетний режим температуры и влажности почвы, почвенного воздуха
и других элементов, зависящий от комплекса природных условий и производственной деятельности человека и регулируемый последним в сельскохозяйственных и других целях». А.М. Шульгин обобщил и систематизировал накопленный к тому времени материал по элементам климата
почв, подчеркнув особенности их географической изменчивости.
Во второй половине XX столетия группой учёных (Т.И. Азьмука,
Л.В. Воронина, Г.М. Дзюба, В.М. Кравцов, В.Н. Мальцев, Т.Д. Модина,
Г.М. Позднякова, Р.А. Пазухина и др. под руководством А.П. Сляднева)
была проведена сложная и весьма кропотливая работа по полевым наблюдениям в основном в теплый период года за гидротермическим режимом
почв разных типов от зонального до азонального ряда на территориях
Томской, Новосибирской областей и Алтайского края. На следующем этапе исследований было проведено обобщение накопленного полевого материала с последующим выявлением почвенно-климатических комплексов
во всех зонах Новосибирской области и их детальной оценкой.
На территории Новосибирской области встречается широкий спектр
почв, среди которых распространены как почвы зонального ряда, так и азонального. К зональным почвам относятся: дерново-подзолистые в подтайге, серые лесные почвы и чернозёмы выщелоченные в северной лесостепи,
чернозёмы обыкновенные и чернозёмы оподзоленные в южной лесостепи,
южные чернозёмы в степной зоне. В азональный ряд почв входят все почвы солонцового типа, аллювиального, болотного. К почвам солонцового
типа относятся: солонцы высокостолбчатые, солонцы среднестолбчатые,
глубокостолбчатые, солончаки и солоди. Все они различаются по глубине
залегания солонцового горизонта, по физико-механическим и химическим
свойствам.
Многообразие климата почв на обширной территории Новосибирской
области привело к необходимости систематизировать их. Так, Т.И. Азьмука и Л.В. Ворониной [71] проведена систематика автоморфных зональных
почв Новосибирской области по условиям тепла и влаги и по степени благоприятствования для возделывания сельскохозяйственных культур:
- подтаёжная подзона – почвы дерново-подзолистые и серые лесные –
умеренно холодные летом и умеренно тёплые зимой, малоблагоприятные
для возделывания сельскохозяйственных культур;
54
- северная лесостепь – почвы серые лесные и чернозёмы выщелоченные – умеренно холодные летом и умеренно холодные зимой, относительно благоприятные для возделывания зерновых культур;
- южная лесостепь – чернозёмы обыкновенные и оподзоленные –
умеренно тёплые летом и холодные зимой, благоприятные;
- колочная степь – почвы засушливые с недостаточными и плохими
условиями весеннего увлажнения, с интенсивным расходом почвенной
влаги и весьма неустойчивым увлажнением;
- типичная степь – почвы очень засушливые с низким весенним
увлажнением, с интенсивным расходом почвенной влаги и очень неустойчивым увлажнением в летний период;
- сухая степь – почвы сухие с очень плохим весенним увлажнением,
умеренным расходом почвенной влаги и очень неустойчивым увлажнением в летний период.
Подобная классификация раскрывает климатические и микроклиматические особенности почвенного климата внутри Новосибирской области, подчёркивает уникальность климата почв, степень возможного использования в сельском хозяйстве.
При этом эколого-географические особенности климата почв проявляются через весь комплекс особенностей атмосферного климата, физических и химико-механических свойств почв, особенностей их местоположения. Закономерности теплового режима почв, кроме всего прочего, обусловливаются историческим развитием Западно-Сибирской равнины как
аккумулятивной территории с преобладающим плоским рельефом, замедленным поверхностным стоком и слабым дренажом поверхностных вод.
В связи с этим рассмотрим особенности гидротермического режима
разного типа почв, его изменчивость по сезонам года и в среднегодовом
варианте.
В простейшем метеорологическом элементе – средней годовой температуре почвы – как в фокусе, отражены важнейшие физические процессы, которые происходят в атмосфере и в почве. Исходя из этого, среднегодовую температуру почвы рассматривают как результат процессов теплообмена в самой почве и в системе «приземный слой воздуха – растение
– почва – горная порода». Поэтому изучение этого показателя необходимо
и для выявления особенностей почвенного климата, и для рассмотрения
экологических процессов и их взаимодействия с двумя взаимопроникающими средами – почвенной и растительной.
55
По данным режимной сети Гидрометслужбы среднегодовая температура почвы на её поверхности изменяется на 1–2 оС, и при этом строго
прослеживается зональность: 0 оС в подтайге, 1 оС – в лесостепи и 2 оС –
в степи. Отмечается, что температуры поверхности засолённых почв на
1 оС ниже, чем на незасолённых автоморфных. Причём с глубиной температура повышается и составляет 3,3–4,6 оС, что в среднем за год на 1 оС холоднее, чем на незасолённых.
На засолённых чернозёмах идёт активная аккумуляция тепла на всех
глубинах, и экологический риск несколько снижается, причём на западе
области он выше, чем на востоке. Это объясняется сложной изменчивостью среднегодовых температур по территории области. Например, солонцеватые чернозёмы на западе НСО в Купино на 0,5–1,2 оС теплее, чем
на юге Омской области – в Русской Поляне. Причём эта дифференциация
с глубиной возрастает. Чернозёмы выщелоченные, расположенные в центре области и западнее глубоких солонцов, в среднем за год теплее, чем
глубокие солонцы. В данном случае на температуру почвы оказывает влияние не столько местоположение, сколько тип почвы, характер её засоления, гранулометрический состав.
Таким образом, среднегодовая температура по всей территории НСО
изменяется от 0 до 2 оС на поверхности и от 3,5 до 5,6 оС в пахотном слое
и по всей глубине профиля. Годовые температуры автоморфных и полугидроморфных почв положительны, изменчивость их по территории составляет 2,3–1,8 оС. Засолённые почвы в среднем за год холоднее незасолённых.
Исходя из этого, можно утверждать, что экологический риск температурного режима почв несколько выше в верхнем горизонте почвенного
профиля. Возрастает он на почвах незональных – в почвах гидроморфного
ряда. Однако с глубиной у всех типов почв температуры положительны
и достаточно высокие, а значит, экологическое напряжение снижается, создаются более благоприятные экологические условия температурного режима почв.
Ярко выраженная сезонная ритмичность всех компонентов природы
в умеренном поясе обусловливает и сезонный ход температуры почвы,
и своеобразие факторов климатообразования, что отражается в специфике
теплового режима почв.
56
За начало холодного периода в почве приняты даты перехода через
нулевую температуру. Но эти даты ещё не знаменуют начала промерзания
почв, потому что максимальная глубина нулевой изотермы и глубина
промерзания почвы – различные понятия. Engelhardt [72], а впоследствии
и А.К. Шкадовой [62] было отмечено, что в первом случае это нулевая
температура, полученная путём интерполяции из наблюдений по вытяжным термометрам, во втором – отражение сложного процесса, происходящего в природных условиях при температуре несколько ниже 0 оС.
В зимний период в течение практически всего сезона климат почв
можно определить как суровый. Уже в начале зимнего периода неблагоприятные экологические условия проявляются в том, что в ноябре (фактически осеннем месяце) почвы промерзают на 6–8 см. Вероятные пределы
выхолаживания пахотного горизонта (от 0 до 20 см) в январе колеблются
от –5 до –7 оС в подтаёжной и лесостепной подзонах. К югу области эти
значения становятся более суровыми, а, значит, усугубляются и экологически неблагоприятные условия. Например, в степной зоне (колочная и типичная степь) почвы промерзают до –7, –9 оС, а ещё южнее – в сухостепной подзоне – уже до –10, –12 оС. При этом интенсивное промерзание сохраняется и в марте (рис. 8).
Приведенная на рисунке географическая изменчивость подчёркивает
сложные экологические условия почвенного покрова в зимний период.
Они выглядят тем более суровыми, если их сравнивать с климатическими
условиями, возникающими в зимний период в других регионах. Так, даже
в более северных районах Европейской территории России (Санкт-Петербург, Архангельск, Киров) температура почвы на глубине 20 см с января
по март изменяется всего от 0 до –4 оС, а на глубине 80 см она уже положительна. В наших условиях обращает на себя внимание тот факт, что
к концу холодного периода отрицательные температуры проникают в глубину профиля до больших значений: 250–270 см, т. е. до 2,5 м и даже почти до 3,0 м. Наряду с этим можно отметить, что температуры почвы ниже
0 оС в течение зимнего периода держатся по 140–155 дней на глубине
40 см, по 120–140 дней на глубине 80 см и до 80–120 дней на больших
глубинах (120–160 см).
57
Рис. 8. Максимальная глубина промерзания (1) и температура
пахотного слоя почв (2) в январе. На врезке динамика
промерзания почв в подтайге (3), лесостепи (4) и степи (5)
Таким образом, почва, как один из важнейших компонентов природной среды, является также наиважнейшим показателем совместимости её
свойств и режимов с экологическими условиями. Последние на территории НСО могут характеризоваться следующим образом:
- относительно благоприятные;
- малоблагоприятные;
- неблагоприятные;
- остро неблагоприятные.
Это зависит от типа почвы, её местоположения и от времени года,
а значит – от климатических условий и атмосферных процессов.
Глубокое промерзание почв тормозит процессы их оттаиванияпрогревания. Это изменяет водный баланс, микроклимат и может оказать
отрицательное воздействие на перераспределение всех показателей тепловлагообмена.
58
Оттаивание почв начинается в южных зонах и быстро продвигается
к северу. Например, переход температур через –5 оС на востоке региона
растягивается на 10 дней, через 0 оС – на 17, а через +5 оС – на 24 дня. На
западе области – соответственно через 10, 12 и 22 дня, т. е. сроки несколько короче, что говорит о более мягким климате, если его можно назвать
таковым в наших сложных эколого-климатических условиях.
В условиях континентального климата НСО высока повторяемость
лет с одновременным разрушением устойчивого снежного покрова и его
окончательным таянием. В такие годы более выражено испарение с поверхности почв, причём в более ранние сроки. Подсчитано [73], что такие
вёсны на юге степной зоны составляют 64–68 % от общего числа лет, на
севере лесостепной – несколько меньше – 32–48 %. В целом, повторяемость лет с аномальным течением «послезимья» возрастает с севера на юг,
в этом же направлении растёт и засолённость почв.
Оттаивание почв чаще всего идет и снизу, и сверху, в результате чего
образуются так называемые «линзы холода». Глубина их залегания может
составлять 70–80 см. В почвах северной лесостепи они иногда опускаются
до 200 см и держатся всю весну, что в очень большой степени создает
сложные экологические условия для развития растительной массы в последующий – летний сезон (рис. 9).
а
б
Глубина, м
t оС
IV
V
Месяцы
IV
V
Рис. 9. Линзы холода весной (заштрихованы):
а – типичная степь; б – северная лесостепь
59
Почвы прогреваются в первые дни после оттаивания, и тем скорее
и интенсивнее, чем южнее расположена зона: в лесостепи температура переходит через 0 оС в сроки с 1 по 10 апреля на глубине 20 см, т. е. в пахотном слое почвы, через 10 дней – на глубине 40 см и с 17 по 24 апреля –
на глубине 80 см. До 5 оС верхние горизонты почв прогреваются уже с середины и до конца апреля (20–40 см) в сухостепной подзоне, с конца апреля до I декады мая в типичной степи и, наконец, с конца мая по I декаду
июня в северной лесостепи. Как видим, и здесь хорошо прослеживается
зональность. В этом случае температура 10 оС опускается до 50 см в лесостепной зоне в начале июня, в колочной степи – до 70 см, в типичной –
почти до 150 см почвенного профиля. К моменту полного оттаивания почв
весной запасы влаги, как правило, сильно уменьшаются, расходуясь на
испарение, а в таких почвах, как солонцы, могут полностью уничтожиться.
Мы сочли, что оценку гидротермического режима почв по остальным
сезонам года наиболее целесообразно провести на основании наших непосредственных полевых исследований в разных зонах НСО, а для более
чёткого воспроизводства полученных результатов и в соответствии с поставленными задачами особенности гидротермического режима почв
рассмотреть отдельно по их типам: почвы чернозёмного и почвы солонцового ряда.
2.2. Экологические аспекты
теплового режима чернозёмных почв
В Новосибирской области чернозёмы располагаются на плоских вершинах грив и в верхней части прилегающих к ним склонов. Известно, что
максимальные колебания температур происходят в основном до глубины
20–40 см. Суточный теплооборот в солонцах Заволжья [74] составляет 50 см,
в каштановых почвах – 45, в многолетнемерзлых толщах [75] – 35. Ниже
этого уровня колебание температурной волны начинает затухать. Исследователи климата почв вполне однозначно пришли к выводу о несомненном значении для сельскохозяйственного производства температуры почв
на малых глубинах: именно здесь наибольшая густота корневой системы,
20-сантиметровый слой – пахотный, по температуре верхнего слоя устанавливаются сроки сева и т. д. Итак, именно этот слой заслуживает наиболее пристального внимания. Кроме того, облегченный гранулометрический
60
состав является одной из причин высокой термической изменчивости
этих почв.
Изменчивость температурного режима почв различного гранулометрического состава под влиянием погодных условий настолько выразительна, что может быть сравнима с широтными различиями. В наших
условиях она еще более контрастна из-за высокой повторяемости погод
разного типа. Плюс к этому широкий диапазон почв с разным гранулометрическим составом в Западной Сибири вообще и в наших почвенных
комплексах в частности существенно расширяет возможности сравнительной оценки данной зависимости. И если на основании скрупулезных
исследований на почвах европейской территории установлены разности
для супесчаных и суглинистых типов, то в данном случае появляется возможность продлить этот ряд, используя наблюдения на почвах средне- и
тяжелосуглинистых.
Положения черноземов на повышенных элементах рельефа, хорошая
обдуваемость их поверхности и увеличение затрат тепла на испарение (LE)
в мае приводят к тому, что приходная часть радиационного баланса в
увлажненные годы с частой фронтальной деятельностью меньше, чем в
другие, что сказывается и на степени прогреваемости черноземов. Годы
наблюдения были весьма неодинаковы по метеоусловиям, с общим уклоном к увеличению увлажненности. Характерным и очень важным следствием этого явились флуктуации температурного режима почв. Например, теплый хорошо увлажненный режим способствовал формированию
повышенных тепловых ресурсов и в профиле почвы.
Отрицательный радиационный баланс и глубокое промерзание черноземов зимой создают предпосылки для медленного их оттаивания и прогревания, что характеризует их в этот период как почвы с мало благоприятными экологическими условиями. Максимальная глубина промерзания
почв, равная 150 см, тормозит в дальнейшем и процесс прогревания.
Именно поэтому и профиль почвы с начала весны до положительных температур может нагреваться на 10–20 дней раньше, чем в другие годы
наблюдений: до 5 оС во второй пятидневке мая (в остальные годы во II декаде месяца), до 10 оС – в конце II декады мая, в конце месяца – при оптимальном метеорежиме и лишь во II декаде июня в холодные и увлажненные годы.
61
Важно подчеркнуть, что в среднем за длинный ряд лет устойчивый
переход температуры через 5 оС происходит в начале мая, через 10 оС – во
второй его половине, на западе НСО – в конце апреля и в конце мая соответственно.
Например, в Европейской части России, даже в более северных ее регионах, глубина, на которой можно встретить t = 10 оС, ограничена уровнем 1,5–2,2 м. В наших условиях, 40-сантиметровый слой как более
уплотненный, тонкопористый и практически бесструктурный, в год относительно теплый, недостаточно увлажненный прогревается до 10 оС
только в I декаде июня – спустя 15 дней после нагревания пахотного горизонта, по многолетним данным – через 9–10 дней (рис. 10).
8
12
16
20 tM, оС
Август
Месяц, декада
июль
июнь
4
Рис. 10. Температурный режим почв в летний период
в южной лесостепной подзоне (Карачи) на глубине 40 см в год
относительно теплый, недостаточно увлажненный.
Почва: 1 – чернозем обыкновенный; 2 – глубокостолбчатый солонец;
3 – среднестолбчатый солонец; 4 –черноземно-луговая;
5 – корковый солонец; 6 – торфянисто-болотная; 7 – торфяно-болотная
62
Другое дело, когда речь идет о нагревании почвы до 15 оС. В условиях лет теплых, достаточно хорошо увлажненных это возможно во II декаду июня на глубине 20 см, а в III декаду июня – на глубине 40 см. Увлажнённость территории меняет картину. Так, в годы относительно теплые,
с разной степенью увлажнения устойчивое прогревание почвы происходит спустя 5–7 дней, а в холодные, слабо увлажнённые – лишь в июле.
При этом важно, что в холодные годы 40-сантиметровый слой не нагревался совсем.
В температурном режиме обыкновенных черноземов определяющую
роль может играть атмосферное увлажнение, главным образом по той
причине, что грунтовые воды этих почв располагаются на большой глубине, следовательно особого влияния на температурный режим не оказывают. Зато роль атмосферного увлажнения, в сущности, выходит на первый
план.
На наш взгляд, именно поэтому и прогревание почвы до 15 оС в разные по увлажнению годы неидентично. В холодные и хорошо увлажненные годы черноземы способны прогреться до более высоких температур,
чем в холодные, с недостаточным увлажнением. В годы наших наблюдений эта разница составляла 10–15 дней. По всей вероятности, такое явление можно объяснить высокой восприимчивостью чернозёмов к температурным колебаниям, и при меньшем увлажнении их профиль более подвержен внешним воздействиям.
При этом пахотный слой чернозёмов очень активно отвечает на
внешние колебания температуры и увлажнённости. Положительные черты
их температурного режима проявляются в данном случае в том, что пахотный слой прогревается до 20 оС и выше. В условиях же меньшей атмосферной теплообеспеченности (например, в лесостепной зоне) этот процесс происходит в фазы кущения и цветения зерновых культур. Всё это
в целом формирует благоприятные экологические условия в летний период а, значит, создаёт достаточно положительные ресурсосберегающие
факторы, что очень важно именно на период вегетации растений.
В годы, оптимальные по метеорологическому режиму, пахотный горизонт уже в конце июня способен прогреваться до 1 оС, а через 3 декады
и до 20 оС (рис. 11). По характеру метеоусловий и тепловому балансу этот
год, отмеченный на рис. 11, принят нами за оптимальный.
63
Относительно тёплый и относительно хорошо увлажнённый по метеоусловиям год однако характеризуется высокой интенсивностью положительных температур, которые достигают 28 оС в приповерхностном
слое, 22–24 оС на глубинах 5–10 см и 18–20 оС в 15–20-сантиметровом
слое. Такое накопление тепла в чернозёме обыкновенном объясняется его
физическими свойствами – высокой теплопроводностью и благоприятной
теплоёмкостью. В итоге в данном типе почвы при данном типе погоды
формируются высоко благоприятные экологические условия.
В периоды лет с повышенной солнечной инсоляцией температурное
поле будет иметь еще более высокое напряжение, что может привести к обширному прогреванию почвенного профиля, а во многих случаях – сопровождаться почвенно-воздушной засухой.
Рис. 11. Температурный режим чернозема обыкновенного в пахотном слое
за вегетационный период относительно теплого и относительно хорошо
увлажненного года (исходные данные Г.М. Дзюбы [76]):
1 – температура воздуха; 2 – недостаток насыщения; 3 – осадки;
4 – температура почвы на глубине 20 см
64
Экологические условия такого периода носят весьма двойственный
характер, изменяясь от слабо благоприятных, через относительно благоприятные до вполне благоприятных (табл. 14).
Таблица 14
Продолжительность положительных температур (в днях)
на чернозёме выщелоченном в южной лесостепи
в годы с разными типами погодного режима
Продолжительность температур
в почве выше, оС
5
10
15
20
Метеорологический тип года
Теплый, хорошо увлажненный
Относительно теплый, относительно хорошо
увлажненный
Относительно теплый, недостаточно увлажненный
Холодный, очень хорошо увлажненный
Холодный, недостаточно увлажненный
145
152
114
104
94
65
42
11
152
114
75
–
130
136
115
76
50
33
–
–
В данном случае прослеживается продолжительность температур
выше +5, +10, +15 и +20 оС. В тёплый, хорошо увлажнённый год экологически благоприятные положительные температуры сохраняются в пахотном слое почвы от 42 до 145 дней, в годы относительно тёплые, относительно хорошо увлажнённые – длительность температур выше 5 оС возрастает, а всех остальных сумм температур (выше 10, 15 и 20 оС) –
уменьшается. Минимальных значений продолжительность температур
выше всех положительных пределов достигает в годы холодные, недостаточно увлажнённые [77].
Как видно из представленного материала, большую роль играет погодный режим, и проведенная нами классификация летних периодов по
типам этого режима очень наглядно отражает экологическую степень
большей или меньшей комфортности теплового режима в почвенном профиле и для сельскохозяйственных культур, и для естественной растительности, и для различных биологических особей.
Учитывая высокую повторяемость засух в НСО, можно с уверенностью утверждать, что прогревание верхнего слоя черноземов в подавляющем большинстве высокое и экологические условия при данном типе по65
годы благоприятные. Хотя, несмотря на интенсивную аккумуляцию тепла
в верхнем слое почвы, оно далеко не всегда расходуется продуктивно.
Часть тепла идет на испарение, а при отсутствии влаги (низкий уровень
капиллярной каймы плюс дефицит осадков) – на непродуктивное нагревание почв. Изложенное подтверждает потребность в той системе мелиоративного воздействия, которое будет способствовать целенаправленному
использованию тепла, накопленного почвой.
Холодная зима может привести к более позднему прогреванию почв
до 5 и 10 оС и укорачиванию периодов с этими температурами. Так, в холодном и недостаточно увлажненном году период с температурой более 5 оC длился на 9 дней, более 10 оC – на 35 и более 15 оС – на 60 дней
меньше, чем в год, более благоприятный по метеоусловиям (теплый и хорошо увлажненный).
Условия вегетации растений в годы наблюдений также были различны. Наиболее экологически благоприятные условия по степени теплообеспеченности складывались в год теплы, хорошо увлажненный
(∑t > 10 оC = 2 061 оC), менее комфортные – в год холодный, недостаточно
увлажненный (∑ t >10 оС = 1 327 оС).
Этот вывод достаточно веско подтверждается количественным итогом - суммами температур за период вегетации (табл. 15).
Таблица 15
Суммы температур в почве выше 10 С на глубине 20 см
о
Год
1968
1969
1970
1871
1972
Обыкновенный
чернозем
1 816
1 961
1 624
2 061
1 327
Среднестолбчатый
солонец
1 496
1 551
1 451
1 573
1 210
Черноземнолуговая почва
1 326
1 585
1 490
1 636
1 250
Корковый
солонец
1 092
1 384
1 229
1 516
1 350
В верхних слоях чернозема обыкновенного суммы температур сильно
варьируют по годам. Временной градиент менялся в среднем от 150 до
300 оС, экстремальное отклонение составило 734 оС.
При этом роль увлажнения проявляется и в процессах аккумуляции
тепла в почве. Нами установлено, что в годы пониженной теплообеспечен66
ности (относительно теплый или холодный), но при большем атмосферном увлажнении тепла в почве накапливалось больше. Так, в относительно
теплый и относительно хорошо увлажненный год чернозем обыкновенный был теплее, чем в год относительно теплый и недостаточно увлажненный. В холодный и очень хорошо увлажненный год почвы прогрелись
лучше, чем в холодный и недостаточно увлажненный. В первом случае
разница составила 150 оС, во втором – 300 оС.
Одно из важнейших свойств черноземов – обогащенность гумусом –
находится в непосредственной связи с их температурным режимом, что
хорошо прослеживается на примере радиационного баланса. Гумус, содержащийся в верхних слоях почвенного профиля, способен оказывать
влияние на отражательную (через цвет и увлажненность) и излучающую
(через оструктуренность и плотность) способности почвы. Темная поверхность гумусированных черноземов уменьшает отражение, но плохая
оструктуренность гумусового горизонта способствует усилению эффективного излучения. Первая зависимость приводит к росту радиационного
баланса, вторая – к его уменьшению. На все это накладывается влияние
увлажнения.
В результате создается сложная картина зависимости радиационного
баланса от свойства чернозема, а температурного режима – от изменений
радиационного баланса (рис. 12).
67
Рис. 12. Зависимость температуры почвы чернозема обыкновенного на
глубине 20 см от радиационного баланса (а) и температуры воздуха (б)
по наблюдениям 1968–1972 гг.: 1 – май – июль; 2 – август – сентябрь
В мае – июле, при одних параметрах увлажнения, окраски подстилающей поверхности и значений эффективного излучения зависимость одна,
в осенний период – совершенно другая. Достаточно тесной выглядит связь
между температурой воздуха и температурой почвы и прослеживается она
в годы с различным метеорежимом в верхних горизонтах почв, особенно
черноземов (рис. 13).
а
б
в
Рис. 13. Сезонные изменения температурного режима чернозема
обыкновенного (а) и солонца глубокостолбчатого (б), черноземно-луговой
почвы (в) в год очень теплый, недостаточно увлажненный
Именно здесь выше суточные и сезонные колебания температуры, а это,
безусловно, сказывается на континентальности климата почвы. На глубине
20 см она равняется 142 %, 40 см – 122 %, 80 см – 94 %. С глубиной (260
и 320 см) температурная контрастность смягчается до 66 % и 33 % [78].
Высокая роль соотношения температуры воздуха и температуры почвы отмечалась ещё в начале предыдущего столетия [79], когда была предпринята удачная попытка ввести коэффициент для перевода температуры
воздуха в температуру почвы. Это был весьма положительный и крайне
необходимый шаг, который в частности предполагал дальнейшее развитие
данной тематики и делал акцент на получение соотношений в экологической стабильности либо нестабильности теплового режима почв и воздуха.
Дальнейшее развитие проявилось в первую очередь в глубоких трудах одного из корифеев почвенной климатологии В.Н. Дино [80], которая
68
получила и обосновала совершенно новый по своей значимости коэффициент, названный ею коэффициентом нагреваемости почв (Кн). Суть его
заключается в том, что он показывает соотношение активных температур
в пахотном слое почвы (на глубине 20 см) и в воздухе на стандартной высоте наблюдений – 2,0 м. В том случае, когда это соотношение равно единице, в природе наблюдается оптимальное распределение тепла в почве
и в воздухе, если оно больше единицы, сильнее прогреваются верхние
слои почвы, если меньше единицы – воздуха.
Нами был рассчитан коэффициент нагреваемости почв по данным полевых наблюдений на естественных ландшафтах с чернозёмными почвами
в среднем за 5 лет и за каждый год в отдельности. Средняя его величина
оказалась равной 0,832. Это означает, что тепловые условия чернозёмных
почв в данном ландшафте ниже, чем приземных слоёв воздуха, и в итоге
по данному показателю отчётливо проявляется экологическая недостаточность тепловых ресурсов. В разные годы коэффициент нагреваемости
почв менялся от 0,75–0,78 в холодном, недостаточно увлажнённом году до
0,88–0,89 в тёплом, хорошо увлажнённом.
Следовательно, в данном случае преобладало направление теплообмена от воздуха к почве. Но отмечена достаточно интенсивная способность почвы поглощать тепло в период прохладной и увлажнённой погоды. В целом всё это характеризует способность чернозёмных почв нашего
региона к экологической мобильности, а, следовательно, можно говорить
о возможности более полного и рационального использования этого типа
почв как в сельском хозяйстве, так и непосредственно для нужд человека.
Сами по себе почвы чернозёмного типа создают ту самую в разной степени благоприятную экологическую среду, которая становится одним из факторов выживания, развития и процветания растений, животных и человека.
Черноземы обыкновенные характеризуются тяжело- и среднесуглинистым гранулометрическим составом, низкой водопроницаемостью, слабой
естественной дренированностью [81]. В целях более углубленного исследования их теплового режима были найдены связи между температурами
почв на стационаре и на близ расположенной Здвинской метеостанции,
имеющей длительный ряд наблюдений (табл. 16).
Достаточно тесная связь позволяет рассчитать температуру чернозема
обыкновенного по данным режимных наблюдений в годы, когда они на
стационаре не проводились. Причём в годы наблюдений изменчивость со69
ставляющих теплового баланса была существенной. Разности от года к году составили 85–105 МДж/м2мес. Суточные изменения радиационного
баланса в 1972, 1977 и 1978 гг. показали, что его максимум отмечен
в 1977 г., минимум – в 1972 г. Различия проявляются прежде всего в полуденные часы, когда интенсивность радиации максимальна, в утренние
и вечерние часы различия сглаживаются. Однако общие закономерности
микроклиматической изменчивости сохранялись.
Таблица 16
Математическая зависимость между температурами почв
на площадках полевых наблюдений и на метеостанции
Часы суток
7
10
13
16
19
22
Уравнение регрессии
Y = 1,36X – 2,45
Y = 0,97X + 0,61
Y = 1,18X – 2,34
Y = 1,21X – 1,81
Y = 0,70X + 6,91
Y = 1,08X + 0,49
Коэффициент корреляции
0,60
0,85
0,90
0,89
0,72
0,84
Примечание. X – температура почвы на глубине 20 см на Сарыбалыкском стационаре, Y – то же, на Здвинской метеостанции.
Неодинаковый приток энергоресурсов в разные годы ослаблял либо
усиливал интенсивность составляющих баланса, вызывая их перераспределение. Так, в очень теплый, сухой год в среднем за сутки радиационный
баланс выше на почвах, расположенных в понижениях (на торфяноболотных почвах выше, чем на солонцах, на солонцах выше, чем на черноземах), так как более влажная поверхность отражает меньше радиации,
а различия в увлажненности существенны именно в такие годы. К тому же
отражённая радиация (Rк) на солонцах была на 5–10 % ниже, чем на черноземах, и на 3–5 % выше, чем на торфяно-болотных почвах, а эффективное излучение на солонцах меньше, чем на черноземах, и выше в сравнении с болотными и торфяно-болотными почвами. Также было отмечено
[44, 82, 83], что в годы и периоды увлажненные изменяется альбедо сухих
почв, что приводит к изменению и отражённой радиации. И, как следствие, в такие годы, как 1972, радиационный баланс, по нашим наблюдениям, был выше на черноземе и ниже на торфяно-болотной почве.
70
Погодичные отклонения в период наблюдений отмечались главным
образом в сторону повышения температуры на 5–7 оС, а понижения на
2–3 оС – лишь в холодном 1972 г. С помощью полевых наблюдений нам
удалось установить, что пахотный слой почвы прогревался до 5 оС в последней декаде апреля, в первой же пятидневке мая лишь в 1972 и 1978 гг.
Это было на 5–10 дней раньше, чем в черноземах Карачинского комплекса. Далее tп > 5 оС довольно быстро распространялась вглубь по профилю –
до 40 см в I декаде, 80 см – в конце II декады и 160 см – в III декаде мая.
Устойчивый переход температуры через 10 оС в пахотном слое происходит в конце мая в среднем многолетнем и в годы наблюдений, близкие к ним по метеорежиму, в холодные годы, с оптимальным увлажнением – на 2–8, в очень теплые, с очень слабым и недостаточным увлажнением – на 14–15 (II декада мая) и в жаркие, сухие – на 25 дней раньше среднемноголетних дат. Что касается лет наблюдений с разным погодным режимом, то существенно менялся и тепловой режим в почвах даже одного
типа. Так, продолжительным было прогревание пахотного горизонта
чернозема в жаркий, сухой год, когда температура более 5 оС держалась
190 дней, более 10 оС – 158 дней, более 15 оС – 98 и дней и более 20 оС –
39 дней (рис. 13).
К этому следует добавить, что сезонное прогревание автоморфных
почв на юге лесостепи (Сарыбалык) глубже и продолжительнее, чем на
более северных комплексах (Карачи), а большая повторяемость лет с теплым, очень теплым и жарким погодным режимом способствует формированию иного, более благоприятного в экологическом отношении температурного режима внутри почвенного профиля (см. рис. 13).
Немаловажно, что в годы очень теплые с крайне слабым недостаточным увлажнением продолжительность периода с температурой более 5 оС
была на 40–30, более 10 оС – на 30–10, а в год холодный, с оптимальным
увлажнением (1972) – на 45–50 дней меньше, чем в жарком, сухом году
(рис. 14).
Наглядно демонстрируют этот вывод и суммы положительных температур, вычисленные нами по результатам непосредственных полевых
наблюдений на почвах разного типа, где помимо зонального типа – чернозёма обыкновенного, присутствует и целый комплекс почв азональных:
71
чернозёмно-луговая почва и несколько типов наиболее широко встречающихся солонцов – глубокостолбчатые, среднестолбчатые, высокостолбчатые и корковые (табл. 17).
Рис. 14. Суточный ход температуры черноземно-луговой почвы в пахотном горизонте при разных типах погоды, 1970 г.:
а – I тип ( ясно, тихо), б – II тип (ясно, ветер), в – III тип (переменная облачность,
тихо), г – IV тип (переменная облачность, ветер); 1 – на поверхности почвы;
2–5 глубины в см (5, 10, 15, 20)
Таблица 17
Суммы активных температур в пахотном слое почв
Сарыбалыкского стационара в разные по метеоусловиям годы, оC
Метеорологический
тип года
Жаркий сухой
Очень тёплый сухой
Очень теплый недостаточно увлажнённый
Год
Типы почвы
Черно- Солонец Черно- Солонец Солонец Солозём
глубоко- земно- средне- высоко- нец
обыкно- столбча- луговая столб- столбча- корковенный
тый
почва чатый
тый
вый
1982 2 480
2 351
2 441
2 360
2 106
1 959
1981 2 385
2 245
2 441
2 330
2 067
1 809
1977 2 000
2 053
2 099
2 149
1 790
1 700
72
Тёплый недостаточно
увлажнённый
Холодный с оптимальным увлажнением
1979
1980
1978
1972
1 979
1 980
1 893
1 542
2 034
1 998
1 877
1 720
2 025
1 900
1 836
1 627
2 082
1 920
1 848
1 565
1 633
1 777
1 434
1 006
1 568
1 316
1 390
919
Данные таблицы подчёркивают, что за период наблюдений суммы
тепла в пахотном горизонте в южной части лесостепной зоны (Сарыбалыкский полевой стационар) были на 300–400 оС выше, чем на Карачинском комплексе, расположенном значительно севернее. На черноземе Сарыбалыкского комплекса суммы активных температур варьировали в пределах от 2 480 оС в жарком, сухом году до 1 542 оС в холодном году. Разность между максимальным и минимальным напряжением тепла составила
940 оС.
Кроме того, отмечено, что в идентичные по метеоусловиям (теплый
или холодный), но различно увлажненные годы длительность теплого периода на черноземах в почвенных комплексах Сарыбалыкского стационара была на 40–10 дней больше, чем в таких же почвах Карачинского стационара, расположенного севернее, и на 50–20 дней больше средней продолжительности наблюдений.
Изменения температуры почвы, в частности, чернозёма обыкновенного, полученные в период непосредственных наблюдений в естественных
условиях, показаны в табл. 18.
Таблица 18
Температурный режим чернозема обыкновенного в теплый недостаточно
увлажненный год по декадам, оС
Глубина,
см
20
40
Глубина,
см
20
40
Апрель
I
II
–1,4 –1,0
–1,5 0,2
Май
III
1,2
2,8
I
5,6
5,2
Июнь
II
8,0
7,4
III
9,0
6,7
Август
Июль
I
II
III
I
II
III
10,8 13,4 16,7 17,5 19,1 20,2
16,0 17,5 19,0 18,8 19,0 20,8
Сентябрь
Октябрь
I
II
III
I
II
III
I
II
III
17,2
17,7
18,6
15,2
13,5
13,2
12,8
12,7
12,8
11,9
11,7
8,2
6,7
6,7
4,5
5,6
2,0
3,0
73
В данном случае для анализа выбраны только две глубины: 20 и 40 см,
как более важные в экологическом отношении – глубины наибольшего
распространения корней и имеющие наибольшее значение для вызревания
растений. Стоит отметить, что температурный режим верхнего слоя почв
экологически благоприятен в летний период со II – III декады июня по II декаду сентября. Экологически малоблагоприятные условия в мае, начале
июня, в конце сентября и в октябре и совсем неблагоприятны – в апреле
и последних декадах октября.
Интересно проследить изменение температуры почвы по всему профилю чернозёма обыкновенного – от 5 до 160 см глубины в период, когда
все слои прогрелись, а охлаждение ещё не наступало, т. е. в августе месяце (табл. 19).
Таблица 19
Среднедекадная температура чернозёма обыкновенного в августе 1977 г., оС
Глубина,
см
5
10
15
20
40
80
160
13 ч
I
II
III
20,9
19,8
16,1
18,4
17,9
16,2
13,9
15,8
14,9
14,6
15,2
16,2
15,3
13,5
12,6
12,6
11,9
12,1
13,2
13,6
13,0
16 ч
Среднемесячная
16,9
15,7
14,6
15,5
15,7
15,2
13,5
I
II
III
24,2
22,0
19,8
18,7
17,3
16,0
13,8
18,3
17,1
16,1
15,6
15,5
15,5
13,7
14,8
13,6
13,0
13,4
13,2
13,1
13,1
Среднемесячная
19,2
17,7
16,5
16,0
15,6
15,2
13,6
Для сравнения представлены температуры почвы именно в те сроки
(13 и 16 часов), когда они максимальны. В эти сроки и при благоприятно
теплой погоде почвы прогревались до высоких значений: 20–24 оС в пахотном слое и до 15–17 оС на глубинах 40 и 80 см. Даже в полутораметровом слое температуры почвы не опускались ниже 13 оС и только в III декаде августа произошло некоторое снижение теплового напряжения.
Иными словами, практически по всей глубине почвенного профиля поддерживаются исключительно благоприятные экологические условия.
Итак, характерной и очень важной особенностью проведенных исследований является то, что тепловой режим почв Новосибирской области
74
различается как по обобщенным, так и по весьма конкретным параметрам
не только при разных типах погод и не только по микроклиматическим
аспектам внутри комплекса, но и в разных природно-экологических условиях одной зоны. Невысокая агроэкономическая эффективность орошения
черноземных почв Западной Сибири усиливает потребность в дальнейшей
детализации их режимов. Особенно это касается такого показателя, как
средненочные и среднедневные температуры не только воздуха, но и почвы. Для их вычисления нами использована методика [84], по которой
дневная температура воздуха определяется как средняя из температур от
восхода до заката солнца, ночная – соответственно как средняя из температур воздуха от заката до восхода Солнца:
tД 
 tД
 tH
; tH 
,
NД
NH
где  t Д – сумма градусо-часов, отнесенная к дневному периоду суток;
 t H – то же – к ночному времени; NД, NH – число часов за день и за ночь.
Методика использована нами применительно к поверхности почвы
и её профилю, вычисления проведены по типам погоды. Следует отметить, что на поверхности чернозёма наиболее высокие tД фиксировались
при I типе погоды (33–35 оС). При II типе они составили 32–33 оС, убывая
до 20,5 оС в пасмурную (V и VI типы) погоду. Средненочные температуры
изменялись соответственно от 17,7 оС в ясную тихую погоду (I тип) до
10,5 оС в пасмурную ветреную (VI тип).
В год тёплый, недостаточно увлажненный высокие температуры сохранялись в течение I и II декад августа, с глубиной падение тепла происходило на 7–11 оС в I декада и на 2–5 оС – во II декаде; в III декаде охлаждение верхних слоёв было весьма характерным для фазы «спад лета», а
потому и уменьшение теплоаккумуляции было весьма интенсивным. В то
же время, исходя из наших наблюдений, можно утверждать, что в холодный год с оптимальным увлажнением сохранялся равномерный ход температур практически на протяжении всего вегетационного периода. В таком случае и в июле и в августе дневные температуры удерживались в постоянных пределах, и лишь ночные температуры понижались к концу ве75
гетации на 1 оС. Всё это характеризует разнохарактерность в формировании экологических особенностей в годы с разным метеорежимом. В холодные годы с ровным температурным режимом экологические флуктуации проявляются слабо, тогда как в тёплые и недостаточо увлажнённые
разнообразие эколого-климатического воздействия значительно возрастает.
2.3. Экологические аспекты теплового режима почв
солонцовых комплексов
Западная Сибирь – один из немногих регионов на планете, где колоссальную площадь занимают засолённые почвы. Солонцовый комплекс Западной Сибири – это обширный ареал, который расположен на территории крупных административных единиц: Новосибирской, Томской, Тюменской областей и Алтайского края. Достаточно сказать, что засолённые
почвы занимают от 20 до 50 % всей площади лесостепной и степной зон
этих областей, а в центральной части Барабы их доля возрастает до 70 %.
Географическое положение ареала почв солонцовых комплексов
(ПСК) определено в соответствии с [85, 86]. Согласно этим источникам,
почвы солонцовых комплексов распространены на западе Алтайского
края, на юге и западе Новосибирской области, занимают южную и среднюю полосы Омской и южную – Тюменской областей (рис. 15). Их северная граница захватывает юг подтаёжной зоны, восточная подходит к Приобскому плато либо занимает западные его уступы, южная в данном случае условно принята нами до Казахстана и Курганской области.
76
Рис. 15. Ареал почв солонцовых комплексов (1); границы
административных единиц (2); пункты полевых исследований (3)
С эколого-географической точки зрения особое научное и практическое значение имеет сложная иерархия засолённых почв. Прежде всего,
она проявляется в специфике их географического положения. Так, две характерные особенности отличают их местоположение:
- почвы солонцовых комплексов очень часто располагаются в зоне
земледелия Западной Сибири, снижая возможный потенциал сельскохозяйственных земель;
- засолённые почвы разного типа, как нигде в мире, находятся в непосредственной близости друг от друга. Комплексность их настолько сильна, что всего лишь на десятках метров расположены по 7–10 разновидностей разных типов. Здесь могут присутствовать солонцы высокостолбчатые и среднестолбчатые, солончаки и солоди, чернозёмы южные засолённые и лугово-засолённые почвы. Таким образом, как правило, бывает
представлен весь реестр засолённых почв.
Сложная иерархия засолённых почв проявляется далее по степени залегания солонцового горизонта, по особенностям их водно-физических
и тепловых свойств.
77
По глубине залегания солонцового горизонта засолённые почвы подразделяются на глубокостолбчатые, среднестолбчатые, высокостолбчатые
солонцы, солончаки, солоди. Кроме того, в ареале ПСК обширное место
занимают просто засолённые почвы – например, засолённые чернозёмы,
лугово-засолённые почвы. Также в непосредственной близости с солонцами расположены: чернозёмы выщелоченные, чернозёмы обыкновенные,
чернозёмы южные, лугово-чернозёмные, луговые, торфяно-болотные,
торфянисто-болотные почвы. Все они представляют тот комплекс засолённых почв, который географически ограничен природными рамками
в пределах юга Западно-Сибирской равнины и который в процессе длительного исторического развития оформился как самостоятельный природный объект со свойственными только ему специфическими чертами
теплового и влажностного режимов, экологических особенностей, микроклимата и климата приземных слоёв атмосферы. И именно здесь, на юге
Западной Сибири эти комплексы засолённых почв занимают наиболее
обширные территории.
Формирование засолённых почв и их местоположение зависит от ряда
факторов, из которых наиболее важными и климатообразующими являются
радиационные. Величины солнечной радиации обусловливает тот необходимый минимум температурных напряжений и влажностных особенностей, которые и формируют столь экологически устойчивые и географически обоснованные понятия, как климаты почв.
Проведённые в разных зонах полевые исследования позволили получить материалы, обусловливающие климаты почв засолённого типа, и показать их прямую зависимость от интенсивности солнечной энергии. Интенсивность эта абсолютно не идентична в разные по метеоусловиям годы, но наиболее чётко она проявляется в периоды ясной погоды (рис. 16).
78
Рис. 16. Суточное изменение радиационного баланса (а), суммарной (б)
и отраженной (в) радиации на высокостолбчатом солонце в среднем
за ясные дни 1972 (1), 1977 (2) и 1978 (3) гг.
Как следует из рисунка, неидентичность всех составляющих радиационного баланса (в данном случае Q, R и RK) в разные годы даже при одном
типе погоды проявляется достаточно наглядно. Градиенты изменяются от
8 до 22 МДж/м2 для радиационного баланса R, от 2 до 22 МДж/м2 для
суммарной радиации Q и от 2 до 8 МЖд/м2 для наименьшей величины радиационного баланса – отражённой радиации Rк. Стоит подчеркнуть, что
в данном случае отобраны периоды только с ясной погодой. Данный случай весьма показателен, так как он отражает достаточно наглядно, насколько
бывает неодинаковым приток энергоресурсов даже в одинаковые по солнечной активности годы.
Подобный неодинаковый приток энергоресурсов способен непосредственно воздействовать на почвенно-солонцовые комплексы. Процесс сопровождается усилением либо ослаблением явлений в развитии всего
комплекса эколого-географических элементов и в каждом конкретном
случае погодного режима – различной степенью восприимчивости к хозяйственной деятельности человека.
79
Соотношение
различных
показателей метеорологического
режима в соответствии с изменением одного из показателей
солнечной радиации – радиационного баланса – также будет
различным. Так, по результатам
наших наблюдений на Сарыбалыкском стационаре в южной
лесостепи Новосибирской области был прослежен в динамике
за вегетационный период (с мая
по сентябрь) весь комплекс метеорологических
показателей
(рис. 17).
Рисунок наглядно подчёркивает, что самые низкие значения радиационного баланса в мае
сопровождаются пониженными
показателями температуры воздуха, испаряемости, дефицита
Рис. 17. Метеорологический режим
влажности и осадков. МаксиСарыбалыкского стационара:
мальные значения радиационноI – средние за 7 лет (1972, 1977–1982);
го баланса отмечены в июне,
II – среднемноголетние;
и соответственно в июне – июле
1 – радиационный баланс, 2 – температура
максимальны и остальные веливоздуха, 3 – испаряемость, 4 – дефицит
влажности воздуха, 5 – коэффициент
чины метеорежима. Так, темпеувлажнения, 6 – осадки
ратура воздуха и коэффициент
увлажнения максимальных значений достигают в июле. Это вполне объяснимо, так как солнечная радиация максимальна в июне, а температура
воздуха нагревается от поверхности Земли, а потому её максимум и в многолетнем, и в годовом значении запаздывает. Коэффициент увлажнения,
как известно, вычисляется с использованием значений температуры воздуха, а потому его максимум также отмечается со сдвигом на месяц.
На рисунке отражены не только среднемноголетние значения перечисленных метеопоказателей, но и средние их значения за 7 экспедицион80
ных лет. Сравнение показывает, что в семилетний период радиационный
баланс был выше, чем за многолетний период, т. е. напряжение солнечной
активности превышало многолетние значения. Также более высокими в период экспедиционных наблюдений были температура воздуха, испаряемость, коэффициент увлажнения и даже осадки. Естественно, стабильного
превышения в течение всего периода не наблюдалось, и в отдельные месяцы происходили отклонения метеоэлементов с обратным знаком. Иными словами, многолетний период мог быть теплее или суше, чем среднемноголетние значения. Такая картина отмечена в мае, августе, сентябре.
Определённую роль в изменении радиационного режима и соответственно всех метеопоказателей играет рельеф – в нашем случае это незначительные понижения либо превышения местности, а скорее слабовыраженные формы микрорельефа, которые, однако, способствуют определённой изменчивости составляющих радиационного баланса и всех элементов метеорежима. Это в определённой степени связано с меняющимися
условиями увлажнения.
Например, в очень тёплый, сухой год в среднем за сутки радиационный баланс выше на почвах, расположенных в понижениях, ниже – на
нижних частях склонах, ещё ниже – в их средней части и т. д. В итоге получается, что именно в годы сухие и тёплые радиационный баланс на торфяно-болотных почвах выше, чем на солонцах, а на солонцах – выше, чем
на чернозёмах. Это объясняется меньшим отражением радиации влажной
поверхностью. Стоит отметить, что подобные различия в увлажнённости
существенно возрастают именно в очень тёплые, сухие годы.
В годы же и периоды увлажнённые картина меняется на противоположную: значения и соотношение отражённой радиации на разных типах почв
изменяется и в итоге радиационный баланс выше на почвах чернозёмного
ряда, ниже – на солонцах разного типа и самый низкий – на торфяноболотных и торфянисто-болотных почвах, т. е. на почвах заболоченных
типов. Погодичные отклонения радиационного баланса от многолетних
значений сопровождались колебаниями температур, различной степенью
интенсивности в прогревании почвенного профиля, неодинаковой продолжительностью положительных температур.
Иными словами, почвенно-экологические условия, изменяясь от зоны
к зоне, весьма существенно различаются в пределах одной зоны при раз81
ных типах погоды. Сезонное прогревание автоморфных почв в южной лесостепи глубже и продолжительнее, чем на более северных комплексах
той же зоны. И чем южнее по региону, тем лучше прогревается почва и тем
сильнее в конечном итоге от данной почвы отдача тепла, причём усиливается этот процесс в жаркие, сухие годы. При этом суммы температур выше 10 оС в пахотном слое на 300–400 оС превышают таковые в более северных почвенных комплексах, а в жаркие, сухие годы эта разница ещё
более возрастает, что влечёт за собой экологический дискомфорт. Последний в крайних случаях выражается в засухах, пожарах, пыльных бурях.
Среди почв солонцового комплекса преобладают солонцы глубокостолбчатые, среднестолбчтые, высокостолбчатые, солончаки и солоди.
Главное их отличие между собой заключается в глубине залегания солонцового горизонта. Наиболее глубоко он залегает в глубокостолбчатых солонцах, менее глубоко – в среднестолбчатых, совсем неглубоко – в высокостолбчатых солонцах и прямо на поверхности – в солончаках. Солончаки в целом представляют собой растрескавшееся обширное поле, которое
местами и достаточно часто перемежается комплексами других засолённых и даже автоморфных почв.
Глубокостолбчатые солонцы располагаются на верхней части грив
либо на незначительных повышениях. Они отличаются от автоморфных
почв – черноземов обыкновенных, чернозёмов выщелоченных либо чернозёмов южных не только по интенсивности и скорости нагревания, но
и по длительности сохранения энергетических ресурсов в почве. В таком
случае может быть весьма характерным такой показатель, как количество
дней с температурами выше определённых пределов, т. е. их продолжительность (табл. 20).
Таблица 20
Продолжительность положительных температур (днях)
в почвах солонцового комплекса Сарыбалыкского стационара
в разные по метеоусловиям годы
Метеорологический
тип года
Год
Чернозём
Солонец
Черноземно-луговая
обыкновенный
глубокостолбчатый
почва
При температуре почвы выше
5оС 10оС 15оС 20оС 5оС 10оС 15оС 20оС 5оС 10оС 15оС 20оС
82
Жаркий, сухой
Очень тёплый, сухой
Очень тёплый, недостаточно увлажнённый
Тёплый, недостаточно
увлажнённый
Холодный, с оптимальным увлажнением
1982 190 158
1981 163 143
1977 151 120
98
98
83
39 174 142 101
56 172 138 90
36 163 136 75
10 178 136 209
43 161 135 118
35 174 121 82
38
53
53
1979
1980
1978
1972
76
70
62
50
25
20
28
20
30
33
37
21
41
38
30
8
177
170
167
145
129
122
120
110
158
164
158
142
126
138
122
112
90
79
39
36
155
166
167
157
123
116
114
108
86
71
67
40
Продолжение таблицы 20
Метеорологический
тип года
Год
Солонец
Солонец
среднестолбчатый высокостолбчатый
При температуре почвы выше
о
о
о
5 С 10 С 15 С 20оС 5оС 10оС 15оС 20оС 5оС
1982 181 142 101 6 173 134 83 6 157
1981 162 135 100 51 157 124 91 50 143
1977 171 130 89 37 150 113 70 32 146
Жаркий, сухой
Очень тёплый, сухой
Очень теплый, недостаточно увлажнённый
Тёплый, недостаточно 1979 162
увлажнённый
1980 163
1978 149
Холодный, с опти1972 150
мальным увлажнением
131
127
115
111
82
74
63
53
35
33
17
15
156 115
153 113
140 97
135 80
74
55
45
42
22
24
20
40
140
132
133
130
Солонец
корковый
10оС
125
115
95
98
96
94
96
15оС 20оС
71 5
82 42
53 41
61
39
26
32
–
–
–
–
Температурный режим градуируется в зависимости и в первую очередь от типа почвы, от эколого-географического разнообразия условий
формирования и залегания, от эколого-климатических функциональных
зависимостей и в конечной степени – от характера и интенсивности засоления. Так, tП 20 > 5 о С в жаркий год на солонце глубоком удерживалась на
16 дней меньше, чем на чернозёме (174 дня). В годы просто теплые tП > 5 оС
дольше сохранялась в профиле солонца.
На протяжении многолетних исследований нами получены следующие данные: в черноземе накапливается тепла больше, чем в солонце глубоком, в глубоком – больше, чем в среднем, в среднем – больше, чем в высоком и т. д. Однако эта стереотипность нарушается в годы с разным метеорежимом, когда изменяется уровень грунтовых вод, увлажненность
почвенного профиля, объемная масса почвы и ее засоленность. В нашем
83
примере в сухие годы грунтовые воды опускаются на большую глубину,
и тогда оба типа почв развиваются по непромывному типу. Это усиливает
тепловое напряжение в почве, которое будет сильнее там, где выше радиационный баланс. Последний больше на черноземе. Немаловажно подчеркнуть, что во влажные годы уровень грунтовых вод поднимается, причем в глубоких солонцах больше, чем в черноземах, возрастает увлажненность почвенного профиля, выравнивается эффективное излучение, падает
радиационный баланс. В итоге и различия в аккумуляции тепла в почвах
нивелируются либо даже меняют знак на обратный.
Такой случай был и в наших наблюдениях в 1972 г. – холодном, с оптимальным увлажнением, когда ∑t > 10 оС в 20-сантиметровом слое солонца глубокого были на 200 оС выше, чем чернозема. Вообще, ∑t, подсчитанные для уровня 40 см в год теплый, недостаточно увлажненный
и в год теплый, с достаточным увлажнением, падают, а в очень теплые
и жаркие годы тепла в черноземе аккумулируется на 100–120 оС больше,
чем в солонце.
Итак, было установлено, что при определенных сочетаниях метеорежима возможны годы, когда пахотный слой глубокого солонца прогревается лучше, чем чернозема (1977, 1979, 1980, 1972 гг.), что, вероятно, объясняется лучшей способностью последних к теплоотдаче. С глубиной зависимость становится односторонней и уже активнее определяется физическими свойствами почв (табл. 21, 22).
В соответствии со сказанным, и континентальность климата почв изменяется с глубиной: наиболее континентален он на поверхности, в пахотном горизонте убывает и особенно резко падает на уровнях 160 и 320 см.
По классификации континентальности почвенного климата В.Н. Димо
[80] и на основании исследований [87, 88] климат глубокостолбчатых солонцов относится к континентальному, однако в этом же типе Сарыбалыкского комплекса континентальность несколько уменьшается вследствие тяжелого грансостава почв. И если условно принять за её единицу
почвы с суглинистым грансоставом, то у тяжелосуглинистых она будет
0,92, легкоглинистых – 0,78, тяжелоглинистых – 0,69.
В связи с высокой континентальностью климата глубоких солонцов,
активно проявляются различия среднедневных и средненочных температур, которые, по исследованиям [84], наибольшие в теплое время года
и, как отмечено Е.Н. Романовой [89], позволяют оценить термический ре84
жим в качественно разные для растений периоды суток, т. е. учесть явление термопериодизма. Термопериодизм глубокого солонца проявляется
слабее, чем чернозема (tД и tH на поверхности почвы на 1,5–0,5 оС ниже,
чем на черноземе), и ярче, чем на остальных почвах комплекса [90]. При
этом анализ данных подчеркивает высокие разности среднедневных и средненочных температур (табл. 21).
Таблица 21
Средненочные и среднедневные температуры почв по типам погоды на
Сарыбалыкском стационаре
Тип
t Д, о С
погоды
I
34,2
II
32,2
III
27,5
IV
28,5
V
22,2
VI
18,4
tH, оС
∆t = tД – tH, оС
16,4
16,9
11,5
16,0
7,7
16,2
17,8
16,0
16,0
12,5
14,5
2,2
Если учитывать морфологические особенности ландшафта и тем более его химические и физико-химические свойства [91], то механизм воздействия разностей температур в воздухе и почве на разных глубинах может быть более сложным. Поскольку сведения о температурных условиях
системы «почва-воздух» в справочниках отсутствуют, недостаточную разработанность номенклатурных данных можно компенсировать лишь по
результатам отдельных исследований [92, 93, 94].
Полученные нами результаты позволяют проследить различия в температурах воздуха на высоте 0,5 м и почвы на уровне почвогрунта (160 см).
Градиенты получились высокие, что весьма показательно для континентального климата ареала ПСК. В среднем за декаду они изменялись от 4,5
до –1,1 оС, а по срокам – от 5,7 до –0,9 оС. Степень и характер таких температурных градиентов имеют существенное значение для сельскохозяйственных культур и, как показано С.И. Радченко [95], а затем В.Н. Димо
[96], ими определяются границы распространения растений на земном шаре.
85
Солонцы глубокостолбчатые, располагающиеся в Сарыбалыкском
комплексе в верхней части склона гривы, характеризуются тяжело- и среднесуглинистым гранулометрическим составом, высокой задернованностью
и достаточно сильной гумусированностью.
В зависимости от комплекса влияющих факторов и год 1977, очень
тёплый и недостаточно увлажненный, также детализировался конкретными параметрами температурного режима: переход tП через 5 оC в пахотном
горизонте наблюдался в первой пятидневке мая, в конце I декады в 40-сантиметровом слое, и только в конце месяца – на глубине 80 см. Наличие солонцового горизонта на глубине 10–18 см с его повышенной плотностью
и столбчатой структурой, по всей видимости, снижает интенсивность теплообмена. В результате закономерности микроклиматической изменчивости срабатывают достаточно чётко: весной солонец прогревается позднее
чернозема (на глубинах 80 и 160 см) на 10–12 дней.
Интегральный показатель биологической потребности растений, как
целинных, так и конкретных сельскохозяйственных культур – сумма температур в почве на уровне пахотного слоя в данном случае выше 10 оC, –
также весьма определенно отражает вариации режимов. До уровня активных температур пахотный слой почвы нагревался с сильным разбросом во
времени: в жарком сухом году в I декаде мая и лишь через 14 дней в теплом, недостаточно увлажненном 1978 г. Немаловажно при этом, что и вниз
по профилю процесс шел медленно (табл. 22).
В данном случае представлены лишь средние температуры глубокостолбчатого солонца на глубинах 20 и 40 см, но и они весьма конкретно
отражают невысокую скорость прогревания почв как по времени, так и с
глубиной. На наш взгляд, именно своеобразие физико-механических
свойств солонца не преминуло сказаться и на глубине нагревания почвенного профиля, например, до 15 оС, которая, безусловно, здесь была меньше, чем в чернозёме, и составила в теплый недостаточно увлажненный год
всего 70–80 см, а прогревание до 20 оС ограничилось лишь 30-сантиметровым слоем. Существенно, что до 25 оС не нагревался даже пахотный
слой. Например, в 1977 г. лишь за 52 дня прогрелся 1,5-метровый слой,
а температура 5 оС от пахотного горизонта до глубины 160 см распространилась за 32 дня.
86
Таблица 22
Среднедекадная температура глубокостолбчатого солонца в теплый,
недостаточно увлажненный год, оС
Апрель
Глубина, см
20
40
I
II
–1,2 –0,3
–1,7 –1,3
III
1,7
2,8
I
1,5
5,5
II
4,9
7,4
Август
Глубина, см
20
40
Май
I
15,4
16,8
II
15,9
15,2
Июнь
Июль
III
I
II
III
I
I
III
8,0 12,9 13,1 16,4 16,5 18,6 17,2
6,9 15,4 16,4 17,4 17,2 17,5 19,9
Сентябрь
III
13,2
13,1
I
12,4
12,7
II
11,0
11,3
Октябрь
III
11,0
8,9
I
6,8
6,9
II
4,3
5,3
III
2,3
3,2
Солонцы среднестолбчатые лугово-степные располагаются по склонам грив либо на повышенных частях межгривных понижений, а в районе
стационара Карачи – на вершине невысоких грив и на склонах древнего
приозерного вала. Подстилаются они тонкопесчанистыми средними суглинками, характеризуются резкой дифференциацией профиля как по делению на генетические горизонты, так и по гранулометрическому составу.
Местоположение почв, их морфология и физико-химические свойства
настолько специфичны и отличны от почв автоморфного ряда, что все
это в совокупности резко выделяет их и по тепловому режиму.
Проявление в температурном режиме всей специфики строения
и свойств засолённых почв представляется одним из важных показателей,
экологическая структура которого подчёркивает необходимость пристального внимания к нему именно на солонцах среднестолбчатых, как
наиболее широко представленных не только в степной зоне Новосибирской области, но и в её лесостепной зоне. При этом важно отметить, что
на сложность и необходимость такого учёта указывалось неоднократно
[61, 63, 64, 66].
Например, В.Н. Димо по особенностям зимнего периода относит засолённые почвы к фации умеренно холодных, типу длительно сезоннопромерзающих. Уже это определение характеризует их как экологически
малоблагоприятные для развития природных явлений и природных процессов. Плюс к тому в начале зимы в ареале ПСК наблюдается весьма маломощный снежный покров (8–12 см в северной лесостепи и 6–8 см в колочной степи). При этом происходит снижение температур воздуха до –8,
87
–10 оС. В результате и того и другого наблюдается интенсивное и быстрое
охлаждение почвы.
Резкое уменьшение зимних осадков к югу, сильные степные ветры,
сдувающие снежный покров с полей, и низкие температуры воздуха усиливают промерзание засолённых почв в степи. И если в подтаёжной зоне
и северной лесостепи почвы промерзают до 120 см, то в степной зоне эта
величина возрастает до двухметрового слоя. Все эти различия усиливают
микроклиматическую дифференциацию ландшафтов, усугубляют и без
того сильную экологическую неоднородность.
Один из подобных примеров можно привести по результатам зимних
наблюдений, которые были проведены нами непрерывно в течение двух
последовательных лет на Сарыбалыкском стационаре (НСО, Здвинский
район). В данном случае была прослежена климатическая особенность
двух зимних периодов в одной почвенно-климатической зоне и в пределах
единого природно-почвенного комплекса [97]. На этих типах ландшафтов
представлены идентичные почвы: чернозём обыкновенный, луговочернозёмная почва, солонцы глубокий, средний, высокий, корковый.
Для наблюдений выбраны глубины, где процессы промерзания интенсивны – 40, 80 и 160 см (табл. 23). Была поставлена задача – почвенноклиматические наблюдения провести в годы с предположительно разными
метеоусловиями. Однако погода не способствовала поставленным задачам
и метеоусловия этих двух лет оказались примерно одинаковыми, в связи
с чем приводим осреднённые данные за два года метеонаблюдений
(см. табл. 23).
Наблюдения показали [76], что почвы, которые являются более тёплыми и экологически благоприятными за время вегетации растений (чернозёмы выщелоченные, лугово-чернозёмные, солонцы глубокостолбчатые), в холодный период охлаждаются быстрее других типов, и в итоге
отличаются большей скоростью нарастания температур. Возможно, это
связано с местоположением почв на некоторых повышениях микрорельефа. На повышениях ветром быстрее сдувается снежный покров, почвы
промерзают до глубин 140–160 см (см. рис. 9), а интенсивность охлаждения возрастает в среднем за месяц до 7–8 оС.
88
Таблица 23
Температура почв солонцового комплекса на различных глубинах
по материалам наблюдений, оС
Почва
1
2
3
4
5
6
7
XI
–1,0
–0,7
0,1
–0,3
–0,5
0,7
0,7
Солонец глубокостолбчатый
Солонец среднестолбчатый
Чернозём обыкновенный
Лугово-чернозёмная
Чернозёмно-луговая
Солонец высокостолбчатый
Солонец корковый
XII
–5,3
–5,4
–5,5
–3,7
–4,0
–3,9
–3,8
40 см
I
–6,5
–6,4
–6,0
–5,4
–5,2
–4,8
–4,2
II
–8,3
–7,9
–7,5
–6,8
–6,7
–6,4
–5,9
III
–7,4
–6,0
–4.0
–5,0
–4,5
–4,0
–3,7
Продолжение таблицы 23
Почва
1
2
3
4
5
6
7
XI
2,8
2,2
3,0
2,4
2,6
2,7
2,0
XII
0,7
–1,0
–0,9
–0,2
–0,5
0,1
0,4
80 см
I
–2,8
–3,1
–2,7
–2,0
–2,4
–2,2
–1,6
II
–4,0
–4,0
–3,7
–3,5
–3,2
–2,6
–2,0
III
–4,3
–4,1
–4,0
–3,8
–3,5
–2,2
–1,8
XI
5,7
7,9
5,8
6,2
5,6
6,3
6,5
XII
3,0
6,0
3,0
4,0
3,2
4,
4,0
160 см
I
1,8
3,5
2,1
2,0
1,9
2,5
2,5
II
0,2
2,2
0,7
0,7
1,0
1,9
1,1
III
0,0
0,9
0,3
0,0
0,2
0,6
0,6
Менее охлаждены были солонцы корковые и высокостолбчатые. Они
более увлажнены и лучше защищены снежным покровом, который сдувается с более высоких элементов рельефа в пониженные, где и расположены солонцы высокие и корковые.
Быстрый рост радиационного баланса в апреле-мае, высокое его
напряжение в мае-июле способствуют интенсификации тепловых процессов в почве. (И если метеорежим черноземов может характеризоваться отклонением в сторону и потепления, и похолодания, то среднестолбчатых
солонцов – преимущественно в сторону похолодания. Характерная уплотненность нижней части переходного горизонта среднестолбчатых солонцов до глубины 15 см способствует большей теплопроводности, что в годы
с пониженной теплообеспеченностью приводит к охлаждению профиля.)
89
Такие факторы, как относительно глубокое залегание грунтовых вод
(3,5–4,0 м), отсутствие подпитывания, слабое атмосферное увлажнение,
интенсивное обсыхание поверхности и высушивание верхних горизонтов
почвы в весеннее время способны в той или иной мере стимулировать
прогревание 20-сантиметрового слоя среднего солонца до 5 оС к началу
III декады мая, 40-сантиметрового – в I декаде июня.
До активных температур в наблюдаемый нами пятилетний период
прохладного и увлажненного климата пахотный слой почв прогревался
медленней и процесс этот растягивался на длительный срок даже в годы
теплые и относительно теплые, завершаясь во II декаде июня, в холодные
годы – в III декаде. Для сравнения: черноземы до 10 оС к этому сроку прогревались лишь в годы холодные и увлажненные. Тяжелый гранулометрический состав подсолонцового горизонта (тяжелосуглинистый, с преобладанием песчаной фракции) и еще более тяжелый – солонцового (глинистый, обогащенный илистыми частицами) препятствуют нарастанию и
быстрому прогреванию профиля (рис. 18).
Рис. 18. Температурный режим среднестолбчатого солонца в пахотном слое
за вегетационный период относительно теплого (а) и холодного (б) годов
Повышенная либо оптимальная концентрация тепловых ресурсов в пахотном горизонте этих почв имела место лишь в короткий период «устойчиво теплого лета» (рис. 19, 20).
90
В июне подсолонцовый горизонт (24–40 см) может нагреться до
8–10 оС, карбонатный (60–100 см) – до 4–6, и на уровне почвогрунта (160 см)
температура почвы может достичь 2–6 оС. Самая поздняя дата прогревания почвы до 15 оС отмечена нами в период с недостатком влаги и тепла.
В литературе прослежены многочисленные случаи зависимости температуры почвенного профиля от ее влажности [63, 66, 67]. Авторы, в частности, отмечают, что с увеличением содержания воды в почве растет и возможность передачи тепла кондуктивным теплообменом через тонкую
водную пленку, окружающую частицы почвы. С увеличением же влажности линейно растут теплопроводность и объемная теплоемкость.
Рис. 19. Температурный режим
Рис. 20. Температурный режим
солонца среднестолбчатого в 1973 г. солонца среднестолбчатого в фазу
«устойчиво теплого лета», год теплый,
хорошо увлажненный. Декады июля
1971 г.: 1 – I, 2 – II, 3 – III
Распространение интенсивных температур определяется во многом
влажностью почвы, которая в среднем солонце, как и в черноземе, зависит
от атмосферного увлажнения, так как зеркало грунтовых вод и здесь находится на достаточной глубине. Поэтому в годы и периоды холодные, но
достаточно хорошо увлажненные складываются более благоприятные
экологические условия, чем в сухие и холодные, и почвы в первом случае
прогреваются на 6–10 дней раньше. До высоких температур в фазу выхода
91
в трубку и цветения у зерновых («устойчиво теплое лето») в год теплый,
хорошо увлажненный прогревался лишь самый верхний увлажненный горизонт – до 18 оС на глубине 10 см и до 24 оС – на глубине 5 см. В годы
холодные интенсивность и длительность нагрева снижались [97].
Продолжительность положительных температур в профиле почвы от
года к году изменяется достаточно сильно, но в сравнении с черноземами
эти колебания более сглажены. Например, период, когда в почве интенсивно развиваются биологические процессы, в среднем солонце длится
75–106 дней, в черноземе – на 10–35 дней дольше. В идентичных же типах
почв восточных районов страны [75] он на 60 дней короче.
Суммы активных температур в пахотном слое солонца среднестолбчатого невысокие, за период наблюдений менялись от 1 570 до
1 200 оС. На черноземе обыкновенном за тот же период они были на
50–400 оС выше. Безусловно, в профиле чернозема аккумулировалось
больше тепла, хотя зависимость температурных показателей от радиационного баланса в обеих почвах идентична. Это сказывается и на степени
прогревания приземных масс воздуха и верхних почвенных слоев, и на
внутрисуточных колебаниях тепловых ресурсов, и на годовых и сезонных
амплитудах температур, характеризующих степень континентальности
климата почвы: 128 % на глубине 20 см, 102 % – 40 см, 84 % – 80 см,
510 % – 160 см и 230 % на глубине 320 см. Как видим, континентальность
климата среднестолбчатого солонца высокая, что подтверждается амплитудой колебания температуры (Аt) и проявляется в других солонцовых
комплексах, например в Заволжье [79], где на солонцах констатируется
резкие колебания А t в течение суток: 22–38 оС на поверхности почв,
10–20 оС – на глубине 5 см и менее 15 оС – на глубине 15 см.
Солонцы среднестолбчатые в Сарыбалыкском комплексе располагаются в средней части склона гривы, относятся к лугово-степным с глубиной залегания грунтовых вод 2,5–3,0 м, характеризуются дифференцированностью профиля по гранулометрическому составу.
Пахотный горизонт нагревается до 5 оС в III декаде апреля в жарком,
сухом году практически одновременно с глубоким солонцом (с опозданием на один день) в конце апреля в очень теплые и недостаточно увлажненные годы и на 8 дней позднее – в холодном 1972 г.; 1978 г. с его затяжной весной и частыми возвратами холодов оказал заметное влияние на
92
тепловой режим всех типов почв в весеннее время. Особенно ярко это
проявилось на среднем солонце, где почва до 5 оС нагревалась на 11 дней
позднее, чем, например, в жарком сухом 1982 г., и на 2–4 дня позднее, чем
в черноземе и глубоком солонце в 1978 г. Вероятно, это можно объяснить
не только метеорологическими особенностями года, но и свойствами почвы, так как у среднего солонца солонцовый горизонт находится непосредственно на уровне пахотного слоя – 20 см, а поэтому ореховато-столбчатая
структура, призматическое строение и утяжеленный гранулометрический
состав этого типа почвы могут способствовать замедленному изменению
температуры в её профиле.
Полученные данные позволяют отметить, что по мере повышения
температуры возрастает период прогревания почвы до того или иного
уровня. Переход через 5 оС по всей территории области во все годы
наблюдений осуществлялся за 15 дней. Более высокие температуры имели
более длительный период перехода через их разные пределы. Например,
через 10 оС переход происходил за 19 дней, а через 15 оС – только за
30 дней. Пахотный слой до активных температур ранее всего прогревался
в жарком сухом году практически одновременно с глубоким солонцом.
Причём происходило это на два дня раньше, чем на черноземе. Весьма
существенно, что в остальные годы закономерность сохранялась. В фазу
«устойчиво теплое лето» солонцы могут прогреться до 20–22 оС, но на небольшую глубину и не каждый год.
Положительные температуры, равные 10 оС, распространяются на
разные глубины и удерживаются там неодинаковое время. Так, до 10 оС
прогревается слой 160 см, но удерживается эта температура на такой
столь значительной глубине очень непродолжительное время. Зато, по
нашим наблюдениям, на уровне 120 см продолжительность нагревания
этого горизонта до температуры 10 оС составила 2,5 месяца. Ещё более
длительной она была на глубине 80 см – 3,5 месяца, а в верхнем 40-сантиметровом слое длительность возросла до 4 месяцев.
Немаловажно отметить при этом негативную роль грунтовых вод. Засоленность почвенного профиля в сочетании с высокой нестабильностью
уровня грунтовых вод и порой разной интенсивностью их засоления не
может не сказаться на временном колебании диапазона температур. Так,
прогревание почвы до15 оС достигает 60 см, а до 20 оС может прогреться
93
только пахотный слой. Выходит, что перепады абсолютных значений
температур меньше, чем перепад глубин. В данном случае следует говорить о формировании разнохарактерных экологических последствий на
разных глубинах почвенного профиля. Точно также и суммы тепла,
находясь
в большой зависимости от типа погоды, от глубины залегания почвенного
профиля, в конечном итоге характеризуют экологическую неравномерность почвенных горизонтов.
Полученные данные говорят о том, что формирование микроклиматических различий почв одного типа в разных комплексах зоны неодинаково. На Карачинском стационаре в годы преимущественно холодные
и в годы относительно теплые средний солонец прогревается замедленно,
с опозданием на 20–30 дней, а переход температуры почвы на глубине 20 см
через 5 оС был на 11 дней позднее, через 10 оС и через 15 оС – позднее на
30 дней.
Продолжительность же температур почвы выше 5, 10, 15 оС соответственно на 11, 37 и на 23 дня была меньше, чем в пахотном горизонте
среднего солонца Сарыбалыкского комплекса. При этом различия в суммах накопленного тепла можно классифицировать как экстремальные: от
50 до 790 оС (табл. 24). В данном случае очень наглядно подтверждается
зональность, ибо Карачинский стационар располагается в северолесостепной подзоне, а Сарыбалакский – в южной, и это не могло не сказаться на
столь существенных различиях.
Экологические условия температурного режима почв, вне сомнения,
зависят и от типа погодного режима. Это наглядно проявляется по данным
табл. 24. Наилучшие экологические условия складываются в чернозёмнолуговой почве, наиболее сложные – в корковом солонце.
Существенным, а иногда и определяющим фактором микроклиматического режима и экологических свойств засоленных почв является соотношение дневных и ночных температур (tД и tH). Достаточно конкретно
это проявляется при разных типах погоды. Так, и дневные, и ночные температуры самые высокие при первом типе погоды – ясно, тихо. При небольшом ветре и ясном небе (II тип) они несколько ниже, но удерживаются также высокими (до 30 оС и выше днём). При переменной облачности
и в пасмурную тихую погоду (III–V типы) наблюдалось заметное сниже94
ние температур, что явно ухудшало экологические условия в профиле засолённых почв – дневные температуры опускались на 5–10 оС, а перепад
с ночными температурами понижался до 8,1 оС. В пасмурную ветреную
погоду значения температур ночью и днём сглаживались и градиент понижался до 2,0 оС , а дневные температуры достигали самых минимальных
значений (табл. 25).
Таблица 24
Суммы положительных температур на засолённых почвах по данным
наблюдений на естественных ландшафтах южной лесостепи (Карачи)
Температура почвы,
выше определённых пределов, оС
5 10
15
5
10 15
5
10
15
Солонец средЧерноземноСолонец
нестолбчатый луговая почва
корковый
137 106 64
140 106 43 156 116
35
135 85
97
147
99 36 132 102
73
150
84
34
134
96
43
140
100
41
141
77
32
140
92
18
130
74
30
139
74
30
139
71
–
142
82
6
Метеотип года
Тёплый, хорошо увлажнённый
Относительно тёплый, относительно хорошо увлажненный
Относительно тёплый, недостаточно увлажнённый
Холодный, хорошо увлажнённый
Холодный, недостаточно
увлажнённый
Таблица 25
Средненочные и среднедневные температуры почв
на среднестолбчатом солонце
Тип погоды
tД
tH
∆t = tД – tH
I
II
III
IV
V
VI
33,3
31,5
25,1
27,2
21,9
17,2
17,2
15,6
16,5
15,0
13,2
15,2
16,1
15,9
8,6
12,2
8,1
2,0
Атмосферная увлажненность солонцовых комплексов и её неидентичность в разных местах наших наблюдений (Сарыбалык, Карачи, Баган)
95
характеризует зональную и микроклиматическую неоднородность, которая
неоднозначно отражается и на экологических значениях. В лесостепной
зоне на Карачинском стационаре годовая сумма осадков на 50–100 мм
выше, чем на Сарыбалыкском и на 70–150 мм выше, чем в Багане. Внутрисезонное распределение осадков более ровное и основная доля их выпадает в теплый период. Запасы воды в снеге на декаду максимальной высоты к югу лесостепной зоны изменяются до 70 мм, запасы продуктивной
влаги на начало сева – до 100–130 мм. Избыток энергетических ресурсов
испарения на ПСК Сарыбалыка выше, чем Карачей, и составляют 230 мм
(в Карачах – 170 мм). Гидротермический режим почв Сарыбалыкского солонцового комплекса формируется в экологических условиях континентального теплого, слабо увлажненного атмосферного климата. Среднемноголетняя температура января –19,8 оС, июля – 19,3 оС. Годовая амплитуда колебаний температуры, таким образом, составила 39,1 оС. И если
испаряемость Е0 за год равна 370 мм, то за май – сентябрь – 430 мм. Сумма осадков убывает до 306,5 мм в год.
Солонцы корковые луговые и сочетающиеся с ними солонцысолончаки располагаются в нижних частях склонов грив, межгривных понижениях, а в районе стационара Карачи – на третьей приозерной террасе.
Почвы отличаются по степени гидроморфности, так как находятся в луговом режиме, развиваются в условиях близкого стояния грунтовых вод
(2–2,5 м) повышенной минерализации. Формируются под воздействием
пленочно-капиллярных растворов, восходящих от содовых грунтовых вод,
а потому значительно засолены и, по выражению Н.И. Базилевич [91], образуют пояс «максимального засоления». В полном взаимодействии с этими
чертами находится и температурный режим.
Корковые луговые солонцы в среднем за сезон на 100–200 оС холоднее полугидроморфных почв – солонцов лугово-степных среднестолбчатых и на 300–500 оС – автоморфных почв: чернозёмов выщелоченных и чернозёмов засолённых. Пахотный слой нагревался до 50 оС в среднем во
II декаде мая с отклонениями в годы с разным режимом до 10–14 дней.
Продолжительность периода с температурой выше 5 оC в пахотном горизонте почве изменялась от 130 до 150 дней. Обращает на себя внимание
тот факт, что переход температуры через 10 оС происходил в разные сроки
и растянулся до 20 дней. Ранее всего до 10 оС прогрелись верхние гори96
зонты луговых гидроморфных почв в 1968 г., но последовавшее вслед за
тем сильное похолодание, вызванное мощной адвекцией воздуха из северных широт, привело к длительному (10 дней) падению тепла, а потому и период активных температур сократился до 82 дней.
Резкая дифференцированность коркового солонца на генетические
горизонты и обособленность очень плотного солонцового горизонта на
глубинах от 3 до 20 см, очевидно, создают затруднения для нагревания
почвы до более высоких температур. Переход температур через 15 оС происходил в разные годы за очень длительный промежуток времени: в конце
июня, в первых числах, в середине и в конце июля. Своеобразие свойств
коркового солонца способствует и тому, что обособленный маломощный
горизонт рыхлой пылеватой структуры (3–4 см) подвержен быстрой смене
температур. Амплитуда суточных колебаний здесь может достигать 8–12 оС,
интенсивность же прогрева до того или иного уровня быстро меняется.
Полученные нами данные позволяют отметить, что в распределении
тепла по профилю сохраняется та же закономерность, что и в луговочерноземной почве: в нижней части профиля солонцы корковые теплее,
чем в средней. Особенно это проявляется в начале вегетационного периода. К концу июля температуры выравниваются на обеих почвах, и это
можно проследить в первую очередь в годы с разным метеорежимом.
Например, при ясной тихой и подчас жаркой погоде разности температур в почвах «корковый солонец – солонец среднестолбчатый» были преимущественно положительными, но заметно убывали, и к концу вегетации
меняли знак на обратный, в среднем же солонце (табл. 26) прогревание
шло интенсивнее, и почвы эти оказывались более теплыми.
Таблица 26
Градиенты среднедекадных температур на корковом солонце
и солонце среднестолбчатом, оС
Глубина,
см
10
20
40
80
160
Июнь, декады месяца
I
II
III
0,8
1,9
1,4
2,0
2,5
1,9
2,0
2,2
1,6
1,8
1,2
0,8
3,0
2,2
1,5
97
Июль, декады месяца
I
II
III
–0,3
–0,8
–0,9
–0,2
–0,5
–0,4
–0,2
–0,6
–0,3
–0,2
–0,3
–0,1
+0,5
+0,2
+0,0
В целом до 5 оС на глубинах 40 и 80 см корковый солонец нагревался
в мае, до 160 см – в июне; до10 оС на глубине 40 см – в I и II декадах июня –
начале августа, а до 15 оС лишь в 1971 г., теплом и хорошо увлажненном,
прогревание охватило весь оглеенный горизонт – плотный, с мелкоореховатой структурой и, следовательно, с достаточно высокой теплопроводностью (рис. 21).
Рис. 21. Температурный режим солонца коркового
в разные годы наблюдений:
а – пахотный слой в динамике за июнь-июль: б – полутораметровый слой
в динамике за июнь-июль; в – слой 160 см, 1 – I декада июля, 2 – II, 3 – III
Очень многие параметры, характеризующие корковый солонец и описанные выше почвы, отличаются настолько, что по основным показателям
теплового режима описываемый тип на 1–2 порядка холоднее предыдущих, и эти почвы нуждаются в изучении с целью познания причин экологических особенностей в период неблагоприятного теплового режима и
определения путей их стабилизации.
Итак, в местах географического распространения засолённых почв
в 87–75 % лет складываются условия, весьма неблагоприятные с точки
зрения экологии. Потепление климата во второй половине ХХ столетия,
высокий процент засушливости, о чём будет сказано ниже, проявляются
экстремально, действуют разрушительно на засолённые почвы и почвы,
расположенные с ними в тесном комплексе.
98
Учитывая всю сумму метеорологических показателей в разных почвах ареала, можно предложить классификацию экологического дискомфорта почв солонцовых комплексов на региональном уровне:
- усиление эколого-географического дискомфорта в солонцовых
ландшафтах сухой степи;
- очень незначительное его ослабление в почвах колочной и типичной
степи;
- умеренное состояние экологического дискомфорта в почвах лесостепной зоны и незначительное – в почвах подтаёжной зоны.
Таким образом, вопросы эколого-климатического значения потенциальных и действительных условий тепла всего ареала ПСК в Новосибирской области и в прилегающих регионах приобретают особо высокую значимость в наше время – период повышенного загрязнения атмосферы,
почвенного покрова, водотоков. Неодинаковый приток энергоресурсов
способен непосредственно воздействовать на почвенно-солонцовые
ландшафты. Процесс сопровождается ослаблением либо усилением явлений в развитии всего комплекса географических элементов, следовательно, в каждом конкретном случае погодного режима – различной степенью
восприимчивости к хозяйственной деятельности человека. Иными словами, природно-экологические условия, изменяясь от зоны к зоне, в то же
время различаются, и весьма существенно, в пределах одной зоны, но при
разных типах погоды.
99
3. АГРОКЛИМАТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА
В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
3.1. Ресурсы света
Основные климатические факторы сельского хозяйства: свет, тепло
и влага – наиболее активно проявляют себя в верхних слоях почвенного
покрова и в приземных слоях атмосферы. Эти же факторы носят название
агроклиматических ресурсов. Мы ставим своей задачей рассмотреть, в чём
заключается экологический риск показателей света, тепла и влаги применительно к сельскохозяйственным культурам Западной Сибири, и, в частности, Новосибирской области.
Сельское хозяйство постоянно испытывает затруднения, связанные
с теми или иными неблагоприятными явлениями погоды: весенней либо
летней засухой, поздними весенними или ранними осенними заморозками, ненастной осенью, стабильными ветрами в зимний период, выдувающими снежный покров, глубоким промерзанием почвы и другими явлениями. Все они являются показателями крайнего экологического риска и
на территории нашей области создают весьма неблагоприятные условия
для роста и развития растений и сельскохозяйственных культур в частности.
Итак, важным фактором климатической экологии является обилие
света и тепла в течение вегетационного периода. Именно этот фактор
представляется очень важным для роста и развития сельскохозяйственных
культур, так как обилие света и тепла компенсирует краткость периода
положительных температур в нашей области, ускоряет вегетацию растений и в конечном итоге способствует повышению урожайности. По количеству солнечного света Новосибирскую область можно сравнить с центральной частью Украины, о чём уже говорилось в предыдущих главах.
Однако в данном случае мы целенаправленно рассматриваем роль климатических показателей на сельскохозяйственные культуры.
Высокая продолжительность солнечного сияния – 1 050–1 130 часов
в мае – августе и всего по 5–6 дней без солнца (например, в Кулунде за
100
5 месяцев вегетации) обеспечивают благоприятные условия для роста
и развития растений. Они успевают пройти все фазы развития за более короткие сроки при весьма непродолжительном периоде активных температур. Между тем известно, что чем длиннее период освещенности, тем активнее фотосинтез, лучше закаливаются посевы и в них больше накапливается сахаров. Эта отчётливая зависимость служит законной основой для
количественной оценки поступающей на поля физиологически активной
радиации (ФАР).
Нами вычислена ФАР для всего исследуемого региона – НСО. В данном случае использован метод С.И. Сивкова [98]. Он основан на свойстве
среднего листа растения, расположенного горизонтально, поглощать 50 %
суммарной солнечной радиации в различных участках спектра. В таком
случае ФАР равна: 0,43Q + 0,57Д, где Д – рассеянная радиация. В итоге
несложных вычислений мы получили цифры, указывающие на высокие
значения ФАР практически на всей территории НСО. Так, для земледельческих районов тайги она колеблется от 660 до 720 МДж/м2, лесостепи –
720–800 МДж/м2 и степи – 800–840 МДж/м2. Таким образом, потенциальная продуктивность ФАР, будучи невысокой во всех зонах области, отличается небольшой межзональной изменчивостью (на 40–80 МДж/м2 от зоны к зоне и на 130-170 МДж/м2 по всему региону – с севера на юг).
Энергия фотосинтеза регулируется тепловыми свойствами. Такие показатели, как температура воздуха и температура почвы, в сочетании с благоприятными показателями влаги, минерального питания почв способствуют утилизации растениями от 0 до 20 % солнечной энергии [99], что
говорит о весьма благоприятных экологических условиях в области данного метеопоказателя. Кроме того, известно, что ФАР усваивается растениями тем интенсивнее, чем выше температура.
Однако процесс этот не бесконечен, и при дальнейшем росте температуры воздуха и почвы он ослабевает. Поэтому можно заключить, что в
разных природно-территориальных комплексах области процесс этот будет протекать дифференцированно. А значит, будут складываться далеко
не однозначные экологические условия и для возделывания сельскохозяйственных культур, и для роста и развития естественных популяций. Другими словами – эффект теплового напряжения неоднороден не только зонально, но и провинциально, а это, вне сомнений, оказывает контрастирующее воздействие на условия вегетации.
101
3.2. Ресурсы тепла
Не секрет, что в хозяйствах юга Западной Сибири далеко не полностью используют имеющиеся ресурсы климата и не всегда учитывают потребности культур в тепле. В связи с этим полезно проследить внутрисезонные особенности климатических параметров области, что может оказать помощь в повышении эффективности возделывания культур в конкретных природно-климатических зонах.
Климатическая структура года, которой мы придерживались выше
при описании особенностей климата Новосибирской области, подчёркивает неоднозначность летних фаз по территории и в зональном аспекте. Высокая теплообеспеченность фазы «устойчиво теплое лето» – средние температуры воздуха не ниже 17 оС, высокие суммы положительных температур – благоприятно сказывается на формировании колоса у зерновых, на
достижении активной фитомассы у кормовых культур. Но если на эту погодную ситуацию накладывается целая серия таких неблагоприятных метеорологических явлений, как например, суховеи, пыльные бури, длительные бездождные периоды, то возникает опасность экологического
риска для сельскохозяйственных культур. Впоследствии эта ситуация
ударит и по человеку, так как экологический риск погодных условий для
сельскохозяйственных культур приведёт к низким либо нулевым урожаям,
а значит, ослабит экономику. Точно также формируется целый комплекс
неблагоприятных погодных условий в зимний период. Например, только
в начале зимы очень часто отмечается пасмурная, ветреная погода с оттепелями и ростом относительной влажности.
Другой пример: в подтайге для лета характерны три фазы: «умеренно
тёплое лето», «тёплое лето» и «спад лета». В лесостепной зоне проявляются те же фазы, но с другим временным диапазоном: «умеренно тёплое
лето» наступает на одну пентаду раньше, а «спад лета» – на 2,5 пентады
позднее. Это, несомненно, характеризует большую длительность вегетационного периода в лесостепной зоне, и если в данном случае говорить
об экологических факторах среды обитания, то в лесостепной зоне они
более благоприятны, чем в подтаёжной – по данному метеорологическому показателю.
Проследим далее, как влияет климатическая структура года на степень экологических условий в других подзонах области. Так, дальнейший
102
анализ показывает, что в колочной степи период вегетации возрастает ещё
на 2 пентады, а в типичной степи климатическая структура года изменяется качественно: в данном случае наблюдается изменение метеорологических параметров в сторону засушливости в широком диапазоне и это позволило нам выделить дополнительную фазу – фазу «очень тёплого лета».
Такое выделение оказалось не случайным, так как на протяжении всей
этой фазы температура воздуха в среднем за сутки не опускалась ниже
20 оС, а относительная влажность не превышала 50 % в сухой степи, где
общая продолжительность летнего периода возрастает ещё более – на 3 пентады, а выделенная нами фаза «очень теплого лета» длится не только весь
июль, как в типичной степи, но и всю последнюю пентаду июня и две
первые августа. При этом максимальный приток радиации обусловливает
интенсивное прогревание воздуха с максимумом температур в 35–45 оС.
В летние месяцы благодаря особенностям рельефа, циркуляции атмосферы в отдельные погодные периоды появляется жаркий сухой ветер, который способен иссушать почву, отрицательно влиять на колосящиеся поля в конце вегетационного периода и высушивать землю и сельскохозяйственные растения до потери их тургора в начале вегетации. Суховейная
погода наносит серьёзный ущерб сельскому хозяйству и представляет как
раз один из главных элементов экологического риска для роста и развития
сельскохозяйственных культур.
На осеннее время приходится уборка хлебов, овощей, картофеля. В неблагоприятные по увлажнению годы создаётся осенняя ситуация экологического риска, возможны значительные потери зерна, которые в особенно
неблагоприятные годы достигают трети, половины или даже приводят к
полной потере выращенного урожая.
Анализ года по сезонам позволяет сделать важный вывод об особенностях сельскохозяйственного производства. Известно, что зона НСО –
это всё-таки районы максимального сельскохозяйственного освоения, однако именно они отличаются частой повторяемостью низких температур
зимой и высоких – в короткий летний период. Об особенностях и роли отдельных показателей климата и погоды доказательно говорила Н.И. Хлыновская [100]. В её исследованиях показано, что даже в условиях сверхсурового климата, каковым является, в частности, Магадан, можно собирать вполне приемлемые урожаи сельскохозяйственных культур. В данном
случае играет роль высокая продолжительность солнечного сияния в лет103
ний период года. Эти районы характеризуются большой продолжительностью устойчивых морозов, невысокими суммами осадков и большой глубиной промерзания почв. То же самое характерно, в сущности, и для НСО,
и всё это вместе взятое отрицательно сказывается на сельскохозяйственном производстве, следовательно, формирует повышенную степень экологического риска, что столь характерно для нашей области.
Рассмотрим теперь более детально агроклиматические ресурсы по
элементам рельефа и особенностям ландшафтных типов климата на примере одного из районов Барабы.
Западная часть Центральной Барабы представляет собой хорошо дренированную территорию, где при благоприятных агроклиматических
условиях вегетации собирают высокие урожаи зерновых. В годы с суховейно-засушливой погодой наблюдаются высокие температуры воздуха,
большой дефицит влажности воздуха, наиболее короткий вегетационный
период. Осенние заморозки наблюдаются в Татарском, Усть-Таркском
районах раньше, чем в других районах зоны.
Восточная часть Центральной Барабы (Доволенский, Убинский, Каргатский районы) подвержена засухе реже, чем её западная часть. Напротив, избыточное увлажнение и недостаток тепла в отдельные годы в течение вегетационного периода являются помехой для сельского хозяйства.
Суммы температур воздуха выше 10, 15 оС к востоку от озера Чаны
уменьшаются на 50–100 оС, а территория Причанья при любом типе погоды в тёплом периоде обособляется от соседних районов: в засуху она заметно отличается более благоприятным водным балансом, при оптимальных метеоусловиях отличия сглаживаются.
Границы районов определяются, таким образом, не только общими
климатическими и почвенно-климатическими различиями, но и типами
экологического напряжения и сельскохозяйственного использования, спецификой агрономии и совокупностью агроклиматических и агротехнических мероприятий.
Рассмотрим некоторые моменты в развитии зерновых культур, как
наиболее важных и широко распространённых на территории НСО.
Сев зерновых, как правило, проводится в конце второй – середине
третьей декады мая. К этому времени почва в пахотном слое прогревается
до 8–9 оС. Тесная зависимость между фактическими среднемноголетними
сроками сева яровой пшеницы и среднемноголетними датами перехода
104
суточной температуры почвы через 10 оС была получена Т.И. Азьмука
[101]. Коэффициент корреляции высокий: 0,98.
Сроки сева колеблются от года к году, что, в первую очередь, зависит
от погодных условий весеннего периода. При этом самые ранние даты сева отмечены в хозяйствах подтайги – 19 мая, поздние – в хозяйствах лесостепи – 23 мая и самые поздние – в степных хозяйствах – 25 мая. Такое
несоответствие противоречит зональному нарастанию радиационного баланса с севера к югу. В большинстве случаев и в среднем многолетнем даты сева всё-таки согласуются с зональными изменениями радиационного
баланса и роста тепла в почве, т. е. самые ранние даты сева зерновых
наблюдаются в сухой и опустыненной степях, самые поздние – в таёжных
хозяйствах подтайги. Нами также отмечена зависимость дат сева от температуры почвы, причём с учётом погодных условий. В данном случае
ещё очень важно учитывать не только степень прогреваемости почвенного
профиля до нужной температуры, но и потребности той или иной культуры в определённых условиях метеорежима каждой конкретной зоны.
Итак, каждая сельскохозяйственная культура требует для своего развития определённых тепловых и влажностных условий. И на сегодняшний
день эти потребности чётко определены агроклиматологией. Так, на протяжении всего периода вегетации яровой пшеницы оптимальными являются температуры 16–20 оС, повторяемость которых в наших условиях
наиболее высока в июне: 60–70 % в подтайге, 70–90 % в лесостепи, 50–
60 % – в типичной и сухой степи.
Во второй период вегетации сельскохозяйственных культур возрастает интенсивность прогрева воздуха и почвы, в связи с чем наблюдается
высокая повторяемость температур в пределах от 20,0 до 24,9 оС. Причём
в северных подзонах она составляет всего 8 %. При движении к югу области повторяемость высоких температур возрастает до 87 %. При этом существенно важно, что при температурах 25 оС и выше замедляется рост
растений, снижается урожай. А при температурах 2–5 оС замедляется рост
надземной части растений. Изменение температур воздуха и почвы до
критически высоких значений чаще всего проявляется в степной зоне, повторяемость низких температур (от 5,0 до 9,0 оС) – в северных подзонах.
В процентном выражении эта повторяемость высокая: до 70 % в воздухе,
52 % – на поверхности почвы, 76 % – на глубине пахотного горизонта.
Все эти данные, представленные за многолетний период, существенно
105
необходимы в сельскохозяйственном производстве и могут активно использоваться при планировании размещения сортов, при определении
сроков сева, при прогнозировании урожаев.
Активная вегетация большинства сельскохозяйственных культур
ограничивается узким периодом ∑t > 10 оС .При планировании размещения сортов, определении сроков сева и прогнозировании урожаев очень
важны сведения о повторяемости за длинный ряд лет биологически активных сумм тепла. В подтаёжной зоне они составляют 1 600–1 800 оС. Причём повторяемость этих сумм в данной зоне за многолетний период лет
достаточно высокая и составляет 42,5 %. Повторяемость сумм температур,
необходимых для вызревания сельскохозяйственных культур, в лесостепной зоне несколько ниже: 30–42,5 %, а ∑t > 10 оС составляют в этой зоне
1 800–2 000 оС. В колочной степи повторяемость сумм температур 2 000–
2 200 оС равна 35,7 %. Теплообеспеченность сухостепной подзоны заметно возрастает, максимальная повторяемость температур отмечается при
суммах в 2 400–2 600 оС. Стоит обратить внимание, что в сухостепной
зоне также встречаются суммы более высоких температур: 2 600–
2 800 оС с достаточно высокой повторяемостью – 28,9 %. Этот факт позволяет утверждать, что степная зона ареала относится к районам рискованного земледелия, или повышенного экологического риска.
Такая трактовка обусловлена целой цепочкой отрицательных явлений
климата, рассмотренных выше: это и суровые продолжительные зимы, и
незащищённость почвенного покрова, и скудные запасы влаги, и минимум
атмосферного увлажнения, поздние весенние и ранние осенние заморозки.
3.3. Ресурсы влаги
Опыт агроклиматических исследований, равно как и непосредственный опыт хозяйственного возделывания земель, показывает, что из трёх
наиглавнейших эколого-климатических факторов: тепло, свет и влага –
именно влага более всего лимитирует урожай и создаёт наиболее острые
экологические ситуации. Важнейшей особенностью сельскохозяйственной
эксплуатации нашей области является то, что она располагается в зоне неустойчивого увлажнения. Это чрезвычайно ограничивает стабильный рост
урожайности.
106
С экологических позиций можно утверждать достаточно известную
истину, что атмосферные осадки являются основным источником увлажнения сельскохозяйственных полей. Они определяют важнейшие ресурсно-экологические показатели, характерные для агроклиматологии – запасы воды в снеге и накопление продуктивной влаги в почве.
При характеристике ресурсов увлажнения, как правило, рассматриваются такие составляющие: ресурсы атмосферного увлажнения и ресурсы почвенного увлажнения. Атмосферное увлажнение принято рассматривать применительно к росту и развитию сельскохозяйственных культур,
т. е. в тёплый период – сумма осадков за апрель – октябрь, в холодный период – сумма осадков с ноября по март. Кроме того, для более показательной оценки атмосферного увлажнения выделяются суммы осадков на
период сева, всходов и кущения, например, яровой пшеницы, т. е. за май –
июнь, и на период колошения, восковой спелости и уборки зерновых, т. е.
за август – сентябрь.
Атмосферное увлажнение нашей области, как и других регионов,
формируется в результате взаимодействия макропроцессов атмосферной
циркуляции, а также местных динамических процессов, возникающих под
влиянием мезорельефа и региональных особенностей растительного покрова. По территории НСО осадки распределяются неравномерно и плюс
к тому – варьируют в значительных пределах. Достаточно сказать, что
минимальное количество годовой суммы осадков составляет на крайнем
юго-западе области всего 250 мм, а на крайнем северо-востоке они возрастают до 500 мм. В грубом выражении можно констатировать зональный
ход атмосферного увлажнения по области: максимальные значения в 500–
400 мм в год на севере сменяются несколько более пониженными в районе
северной лесостепи – 350 мм, в южной лесостепи они падают до 300 мм
и, наконец, в степной зоне убывают до минимума в 250 мм. Отклонения от
зонального хода наблюдаются в среднем течении реки Каргат и в районе
озера Убинского.
В Правобережье широтная зональность нарушается и годовая сумма
осадков возрастает с одной стороны к северу – в сторону северной лесостепи и подтаёжной подзоны, а с другой стороны – к югу, но связано это
с повышением рельефа, когда на юго-востоке области годовые суммы
осадков с ростом высоты местности стабильно повышаются и достигают
максимальных значений – 450 мм за год.
107
Основную долю атмосферного увлажнения составляют осадки тёплого периода – до 75 %. Их выпадение по территории и во времени достаточно неравномерно, что связано не только с преобладающим западным
переносом, но и с возрастающей в это время ролью местных осадков конвективного происхождения. Количество осадков в летние месяцы может
существенно различаться в пределах одного района и даже одного хозяйства. Не секрет поэтому, что и агрономы, и руководители, и владельцы хозяйств в дополнение к наблюдениям далеко расположенных метеостанций
предпочитают проводить свои наблюдения – непосредственно на сельскохозяйственных полях.
Вообще, экологические условия, наиболее благоприятные для вегетации, формируются при атмосферном увлажнении 120–150 мм осадков за
период сев – колошение (для яровой пшеницы). Осадки мая-июня для
подтаёжных районов области (ст. Северное) составляют более 100 мм,
а для степных – менее 60 мм. В таёжной и лесостепной зонах области
осадки августа – сентября выше майско-июньских на 15–20 мм, в степной
– практически равны им. В итоге осадки теплого периода распределяются
так: 25–30 % выпадает в мае – июне (повышенной сухостью в Барабе отличается Татарский район, а в Кулунде – Карасукский), 20–25 % – в июле
и 30–33 % – в августе-сентябре.
Повсеместно в мае-июне складываются критические экологические
условия, ибо формируется дефицит атмосферных осадков, стабильно возрастающий к югу. Так, в подтайге неблагоприятные экологические условия, выраженные дефицитом атмосферных осадков, достигают 20 мм, в лесостепи они возрастают от 20 до 50 мм и в степной зоне – до 50 мм. Дефицит осадков как таковой представляет серьёзный экологический риск для
сельскохозяйственных культур, ибо обусловливает повышенную сухость
воздуха уже в период всходов и колошения сельскохозяйственных культур, а также засухи и пыльные бури. Так, вероятность возникновения
пыльных бурь для степной зоны составляет 75 %, а в северной лесостепи
она убывает до 25 %. Метеорологические условия, характеризующие засухи, в известной мере определяются количеством осадков. Они же являются
важным фактором формирования экологического риска для роста и развития
сельскохозяйственных культур. Например, количество осадков в июне,
равное 10 мм, является критическим и служит одним из признаков засухи.
108
В июле с ростом атмосферных осадков их экологический критерий,
выражающийся балансом влаги, становится положительным. Эти осадки
идут на пополнение почвенных ресурсов увлажнения. С другой стороны, в таёжных и подтаёжных районах, в конце августа – в сентябре, когда
происходит уменьшение теплоресурсов, пополнение почвенных ресурсов
осадками усугубляет экологический риск и вызывает переувлажнение
территории, вплоть до усиленного болотообразования. Здесь в этот период
баланс осадков склоняется в сторону увеличения увлажнения, а в степи
и в отдельных районах лесостепи он всё ещё отрицателен.
И если циркуляционные процессы летнего периода обусловливают
достаточно частые ливневые осадки, то в осеннем периоде наблюдаются
обложные дожди, что также представляет усугубление экологического
риска для данной территории. Выражается это в том, что увеличение во
влажные годы обложных дождей задерживает созревание хлебов, затягивает период уборки, и в конечном итоге приводит к серьёзной потере зерна. Плюс к тому на природные экологически отрицательные факторы
накладывается человеческий, ибо крайне неблагоприятные условия на период уборки приводят к тому, что человек работает в катастрофически
сложных условиях, с большим превышением своих биологических возможностей.
Чрезвычайно пагубно для земледелия то, что отношение осадков к испаряемости приобретает еще более критическое значение: 0,25 в мае, 0,40
в июне, 0,54 в июле и 0,67 в августе. В районах, расположенных к западу
от озера Чаны, водный баланс наиболее неблагоприятный, т. е. испаряемость значительно превышает сумму осадков. А это отрицательно сказывается на экологических условиях, повышает степень экологического риска, следовательно, значительно снижает урожай сельскохозяйственных
культур. Негативное влияние на рост и развитие растений оказывают засуха и суховеи, достаточно широко представленные на территории Новосибирской области. Так, под действием суховея происходит обезвоживание тканей растений, нарушаются физиологические процессы, резкое
снижение фотосинтеза подавляет функции роста сельскохозяйственных
культур, уменьшает количество колосков, нарушает процессы органогенеза. В итоге – возрастает число бесплодных цветков, резко снижается урожай.
109
Сухость климата НСО нагляднее всего подтверждается высоким дефицитом влажности воздуха d (рис. 22). На рисунке последовательно прослежена экологическая степень засушливости погодно-климатических
условий в разные по значимости периоды вегетации сельскохозяйственных культур (август – сентябрь). С этой целью выбраны периоды начала
вегетации – май – июнь, отдельно – первый период вегетации – май –
июль и, наконец, окончание вегетации. Подобная дифференциация позволяет сделать ударение на экологических условиях, которые могут формироваться в разные периоды вегетации сельскохозяйственных культур, а,
следовательно быть либо благоприятными, либо тормозить процесс роста
и развития растений.
Рис. 22. Дефицит влажности воздуха
в мае – июне (1), мае – июле (2) и августе – сентябре (3)
При этом изменчивость дефицита влажности воздуха по территории
колеблется в пределах от 2,5 мб на севере до 11,6 мб на юге области, и если
в августе – сентябре он самый низкий, то в мае – июле – наиболее высокий.
110
Широтная зональность и микроклиматическая изменчивость показателей увлажнения прослеживаются в межгодовой динамике, которая отражает, в свою очередь, динамику экологического риска за определённый
ряд лет. Например, годовые суммы осадков за 20-летний период (1964–
1983 гг.), вычисленные [102] оказались на 100–130 мм ниже, чем таковые
за длинный ряд лет [15]. Превышения над среднемноголетними значениями составили 100–130 мм в таких районах, как Барабинск, 40–90 мм –
в Усть-Тарке и Мошково, в заболоченных таёжных районах севера (Венгерово) – всего 5–10 мм. Невысокая повторяемость осадков за весь период
вегетации (май – сентябрь) характеризует достаточно большую засушливость в НСО, но возрастающая увлажнённость к концу вегетации растений сглаживает экстремальность экологического риска природы.
Таким образом, совокупность всех негативных для сельского хозяйства явлений в большой степени усугубляется засушливостью вегетационного периода. Анализ повторяемости сухих, влажных и средних лет,
рассчитанный нами за 30 лет для сумм осадков за апрель – октябрь (т. е.
для всего тёплого периода), показывает, что экологическая неблагоприятность, в данном случае в виде засушливости погоды и климата, проявилась в подтайге только в 1950-е гг., в лесостепи – в 1960-е гг. и в степной
зоне за весь период от 1950-х до 1970-х гг.
Таким образом, и засушливость, и экологическая напряжённость возрастали с севера на юг и с северо-востока на юго-запад, а весьма высокие
межгодовые амплитуды подчёркивали нестабильность и неустойчивость
атмосферного увлажнения и абсолютно вероятную возможность смещения зональных условий влагообеспеченности.
3.4. Урожайность яровой пшеницы
и степень экологического риска при её возделывании
Во все времена неоспоримым остаётся факт тесной зависимости урожаев полевых культур от погодных условий. О проблеме продовольственной безопасности, в частности, говорится в разносторонне глубокой монографии [103], где рассматриваются не только основные факторы продуктивности сельскохозяйственных культур, но и их агроклиматические ресурсы. Очень важными являются представленные авторами данные по
урожайности сельскохозяйственных культур в динамике за длинный ряд
111
лет – более чем за полувековой период – в Новосибирской области и в других регионах Западной Сибири. Благодаря столь кропотливо проделанной
авторами работе появилась возможность проследить изменение урожайности сельскохозяйственных культур, как одного из показателя экологического риска за длительный ряд лет. При этом выявляется плавный и стабильный рост урожайности по всем регионам.
Климато-экологические условия сводятся к тому, что во влажные годы с достаточными ресурсами тепла урожаи повышались, в сухие или резко холодные – падали. За длительные периоды лет в советские времена
средний урожай зерновых в НСО держался в пределах 8–10 ц/га, причём
в засушливые годы происходило ещё более резкое снижение урожайности, когда колхозы и совхозы в массовом варианте его списывали. Но даже и во влажные годы урожай яровой пшеницы поднимался только до
15 ц/га, в редких районах – до 18–20 ц/га.
В начале нового столетия урожайность зерновых возросла в среднем
до 15–16 ц/га (табл. 27). В последние годы в силу возросшей технической
оснащенности хозяйств Новосибирская область в восточных районах
собирала до 3–4 млн. т зерна при урожайности в 20–30 ц/га. Например, в 2011 г. – холодный и недостаточно хорошо увлажнённый, в хозяйствах НСО урожайность пшеницы составила 17–20 ц/га.
Большую и первостепенную роль в развитии растений играет интенсивность и продолжительность солнечного освещения. Благодаря высокой
продолжительности солнечного сияния – 1 050–1 130 час в мае – августе,
растения успевают пройти все фазы развития за более короткие сроки при
весьма непродолжительном периоде активных температур. И особенно
важно, что за 5 месяцев вегетации число солнечных дней возрастает.
Например, в Кулунде, бывает всего по 5–6 дней без солнца, Между тем
известно [104], что чем длиннее период освещённости, тем активнее фотосинтез, лучше закаливаются посевы и в них больше накапливается сахаров. Итак, обилие света и солнечной инсоляции в исследуемом регионе
оказывает экологически благотворное ускоряющее воздействие на развитие растений, ибо в итоге обилие света способно компенсировать другие
отрицательные стороны экологических процессов, в частности, не всегда
благоприятный температурный режим в одних зонах и режим увлажнения –
в других.
112
Таблица 27
Урожайность яровой пшеницы (ц/га)
за некоторые годы XX и XXI столетий
Районы
Зона и
Новосибирской прообласти
винция
Кыштовский
Подтайга
Северный
Венгеровский
Барабинский
Север
верКоченёвский
Куйбышевский ная
лесоУбинский
Усть-Тарский степь
Урожайность яровой пшеницы в разные годы, ц/га
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006 2007
9,6
11,7
10,6
9,3
10,8
9,5
11,0
8,2
Доволенский
Юж- 10,7
ная
Барабинский
9,3
лесоЗдвинский
7,5
степь 12,8
Кочковский
Краснозёрский
10,2
Татарский
9,6
Чановский
6,7
Чистоозёрный
7,7
Купинский
Степь 8,3
Баганский
7,5
7,6
12,5
14,7
16,8
20,2
14,4
17,1
12,9
14,9
16,8
14,3
16,8
14,9
10,7
11,6
8,9
10,3
8,4
9,3
20,0
15,2
19,5
20,8
17,8
18,4
15,4
16,1
19,5
15,7
19,0
15,2
12,7
13,9
14,8
12,6
11,0
13,5
18,3
18,6
20,6
19,9
16,1
18,7
22,3
16,8
20,6
17,2
21,3
20,0
17,1
15,2
21,6
17,1
14,7
12,7
19,2
12,9
17,0
14,6
11,6
12,6
18,1
12,0
17,0
12,6
17,5
15,0
10,7
10,5
14,6
13,5
17,1
9,6
9,2
9,5
18,9
15,2
11,1
12,0
14,0
13,1
18,9
16,9
16,7
13,0
9,8
6,2
14,4
13,0
12,6
6,9
10,1
14,8
13,3
16,5
10,8
17,3
13,3
12,1
13,3
15,3
20,2
15,1
11,4
7,2
14,8
13,5
12,8
5,8
7,2
7,1
8,5
13,1
7,3
9,6
10,1
9,4
8,5
8,6
12,2
12,1
8,4
5,2
10,5
9,3
8,8
5,5
6,0
8,5
7,6
14,8
8,0
8,3
10,2
8,9
7,6
7,3
13,4
12,8
8,8
5,2
6,5
8,2
9,6
9,1
12,3
19,0
15,7
13,1
12,5
8,5
9,6
Карасукский
6,9
Что касается потенциальной продуктивности ФАР, то она оказывается высокой практически по всей территории. Безусловно, это формирует
положительный экологический потенциал и, в частности, положительно
сказывается на посевах. Установлено [104], что при использовании растениями только 2 % энергии, урожайность зерновых можно довести до 30–
88 ц/га, картофеля – до 125–325 ц/га и зелёной массы кукурузы – до 250–
650 ц/га. К слову сказать, увеличенный день и повышенная продолжительность солнечного сияния приводят к тому, что многие сельскохозяйственные культуры приобретают удивительную способность вызревать
даже за Полярным кругом [100].
113
Известно, что, географическое положение и природные условия НСО
уже изначально предполагают существенные затруднения для развития
сельскохозяйственного производства. Это связано также и с экологическиландшафтными особенностями. Так, обширные болотные массивы с прохладным и переувлажнённым микроклиматом на севере, безграничные
степи с сухими и засушливыми чертами климата и микроклимата на юге
области создают многочисленные осложнения для сельского хозяйства
и на севере, и на юге.
При этом существует особая специфичность природных условий
НСО, которая оказывает дополнительное отрицательное воздействие на
сельскохозяйственное производство – засолённость почвенного покрова.
Причём эта засолённость выступает не как единый массив солонцов, солончаков или солодей, а в едином комплексе сразу с несколькими типами
почв, среди которых, перемежаясь, располагаются и солонцы разных рангов, и чернозёмы, и луговые, и болотные почвы. Все они расположены на
небольшой территории и можно смело говорить о мозаичности почвенного покрова НСО, как о его непременной особенности. Эта мозаичность
предполагает вовлечение в пашню, наряду с почвами автоморфного ряда
с их благоприятными пахотными свойствами, также почв всех сопутствующих типов, неблагоприятных для посевов. Это разнообразные типы и подтипы солонцов, это солончаки, солоди, луговые и болотные
почвы и их варианты, При этом следует помнить, что технические средства современного сельского хозяйства становятся всё более мобильными и
мощными, и для полной их загрузки необходимы крупные монолитные
поля с единым пространством плодородных почв. Однако таких особенностей почвенного покрова на территории нашей области явно не наблюдается, что ещё раз подчёркивает сложную экологическую обстановку и
возрастающую степень экологического риска.
В настоящее время – время постиндустриального развития общества,
время глобализации и высокого технологического оснащения не только
промышленности, но и сельского хозяйства, перед нашим государством
стоят большие задачи – поднять сельскохозяйственное производство, вывести его на международный уровень, оснастить современной техникой.
На полях Новосибирской области такие задачи столкнутся с трудностями,
связанными с эколого-климатическим фактором, решение которого необходимо будет выдвигать на передний план.
114
Взаимодействие элементов теплового режима в почве и в воздухе
предопределяет развитие подземной и надземной фитомассы, формирует
урожай сельскохозяйственных культур. Нами уже отмечалась высокая
роль температуры почвы в первый период вегетации культурных растений, а также в холодное время года. Существенна роль тепла и влаги в формировании механических, геохимических, биологических процессов, протекающих и в почве, и в приземных слоях воздуха. Справедливо будет отметить, что авторы [105] (Л.М. Татаринцев, В.Л. Татаринцев, О.Г. Пахомя), изучая динамику урожайности яровой пшеницы в пределах Алтайского края, используют метод информационно-логического анализа, и, что
особенно важно – выделяют приоритет оптимальных почвенно-климатических параметров эффективного плодородия.
Поэтому границы регионов, хозяйств определяются не только общими климатическими и почвенно-климатическими вариациями, но и особенностями и подходами к сельскохозяйственному и экологическому использованию земель, направленностью и аспектами агрономии и совокупностью эколого-климатических и агротехнических мероприятий. Становится очевидным, что в разных районах и хозяйствах ареала экологоагротехнический процесс будет протекать дифференцированно. Эффект
теплового напряжения неоднороден не только зонально, но и провинциально, а это, вне сомнений, оказывает контрастирующее воздействие на
условия вегетации.
При определённых тепловых условиях эти потребности чётко выражены агроклиматологией [106, 107]. На протяжении всего периода вегетации яровой пшеницы оптимальными являются температуры 16–20 оС, повторяемость их в наших условиях наиболее высока в июне: 60–70 % в подтайге, 70–90 % в лесостепи, 50–60 % в сухой и типичной степи. Сев зерновых в многолетнем среднем проводится в конце II – середине III декады
мая. К этому времени почва в пахотном слое прогревается до 8–9 оС.
Самые ранние даты сева в хозяйствах подтайги отмечены были 19 мая,
поздние – в хозяйствах лесостепи – 23 мая и самые поздние в степной зоне
– 25 мая. Этот факт имел место вопреки зональному нарастанию интенсивности радиационного баланса и скорости прогревания почв. При этом
стоит отметить, что такое несоответствие связано не столько с датами
прогревания почв до нужной температуры, сколько с потребностями той
115
или иной культуры в определённых условиях метеорежима каждой конкретной зоны.
Во второй период вегетации сельскохозяйственных культур возрастает интенсивность прогрева воздуха и почвы, а потому и высокая повторяемость наблюдается у более высоких (от 20 до 25 оС) температур. Тенденция такого роста выражена ярко от северных зон к южным: от 85 % в
подтайге до 87 % в сухой степи. При этом существенно важно отметить
температуру экологического риска. Она составляет 25 оС, и уже при ней
замедляется рост растений, снижается урожай. И другая температура экологического риска – это нижний предел для развития растений, он составляет всего 2–5 оС. В таком случае вообще не происходит роста надземной
части культурных растений. Изменение температур воздуха и почвы до
высоких значений критических величин чаще всего происходит в степной
зоне, но повторяемость низких температур в пределах от 5,0 до 9,9 оС велика в северных подзонах, где она доходит до 70 % в воздухе, 52 % на поверхности почвы и 76 % – на глубине пахотного слоя. Это лишний раз
подчёркивает высокий потенциал экологического риска для сельскохозяйственных культур, в данном случае, в период их сева.
Известно, что наиболее благоприятные условия для вегетации зерновых формируются при атмосферном увлажнении в 120–150 мм за период
сев – колошение. Ряд учёных [108, 109] отмечают, что на Алтае для условий типичной и сухой степи сумма осадков ниже этого предела имеет место в половине всех лет, в Омской области – в каждый третий год, по
нашим вычислениям для Новосибирской области (лесостепная и степная
зоны) – в два года из трёх. Повторяемость осадков за весь период вегетации (май – сентябрь) характеризует высокую засушливость НСО, однако
возрастающая увлажнённость к концу вегетации сглаживает экстремальность экологических условий этого явления. Более точным в таком случае
будет анализ тепловлагообеспеченности, особенно в первый период вегетации растений, когда влага особенно необходима, и необходима в первую
очередь для укрепления корневой системы растений и для формирования
надземной их части.
За весь полувековой период исследования агроклиматических ресурсов учёными выведено достаточное количество комплексных коэффициентов, каждый из которых с достаточной степенью точности учитывает
соотношение тепла и влаги и их роль для вызревания сельскохозяйствен116
ных культур. Так, в обобщающей работе [110] в сводной таблице представлены практически все данные коэффициенты [110]. Тем не менее,
наиболее оптимальное соотношение тепла и влаги характеризует гидротермический коэффициент (ГТК) Г.Т. Селянинова, выведенный им в середине XX столетия [111].
Согласно исследованиям, при ГТК, равном 1,0, складываются наиболее оптимальные экологические условия, когда соотношения тепла и влаги наиболее благоприятны для получения хороших урожаев зерновых
и в целом полевых культур; при ГТК, большем 1,0, наблюдается повышенная увлажнённость, а при меньшем – недостаточная.
В нашей области эколого-климатические факторы могут складываться
весьма неблагоприятно, когда ГТК опускается до 0,8–0,7, что уже характеризует климат как засушливый, и до 0,5 и ниже – как очень засушливый.
Проведённые нами исследования за 50-летний период позволили выявить наибольшую повторяемость засушливых лет. Она составила 87,5 %,
что особенно характерно для сухостепной подзоны. Даже очень засушливые годы с ГТК ниже 0,5 составляют здесь более половины от всех лет.
В типичной степи повторяемость засушливых лет убывает до 75 %, но и эта
цифра высока и также подтверждает мнение о формировании значительного экологического риска не только в сухой степи, но и в типичной и даже в колочной степи.
Вообще состояние экологического риска может быть рассмотрено по
длительности периодов, которые увеличиваются с севера на юг. Например, в северной лесостепи засушливые годы составляют только 20,8 %, но
их повторяемость в определённые сроки пагубно действует на вызревание
зерновых и других сельскохозяйственных культур.
Иными словами, подобная изменчивость, вызванная флуктуациями
климата, пагубно действует на урожай, вызывает высокую его вариабельность, изменяя от года к году степень экологической напряжённости, которая в отдельные годы может достигать максимума и тогда урожаи сельскохозяйственных культур минимальны либо вообще нулевые, а может
сводиться до минимума, и тогда урожаи максимальны. Примером является 2009 г., когда в период вегетации сложились благоприятные климатоэкологические условия, и на полях НСО был собран рекордный урожай
пшеницы – около 4 млн. т зерна (3,92 млн. т) при средней урожайности по
117
хозяйствам области – 20–25 ц/га и при максимальном урожае в одном из
хозяйств – 47,6 ц/га.
Напротив, летний период 2010 г. характеризовался пониженными
условиями тепла, причём тепловые ресурсы были минимальны даже в
сравнении со среднемноголетними. Это не могло не сказаться на формировании некоторого экологического стресса для растений. Например,
даже в конце июля в Новосибирской области температура воздуха дважды
достигала самых низких значений за весь период наблюдений: 27–28 июля
она опускалась на 3–6 оС ниже климатической нормы, которая для этого
периода составляет +19 оС [112]. В Огурцово в эти же дни была зарегистрирована минимальная дневная температура +11,3 оС, а в Убинском в
ночные часы она составила всего +1 оС.
Подобные экстремальные значения оказались на 2 оС ниже предыдущего температурного рекорда по холоду. Естественно, что при сложившихся тепловых аномалиях экологические условия были также весьма неблагоприятны, что не могло не сказаться на вегетации зерновых культур.
В итоге, по хозяйствам области было собрано урожая в 2 раза меньше –
2,7 млн. т, чем в предыдущий год.
118
4. ЭКСТРЕМАЛЬНОСТЬ КЛИМАТА
НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
4.1. Комфортность климата,
понятие, степень выраженности
Экологическое значение всех компонентов ландшафта заключается
прежде всего в его всестороннем воздействии на организм человека – на
его здоровье, быт, труд и отдых. Одно из главных мест в этом воздействии
принадлежит климату. Именно климат играет роль прямого экологического фактора – он обусловливает среду обитания человека, создавая для него
температурный комфорт либо дискомфорт.
На климатической карте мира проходит нулевая изотерма, которая
отражает состояние климата за весь период метеорологических наблюдений. Нулевая изотерма – это среднемноголетние значения температуры
воздуха в январе, равные 0 оС. Изотерма показывает, насколько тёплым
или холодным является январь в разных частях планеты. Данная изотерма
наглядно представляет климат с точки зрения его благоприятности по
всему земному шару.
Географическая изменчивость нулевой изотермы показывает, к примеру, что вся южная половина столь огромной по площади страны, как
США, находится в тепле, т. е. среднемноголетние температуры воздуха
января выше 0 оС. Иными словами, одна половина США расположена к югу
от нулевой изотермы т. е. находится в тепле, другая половина лежит выше
нулевой изотермы, т. е. располагается в холоде. Кроме того, все страны
Южной Америки, Западной Европы, Центральной Азии и тем более Африки – лежат ниже нулевой изотермы, т. е. даже зимой, в период самого
холодного зимнего месяца в северном полушарии – в январе – здесь температуры воздуха не опускаются ниже 0 оС, зимы – тёплые, и тем более
тёплыми являются остальные времена года, а значит все они расположены
в тёплых климатических условиях. Вне сомнения, климат всех этих стран
комфортен.
119
И практически единственная страна, к тому же страна самая крупная
в мире по территории, полностью расположена к северу от нулевой изотермы. Это Россия. Стоит оговориться, что такая же участь постигла и Монголию, и Канаду, но первая из них меньших размеров, вторая омывается
с запада тёплым течением Гольфстрим. Наше государство в современных
его границах является самой холодной страной в мире. Этот вывод можно
воспринимать не только как климатический или экологический, но и как
сугубо политический и социально-экономический. Так, например, потребительская корзина нашей страны стоит намного дороже, чем в странах
с комфортным климатом.
Исходя уже из этого фактора – географического положения – можно
говорить о комфортности либо дискомфортности климата России и, в
частности, Новосибирской области. Комфортность определяется как закон оптимума для проживания человека, животных и для растений. А.А.
Исаев [10] закон оптимума применительно и к животным и человеку формулирует как состояние ощущения комфортности, при котором обеспечивается оптимальный уровень физиологических функций и организм не
ощущает ни жары, ни холода.
В глобальном варианте за признак климатической комфортности принимаются такие показатели, когда средняя годовая температура воздуха
варьирует в пределах +25 оС, а относительная влажность – 75 %. Для горных территорий М.Г. Сухова [113, 114] выдвигает понятие интегральной
оценки эколого-климатических условий их ландшафтов. Сюда входят категории комфортности биоклиматов, повторяемость различных типов погод и показатели благоприятности биоклиматических условий. В.И. Русанов [115] опирается на классы погод момента. Предложенная им методика
наиболее полно отвечает требованиям, предъявляемым к биоклиматической оценке территории, так как учитывает температуру и влажность воздуха, нижнюю облачность и скорость ветра.
В целом, наступление комфорта для человека представляется достаточно сложным в связи со сложностью самого человеческого организма,
а потому оно зависит от целого комплекса внешних воздействий. Однако,
в умеренных широтах оно определяется пределами температур 18–20 оС
и относительной влажности воздуха в 40–60 %. Такие параметры определены при условии, что человек находится в летней одежде.
120
Известно, что основным ограничивающим фактором во все времена
являлся температурный. Именно температура воздуха непосредственно
определяет жизненные функции и человека, и животных, и растений. В то
же время, температурный фактор находится в большой зависимости от
света, влажности, силы и скорости ветра. Можно также говорить о комфортных либо дискомфортных условиях влажности, испарения и общего
сочетания природных компонентов (табл. 28).
Таблица 28
Экстремальность многолетних показателей климата НСО
Подтайга (Кыштовка)
Среднемесячная и среднегодовая температура воздуха, оС
I
II
III
IV
V
VI VII VIII IX X
XI
XII
–20,3 –18,3 –10,7 1,3 9,8 15,7 18,0 14,6 9,3 0,8 –9,8
–17,4
Относительная влажность воздуха, %
I
II
III
IV
V
VI
VII VIII IX
X
XI
XII
80
77
76
68
59
66
74
78
77
79
82
81
Год
–0,6
Год
75
Южная лесостепь (Татарск)
Среднемесячная и среднегодовая температура воздуха, оС
I
II
III
IV
V
VI
VII VIII IX
X
XI
–19,6 –18,0 –11,1 1,2 10,7 16,6 18,7 15,6 10,1 1,4 –8,8
Относительная влажность воздуха, %
I
II
III
IV
V
VI
VII VIII IX
X
XI
82
80
80
71
58
61
69
74
73
77
84
XII Год
–16,4 0,0
XII
83
Год
74
Сухая степь (Карасук)
Среднемесячная и среднегодовая температура воздуха, оС
I
II
III
IV
V
VI VII VIII IX
X
XI
XII
–19,4 –18,4 –10,6 2,9 12,1 18,2 20,2 16,9 11,2 2,2 –8,5 –16,2
Относительная влажность воздуха, %
I
II
III
IV
V
VI
VII VIII IX
X
XI
XII
80
80
82
71
54
58
65
68
68
75
83
82
Год
0,9
Год
72
В данном случае в таблице приводятся именно экстремальные, а значит дискомфортные условия температуры и относительной влажности
воздуха в отдельности по зонам НСО. Причём следует отметить, что экстремальными в данном случае являются даже многолетние величины, так
121
как отрицательные значения среднемесячных показателей температуры
опускаются намного ниже принятых значений комфортности климата.
Несколько лучше обстоит дело с таким показателем, как относительная влажность воздуха, так как его значения варьируют в пределах принятых значений комфортности для планеты в целом – 75 %, но они намного
выше принятых значений комфортности климата по относительной влажности для умеренной зоны – 40–60 %.
Зональная изменчивость многолетних показателей экстремальности климата не столь значительна, например, относительная влажность
убывает с севера на юг в летние месяцы, но в зимние она идентична по
всей территории.
Иными словами, для условий комфортности необходимо сочетание
суммирующего фактора, в понятие которого входит целая система климатических показателей в строгом, однако, сочетании с биологическими и физиологическими факторами. Но мы ставим своей целью проследить воздействие на человека климатических условий и при понятии комфортности климата установить его роль для комфортного проживания человека,
живых существ, растений, в данном случае – на территории Новосибирской области.
Новосибирская область, расположенная в глубине Западной Сибири
и непосредственно в центре России, несёт на себе практически все отрицательные свойства климата своего государства. На характер комфортности оказывает влияние географическое положение территории, его рельеф,
поступление солнечной энергии, удаленность морей и океанов, полноводность рек, заболоченность территории и т. д. Напомним, что НСО располагается в центре самого крупного материка мира, вдали от тёплых океанов и тёплых течений, а её полноводная река Обь течёт не на юг, а на север –
в Северный Ледовитый океан. По пути она собирает в себя все многочисленные и тоже многоводные притоки Западной Сибири, объединяет их
в единое русло и течёт в едином направлении – на север, где изотерма января не только не ниже 0 оС, но и –5 оС, и –10 оС, и даже ниже –15 оС и –20 оС.
На крайнем же северо-востоке Западной Сибири это уже пугающе низкие
температуры: –28 оС, а на севере НСО –20 оС и –22 оС.
В этом отношении показательно сравнение с климатическими особенностями такого региона РФ, как Томская область. Последняя располагается к северо-востоку от Новосибирской и, как отмечают [116], несёт на
122
себе все черты высокой уязвимости и жёсткости климата. В связи с этим,
О.Г. Невидимова и О.П. Янкович говорят о необходимости применения
коэффициента напряженности, позволяющего градуировать область по
степени уязвимости. Интересно отметить, что результаты их исследований и зонально-провинциальный анализ территориального распределения
коэффициента весьма сопоставимы с нашими выводами об изменчивости
комфортности климата. Так, О.Г. Невидимова и О.П. Янкович отмечают,
что к районам с высоким показателем жёсткости климата относятся не
только север, где особо опасен температурный фон климата, но и крайний
юго-запад, где основным лимитирующим фактором является острый недостаток влаги. Такая же картина характерна и для НСО: климатический
дискомфорт, наименьший в центральной части области – лесостепной
зоне – усугубляется на северо-востоке подтаёжной и на юге – в сухостепной подзонах.
В Новосибирской области среднегодовые температуры воздуха колеблются в пределах всего лишь от –0,4 до +1,1 оС. Нами уже отмечено,
что степень комфортности либо дискомфортности природной среды зависит в первую очередь от условий климата и, в частности, от условий тепла. В соответствии с этим, рассмотрим изменение температурного режима
и степень его экологического комфорта либо дискомфорта в течение
наиболее характерных сезонов – зимнего и летнего.
4.2. Параметры экстремальных температур
в зимний период
Для характеристики температурного комфорта либо дискомфорта существует ряд показателей: среднемноголетние температуры воздуха,
средние минимальные, абсолютные минимальные температуры воздуха,
суммы температур ниже 0, –5, –10, –15 оС и даже ниже –20 оС. В данном
случае мы рассматриваем дискомфортность климата, а, следовательно
и возможность экологического стресса, на примере зимнего периода, как
наиболее показательного в плане дискомфорта для условий Западной Сибири в целом и для Новосибирской области, в частности.
Уже среднемноголетние особенности климата говорят об его экстремальности на территории области. Даже этот показатель свидетельствует
о явной и очень контрастной дискомфортности (табл. 29).
123
Таблица 29
Средние многолетние температуры воздуха в Новосибирской области
по месяцам зимнего периода, оС
Природная
зона
Подтайга
Лесостепь
Степь
XI
XII
I
II
III
–9,8
–10,1
–9,4
–10,0
–8,8
–9,2
–9,2
–8,8
–8,6
–9,5
–8,5
–8,9
–8,5
–17,4
–17,2
–17,2
–17,4
–16,4
–16,4
–16,7
–16,7
–16,7
–16,9
–16,8
–16,3
–16,2
–20,3
–20,2
–20,0
–20,2
–19,6
–19,7
–19,9
–19,4
–19,6
–19,6
–19,8
–19,3
–19,4
–18,3
–18,4
–18,3
–18,6
–18,0
–18,1
–18,4
–17,9
–18,6
–18,2
–18,7
–18,2
–18,4
–10,7
–10,9
–11,3
–11,3
–11,1
–11,3
–11,5
–11,3
–11,7
–11,5
–12,1
–11,1
–10,6
Итак, зимние многолетние температуры воздуха по всей территории
области отрицательны в каждом из месяцев холодного периода:
- в ноябре они изменяются от –8,0 до –10,0 оС по зонам области;
- в декабре стремительно опускаются до –16 и –17 оС;
- в январе интенсивность вымерзания нижних слоёв атмосферы падает до –19, –20 оС по всем зонам области;
- в феврале приток солнечной радиации возрастает, но циркуляционные процессы сохраняют специфику зимнего режима, а поэтому температуры сохраняются низкими в пределах от –18,0 до –18,7 оС;
- такая же тенденция продолжается и в марте, хотя высота Солнца повышается, средние температуры воздуха возрастают буквально скачкообразно, но тем не менее, они остаются отрицательными и для марта очень
низкими: –10,0, –11,7 оС.
Выше было сказано, что средние показатели комфортности на глобальном уровне составляют 20–25 оС среднегодовых температур и 75 % –
относительной влажности. По многолетним данным метеосети ничего
близко похожего к комфортности климата по мировым стандартам в
нашей области не наблюдается. Здесь мы видим очень низкие значения
температур и очень нестабильные данные по относительной влажности.
124
Так, среднегодовые значения температуры воздуха в подтайге –0,6 оС, в
южной лесостепи – 0 оС и даже в сухой степи – всего 0,9 оС. Одним из показателей дискомфортности являются холодные зимы, которые определяют экстремальные условия обитания людей. Потепление климата, отмеченное на протяжении последнего полувекового периода, несёт на себе
ряд особенностей, среди которых главной является то, что это потепление
характерно в основном для северного полушария и обусловлено температурным режимом зимних периодов.
Следовательно, отмечаются и такие зимы, когда аномалии температур
носили положительный характер. Возьмём для примера несколько зимних
периодов начала XXI в. и сравним их со среднемноголетними значениями,
т. е., выражаясь языком метеорологов, – сравним с нормой (табл. 30).
Таблица 30
Температура воздуха в зимний период за отдельные годы
и в среднем многолетнем, оС
Год
Среднее
многолетнее
2003–2004
2004–2005
2005–2006
2006–2007
2007–2008
Тайга
XI
–10,0
XII
–17,6
I
–19,9
II
–18,2
–10,4
–4,3
–4,3
–7,6
–6,2
–12,2
–20,5
–16,1
–7,4
–13,0
–18,8
–20,8
–26,8
–10,3
–20,2
–13,5
–15,0
–17,1
–17,2
–13,3
Продолжение таблицы 30
Год
Среднее
многолетнее
2003–2004
2004–2005
2005–2006
2006–2007
2007–2008
Лесостепь
XI
–9,2
XII
–17,0
I
–19,9
II
–18,3
–11,0
–3,5
–4,6
–6,1
–5,8
–11,7
–18,7
–16,2
–7,1
–5,8
–19,4
–20,8
–29,0
–10,4
–20,8
–12,9
–15,1
–16,7
–16,0
–13,8
125
Продолжение таблицы 30
Год
Среднее
многолетнее
2003–2004
2004–2005
2005–2006
2006–2007
2007–2008
Степь
XI
–8,6
XII
–16,7
I
–19,6
II
–18,6
–10,1
–3,3
–3,9
–5,4
–5,8
–11,7
–17,5
–15,5
–6,8
–12,3
–19,4
–21,9
–27,6
–10,1
–21,1
–12,3
–15,4
–17,2
–15,1
–14,3
Теплее среднемноголетних значений оказался ноябрь практически за
весь пятилетний период. Причём превышения составляли от 5,7до 2,8 оС
в подтайге, 5,7–3,1 оС в лесостепи и 5,3–2,8 оС – в степи. Более тёплым
был также и февраль, но на меньшие величины. В остальные годы температуры изменялись нестабильно: превышения либо понижения температур в сравнении с нормой за какой-либо месяц, но в разные годы.
Однако, на фоне общего повышения температур в пределах холодного периода года возможны их понижения, и в отдельные годы – значительные. В данном случае мы ставим перед собой задачу провести анализ
температурного режима холодных зим. В этих целях приводим средние
многолетние значения температуры воздуха в наиболее холодные зимние
месяцы – декабрь, январь, февраль в отдельности по метеостанциям Левобережья и Правобережья Новосибирской области (табл. 31).
Как видно из таблицы, многолетние значения зимних температур в
наиболее холодном месяце – январе – в Новосибирской области достаточно низкие, колеблются в пределах от –16,4 до –17,0 оС в Левобережье и от
–16,3 до –17,6 оС в Правобережье. В зимние месяцы, а в январе особенно,
НСО, как правило, находится в области глубокого антициклона, а по территории нашей области проходит отрог Азиатского максимума – ось Воейкова. Это способствует общему выхолаживанию всей поверхности, и особых широтных различий не наблюдается. Холодно везде и в течение всего
зимнего периода. Провинциальность однако проявляется в несколько более низких температурах в Правобережье области, т. е при движении
к востоку. Также отмечаются более низкие температуры в районах повышенного рельефа (предгорья Салаирского кряжа).
126
Таблица 31
Средняя многолетняя температура воздуха, оС
МеБараДекада
сяц
бинск
XII
I
II
1
2
3
Ср. мес.
1
2
3
Ср. мес.
1
2
3
Ср. мес.
–14,9
–17,8
–18,3
–17,0
–19,2
–19,7
–20,7
–19,9
–20,2
–17,7
–16,9
–18,3
Левобережье
Та- Чисто- Купитарск озер- но
ное
–14,0 –14,1 –14,4
–17,0 –16,8 –17,3
–18,1 –18,2 –18,4
–16,4 –16,4 –16,7
–18,9 –18,5 –18,6
–19,6 –19,8 –19,8
–20,3 –20.8 –20,5
–19,6 –19,7 –19,6
–19,6 –19,7 –20,4
–17,5 –17,9 –18,0
–16,8 –16,8 –17,4
–18,0 –18,1 –18,6
Правобережье
Баган Болот- Тогу- Огур- Посев- Масное
чин цово ная лянино
–14,3
–17,5
–18,6
–16,8
–18,7
–19,7
–20,9
–19,8
–20,3
–18,4
–17,3
–18,7
–15,3
–17,4
–17,9
–16,9
–18,0
–18,0
–19,6
–18,5
–18,9
–16,3
–15,1
–16,8
–15,8
–17,8
–18,1
–17,2
–18,0
–18,8
–20,3
–19,0
–19,5
–16,9
–15,8
–17,4
–14,6
–17,1
–17,9
–16,5
–18,3
–18,6
–19,6
–18,8
–19,1
–17,0
–15,8
–17,3
–14,4
–16,7
–17,7
–16,3
–17,6
–18,0
–18,9
–18,2
–18,4
–16,6
–15,3
–16,8
–15,7
–18,2
–18,9
–17,6
–18,6
–19,9
–21,1
–19,9
–20,0
–18,1
–16,4
–18,2
От года к году эта стабильность нарушается, причём в отдельные зимы в значительных пределах. Самые низкие температуры отмечаются в декабре – январе, достигая в отдельные годы до –40 оС, и даже до –50 оC.
Например, можно говорить об экстремально холодном январе 2006 г., когда температуры воздуха опустились в среднем за месяц до –29 оС в северной лесостепи, –28,4 оС – в южной лесостепи, –27,6 оС в степной зоне
и –26,8 оС в Правобережье в степной и таёжной зонах в условиях вертикальной зональности.
Для более детального рассмотрения низких температур в зимний период нами была поставлена задача: проанализировать их изменчивость за
длинный ряд лет. За 20-летний период были выбраны показатели среднемесячных температур воздуха по 14 метеостанциям, расположенным в разных зонах Новосибирской области: подтаёжой, лесостепной и степной.
Для большей наглядности полученного материала значения температуры
воздуха в НСО были разбиты по градациям: от –25 до –30 оС, от –30 до
–35 оС, от –35 до –40 оС, т. е. отобраны наиболее низкие значения.
В итоге отмечены холодные зимы в годы: 1919/20, 1929/30. 1940/41,
1966/67, 1968/69, 1999/2000, 2005/06 и, наконец, 2009/10 гг. Интересно
127
провести сравнение наших данных с ранжированием, проведённым Западно-Сибирским Гидрометцентром (табл. 32).
Как следует из таблицы, наиболее холодный январь наблюдался
Таблица 32
в 2006 г. Температуры воздуха
Среднемесячная температура (оС)
о
опускались
более
чем
на
3
С ниже,
самых холодных январей
нежели в 2010 г. Однако экстрев Новосибирске
мально холодная погода в январе
Год
Температура воздуха
2010 г. была достаточно своеобраз1900
–29,5
ной. Это проявилось в том, что в эту
1919
–27,7
зиму не наблюдалось столь резких
1969
–30,7
понижений
температуры,
как
2006
–26,8
например в 2005/06 г., но они отли2010
–27,1
чались высокой продолжительностью, а потому сыграли резко отрицательную экологическую роль. В итоге январь 2010 г., по сообщению ФГБУ «Новосибирский ЦГМС–РСМЦ»,
был градуирован как самый холодный в сравнении с январями других лет
на протяжении последнего 40-летнего периода.
Внимательный анализ повторяемости холодных зим приводит к выводу, что по большей части периоды низких температур падают на конец
каждого десятилетия. Каждый из холодных зимних периодов протекал
с некоторыми присущими только ему специфическими погодными особенностями. Например, одна из холодных зим была отмечена в 2005/06 г.
Она характеризовалась очень резкими снижениями температур. Это было
обусловлено глобальной системой меридиональной циркуляции, когда
глубокий высотный циклон распространился до пятиметрового слоя тропосферы над Сибирью и сохранился в течение месяца. Другой пример –
особенно мощные вторжения арктического воздуха происходили в III декаде декабря 2009 г., I, II и в отдельные дни III декады января 2010 г.
Минимальная температура воздуха в эти периоды опускалась до –33,
о
–38 С, местами до –47 оС, а на поверхности почвы – до –53 оС. Среднедекадные температуры были ниже климатической нормы на 5,10 оС, а в первой декаде – даже на 13, 19 оС. В эти дни территория юго-востока Западной Сибири располагалась на периферии приземного антициклона в зоне
значительных барических градиентов, и особую экологическую суровость
128
погоде придавало сочетание крепких морозов и свежего ветра. Подобная
климатическая ситуация особенно опасна с точки зрения экологического
стресса, ибо адекватна морозу в –50 оС и ниже.
Интересно проследить изменение экологических условий в период
холодных зим в пространственном плане по территории Новосибирской
области. Подобный анализ позволяет выделить несколько дискомфортных
зон, где в зимние периоды складываются самые суровые условия. Это
районы: по долине реки Баган, в Сума-Чебаклинской впадине, по долине
реки Оми, в Правобережье – в районе Черепановской впадины. Менее
дискомфортные условия наблюдаются на крайнем юге области, в средней
части Барабы, а также по долине реки Оби в северной части Правобережья.
Экологические последствия холодных зим очень велики и, как правило, предельно пагубны. Например, ежедневные донесения в морозный период января 2006 г. об ущербе и жертвах напоминали фронтовые сводки:
перерасход топлива в котельных, обрыв линий электропередачи, сбои в работе железнодорожного транспорта, прекращение движения автобусов,
обморожения людей, переохлаждения животных, аварии на дорогах, замерзания с летальным исходом.
Итак, климат чаще других компонентов природы создаёт условия
грозного явления природы. В соответствии с этим и на основании анализа
температурного режима зим за многолетний период, мы предлагаем их
градацию, где даётся оценка климатических и экологических последствий
зим разного типа: очень тёплые, тёплые, холодные и т. д. (табл. 33). Тип
определён нами по степени температурного напряжения, т. е. отклонений
от среднемноголетних значений.
Анализ зимних температур позволяет сделать вывод, что климатоэкологические условия в Новосибирской области либо малоблагоприятные, либо даже неблагоприятные для жизни человека. Однако в отдельные
годы даже они осложняются отклонениями от нормы, и имеют различный
характер: в отдельные годы могут формироваться более благоприятные
экологические условия, в другие – они могут быть менее благоприятными,
либо вообще резко обостряться.
Для анализа возьмём годы достаточно типичные по метеорежиму:
2003 г. и 2004 г. В эти годы отклонения от средних многолетних были
весьма неоднозначны (табл. 34).
129
Таблица 33
Климато-экологическая оценка и градация зимних периодов
Типы
зим
Очень
тёплые
Тёплые
Пределы Отклонения от
зимних среднемноготемпералетних, оС
тур по
январю,
о
С
от –9,9
от +10
до –14,9
до +5
от –14,9
до –17,9
от +5
до +2
Оптималь- от –17,9
ные
до –21,9
от +2
до –2
Холод-ные от –21,9
до –24,9
от –2
до –5
Очень
от – 24,9
холодные До – 29,6
от –5
до –10
Примеры
зим
Повторяемость, %
Климатиче- Экологические поские последствия следствия
1991,
1992,
1993,
1997,
2002,
2007
1989,
1994,
1995,
1999,
2003,
2005
1990,
2000,
2004,
2008
1996,
1998
2001
30
Небольшое Смягчают
потепление экологические
условия
30
Без
Существенизменений
но
не влияют
на экоусловия
20
2006,
2010
5
Небольшое Незначипохолодательно
ние
ухудшают
экоусловия
Похолода- Ухудшают
ние
экоуссловия
– оказывают отрицательное
воздействие
на существование
человека и
всего живого
Сильное
Ведут к
похолода- смещению
ние
климатических зон и
перестройке
экосистем
130
15
2003 г. характеризовался высокими перепадами продолжительности
солнечного сияния: от 64 часов в декабре до 332 – в августе, от 1,2 оС
среднегодовых температур воздуха до 2,2 оС, от 56 до 86 % относительной
влажности и сумм осадков – от 2,3 мм в марте до 148,8 мм в июле. По
данным таблицы, метеопоказатели за отдельные годы были выше среднемноголетних за все месяцы зимнего периода, среднегодовые температуры
во всех зонах были положительными. Однако все значения температур
даже в год относительно тёплый были всё равно намного ниже принятых
норм комфортности климата.
Таблица 34
Отклонения от нормы средней месячной температуры воздуха в 2003 г., оС
Зона
Подтайга,
Левобережье,
Правобережье
Северная лесостепь,
Левобережье
Южная лесостепь,
Левобережье
Колочная степь,
Левобережье
Типичная степь,
Левобережье
Северная лесотепь,
Правобережье
Южная лесостепь,
Правобережье
Горная тайга,
Правобережье
I
II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Год
4,3 1,9 1,6 –0,4 3,7 2,0 –0.9 3,3 1,0 1,9 –2,2 6,0 185
4,1 2,4 1,3 –0,2 4,1 2,7 –1,1 3,2 1,0 2,3 –1,5 5,5 1,98
3,9 2,1 2,1
0,7
4,2 2,6 –0,7 2,4
1,0 2,2 –1,8 5,1 1,98
4,1 2,3 1,7
3,8 2,3 1,9
3,7 2,4 1,7
0,8
0,9
0,3
4,3 1,9 –1,1 3,0
3,9 2,9 –0,8 1,5
3,6 1,8 –0,8 2,5
1,1 2,0 –1,7 5,3 1,97
0,7 1,5 –1,5 5,3 1,86
1,8 1,7 –1,5 5,0 1,85
4,0 2,6 1,2 –0,5 3,5 2,4 –0,6 2,9
1,3 1,2 –1,1 5,0 1,82
4,0 2,8 1,3 –0,7 3,4 3,5 –0,7 1,7
1,1 1,1 –0,6 5,2 1,99
3,3 3,4 –0,2 2,3
1,4 0,7 –0,9 5,6 1,84
3,6 3,5 1,8 –0,4 2,8 2,7 –0,9 1,5
1,6 0,8 –0,4 5,4 1,83
4,0 3,0 1,6
0,3
2004 г. по метеорежиму отличался от 2003 г.: продолжительность
солнечного сияния колебалась в пределах от 43 часов в декабре до 303 часов в мае, при годовой сумме 2 048 часов. Среднегодовые температуры
воздуха изменялись от 0,64 оС в подтаёжной зоне до 2,47 оС – в типичной
степи, относительная влажность воздуха – от 49 % в мае до 89 % в ноябре,
131
минимальные суммы осадков были несколько выше, чем в 2003 г. – 6,7
мм в январе, а максимальные – ниже: 103,5 мм в июле. Отклонения от
среднемноголетних значений и в этом году также подчёркивают экстремальные значения погоды, причём проявляется это в любой из сезонов года
(табл. 35).
Таблица 35
Отклонения от нормы средней месячной температуры воздуха в 2004 г., оС
Зона
Подтайга,
Левобережье
Северная лесостепь,
Левобережье
Южная лесостепь,
Левобережье
Колочная степь,
Левобережье
Типичная степь,
Левобережье
Северная лесостепь,
Правобережье
Южная лесостепь,
Правобережье
Горная тайга,
Правобережье
I
II III IV Y VI VII VIII IX X XI XII Год
1,5 4,8 –0,5 –2,5 5,6 2,4 0,1 –0,1 –1,0 2,0 5,5 –3,1 1,2
0,5 5,4 0,9 0,0 5,8 2,3 –0,1 –0,4 –0,1 3,4 5,7 –1,7 1,8
0,8 5,6 1,2 –0,4 5,7 2,4
0,2
–0,3 –0,4 3,3 5,3 –1,5 1,8
0,2 6,3 1,6 0,5 5,2 2,2 –0,1 –0,1 0,1 3,4 5,3 –0,8 1,9
0,5 6,5 1,1 0,0 5,3 2,2 –0,1
0,3
0,1 3,3 5,9 –0,1 2,1
–0,1 6,2 0,4 –0,4 5,5 2,3 –0,7
0,0
0,4 3,5 6,6 –0,7 1,9
–1,3 6,6 1,1 0,3 5,2 2,0 –0,4
0,2
0,2 3,8 6,4
0,0
1,9
–1,3 7,0 1,4 0,7 4,9 2,2 –0,2 –0,2 0,5 3,6 6,0 –2,0 2,1
Итак, на фоне стабильного потепления климата происходят нестабильные кратковременные понижения либо повышения температур, что
подчёркивает экстремальность климата НСО во всех её зонах, усиливает
процессы экологической нестабильности, усложняет возможность долгосрочного прогнозирования, следовательно, и эколого-экономического
планирования.
Отсюда возникает необходимость решения ряда проблем на перспективу – получение временной изменчивости температурных градиентов за
длительный ряд лет с целью оценки его экологической сущности и воз132
можности развития той или иной отрасли хозяйства при данных условиях
загрязнения и экологической очистки производства. Изучение повторяемости холодных зим за длинный ряд лет и выявление погодно-климатической системы в этом процессе помогут с большей долей вероятности
производить предсказания метеорологических режимов зимних периодов,
а это, безусловно, будет способствовать проведению своевременной защиты человека от проявлений экологического природного риска.
4.3. Засушливые явления климата в летний период
Для опасных экологических условий НСО характерны не только длительные суровые зимы с низкими температурами, глубоким промерзанием
почвы, частыми ветрами, особенно на юге, сдувающими и без того маломощный снежный покров, не только короткие вегетационные периоды,
обусловленные ранними осенними и поздними весенними заморозками,
но и частые засухи. Засуха является одним из важнейших показателей антропогенных последствий в результате климатических и погодных колебаний. Именно она особенно ярко проявляется регионально и имеет самое
непосредственное экологическое влияние.
Засухи бывают разной интенсивности, продолжительности и, вследствие этого, они по-разному действуют на окружающую среду. В региональном аспекте это проявляется достаточно чётко. Наивысшая повторяемость засух отмечена в сухой степи – 56,2 %, в колочной и типичной степи – соответственно 39,6 % и 31,2 % и наименьшая – в подтаёжной зоне –
2,1 %. Количество влажных лет в подтаёжной зоне достаточно велико –
41,7 %, тогда как в сухой степи – всего 8,3 %, соответственно в южном
направлении сокращается и количество осадков, подтверждая уникальность классической зональности в равнинной части НСО. Но за последние
десятилетия осадков выпало больше в подтаёжной зоне на 19,4 мм, в северной лесостепи – на 13,6 мм, а в степной зоне градиент уменьшился до
8,2 мм. В любом случае, уменьшение осадков смягчает климат и изменяет
острую экологическую ситуацию в лучшую сторону.
Условия комфортности также нарушаются засухами. Засуха согласно
Конвенции, принятой на Международной конференции ООН в Рио-де133
Жанейро в 1992 г., – естественное явление, возникающее, когда количество осадков значительно ниже нормальных зафиксированных уровней,
что вызывает нарушение гидрологического равновесия, неблагоприятно
сказывающегося на продуктивности земельных ресурсов и, добавим –
экологических условий.
Засухи обусловливаются комплексом климатических процессов, особенностями циркуляции атмосферы, процессами трансформации над
иссушенной и прогретой подстилающей поверхностью. Над равнинами
Западной Сибири наблюдается зональная и незональная циркуляция атмосферы. Взаимодействие этих форм может привести к формированию засушливых явлений. На территорию области при широтных и при меридиональных процессах циркуляции поступает воздух арктический, атлантический, субтропический, континентальный. При прохождении над Западной Сибирью сухой прозрачный холодный арктический воздух прогревается и ещё более иссушается, усиливается испарение почвенной влаги, не
выпадают осадки.
Далее происходит трансформация поступивших воздушных масс и формирование западносибирского континентального воздуха умеренных широт [117]. Воздух умеренных широт преобладает в течение тёплого сезона: 76 % в июне, 86 % в августе. В холодный период способность к трансформации уменьшается и одновременно усиливается адвекция арктического воздуха с севера и сурового континентального – с востока (табл. 36).
Таблица 36
Повторяемость воздушных масс различного происхождения
Типы воздушных
I
масс
Воздух умеренных 70
широт
Континентальный
13
воздух Центральной
и Северо-Восточой
Азии
Арктический воздух 30
Воздух субтропиче- –
ских широт
II
III
IV
V
VI VII VIII IX
X
XI XII Год
70
71
83
79
88
86
93
85
72
65
58
76
6
2
–
–
–
–
–
–
1
19
12
–
30
–
25
4
10
7
17
4
6
6
2
12
4
3
13
2
27
1
34
1
40
2
20
4
134
При этом большую роль играют особенности атмосферной циркуляции
данного года, нарушающие обычные условия влагооборота над равнинами
Западной Сибири. В отдельные годы субтропические антициклоны продвигаются к востоку южнее степной зоны Новосибирской области, а степную
зону охватывают фронтальные полосы циклонов. В другие годы высокое
давление перемещается севернее, тогда засуха наблюдается даже в тайге.
В итоге формируется целая система атмосферных аномалий, к числу
которых относятся:
- преобладание незонального переноса воздушных масс;
- перемещение субтропических антициклонов восточного направления более северными путями и длительное стационирование антициклонов над средними широтами в Западной Сибири и Забайкалье;
- ослабление активности антициклонов в зоне полярнофронтовых окклюзий на широтах 60–65о с.ш. и перемещение их в более северные широты.
С динамикой воздушных масс связана трансформация воздуха: в результате интенсивного прогревания и иссушения подстилающей поверхности и незначительного испарения и в связи со слабыми осадками формируются толщи теплого сухого воздуха. При этом уровень конденсации
водяных паров высокий, а слабо увлажнённый воздух устойчив к вертикальным перемещениям. Всё это в комплексе является причиной формирования устойчивой малооблачной погоды.
Таким образом, метеорологические условия, определяющие засуху,
возникают в результате взаимодействия процессов атмосферной циркуляции с процессами трансформации над иссушенной и прогретой подстилающей поверхностью.
Обобщённой характеристикой тепловых ресурсов, отражающей степень засушливости, является величина радиационного баланса. Следует
отметить, что около 85 % годового тепла поступает в мае – августе, а положительный баланс сохраняется с марта по октябрь. И именно радиационный баланс выступает как суммирующий компонент в системе природно-экологических процессов. При этом важным эколого-геграфическим
и эколого-климатическим фактором является то, что под непосредствен-
135
ным влиянием бесчисленного множества ладшафтно-экологических условий радиационный баланс распадается на классические составляющие:
- затраты тепла на испарение (LE);
- затраты тепла на турбулентный теплообмен (P);
- затраты тепла на теплообмен в почве (B),
что в суммирующем варианте носит название уравнения теплового
баланса.
Все компоненты теплового баланса являются энергетическими величинами, и в период засухи их соотношение в общей структуре баланса
кардинально меняется. В таком случае возрастает роль затрат тепла на
турбулентное перемешивание и резко падают энергетические значения затрат тепла на испарение. Вместе с тем, составляющие теплового баланса
представляют классический пример их прямого воздействия на зональные
границы, а, следовательно, и на экологические условия любого региона
(табл. 37). Так, в тёплый период на границе тайги 90 % тепла идёт на испарение, а в то же время в сухой степи почти половина тепла расходуется
на прогревание воздуха и почвы. Эти климатообразующие явления определяют и зональные различия в температуре воздуха, и рост засушливости
к югу области, так как именно расход радиационного тепла преимущественно на нагревание воздуха стимулирует засуху. И по многолетним
данным величина турбулентного объема Р убывает с юга на север. В том
же направлении убывает и повторяемость засух.
Таблица 37
Расход радиационного тепла за май – август на испарение (LE), турбулентный теплообмен (P) и теплообмен в почве (B) (в процентах от величины радиационного баланса)
Природно-климатическая
зона
Южная тайга
Северная лесостепь
Южная лесостепь
Степь колочная
Степь сухая
LE
P
B
90
82
80
60
50
5
10
12
32
44
5
8
8
8
6
136
Засуха определяется большим недостатком осадков при повышенной
температуре и высоком дефиците атмосферной и почвенной влаги. Точными являются и коэффициенты, которые учитывают в комплексе соотношение и тепла, и влаги. Как уже говорилось, оптимальные экологические условия складываются при гидротермическом коэффициете (ГТК),
равном 1,0, а засушливые – в том случае, когда ГТК опускается ниже 1,0,
т. е. составляет по зонам области 0,8–0,7 в северной лесостепи, 0,6–0,5 –
в южной лесостепи и до 0,4–0,3 в степной зоне. Именно в степной зоне
климат в такой период можно охарактеризовать как предельно засушливый или сухой.
Очень засушливыми годами во всех зонах области были: 1936, 1951,
1952, 1955, 1963, 1965, 1976, 1977,1981, 1982, 1998, 1999, 2000, 2007. В отдельные годы засуха не распространяется на всю территорию области,
а, как правило, формируется только в южных подзонах.
Так, например, только в степной зоне за последние десятилетия засушливыми были 1994 г. (май – июнь) и 1999 г. (май). В 1994 г. осадков
выпало 15–20 мм за месяц, а в мае 1999 г. – не более 5 мм. В Купино
в 2000 г. засуха отмечалась в июле, когда осадков выпало 7 мм за месяц.
В лесостепной зоне, по исследованиям [118], засушливыми были 1977 г.
и 1998 г. (май – июнь – июль), когда в мае отмечалось всего 9–12 мм,
а в июне – 15–12 мм осадков.
Выведенная нами повторяемость типов засушливых, оптимальных
и влажных лет даёт представление о том месте, которое занимают именно
засушливые годы в общем реестре лет. Причем эта повторяемость реальнее всего проявляется по зонам области, где отмеченная ранее зональность радиационного баланса и суммарной радиации, температуры воздуха и почвы не может не сказаться и на столь важном явлении, как засушливость территории (табл. 38).
Таблица 38
Повторяемость засушливых и влажных лет, %
Подзона
Подтайга
Северная лесостепь
Градация лет по степени засушливости
очень засушливые
засушливые
оптимальные
влажные
2,1
12,5
18,8
18,7
37,5
47,9
41,7
20,8
137
очень за- оптимальные
сушливые и и влажные
засушливые
20,8
31,3
79,2
68,7
Южная лесостепь
Колочная степь
Типичная степь
Сухая степь
25,0
31,2
39,6
56,2
27,1
29,2
35,4
31,3
27,1
27,4
26,7
8,3
20,8
12,5
8,3
4,2
52,1
60,4
75,0
87,5
47,9
39,6
25,0
12,5
Естественно, наибольшая повторяемость засушливых лет, вычисленная за 50-летний период, наблюдается в сухостепной зоне. Даже очень засушливые годы с ГТК ниже 0,5 составляют здесь более половины от всех
лет. Это также и в первую очередь характеризует остро выраженный экологический риск в природных явлениях.
И если в предыдущем подразделе мы отмечали степень высокого экологического риска погодно-климатических проявлений в зимние периоды,
когда они выступали как холодные, суровые и весьма суровые, то в данном случае мы говорим об экологическом риске погодно-климатических
проявлений в летний период. В частности, отмечено [119], что колебание
озера Чаны, расположенного в лесостепной зоне НСО, его режим и размеры находятся в тесной зависимости от режима атмосферных осадков и в
первую очередь – от интенсивности и продолжительности засух. Экологический риск в данном случае сводится к резко неблагоприятным экологическим воздействиям и на человека, и на животных, и на естественные
ландшафты, и, наконец, на посевы сельскохозяйственных культур.
Температуры воздуха, которые вслед за радиационным балансом также изменяются по области зонально, весьма характерно отражают географические и экологические аспекты распределения засушливости по территории. Таковыми являются географическое распределение изолиний
сумм температур выше 10 оС [120], изменение испаряемости [121], суммы
температур более высокого ранга – например, выше 15 оС [122]. Зональность термических показателей хорошо соотносится со степенью экологического риска, которая в данном случае, как и суммы температур воздуха,
и как испаряемость, возрастает с севера на юг.
Полученные нами среднемноголетние значения дефицита влажности
воздуха позволяют отметить, что в июле энергетическая напряжённость
засушливости одинакова по всему ареалу, в августе – сентябре острота засушливости спадает, дефицит влажности воздуха уменьшается до 4–2 мб,
а засушливость смещается к югу.
138
Засушливые явления на юго-востоке проявляются в частой повторяемости суховеев. Суховей – это сложное метеорологическое явление, которое характеризуется низкой относительной влажностью воздуха (менее
30 %), высокой температурой воздуха (выше 25 оС) и скоростью ветра не
менее 5 м/с. Все эти факторы проявляются в комплексе, вызывают высокую испаряемость и в итоге нарушают водный баланс растений. Но пагубное действие суховея не ограничивается только его смертоносностью
по отношению к растениям, что, естественно, резко увеличивает остроту
экологической напряжённости в природе. Это отрицательное экологическое влияние распространяется и на человека, и на животных, и в целом
на природно-территориальные комплексы как таковые.
В период засух экологическая опасность возрастает во много раз. Это
и солнечные удары, и неурожаи сельскохозяйственных культур, и, наконец, это пожары, охватывающие очень часто обширные территории. Стоит сказать, что в последние годы случаи пожаров в летний период участились. В данном случае чуть ли не главенствующую роль играет антропогенный фактор, который усугубляется во время засушливой погоды. При
этом большое значение имеет и длительность, и интенсивность засухи.
Чем ярче выражены эти явления, тем больше вероятность их антропогенного воздействия. А значит, тем сильнее опасность экологического стресса и для природы, и для человека. Немаловажен и тот факт, что разгоревшиеся леса и пастбища могут быть потушены в первую очередь с помощью природы, а именно – при наличии дождей, желательно ливневых или
обложных, но длительных. Такой момент возможен при низкой повторяемости засушливых явлений либо при чередовании засушливых и влажных
условий погоды.
В итоге можно констатировать весьма сложную экологическую обстановку в НСО и в летний период, когда требуется принятие срочных,
обязательных и разнообразных мер по защите природы и защите населения от экологических стрессов.
4.4. Экологическая оценка
максимальных и минимальных температур
139
Ещё сильнее нарушается комфортность климата НСО экстремальными значениями метеорологических показателей. К таковым, например, относятся минимальные и максимальные температуры воздуха. Средние
минимальные температуры дают представление о средней температуре
воздуха в наиболее холодные часы суток. В течение каждого года на всех
метеостанциях определяется самая низкая температура для данной станции и для данной местности за этот год. Из этих минимальных значений
вычисляется средняя минимальная температура воздуха (табл. 39). Из всех
минимальных температур за каждый год выбирается самая низкая для
данной местности. Эта температура называется абсолютным минимумом,
который когда-либо был отмечен за весь период инструментальных
наблюдений.
Таблица 39
Среднемноголетняя минимальная температура воздуха, оС
Станция
I
Кыштовка –25,3
Северное
–25,3
Пихтовка
–24,6
Болотное
–22,4
Барабинск –24,5
Татарск
–24,3
Чулым
–24,2
Огурцово –23,4
Здвинск
–24,2
Купино
–24,2
Ордынское –24,4
Маслянино –26,0
Кочки
–24,1
Посевная
–22,0
Краснозёрск –23,7
Карасук
–23,8
II
–23,9
–24,0
–23,6
–20,9
–23,2
–23,0
–23,1
–22,4
–23,6
–23,6
–23,4
–25,1
–23,4
–20,9
–23,0
23,2
III
–16,4
–16,7
–16,7
–13,9
–17,1
–16,3
–16,9
–15,5
–16,5
–17,1
–16,4
–17,8
–16,9
–14,3
–16,3
15,7
IV
–3,7
–4,1
–4.8
–3,4
–4,4
–3,6
–4,5
–3,3
–3,1
–3,6
–3,8
–5,5
–3,8
–3,2
–3,1
2,0
V
3,6
3,3
2,4
3,9
4,0
4,3
3,8
4,2
4,6
4,4
3,7
2,2
3,3
4,1
4,3
5,6
VI
9,3
8,9
8,2
10,5
10,1
10,1
9,8
10,6
10,5
10,8
10,0
8,1
9,3
10,5
10,5
11,9
VII
12,0
11,6
11,1
13,3
12,6
12,5
12,3
13,2
12,9
13,3
12,6
10,9
12,0
13,1
12,9
14,4
VIII
9,2
8,5
8,4
10,5
10,1
10,0
9,7
10,5
10,2
10,4
9,9
8,2
9,1
10,2
10,2
11,4
IX
4,2
3,6
3,2
5,0
4,6
4,7
4,1
5,0
4,6
4,7
4,2
2,7
3,8
4,9
5,0
5,7
X
–2,9
–3,3
–3,1
–2,1
–2,7
–2,7
–2,8
–1,8
2,5
–2,3
–2,1
–3,2
–2,9
–2,3
–2,2
–1,7
XI
–13,9
–14,3
–14,4
–13,2
–13,5
–13,0
–13,5
–13,1
–13,2
–12,8
–13,0
–14,8
–14,0
–13,0
–13,2
–12,4
XII
–22,0
–22,3
–22,3
–20,8
–21,7
–21,0
–21,6
–21,0
–20,9
–21,3
–21,9
–23,3
–21,6
–20,1
–20,8
–20,7
Год
–5,8
–6,4
–6,4
–4,5
–5,5
–5,2
–5,6
–4,8
–5,1
–5,1
–5,4
7,0
–5,8
–4,4
–5,0
–4,2
Как видно из таблицы, многолетние средние минимальные температуры воздуха на всей территории области низкие, 6 месяцев в году они отрицательные, в январе держатся в пределах –24,0, –26,0 оС. В мае средние
минимальные температуры хотя и положительные, но не поднимаются
140
выше 4,6 оС, и только на крайнем юге области, в подзоне сухой степи они
составляют 5,6 оС. Но и эта температура абсолютно дискомфортна и является экологически неблагоприятной.
Средние максимальные значения температуры воздуха получают
также на основании наблюдений на всех метеостанциях НСО, но уже по
максимальному термометру. Обработка наблюдений и их запись производится аналогично минимальным температурам. Результаты наблюдений
приведены в табл. 40.
Анализ таблицы подтверждает, что благоприятная комфортность
климата всё-таки имеет место на территории Новосибирской области,
причём во всех зонах одновременно. Однако эта благоприятная комфортность, идентичная общепринятым стандартам комфортности, характерна
только для средних максимальных температур, а никак не средних температур как таковых, и наблюдается только 3 месяца в году, а не все 12, как
в типично комфортных по климату регионах.
Таблица 40
Среднемноголетняя максимальная температура воздуха, оС
Станция
Кыштовка
Северное
Пихтовка
Болотное
Барабинск
Татарск
Чулым
Огурцово
Здвинск
Купино
Ордынское
Маслянино
Кочки
Посевная
Краснозёрск
Карасук
I
II
–15,4 –12,7
–15,2 –12,7
–14,3 –11,7
–14,1 –11,7
–14,7 –13,1
–14,7 –13,1
–15,0 –13,1
–14,3 –11,9
–14,9 –13,3
–15,2 –13,6
–13,4 –11,3
–13,7 –10,8
–14,3 –12,7
–13,8 –12,8
–14,4 –13,0
–14,3 –13,1
III
–5,0
–4,9
–4,3
–4,4
–5,4
–5,4
–5,5
–4,6
–5,7
–6,1
–4,1
–3,2
–5,3
–4,8
–5,7
–5,2
IV
6,6
6,4
6,3
6,2
7,0
7,0
6,2
6,8
7,1
7,5
7,7
6,8
7,2
6,3
7,8
8,6
V
16,5
16,2
16,1
16,0
17,5
17,5
16,8
17,2
18,1
18,5
18,2
17,2
18,2
16,5
18,6
19,6
VI
22,2
22,2
22,4
22,8
23,7
23,7
23,0
23,2
24,0
24,3
24,0
23,0
24,0
22,5
24,3
24,9
VII
24,3
24,0
24,3
24,8
25,2
25,2
24,7
25,0
25,6
25,8
25,6
24,8
25,3
24,2
25,9
26,3
VIII
20,7
20,4
20,7
21,4
21,9
21,9
21,5
21,8
22,3
22,7
22,5
21,9
22,3
21,2
22,8
23,2
IX
15,5
15,5
15,4
15,4
16,6
16,6
16,0
16,3
17,0
17,3
16,9
16,2
16,9
15,6
17,3
17,7
X
5,0
5,0
5,6
5,5
6,6
6,6
6,3
6,5
6,4
7,2
7,2
6,5
6,5
5,8
7,2
7,4
XI
–5,7
–6,3
–5,7
–5,9
–5,0
–5,0
–5,6
–5,2
–5,0
–4,7
–4,5
–5,0
5,2
–5,7
–4,9
–4,2
XII
12,7
–12,6
–12,6
–12,5
–12,3
12,3
–12,7
–11,9
–12,0
–12,1
–11,8
–12,1
12,0
–11,9
–11,8
–11,5
Год
4,9
4,8
5,2
5,3
5,7
5,7
5,2
5,8
5,8
6,0
6,4
6,0
5,9
5,3
6,2
6,6
Три месяца – июнь, июль, август – температура воздуха не опускается
ниже 20 оС, а в июле она максимальна и изменяется в пределах 24–26 оС.
141
В табл. 40 приведены данные по метеостанциям, расположенным во всех
подзонах области, начиная от подтаёжной (Кыштовка Северное, Пихтовка), северной лесостепи (Болотное, Барабинск), южной лесостепи (Татарск, Чулым, Здвинск, Кочки) и заканчивая всем реестром степных подзон – колочной (Купино), типичной (Краснозёрск) и сухой (Карасук).
Кроме того, представлены данные Правобережья (метеостанции Огурцово, Маслянино, Посевная), где максимальные температуры воздуха отражают уже вертикальную зональность, т. е. данные по северной лесостепи (Огурцово) отличаются от значений максимальных температур в южной
лесостепи (Посевная) и от температурных характеристик подтаёжной и таёжной подзон вертикальной зональности (Маслянино).
Следовательно, экологически благоприятные комфортные климатические условия формируются лишь в летние месяцы – июнь, июль и август.
В зимние же месяцы даже максимальные температуры отрицательны. Это
ещё раз подчёркивает экологический дискомфорт, весьма характерный
для нашей области. Именно он способен создавать сложные, вплоть до суровых, климатические условия и приводить к формированию неадекватных ландшафтов. Неадекватность их проявляется в азональности. А последняя достаточно типична для всех зон и подзон Новосибирской области.
Неадекватность ландшафтов выражается не только в их азональности, но и в высокой степени засоления и в повышенной заболоченности,
что в совокупности весьма характерно для природы Новосибирской области. Высокая дискомфортность климата и экологическая жёсткость имеют
весьма длительный срок, который исчисляется пятью месяцами: с ноября по март включительно.
Ещё более контрастные выражения экологической нестабильности
выявляются при анализе температур абсолютно максимальных и абсолютно минимальных (табл. 41, 42). Из табл. 41 видно, что температурные
значения опускаются до очень низких величин от –14 оС в апреле (!) до –
42 оС в январе.
Таблица 41
Средний из абсолютных минимумов температуры воздуха, оС
Станция
Кыштовка
I
–41
II
–39
III
–33
IV
–18
V
–5
VI VII VIII IX
1
6
1 –4
X
–15
XI XII Год
–30 –39 –45
Северное
–41
–40
–33
–18
–5
0
–5
–16
–30 –38 –45
142
5
0
Пихтовка
Болотное
Барабинск
Кочки
Посевная
Татарск
Чулым
Огурцово
Здвинск
Купино
Ордынское
Маслянино
Краснозерск
Карасук
–40
–37
–38
–38
–36
–38
–38
–38
–37
–38
–40
–42
–37
–37
–39
–34
–35
–37
–34
–35
–36
–36
–36
–36
–39
–42
–36
–35
–33
–27
–30
–32
–27
–30
–31
–30
–31
–30
–33
–35
–30
–29
–18
–14
–16
–16
–15
–15
–16
–15
–16
–16
–16
–20
–15
–14
–6
–4
–4
–6
–5
–4
–4
–4
–4
–4
–5
–6
–5
–3
0
5
2
1
2
2
2
2
3
3
1
0
2
4
4
8
7
5
7
6
6
7
7
8
6
4
7
9
1
4
3
2
3
3
3
3
3
3
2
1
3
5
–5
–2
–3
–4
–2
–3
–3
–2
–3
–3
–4
–5
–3
–2
–15
–13
–13
–14
–12
–15
–13
–12
–13
–13
–13
–15
–13
–11
–30
–28
–28
–29
–27
–27
–28
–28
–27
–27
–28
–33
–27
–26
–39
–36
–36
–37
–34
–35
–37
–36
–36
–35
–37
–42
–35
–35
–44
–40
–40
–42
–39
–41
–41
–42
–41
–40
–44
–47
–41
–40
Таблица 42
Средний из абсолютных максимумов температуры воздуха, оС
Станция
Кыштовка
Северное
Пихтовка
Болотное
Барабинск
Татарск
Чулым
Огурцово
Здвинск
Купино
Ордынское
Маслянино
Кочки
Посевная
Краснозерск
Карасук
I
–4
–4
–3
–3
–3
–3
–3
–3
–3
–3
–2
–2
–3
–3
–3
–3
II
–2
–2
–1
–1
–3
–2
–2
–1
–2
–2
0
0
–1
–1
–1
–1
III
4
4
5
5
2
3
3
4
3
3
6
6
3
4
3
3
IV
18
17
17
17
18
19
18
18
19
20
20
18
20
18
20
21
V
28
28
28
28
28
29
28
29
29
30
30
28
29
28
30
30
VI
31
30
31
31
32
33
32
32
33
33
33
31
33
31
33
34
VII
31
30
30
32
31
32
31
32
32
33
32
31
32
31
33
33
VIII
28
28
28
29
29
30
29
30
30
31
30
30
30
29
31
31
IX
25
25
24
25
26
27
26
26
27
27
26
25
27
25
27
28
X
16
16
17
17
17
18
18
18
18
19
19
18
18
18
19
19
XI
4
4
4
4
5
5
4
4
5
5
6
5
5
4
5
6
XII
–1
–1
–1
–1
–1
–1
–1
0
0
0
0
0
–1
–1
–1
0
Год
32
32
32
33
33
34
33
33
34
35
34
32
34
32
34
35
При этом следует акцентировать внимание на тот факт, что низкие
и крайне дискомфортные температуры продолжаются уже не 5, а целых
6 месяцев в году, когда их значения прослеживались даже в апреле и
опускались до парадоксально низких значений: до –18 оС в подтаёжной
143
зоне, –16 оС – в северной и южной лесостепи, и даже в сухой степи – до –
14 оС. Рекордно низким при этом отмечен средний из абсолютных максимумов температур в Маслянино – горнотаёжной подзоне Новосибирского
Правобережья. Здесь были отмечены температуры средние из абсолютных
минимумов, равные –20 оС.
Хорошим показателем наиболее высоких температур служат средние
из абсолютных максимумов, возможных в каждом конкретном году. Анализ обеих таблиц даёт представление об экологическом аспекте дискомфортности и экстремальности климата на территории нашей области.
И если абсолютные минимумы температур выглядят абсолютно низкими и создают крайне высокую степень дискомфорта на территории области, а отсюда и крайне острую экологическую ситуацию, то абсолютные
максимумы температур явно смягчают ситуацию (см. табл. 42).
Но и в этом случае пристальный анализ данных значений позволяет
сделать вывод, что в теплый период года температуры являются опятьтаки дискомфортными, так как они значительно выше необходимого оптимума, а в зимний период они всё-таки отрицательные, а значит, по установленным глобальным меркам – дискомфортные и, как правило, резко
экстремальные.
На основании всего сказанного, можно сделать выводы:
- зимой вся территория НСО остро дискомфортна по климатическим
показателям. Экстремальность климата приводит к резкому увеличению
потребительской корзины, необходима зимняя одежда, достойное, в том
числе калорийное, питание. На всё это требуются дополнительные, и немалые, денежные расходы;
- лето с точки зрения комфортности и экстремальности климата выделяется нормальным соотношением тепла по зонам области. Вся область
находится в зоне летнего антициклона и практически вся область соответствует критериям комфортности. По среднемесячным многолетним данным эта комфортность продолжается всего один месяц, зато охватывает
всю территорию области;
- можно выделить на территории области наиболее тёплые районы:
в средней полосе – лесостепная и на юге – степная зоны, несколько прохладнее – в Правобережье, ещё более прохладно – в залесённой и заболоченной подтаёжной зоне.
144
4.5. Опасные погодные явления
Опасные погодные явления (ОЯ) представляют как раз ту нишу климатического дискомфорта и климатической экстремальности, которая во
много раз увеличивает степень экологической нестабильности.
Стихийные бедствия на планете носят глобальный, региональный, локальный характер. Они могут затухать, усиливаться, видоизменяться, но в
любом случае экологическая опасность будет значительной. ОЯ приводят
к неоднократной гибели людей, животных, массовому уничтожению посевов и лесов, поражают экологически выраженной разрушительной силой, степень интенсивности и направленность которой зависит в конечном
итоге от глобальных атмосферных процессов. Не удивительно поэтому,
что опасные погодные явления вызывают всё больший научный и практический интерес.
Цифровые данные, характеризующие опасные явления в разных зонах
Новосибирской области, под нашим руководством были выбраны группой
студентов за 5-летний период XXI столетия [123]. К экологически вредным условиям относятся многие опасные погодные явления. Их градация
и физический смысл представлены в табл. 43.
Таблица 43
Опасные погодные явления, принятые в системе Гидрометслужбы РФ
Вид опасного явления
Сильный туман
(сильная мгла)
Сильное гололедноизморозевое отложение
Сильный мороз
Аномально-холодная
погода
Сильная жара
Характеристика опасного явления
Сильное помутнение воздуха за счет скопления мельчайших частиц воды (пыли, продуктов горения), при котором
значение метеорологической дальности видимости составляет не более 50 м, продолжительностью не менее 6 ч
Диаметр отложения на проводах гололедного станка: гололед – диаметром не менее 20 мм; снежное отложение
и (или) налипание мокрого (замерзающего) снега – диаметром не менее 35 мм; изморозь – диаметр отложения не
менее 50 мм
Минимальная температура воздуха минус 40 оС и ниже
в течение суток и более
Максимальная температура воздуха минус 35 оС и ниже
в течение 5 суток и более
Максимальная температура воздуха плюс 35 оС и выше
145
в течение 3 суток и более
Аномально-жаркая
Максимальная температура воздуха плюс 30 оС и выше
погода
в течение 5 суток и более
Чрезвычайная пожарная Показатель пожарной опасности относится к 5-му классу
опасность
Сход снежных лавин
Сход крупных лавин, наносящий значительный ущерб хозяйственным объектам и (или) создающий опасность
населенным пунктам
Заморозки
Понижение температуры воздуха и (или) поверхности
почвы (травостоя) до значений ниже 0 оС на фоне положительных средних суточных температур воздуха в периоды
активной вегетации сельхозкультур (от даты перехода
средней суточной температуры воздуха через плюс 10 оС
осенью) или уборки урожая, приводящее к повреждению,
а также к частичной или полной гибели урожая
Продолжение табл. 43
Вид опасного явления
Переувлажнение почвы
Суховей
Засуха атмосферная
Засуха почвенная
Характеристика опасного явления
В период вегетации сельхозкультур в течение 20 дней
(в период сева и уборки в течение 10 дней) состояние почвы
на глубине 10–12 см по визуальной оценке увлажненности
оценивается как липкое, или текучее; в отдельные дни (не
более 20 % продолжительности периода) возможен переход почвы в мягкопластичное или другое состояние
Ветер скоростью 7 м/с и более, максимальная температура
выше плюс 25 оС и относительная влажность не более
30 %, наблюдающиеся хотя бы в один из сроков наблюдений в течение 3 суток подряд и более в период активной
вегетации (от даты перехода средней суточной температуры воздуха через плюс 10 оС весной до даты перехода ее
через плюс 10 оС осенью)
В период вегетации сельхозкультур отсутствие эффективных осадков (более 5 мм в сутки) за период не менее 30 суток подряд при максимальной температуре воздуха выше
плюс 25 оС. В отдельные дни (не более 25 % продолжительности периода) возможно наличие максимальных
температур ниже указанного предела
В период вегетации сельхозкультур за период не менее
3 декад подряд запасы продуктивной влаги в слое почвы
0–20 см составляют не более 10 мм или за период не менее
146
Раннее появление или
установление снежного
покрова
Промерзание верхнего
(до 2 см) слоя почвы
Низкие температуры
воздуха при отсутствии
снежного покрова или
при его высоте менее
5 см, приводящие к вымерзанию посевов озимых
20 суток, если в начале периода засухи запасы продуктивной влаги в слое 0–100 см были менее 50 мм
Появление или установление снежного покрова (в том
числе временного) любой высоты в аномально ранние сроки (раньше средних многолетних сроков на 10 дней и более)
Раннее (на 10 дней и более раньше средних многолетних
сроков) промерзание верхнего (до 2 см) слоя почвы продолжительностью не менее 3 дней
Понижение температуры воздуха ниже минус 25 оС при
отсутствии снежного покрова или понижение температуры воздуха ниже минус 30 оС при высоте снежного покрова менее 5 см, обуславливающее понижение температуры
на глубине узла кущения растений ниже критической температуры вымерзания, приводящее к изреженности и (или)
полной гибели озимых культур
Окончание табл. 43
Вид опасного явления
Сочетание высокого
снежного покрова и слабого промерзания почвы,
приводящее к выпреванию посевов озимых
Ледяная корка
Характеристика опасного явления
Длительное (более 6 декад) залегание высокого (более
30 см) снежного покрова при слабо промерзшей (до глубины менее 30 см) или талой почве. При этом на глубине
3 см удерживается от минус 1 оС и выше, что приводит
к частичной или полной гибели посевов озимых культур
Слой льда на поверхности почвы (притертая ледяная корка) толщиной 2 см и более, залегающий 4 декады и более
в период зимовки озимых культур
Итак, опасные погодные явления разнообразны, экологически пагубны, наносят вред и человеку, и всей природе в целом. Случаются они в любое время года. Например, в зимнее время большой экологический вред
наносят метели.
Метели связаны с переносом снега над поверхностью Земли. Их продолжительность может изменяться от 10 минут до 6 суток, но в среднем
она составляет 7–14 часов. Если метели продолжаются более 12 часов, то
это уже экологически опасное явление и оно может составлять 20–30 %,
а в некоторых пунктах и более 40 % от всех наблюдавшихся. При этом
режим ветра при метелях зависит от типа и интенсивности синоптических
процессов. Так, чаще всего метели сопровождаются юго-западными или
147
южными ветрами (60–90 %) при скорости 6–13 м/с. На юге НСО в более
40 % всех случаев могут наблюдаться метели при сильном ветре.
В связи с тем, что объём переносимого снега в большой степени зависит от температуры воздуха в период этого ОЯ, определённый практический интерес представляет вопрос о температурном режиме при метелях.
Отмечено, что в основном (около трети случаев) метели наблюдаются при
температурах воздуха от –15 оС до –5 оС. Отмечаются они и при положительных температурах: реже в зимние месяцы и чаще в октябре, апреле
и мае. Низкие температуры при метелях возможны, но более вероятны
они естественно зимой. В феврале, например, метели при низких температурах воздуха (ниже –30 оС) составляют 1–6 % от всех метелей в месяц.
Повторяемость метелей в разные годы очень нестабильна. Она может
изменяться всего от одного дня в течение года до 27–37 дней. Например,
за анализируемый [124] пятилетний период 2004–2008 гг. только один раз
в году метель была отмечена в таких пунктах, как Ужаниха (подряд 3 года
в течение рассматриваемого пятилетнего периода), Чаны, Довольное (по 2 года), а также Северное, Крещенка, Венгерово, Краснозёрск (по одному году
за пятилетний период).
Напротив, повышенное количество метелей отмечено на таких метеостанциях, как Убинское, Татарск, Посевная, Кочки (от 6 до 22 случаев за
год). И самая максимальная повторяемость данного экологически опасного явления наблюдалась во все годы пятилетнего периода – в Тогучине
(27–37 случаев), а также в Маслянино, Квашнино, Барабинске (табл. 44).
Анализ распространения метелей позволяет установить зависимость местоположения метеостанций от растительности и рельефа.
Таким образом, по данным наблюдений на метеостанциях выявлено,
что наименьшее количество дней с метелью было в Довольном (7 случаев
за 5 лет), Кыштовке (10 случаев), Крещенке и Венгерово (по 13 дней с метелью в сумме за 5 лет). Максимальное количество этого ОЯ наблюдалось
в Тогучине (151 день), Маслянино (108 дней), на Обской ГМО (80 дней).
На остальной территории Новосибирской области количество дней с метелью изменялось в пределах от 15 до 30 дней. При этом, в Карасуке, самой южной территории НСО, повторяемость метели достигла 50 дней
в сумме за 5 лет и достаточно высокой она была в 2004 г. (18 дней с метелью), 2007 г. (13 дней) и в остальные годы также отмечалось по 3–8 дней
с метелями. Карасук расположен в подзоне сухой степи, с равнинной тер148
риторией и здесь повышается вероятность повторения дней с метелями.
В подзоне типичной степи, где равнинная местность нарушается гривным
рельефом, количество дней с метелью падает до 18 в сумме за 5 лет в Багане и 19 – в Краснозерке.
В Правобережье число дней с метелью возрастает до 70–150 (70 –
в Искитиме, 150 – в Тогучине). На юге – в Маслянино – в повышенных
элементах рельефа также наблюдается увеличение дней с метелями, что
регистрируют такие станции, как Посевная на Черепановской равнине
(58 дней с метелью) и Маслянино на отрогах Салаирского кряжа
(108 дней). Также повышенное количество дней с метелью отмечено в
Сузуне (46 дней), на острове Дальнем (48 дней).
В Левобережье происходит увеличение дней с метелью в лесостепной зоне и уменьшение – в подтаежной. Например, Татарск – 46 дней,
Убинское – 49, Каргат – 39, а Кыштовка – 10, Венгерово – 13 дней. Причем, этот рост происходит с запада на восток.
Таблица 44
Число дней с метелью на территории НСО
Станции
Кыштовка
Северное
Крещенка
Венгерово
Болотное
Усть-Тарка
Чаны
Барабинск
Убинское
Колывань
Мошково
Татарск
Каргат
Тогучин
Чулым
Огурцово
Квашнино
Коченево
Чистоозерное
2004
2
1
1
2
–
2
2
6
9
4
4
7
7
27
4
11
11
14
3
Число дней с метелью за каждый год
2005
2006
2007
2008
–
–
4
4
5
2
7
5
6
6
1
2
3
5
–
–
–
–
2
2
2
5
1
1
4
5
3
5
14
7
6
8
16
10
–
3
5
2
–
8
5
4
6
7
14
12
4
3
12
7
28
32
37
27
–
2
7
7
2
7
9
1
6
8
19
9
5
11
22
12
7
8
19
6
149
Сумма
за 5 лет
10
20
13
13
0
13
13
35
49
14
21
46
33
151
20
30
53
64
43
Здвинск
Ужаниха
Искитим
Довольное
Купино
Ордынское
Кочки
Посевная
Маслянино
Баган
Краснозерск
Сузун
Карасук
Сумма
6
7
12
3
6
4
13
13
24
1
3
7
18
279
5
1
9
1
2
–
5
2
22
4
–
3
3
157
3
1
15
1
6
4
9
12
21
2
1
11
8
225
7
1
18
–
11
8
18
22
29
7
10
16
13
408
4
4
16
2
4
3
3
9
12
4
5
9
8
240
25
14
70
7
29
19
48
58
108
18
19
46
50
Таким образом, эколого-зональная основа распределения дней с метелью, хотя и нечётко, но проявляется: происходит их увеличение с севера
на юг – от подтаёжной зоны к лесостепной, а затем, в сторону степной зоны, на юг – уменьшение. Такие особенности можно объяснить рядом географических и биолого-экологических причин, так как в подтаёжной зоне
лесные массивы препятствуют активному проявлению метелей, в лесостепной – подстилающая поверхность более открыта, к тому же здесь
проходит полоса активного циклонизма, что способствует росту метелей.
В степной зоне подстилающая поверхность ещё более открытая,
чем в лесостепи, и циркуляционные процессы меняются: ослабевает циклоническая деятельность и усиливается стационирование антициклонов
как по интенсивности, так по продолжительности.
Также отмечается достаточно стабильное различие в повторяемости
метелей в Правобережье и Левобережье НСО: на правом берегу их повторяемость выше, что связано с неоднозначным повышением рельефа. Кроме того, отмечается нарастание числа метелей в последние годы, о чём
образно высказался заслуженный метеоролог страны и главный метеоролог в Западной Сибири – Р.А. Ягудин [125].
Из всех опасных погодных явлений наиболее часто повторяется изморозь. Изморозь относится к осадкам, образующимся на поверхности Земли
и на предметах. Для изморози характерны достаточно резкие различия
в повторяемости на левом и правом берегах Оби. Следует отметить, что
изморозь наблюдалась в зимние месяцы, а также в переходные сезоны – в та150
кие месяцы, как март, апрель, май, сентябрь и октябрь, и была зафиксирована на всех станциях НСО. Подробные данные представлены в табл. 45.
Наибольшее число дней с изморозью наблюдалось в 2004 и 2005 гг.
(1 100–1 200), а наименьшее – в 2006 и 2007 гг. (690–880 дней за год в сумме
по всем метеостанциям НСО). Наибольшая повторяемость изморози отмечалась в 2004 г. в январе в подтаежной зоне и в южной лесостепи, в декабре – практически во всех подзонах (подтаежной, северной лесостепи, в колочной и типичной степи). Сухая степь в 2004 г. характеризовалась плавным изменением количества изморози в холодный период. Это объясняется общим метеорологическим режимом в зимний период, когда температуры воздуха повышаются с севера на юг, и самые низкие были отмечены
в подтаежной и лесостепной зонах, а самые высокие – в районе Карасука.
В процессе обработки статистического материала были выбраны данные по повторяемости изморози в часах, а затем вычислена ее повторяемость в течение года в процентах и определено соотношение в градусах
каждого месяца относительно года. На основании этого построены круговые диаграммы по 5 станциям НСО за период 2004–2008 гг. (рис. 23).
Таблица 45
Число дней с изморозью за 5 лет на территории НСО
Станции
Кыштовка
Северное
Крещенка
Венгерово
Болотное
Усть-Тарка
Чаны
Барабинск
Убинское
Колывань
Мошково
Татарск
Каргат
Тогучин
Чулым
Огурцово
Число дней с изморозью за каждый год
2004
2005
2006
2007
2008
59
40
20
25
33
46
37
20
27
35
46
41
24
39
38
25
23
7
12
21
12
6
3
4
8
37
48
19
30
34
56
53
27
36
32
35
35
16
24
26
46
49
26
33
45
43
39
11
32
26
26
24
12
22
31
44
42
27
29
35
38
29
23
18
20
30
43
13
20
6
31
33
5
25
27
54
56
39
47
43
151
Сумма
за 5 лет
177
165
188
88
33
168
204
136
199
151
115
177
128
112
121
239
Квашнино
Коченево
Чистоозерное
Здвинск
Ужаниха
Искитим
Довольное
Купино
Ордынское
Кочки
Посевная
Маслянино
Баган
Краснозерск
Сузун
Карасук
Сумма
44
24
21
26
41
20
53
41
9
70
17
7
44
24
15
28
1203
39
32
12
14
27
29
43
44
12
62
24
10
43
12
15
20
1124
21
18
11
20
11
40
29
31
38
47
12
5
21
13
3
22
691
152
36
19
16
14
28
13
37
33
14
39
22
12
29
23
21
19
881
32
20
22
23
28
11
51
41
16
54
17
9
45
31
19
26
1009
172
113
82
97
135
113
213
190
89
272
92
43
182
103
73
115
Северное
14%
Усть - Тарка
29%
9%
29%
7% 0%
53%
14%
16%
1%
19%
9%
0%
0%
Чистоозерное
12%
Кочки
19%
34%
34%
18%
37%
14%
10%
0%
17%
4%
0%
1%
0%
Условные обозначения:
Карасук
Январь
Февраль
28%
23%
Март
17%
17%
0%
2%
13%
Апрель
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
Рис. 23а. Продолжительность изморози по месяцам, 2004 г.
Рис.1. Продолжительность измороси по месяцам, 2004 год
153
Северное
9%
48%
Усть - Тарка
7%
11%
16%
1%
24%
0%
25%
14%
2%
24%
17%
2%
Чистоозерное
22%
Кочки
24%
20%
17%
14%
14%
3%
26%
30%
0%
0%
5%
24%
1%
Условные обозначения:
Карасук
Январь
Февраль
29%
33%
Март
Апрель
16%
7%
15%
Октябрь
Ноябрь
0%
0%
Декабрь
Рис.2. Продолжительность измороси по месяцам, 2005 год
Рис. 23б. Продолжительность изморози по месяцам, 2005 г.
154
Северное
Усть 0%
Тарка
0%
10%
4%
13%
16%
6%
29%
54%
12%
7%
49%
Чистоозерное
Кочки
0% 0%
10%
26%
42%
18%
3%
32%
0%
44%
8%
17%
Условные обозначения:
Карасук
Январь
0%
Февраль
23%
47%
Март
12%
Апрель
Октябрь
18%
Ноябрь
0%
Декабрь
Рис.3. Продолжительность измороси по месяцам, 2006 год
Рис. 23в. Продолжительность изморози по месяцам, 2006 г.
155
Северное
Усть - Тарка
24%
42%
21%
19%
9%
0%
0%
8% 3% 11%
0%
4%
Чистоозерное
Кочки
22%
51%
11%
17%
42%
18%
42%
11%
5%
0%
24%
11%
0%
0%
2% 3%
Условные обозначения:
Карасук
Январь
Февраль
18%
35%
Март
Апрель
24%
Октябрь
20%
Ноябрь
0%
0%
Декабрь
3%
Рис.4. Продолжительность измороси по месяцам, 2007 год
Рис. 23г. Продолжительность изморози по месяцам, 2007 г.
156
Северное
Усть - Тарка
32%
24%
38%
52%
0%
7%
0%
9%
0%
28%
10%
0%
0%
0%
Чистоозерное
33%
38%
0%
Кочки
5%
1%
14%
14%
24%
43%
6%
0%
21%
0%
1%
Условные обозначения:
Карасук
Январь
Февраль
9%
47%
Март
13%
Апрель
15%
Октябрь
16%
0%
0%
Ноябрь
Декабрь
Рис. 5. Продолжительность измороси по месяцам, 2008 год
Рис. 23д. Продолжительность изморози по месяцам, 2008 г.
157
Наибольшая повторяемость изморози отмечалась в декабре (2004,
2005, 2006, 2007 гг.), в январе (2004, 2006, 2008 гг.). Достаточно высокой
она была и в феврале (например, Усть-Тарка в 2006 и 2008 гг.), а
наименьшая – в марте, ноябре, единичные случаи зафиксированы в октябре и апреле, и даже в мае. Если же сравнивать между собой изменение
изморози по данным отдельных станций, то максимальной она была в декабре 2004 и 2005 гг. в Северном, в феврале 2006 г. в Усть-Тарке, в январе
2006 и 2008 гг. в Северном и Кочках, в ноябре 2004 и 2006 гг. в Чистоозерном и в 2006 в Карасуке.
На Правобережье наибольшая повторяемость изморози отмечена по
линии Огурцово – Тогучин. Особенно высокая – в декабре (2004 и 2005 гг.),
в январе (2004, 2008 гг.). На остальных территориях Правобережья в районе Болотного (междуречье Оби и Ини) и в районе Маслянино (в отрогах
Салаирского кряжа) количество дней с изморозью за все годы наблюдений
было минимальным. Также незначительным оно было и в Тогучине за последние 3 года (2006–2008 гг.). Снизилась повторяемость изморози и в Огурцово по сравнению с 2004 и 2005 гг., хотя и оставалось довольно высоким.
В зимнее время характерным показателем опасных погодных экологических явлений можно назвать гололед.
Гололёд – слой плотного стекловидного льда (гладкого или слегка
бугристого), образующийся на растениях, проводах, предметах и на поверхности Земли в результате намерзания частиц осадков (переохлаждённой мороси, переохлаждённого дождя, ледяного дождя, ледяной крупы,
иногда дождя со снегом) при соприкосновении с поверхностью, имеющей
отрицательную температуру. Наблюдается при температуре воздуха чаще
всего от нуля до –10 оС (иногда до –15 оС), когда земля и предметы еще
сохраняют отрицательную температуру – при температуре воздуха
0…+3 оС.
Гололед является одним из ярких примеров экологического риска. Он
сильно затрудняет передвижение людей, животных, транспорта, может
приводить к обрывам проводов и обламыванию ветвей деревьев (а иногда
и к массовому падению деревьев и мачт линий электропередачи). Нарастание гололёда продолжается столько, сколько длятся переохлаждённые
осадки (обычно несколько часов, а иногда при мороси и тумане – несколько суток). Сохранение отложившегося гололёда может продолжаться несколько суток.
158
В отличие от гололёда, гололедица – слой бугристого льда или обледеневшего снега, образующийся на поверхности Земли вследствие замерзания талой воды, когда после оттепели происходит понижение температуры воздуха и почвы (переход к отрицательным значениям температуры). В отличие от гололёда, гололедица наблюдается только на земной поверхности, чаще всего на дорогах, тротуарах и тропинках. Сохранение образовавшейся гололедицы может продолжаться много дней подряд, пока
она не будет покрыта сверху свежевыпавшим снежным покровом или не
растает полностью в результате интенсивного повышения температуры
воздуха и почвы [126].
Число дней с гололедом в Новосибирской области изменялось в
меньших пределах, чем с изморозью – от 1 дня до 16–19 дней в сумме за 5
лет.
Гололедные явления минимальными были в районе станций Болотное, Обская ГМО, остров Дальний и Краснозерское. А максимальными –
в подтаежной зоне – в пределах озера Убинское, в верховье реки Чулым,
верхнем течении реки Карасук.
Если рассматривать гололедные явления в отдельности в течение
каждого из 5 лет, то их наибольшая повторяемость была отмечена в верховьях реки Чулым и озера Убинское (каждый год), где гололедные явления наблюдались по 3–9 дней, в подтаежной зоне – Кыштовка, Северное,
Крещенка – ежегодно по 2–7 и даже 9 дней в году.
Проявляется гололед зонально и провинциально (рис. 24). Ярко выражается наибольшая его повторяемость в подтаежной зоне, а убывание
происходит в северной и южной лесостепи – вплоть до типичной степи. В то
же время, можно отметить определенную мозаичность в распределении
числа дней с гололедом по территории области. Так, минимальные значения отмечены в Сума-Чебаклинской впадине и котловине озера Чаны, в долине реки Баган, в низовьях реки Оми и по течению реки Чулым (это Левобережье Оби).
Провинциальность максимального распространения гололеда в Левобережье НСО отмечена на водоразделах между рекой Омью и озером
Чаны, между реками Чулым и Шегарка, а в Правобережье – между долинами рек Обь и Иня, а также на Черепановской равнине. Максимумы
159
наблюдаются и в Левобережье на отрогах Приобского плато по долине
реки Карасук.
Рис. 24. Особенности географического распределения гололёда
на территории НСО
Причём в сумме по всем метеостанциям максимальное количество этого экологически опасного явления пришлось на 2006 и 2007 гг. (по 90 дней),
а минимальное – в 2004 и 2008 гг. (по 50 дней).
Экологически опасное погодное явление – град. В планетарном масштабе он наиболее распространен в экваториальной зоне планеты. При
движении к северу планеты повторяемость дней с градом и его продолжительность уменьшается и в тундровой зоне исчезает совсем. Умеренный
пояс является переходным. Здесь в течение вегетационного периода отмечаются дни с градом, но в небольшом количестве.
Град – осадки, выпадающие в виде кусочков льда разнообразных
форм и размеров. Ядра градин обычно непрозрачны, иногда окружены
160
прозрачным слоем или несколькими чередующимися прозрачными и непрозрачными слоями. Чаще всего диаметр градин небольшой (менее 0,5 см),
в редких случаях может достигать нескольких сантиметров. Масса крупных градин составляет несколько граммов, а в исключительных случаях –
несколько сот граммов. Град выпадает преимущественно в теплое время
года из кучево-дождевых облаков и обычно при ливневом дожде. Обильный, крупный град почти всегда связан с грозой.
Изучение процесса градообразования имеет важное народнохозяйственное и экологическое значение, так как град может наносить значительные экономические убытки, государство вынуждено выплачивать
определённые денежные средства по страхованию различным организациям Поэтому изучение градообразования позволяет развивать способы
практического воздействия на градовые процессы, а предотвращение града экономит значительный объём денежных средств.
Установлено, что в районах с интенсивным выпадением града ежегодно повреждается до 30 % посевов. В тех случаях, где выпадает крупный град, посевы могут быть уничтожены полностью. Причём повторяемость града учитывается сложно. Град – явление локальное, и станции,
расположенные на значительном удалении друг от друга, не всегда могут
его фиксировать.
За исследуемые нами 5 лет были годы, когда град не был отмечен ни
разу (Крещенка и Здвинск), на остальной территории число дней с градом
изменялось от 1–2 (Кыштовка, Краснозерка, Барабинск) до 9–10 (Искитим, Кочки, Посевная, Каргат, Убинское). Максимальное количество дней
с градом отмечено в Северном.
Если рассматривать каждый год в отдельности, то максимальная повторяемость дней с градом отмечена в 2007 г. (65), а минимальная – в 2006
и 2008 гг. (26–27).
На рис. 25 представлено изменение повторяемости дней с градом по
территории НСО. Можно отметить выраженную мозаичность в его распределении. Минимальная повторяемость отмечается в низких местах: по
долинам рек, в их низовьях (реки Тара, Омь, Обь), в среднем течении реки
Карасук, в Сума-Чебаклинской впадине.
Максимальное количество дней с градом проявляется в верховьях реки Тартас, на Каргат-Чулымском междуречье. В Правобережье НСО количество дней с градом изменяется от 6–8 до 10. Наименьшее количество –
5–6 дней – отмечалось по долинам рек Обь и Иня. В сторону лесной зоны
161
(Болотное) и при повышении рельефа (Маслянино, Черепаново) возможность градобития возрастает.
Рис. 25. Особенности географического распределения
экологически опасного явления – града
Наряду с градом, к экологически опасным погодным явлениям можно
отнести и грозу, которая представляет собой электрические разряды в атмосфере. Они сопровождаются вспышкой света (молнией) и резкими звуковыми раскатами (громом), сильным ветром, ливневыми осадками, нередко градом.
Грозы – одно из наиболее экологически опасных явлений погоды. Их
отрицательное воздействие разносторонне. Они одинаково пагубно действуют и на авиацию, и на народное хозяйство в целом. Грозы весьма
опасны и для человека, особенно при отсутствии надежных способов защиты.
162
Известно, что в разных районах земного шара одновременно наблюдается более 1 000 гроз, причём в средних широтах грозовая деятельность
происходит в основном в теплую половину года и количество их и интенсивность уменьшаются с ростом географической широты.
По исходным данным о числе дней с грозой для всех метеостанций
НСО за каждый месяц выбранного периода нами было подсчитано среднее число дней с грозой, а также их максимальное число в каждом месяце
пятилетнего периода. Результаты проделанной работы отражены на рис. 26,
где показано пространственное распределение грозовых дней по территории НСО.
Рис. 26. Географическое распределение
экологически опасного явления – грозы
В итоге, наибольшее число дней с грозой было отмечено на юге области – на водораздельной части реки Карасук, а также в акватории озера
Чаны (Баган), на Приобском плато – к западу от Новосибирского водохранилища, на водоразделе рек Берди и Ини и на крайнем северо-востоке об163
ласти – на водоразделе рек Оби и Ини. Наименьшая повторяемость максимального числа дней с грозой согласуется с количеством дней, когда
выпадал град, где наибольшее количество случаев с градом отмечено на
водоразделах на Приобском плато и в Правобережье на водоразделе рек
Обь и Иня (Болотное), Черепановской равнине и отроге Салаирского кряжа. В целом можно отметить, что грозы характерны больше на водоразделах, усиливаются к югу области, и особенно в её Правобережье. Идентичность же географического распределения таких экологически опасных явлений, как град и гроза, вполне объяснимы их физической сущностью.
В летний период года наибольшую экологическую опасность представляют заморозки. Это понижение температуры воздуха или почвы
до 0 оС и ниже при установившемся режиме положительной температуры,
как правило, превышающем 10 оС. Такое понижение температуры весной,
осенью и особенно летом часто является причиной гибели растений. По
мнению ряда климатологов, особенно вредно такое понижение температуры весной, в период активной вегетации растений. Физиологические исследования свидетельствуют о том, что даже слабые весенние заморозки
после появления всходов оказывают большое влияние на растение, что в конечном итоге приводит к снижению урожая. У зерновых культур, например, при урожае 20 ц/га и выше теряется более 4–5 ц/га.
Заморозки бывают адвективные, связанные с поступлением холодных
масс воздуха с севера, и радиационные, связанные с сильной ночной теплоотдачей с поверхности почвы и растений. Адвективные заморозки
обычно охватывают большие площади; бороться с ними трудно, так как
при значительных понижениях температуры такие средства, как дымление
и отепление, недостаточно эффективны. Для радиационных заморозков
характерно небольшое понижение температуры в приземном слое воздуха. Однако, в пределах высоты растений температура ночью может изменяться на величину 9 оС и более.
Различные породы и сорта культурных растений в разной степени реагируют на низкие отрицательные температуры воздуха. В целом на исследуемой территории распределение числа дней с заморозками неравномерное. Объясняется это тем, что происхождение заморозков связано не только с определенным развитием атмосферных процессов, обусловливающих,
с одной стороны, адвекцию холода, а с другой, установление ясных безоблачных дней, благоприятствующих рациональному выхолаживанию по164
верхности почвы и нижнего слоя воздуха, но и характером подстилающей
поверхности, экспозицией склонов и т. д. Поэтому, естественно, что один
и тот же процесс обусловливает не повсеместное распределение заморозков, они носят сугубо локальный характер по территории и наблюдаются
главным образом в отрицательных формах рельефа (долинах, котловинах,
поймах малых рек и т. д.).
Среднее годовое число дней с заморозками в НСО уменьшается с севера на юг, т. е. в том же направлении, в котором меняется континентальность климата. Также в направлении с юга на север отчетливо проявляется
общая закономерность изменения во времени наступления весенних и осенних заморозков: в более северных районах они весной наблюдаются позже, а осенью раньше, чем в южных. Однако следует отметить, что четкой
зональности в распределении сроков наступления заморозков по территории не обнаруживается (рис. 27).
Рис. 27. Особенности географического распределения
заморозков по территории НСО
165
Если в целом по области количество дней с заморозками изменяется
в среднем от 33–35 на севере и до 11–19 на юге, то в региональном плане
можно отметить еще несколько максимумов: по долине реки Тары (север
области, подтаежная зона) и достаточно высокое их количество на остальной территории подтаежной зоны с тенденцией к увеличению к востоку области до 40–45 случаев (верховье реки Оби, Иксы, Каргата, Баксы, Чулыма).
Наименьшее количество заморозков отмечено в южной лесостепной и
степной зонах в котловине озера Чаны, в нижнем течение реки Карасук и
в районе Сузуна (в долине реки Нижний Карасук при впадении ее в Обь).
На всей остальной территории количество заморозков колеблется
в пределах от 25 до 30 дней в сумме за 5 лет.
Для сельского хозяйства, особенно при установлении оптимальных
сроков посадки овощей, сева зерновых и уборки урожая, представляют
немалый интерес сведения не только о времени наступления первого и последнего заморозков, но и об их интенсивности. Эта характеристика состоит из минимальной температуры воздуха, зафиксированной в течение
заморозка. Таким образом, зная, с одной стороны, вероятность заморозков
различной интенсивности в зависимости от сроков их наступления, а с другой – критические значения температур повреждения сельскохозяйственных культур, агроном может более уверенно планировать полевые работы,
сводя тем самым потери урожая от заморозков к минимуму.
Легко заметить зависимость интенсивности заморозка от срока его
наступления. Чем интенсивнее заморозок, тем раньше он прекращается
весной и позже наступает осенью. Так, вероятность установления заморозков в первой декаде июня и позже интенсивностью от 0 до –2,9 оС,
особенно опасных для теплолюбивых культур (томатов, огурцов), не превышает 15–20 % на большей части территории и превышает 20 % в северных районах. Однако в отдельных пунктах в это время года такие заморозки могут и не наблюдаться.
В других же, наиболее морозоопасных местах, вероятность их может
превышать 40–50 % (например, Маслянино). Заморозки большой интенсивности с температурой воздуха от –3 оС и ниже, опасные для картофеля,
кукурузы, проса и других растений, в июне наблюдаются редко (2–7 %).
В более ранние сроки весной вероятность и тех и других заморозков значительно выше. Начиная, например, со второй декады мая, вероятность
возникновения заморозков малой интенсивности почти во всех пунктах
оказывается более 50 %, а в отдельных морозоопасных местах и районах
166
вероятность их даже превышает 70 %. Во второй декаде мая не прекращаются еще и заморозки с большей интенсивностью. Их можно ожидать в зависимости от района расположения пункта наблюдений, примерно 1–7 раз за
каждые 20 лет.
Заморозки на большей части территории начинают наблюдаться в сентябре. В третьей декаде августа они или вообще отсутствуют, или имеют
незначительную вероятность реализации и малую интенсивность. Но уже
в первой декаде сентября заморозки малой интенсивности наблюдаются
повсеместно. Особенно велика их вероятность к концу сентября. К этому
времени слабые заморозки наблюдаются почти ежегодно, а интенсивные –
примерно 3–5 раз через каждые 20 лет. В морозоопасных местах, например в Маслянино, повторяемость заморозков большая. Слабые заморозки
отмечаются ежегодно, сильные – 1 раз в 2 года.
При сравнении полученных результатов по сумме заморозков за 5 лет
и карты дат наступления весенних и осенних заморозков [18] прослеживается определённая идентичность. В период падения температур (осенью)
самые поздние заморозки наступают в акватории озера Чаны (20 сентября), самые ранние (5 сентября) – на севере в подтаежной зоне, а также
в Правобережье на отрогах Салаирского кряжа (см. рис. 27).
Экологическая опасность заморозка определяется не только интенсивностью и календарной датой наступления. Очень важно знать, какова
его продолжительность, так как от этой характеристики в значительной
мере зависит степень неблагоприятного воздействия низких температур на
сельскохозяйственные культуры. Продолжительность заморозка возрастает примерно во столько же раз, во сколько увеличивается его интенсивность. Это указывает и на то, что между двумя подобными характеристиками существует высокая корреляционная зависимость [127, 128].
Весьма важной климато-экологической характеристикой термического режима является продолжительность безморозного периода. Хотя она
и не относится к категории неблагоприятных, а следовательно, и экологически опасных, тем не менее, она удобна при общем планировании сельскохозяйственного производства, значит, может рассматриваться в плане
экологических факторов подстилающей поверхности.
Наименьшая продолжительность безморозного периода отмечается
к востоку и юго-востоку от Новосибирска. Это район Коурак – Маслянино –
90–100 дней. На остальной территории Новосибирской области этот пока167
затель в среднем составляет 120 дней. Сумма дней с заморозками здесь
доходит до 56 (максимум по области). Районы области, граничащие с Казахстаном, имеют продолжительность безморозного периода 120–125 дней,
а иногда и больше.
168
5. КЛИМАТО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ
НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
5.1. Экологический потенциал как основа формирования
климато-экологической зональности
Экология на первых порах своего развития воспринималась как наука
биологическая. Первое её определение известно с 1886 г., когда немецкий
учёный Э. Геккель сформулировал её как науку об отношениях организмов с окружающей средой, если условия существования организмов могут
быть и органического, и неорганического происхождения. Однако после
определения Э. Геккелем экологии как условий существования всего живого на планете прошел большой период времени, за который резко выросла производственная деятельность человека, возросло загрязнение атмосферы, биосферы, гидросферы. Иными словами, в разы увеличилось
глобальное загрязнение планеты и, следовательно, существование всего
живого потребовало защиты теоретических и практических знаний. В результате экология расширяет объект своих исследований и из науки узкого спектра действий превращается в более широкую науку – общую экологию.
Поэтому на сегодняшний день экология как наука рассматривается
с разных точек зрения. В классическом варианте экология – наука биологическая, которая по определению академика И.А. Шилова [129, 130] изучает закономерности формирования, развития и устойчивого функционирования биологических систем разного ранга в их взаимоотношениях с
условиями среды.
C другой стороны, согласно А.А. Исаеву [10], экология представляет
собой сферу прикладных наук, которые учитывают негативные последствия хозяйственной деятельности человека на окружающую среду. В
этом случае экология выступает на первый план, и из рядовой науки, изучающей некогда просто взаимодействие всего живого с окружающей средой, становится наукой более широкого спектра действия, когда животные,
растения, человек требуют защиты от неумелых действий самого же чело169
века. И тогда из биологической она превращается в общую науку, а экологические проблемы частично либо целиком рассматриваются через призму хозяйственной деятельности человека.
Экстремальные условия природы проявляются в различных ситуациях. Это и глобально-катастрофические явления и регионально-страновые,
наконец, просто локальные. Примечательно, что экстремальные явления
прослеживаются на совершенно разных уровнях: начиная от разной степени их интенсивности и глубины и кончая неоднозначной повторяемостью
и значимостью в социально-экономическом и экологическом звучании.
Среди экстремальных явлений природы климатические играют далеко не последнюю роль [131]. Напротив, в последние десятилетия серьёзно
возросла их отрицательная значимость, не только приобретя остро экстремальный, иногда тупиковый характер, но и увеличившись до уровня
глобальных проблем. Серьёзность данной – климатической – проблемы
подтверждается необходимой вероятностью сохранения здоровья человека при участившихся проявлениях климатических и погодных катастроф.
Под погодными и климатическими катастрофами мы в данном случае понимаем повышенную экстремальность климатических показателей, возрастающих до столь высокой степени отклонения от среднемноголетних
значений, что они приобретают уровень катастрофического состояния и высочайшего напряжения для здоровья человека.
В последние десятилетия усугубляются проблемы колебания климата.
При этом реальную озабоченность вызывает возможность человека воздействовать на климат как важнейший фактор эколого-антропогенной
стабилизации и благоприятного его существования. Полученные нами результаты полувековой изменчивости суммарной радиации, температуры
воздуха, сумм температур выше 10 оС, гидротермического коэффициента
для условий Новосибирской области подтверждают стабильный рост всех
перечисленных показателей от середины прошлого века по настоящее
время.
Экология очень тесно взаимодействует с экономикой, экономической
географией, политэкономией, и на современном этапе широкой глобализации общества она приобретает политическое звучание.
Географические особенности зонального распределения экологических условий контрастно проявляются и в летний, и в зимний периоды.
В зимний период это происходит в том случае, когда над Азией стациони170
руется Сибирский антициклон, и климатические параметры становятся
экстремальными, а экологические стрессы незамедлительно учащаются.
В летний период контрастность усиливается в связи с тем, что в это
время предельно разнообразными становятся географические ландшафты,
следовательно, и микроклиматические, и экологические условия оголяются до максимальной значимости. И в том, и в другом случае чётко могут
быть выявлены экологические различия по зонам.
Разнообразие ландшафтов Земли определяется лучистой энергией
Солнца. Это тепло распределяется на испарение, нагревание приземных
слоев воздуха, почвенных горизонтов, что иными словами именуется как
тепловой баланс земной поверхности:
R = LE + P + B,
где R – радиационный баланс; LE – затраты тепла на испарение; P – турбулентный теплообмен; B – теплообмен в почве.
Распределение составляющих теплового баланса определяет соотношение природных процессов на любом участке географической оболочки.
В итоге на территории Новосибирской области формируются природноклиматические комплексы с разными значениями тепла и влаги.
Взаимодействие тепловых и влажностных показателей в различных
зонах сопровождается весьма неоднозначными экологическими условиями. Эти данные можно представить в виде таблицы (табл. 46). В данном
случае в качестве показателей нами приняты такие, как климатообразующий фактор – радиационный баланс – и наиболее экологически значимые
– сумма температур выше 10 оС, годовое количество осадков и коэффициент увлажнения за весь тёплый период. Их изменчивость по зонам проявляется с географически определённой точностью, что позволяет выявить
экологические условия зональных ландшафтов.
Так, ландшафтный тип климата «южная тайга» можно охарактеризовать формированием здесь неблагоприятных экологических условий,
«подтайга» – мало благоприятными, а северная лесостепь – относительно
благоприятными.
Интересно отметить, что экологический потенциал всей России,
предложенный и вычисленный А.Г. Исаченко [9], изменяется от экстремально низкого в арктических типах ландшафтов, очень низкого в пустынных и северо-таёжных до относительно высокого в подтаёжных,
171
лесостепных и степных и наиболее высокого – в широколиственных и предсубтропических ландшафтах. Очень важно, что для выведения экологического потенциала ландшафта А.Г. Исаченко использовались именно значения тепла и влаги, как наиболее характерные для данных целей.
Таблица 46
Климато-экологические условия тепла и влаги
в зонах Новосибирской области
ЛандРадиационшафтный тип ный баланс,
климата
ккал/см2 в
год
Южная тайга
< 26
Подтайга
26,0–27,0
Северная
лесостепь
Южная
лесостепь
Колочная
степь
Типичная
степь
Сухая степь
27,0–28,0
28,0–29,5
29,5–31,0
31,0–32,0
< 32,0
Сумма
Годовое КоэффициЭкологические
темпера- количеент увлажусловия
тур >
ство осад- нения за май
о
10 С
ков, мм
– сентябрь
< 1 600
> 470
> 0,80
Неблагоприятные
1 600–
470–450
0,7–0,6
Малоблагоприят1 800
ные
1 800–
450–400
0,7–0,6
Относительно бла1 900
гоприятные
1 900–
400–350
0,6–0,5
Благоприятные
2 000
2 000–
350–325
0,5–0,4
Относительно бла2 100
гоприятные
2 100–
325–300
0,4–0,3
Малоблагоприят2 200
ные
> 2 200
< 300
< 0,3
Неблагоприятные
Для выявления экологических условий на территории Новосибирской
области нами также использованы соотношения тепла и влаги, выраженные в радиационном балансе, как энергетическом факторе, годовом количестве осадков, суммах температур и коэффициенте увлажнения. На основании применённых показателей и их анализа можно сделать вывод, что
наиболее благоприятные экологические условия формируются в южной
лесостепной подзоне, где наиболее оптимальные соотношения тепла и влаги, а коэффициент увлажнения приближается к единице.
Менее благоприятные экологические условия формируются в подтаёжной зоне, где наименьшие энергетические значения, худшее соотношение тепла и влаги, выраженное коэффициентом увлажнения, недостаток
тепловых показателей и явный недостаток – влажностных. В подзоне южной
172
тайги эти недостатки усугубляются, что характеризует экологические
условия как мало благоприятные и неблагоприятные.
В южном направлении от оптимально благоприятных условий экологические характеристики также изменяются до относительно благоприятных (колочная степь), малоблагоприятных (типичная степь) и, наконец, –
неблагоприятных (сухая степь). Однако в данном случае экологический потенциал падает не за счёт недостатка тепла и избытка увлажнения, а в связи с недостатком влаги а в крайних южных зонах – в связи с избытком
тепла и резким недостатком влаги.
5.2. Зонально-провинциальная изменчивость
погодно-климатических условий
С развитием экологии как науки появляются новые аспекты её зависимости от тех или иных элементов природной среды. Всё с большей
необходимостью выдвигается задача о решении роли климата и экологии в формировании зональных закономерностей. Многократно усиливается понятие экологической климатологии, объектом изучения которой
становится сложная территориальная система: климат зоны – климат
ландшафта – микроклимат урочища и фации. Во всех этих случаях климат
выполняет абсолютно индивидуальные экологические функции.
В самом деле, широтная зональность в Западной Сибири, а, значит,
и в НСО, выражена весьма отчетливо, как ни в одном регионе земного
шара. За основу зонального природно-климатического районирования
нами принята схема классификации А.П. Сляднева, которая базируется на
комплексной оценке физико-географических условий и его зональнопровинциальной дифференциации. Из данного районирования следует,
что в результате зональных сочетаний тепла и влаги на территории НСО
формируются климаты зон тайги, лесостепи и степи и климаты подзон
южной тайги, подтайги, северной и южной лесостепи, колочной, типичной и сухой степи. Другими словами – зональность климата является важнейшим экологическим фактором.
В границах ландшафтно-климатических зон формируются своеобразные совокупности экосистем, которые своим экологическим многообразием обязаны и неоднородости подстилающей поверхности, и специфике
атмосферной циркуляции, и особенностям солнечной радиации. Зональная
173
продолжительность солнечного сияния определяет границы подтайги от
1 930 до 1 960 часов в год, северной лесостепи – от 1 960 до 1 980, южной –
от 1 980 до 2 000, колочной степи – от 2 000 до 2 100, типичной – от 2 100
до 2 150 и, наконец, сухой степи – от 2 150 до 2 200 часов в год. При этом
ПСС намного (на 300–600 часов) превосходит эти значения в районах
ЕТС, расположенных на тех же широтах, что и Новосибирская область,
и приравнивается к более южным регионам – Кубани, Поволжью, Украине.
Имеет широтный ход и суммарная солнечная радиация. Прослеживается это и в сумме за год, и по сезонам года. Так, в таёжной зоне она составляет 2 850–2 950 МДж/м2, в лесостепной – 3 000–3 200, в степной –
3 100–3 300 МДж/м2. В зависимости от этого, в широтном же направлении
с севера на юг последовательно сменяются лесная, лесостепная и степная
природные почвенно-растительные зоны.
И если ранее выявлялся лишь широтный ход суммарной радиации, то
сейчас эта оценка пересмотрена [51, 132]. Причиной явились расчётные
методики, позволившие получить новые данные о суммарной солнечной
радиации на других территориях НСО. Иными словами, расширился и
углубился экологический ареал оценки географического распространения
суммарной солнечной радиации. Он стал менее схематичным, прослеживается более сложный характер распределения, который в данном случае
не только подчиняется экологическим факторам географической зональности, но и отражает экомакроусловия подстилающей поверхности. Более
того – стала прослеживаться и провинциальность в эколого-климатических факторах распределения суммарной солнечной радиации.
Например, отмечается меньшее поступление суммарной солнечной
радиации в районах обширных болотных пространств таёжной и лесостепной зон, некоторое увеличение суммарной солнечной радиации в долинах рек, что вызвано особенностями циркуляции атмосферы. Так, исследованиями Н.М. Алёхиной и И.Н. Гончаренко [133] установлены очаги
с максимальной грозовой активностью над Кондинской низменностью и Васюганскими болотами. Здесь, благодаря высокому содержанию отдельных
газов атмосферы, продолжительность гроз резко увеличивается. С другой
стороны, охлаждающее влияние крупных рек подавляет грозовую деятельность. Вне сомнений, всё это сказывается на поступлении суммарной
солнечной радиации и её отклонении от зональных значений.
174
Ещё более сложно выглядит климатообразующая роль радиационного
баланса: с одной стороны, он, наряду с суммарной солнечной радиацией,
тепловым балансом и другими факторами, обусловливает границы зон
и подзон, но с другой стороны – влияет на нарушение зональных границ,
проявление провинциальности и появление азональных ландшафтов. С этой
точки зрения полезно проанализировать в целом составляющие теплового
баланса, ибо радиационный баланс является основным показателем в его
структуре и все его составляющие в комплексе своих особенностей определяют зональные границы любой территории, в том числе и Новосибирской области (см. табл. 37).
Таблица отражает, что в тёплый период на границе тайги 90 % тепла
расходуется на испарение, а в сухой степи – на прогревание воздуха (Р)
и почвы (В). Этим объясняются различия в температуре воздуха этих зон,
а также рост засушливости в целом по области в направлении с севера на
юг. Из всех составляющих теплового баланса к югу возрастает расход
тепла на прогревание воздуха, причём эта составляющая приобретает преимущественное значение.
Таким образом, при смене природных зон особенно остро чувствуется
экологическое воздействие климата. Именно здесь – в местах смены зон
и подзон – проявляется экологический закон «ограничивающего фактора»,
т. е. ограничение дальнейшего распространения растений и животных
данной зоны. Происходит зональная изменчивость ландшафтов области
с их абсолютно неидентичными показателями экологических условий. Эта
неидентичность, в сочетании с корректирующим влиянием различного
типа почв, растительности, водных акваторий и других элементов природной среды, способствует формированию специфических азональных
особенностей климата на той или иной территории НСО. Подобная
обособленность и создаёт те понятия провинциальности, которые дают
отклонения от классического зонального хода климатических показателей.
В итоге можно говорить об особенностях климатов Барабы, Кулунды,
Приобского плато, Правобережья. Провинциальность проявляется буквально во всех климатических показателях: и в размещении сумм солнечной радиации, и сумм температур выше 5, 10 и 15 оС, и в распределении
годовой суммы осадков и запасов воды в снежном покрове. Провинциальность достаточно чётко прослеживается и вниз по течению реки Оби, где,
175
например, в Левобережье в сумме за год ПСС составляет 1 700–1 900 часов в год, а в Правобережье – уменьшается до 1 400–1 700 [134]. Выявлению эколого-географических закономерностей, несомненно, способствуют и такие показатели, которые помогают проследить азональность в распределении теплоэнергетических ресурсов и других особенностей климата. В связи с тем, что в азональном плане каждый ландшафтный тип климата делится на систему местных климатов, в Барабе, например, систему
местных климатов можно объединить в 4 эколого-климатических района:
Северный, Западный, Центральный и Восточный.
В Северной Барабе выделен климат, в котором формируется ландшафт лугов и вторичных берёзово-осиновых лесов на месте хвойной тайги
[26]. Экологические функции этого типа климата проявляются в благоприятном сочетании значительных тепловых ресурсов с обильным атмосферным увлажнением. Годовой баланс суммарного увлажнения превышает 1,0, т. е. осадков выпадает больше, чем их может испариться. При
этом в Верхне-Тарском районе избыток влаги составляет 30 %, а в Верхнее-Каргатском – 60 % [135]. Весенняя и летняя засухи прослеживаются
даже в подтайге. При этом на западе района в бассейне реки Тары климат
теплее и суше. К востоку местность повышается, климат становится прохладнее и влажнее, появляется больше болот и таёжных ландшафтов.
В Центральной Барабе формируется обособленный местный климат
котловины. Экологические функции этого типа климата состоят в том, что
здесь он наиболее континентальный, неустойчивый и засушливый. Особенно резко засушливость отмечается в годы маловодные с низкими значениями месячных осадков. Наоборот, в годы многоводные сильнее проявляется переувлажнение, наблюдается избыток почвенной влаги, грунтовые воды поднимаются ближе к поверхности, усиливается заболачивание.
Кроме того, в Центральной Барабе различаются два ландшафтных типа
климата с ярко выраженными экологическими особенностями: северной
и южной лесостепи и три подтипа местного климата – западной, восточной части Центральной Барабы и климат Причановского района. Все они
представляют собой сложное территориальное расчленение, которое может быть объектом изучения экологической климатологии.
Западная Бараба выделяется наиболее благоприятным сочетанием
эколого-климатических условий. Здесь теплее, устойчивее и ровнее температурный режим и атмосферное увлажнение, реже засухи и неурожаи.
Экологические функции водного баланса более благоприятны: коэффициент увлажнения на 1 июля приближается к 1,0, а в августе он составляет
176
0,65. В этом районе формируются 2 типа зональных климатов с экологическими функциями северной и южной лесостепи. Отдельно выделяется
полоса вдоль Иртыша (на территории Омской области) как более прохладная и увлажнённая. А далее к востоку эколого-климатическая ситуация несколько ухудшается, становясь более сухой и жаркой. Здесь выделен другой тип местного климата, своеобразные совокупности экосистем
которого формируются под воздействием местной суховейной погоды
в зоне опускающихся воздушных потоков.
В границах Восточной Барабы местный климат дна котловины сменяется на климат её наветренных склонов – более увлажнённый и менее
жаркий. Восточная и Центральная части Барабы отличаются по погодноклиматическим условиям в разные сезоны года. Экологические особенности тёплого периода проявляются в суммах положительных температур,
которые на 100–150 оС меньше, безморозный период короче на 10–20 дней,
осадков выпадает больше – в сравнении с экологическими функциями
Центральной Барабы. В этих условиях водный баланс достигает 0,7 в Восточной Барабе против 0,5–0,6 в Центральной Барабе. Зима более многоснежная, а потому запасы воды в снеге высокие и составляют на востоке
120–140 мм. Зимние осадки существенно пополняют запасы воды в снеге,
отсюда и коэффициент увлажнения на 1 июля превышает 1,0 (например,
в Убинском районе он равен 1,1, в Каргатском – 1,15). Такие гидрометеорологические особенности создают условия для избыточного увлажнения.
Осенью избыток влаги и недостаток тепла проявляется сильнее, что отражается на высоком коэффициенте увлажнения – до 0,85 на востоке и до 0,6
в центральных и западных районах.
Таким образом, неоднозначность подстилающей поверхности региона
сказывается даже в зимний период, а кажущаяся экологическая однотипность ландшафтов этого сезона нарушается. Строгая зональная изменчивость многих факторов усложняется, приобретая черты характерной провинциальности.
В свою очередь, интенсивность промерзания, выраженная суммами
отрицательных температур, подчёркивает их зональность и высокую изменчивость по территории Новосибирской области: так, северная лесостепь ограничена изотермами сумм температур ниже –10 оС в –400…
–450 оС, южная – в –450…–550 оС, колочная степь в –600…–700 оС, типичная –800…–1 050 оС. Географическое распределение этого показателя
177
хорошо согласуется с природно-климатическими особенностями зон НСО,
и, что не менее важно, – с экологическими зонально-провинциальными
особенностями.
Можно отметить также, что и процессы промерзания почв зональны.
Их интенсивность усиливается к южным зонам и это распространяется
даже на почвы солонцового типа. Почвы комплексов, которые расположены на повышенных элементах рельефа, промерзают глубже и интенсивнее. В результате возникает дифференциация почвы за холодный период.
А так как сильнее промерзают пахотные автоморфные почвы, которые как
раз благоприятны для возделывания сельскохозяйственных культур, то,
естественно, возникает необходимость их мелиорации. В данном случае
речь идёт о мелиорации автоморфных почв в зимнее время, которая тем
более необходима, чем южнее расположены почвенные комплексы.
Широтное изменение солнечной инсоляции определяет зональное распределение длительности летнего периода, которое возрастает к югу от
зоны к зоне на 5–10 дней. И если в подтайге продолжительность безморозного периода составляет в воздухе 92, а на поверхности почвы – 86 дней,
в лесостепи соответственно 97 и 90, то в степи – 102 и 95 дней (табл. 47).
Таблица 47
Продолжительность безморозного периода, дни
Зона
В воздухе
На поверхности
почвы
Подтайга
Северная лесостепь
Южная лесостепь
Колочная степь
Типичная степь
Сухая степь
92
121
122
120
118
126
86
107
85
101
101
112
В профиле почвы,
на глубинах
40 см
80 см
–
–
211
227
219
229
218
229
216
230
215
232
Осадки менее зональны из-за повышенной чувствительности к рельефу и растительности, и возрастают не только с юга на север, но и с востока на запад – на 40–100 мм и более. Количество осадков зависит не только
от частоты прохождения циклонов и фронтов, но и от степени их выраженности: чем больше разница в свойствах холодных и тёплых воздуш178
ных масс, образующих фронт, тем интенсивнее протекают в нём все процессы, тем больше выпадает осадков.
Роль климата и экологии проявляется в зональных закономерностях,
а границы зон и подзон подтверждаются значениями климатообразующих
показателей. В качестве таковых нами приняты энергоресурсные значения
(продолжительность солнечного сияния, суммарная солнечная радиация,
испаряемость), комплексные тепловые (суммы температур выше 0 оС и выше 10 оС) и наиболее экологически выраженные показатели увлажнения –
суммы осадков за годовой и за тёплый периоды (табл. 48).
Таблица 48
Зональные особенности климата и экологии НСО
Зона
Тайга
Лесостепь
Степь
Подзона
Подтайга
Северная
Южная
Колочная
Типичная
Сухая
Суммарная
радиация,
МДж/м2
3 400–3 500
3 500–3 600
3 600–3 700
3 700–3 800
3 800–2 900
3 900–4 200
Продолжительность
солнечного сияния, ч
1 930–1 950
1 950–1 980
1 980–2 000
2 000–2 100
2 100–2 200
2 200–2 300
Испаряемость,
мм/год
620–640
640–660
660–700
800–730
730–750
750–830
Окончание табл. 48
Зона
Тайга
Лесостепь
Степь
Подзона
Подтайга
Северная
Южная
Колочная
Типичная
Сухая
о
о
∑tв > 0 С
∑tв > 10 С
2100–2 200
2 200–2 350
2 350–3 400
2 400–2 500
2 500–2 600
> 2 600
1 700–1 750
1 750–1 850
1 850–2 000
2 000–2 100
2 100–2 200
2 200–2 400
Осадки
Год
Апрель –
октябрь
420–400
330–250
400–360
290–280
360–340
280–250
340–300
250–240
300–270
240–220
270–240
220–200
Примечание. ∑tв > 0 оС – сумма температур воздуха выше 0 оС;
∑tв > 10 оС – сумма температур воздуха выше 10 оС.
Роль азонального фактора при взаимодействии климато-экологических
процессов вполне определённо выявляется при анализе продолжительно179
сти солнечного сияния, среднегодовой температуры воздуха и годовой
суммы осадков, а также таких показателей, которые наиболее тонко реагируют на изменения подстилающей поверхности: радиационный баланс,
суммы температур воздуха ниже –5 оС и выше +5 оС, наконец, недостаток
насыщения и осадки. Анализ последних проводится именно за май – июнь
и август – сентябрь, когда наиболее контрастно проявляются азональные
особенности климата и экологии (табл. 49).
Вместе с тем, климато-экологические особенности почвенного покрова хорошо проявляются как в зональном, так и в азональном плане. Так,
зональные почвы – автоморфные – отличаются от азональных – полугидроморфных и гидроморфных [136, 137] – по всем параметрам климатоэкологического режима: и по теплу, и по влаге (табл. 50).
В данном случае в качестве показателей нами приняты те, которые
наиболее чётко характеризуют зональные особенности автоморфных почв –
средние температуры пахотного слоя в январе и в июле, а также суммы
температур выше 5 и 10 оC на поверхности почвы и на глубине 20 см – т. е.
на глубине пахотного слоя.
Но в границах ландшафтно-климатических зон области формируются
своеобразные совокупности экосистем, например, азональные климаты
разнотравных луговых степей, перелесков и пашен на выщелоченных чернозёмных и лугово-чернозёмных почвах, или азональный климат среднезасолённых остепнённых лугов, кочкарных и тростниковых болот и озёр
на лугово-болотных и торфяно-болотных почвах.
В каждом конкретном случае экологической системы проявляется характерный климатический профиль климато-экологических характеристик. Например, азональный климат Причанья, выраженный мелколиственными лесами, среднезасолёнными остепнёнными лугами, кочкарными
и тростниковыми болотами, представляет экологическую нишу с умеренно-холодным микроклиматом, со слабым теплообменом в почвенном
профиле, со средней температурой почвы в мае от +6,0 до +6,5 оС, суммами температур выше 10 оС в пахотном горизонте почв (на глубине 20 см)
равными 1 700–1 750 оС, последними (весенними) датами заморозков на
почве – 7 июня и первыми (осенними) – 7 сентября, запасами продуктивной влаги в метровом слое почвы на декаду сева – 200–150 мм и коэффициентом увлажнения 1,2–1,0 [138].
180
Таблица 49
Зонально-провинциальные особенности климата
и экологии Новосибирской области
Зона
Тайга
Подзона
Подтайга
Лесостепь Северная
Южная
Колочная
Степь
Типичная
Сухая
Сумма
Продолжительность Радиационный
Среднегодовая осадков
Сектор солнечного сияния,
баланс,
tв, оС
за год,
ч
МДж/м2
мм
I
1 960–1 970
1 360–1 380
0,0–(+0,3)
420–380
II
1 970–1 980
1 340–1 380
–0,1–(+0,3) 410–360
III
1 930–1 940
1 300–1 340
–0,8–(+0,4) 410–400
I
1 970–2 000
1 380–1 420
0,3–0,4
380–360
II
1 980–2 000
1 380–1 400
0,2–0,3
360–350
III
1 940–1 980
1 340–1 380
(–0,4)–(–0,1) 400–390
I
1 980–2 100
II
2 000–2 100
1 400–1 460
0,3–0,5
380–340
III
1 980–2 000
1 380–1 460
–0,1–(0,1)
390–300
II
2 190–2 240
1 460–1 510
0,5–0,6
340–320
III
2 000–2 090
1 460–1 510
0,1–0,5
300–280
II
2 200–2 250
1 460–1 550
0,5–0,6
340–320
III
2 090–2 150
1 510–1 560
0,5–1,1
280–270
III
2 150–2 250
1 560–1 650
1,1–2,1
270–240
Окончание табл. 49
Зона
Тайга
СекПодзона
тор
Подтайга
Северная
Лесостепь
Южная
Колочная
Степь
Типичная
Сухая
I
II
III
I
II
III
I
II
III
II
III
II
III
III
о
о
∑tВ < –5,0 С
∑tВ > 5,0 С
–2 020–(–2 010)
–2 120–(–2 100)
–2 310–(–2 300)
–2 010–(2 000)
–2 100–(2 080)
–2 300–(–2 290)
–2 000–(–1 860
–2 080–(–2 050)
–2 290–(–2 250)
–2 050–(2 130)
–2 250–(–2 200)
–2 130–(–2 200)
–2 200–(–2 100)
–2 100–(–1 650)
2 120–2 140
2 000–2 100
2 000–2 050
2 140–2 150
2 100–2 150
2 050–2 150
2 200–2 250
2 150–2 250
2 150–2 250
2 250–2 350
2 250–2 350
2 300–2 400
2 350–2 500
2 500–2 650
181
Недостаток
насыщения, мб
V-VI
VIII-IX
7,8–7,8 4,2–4,4
7,0–7,5 3,8–4,0
6,7–7,0 3,8–4,0
7,8–8,0 4,4–4,8
7,5–8,0 4,0–4,5
7,0–7,5 4,0–4,5
8,0–8,5 4,8–5,2
8,0–9,0 4,5–5,2
7,5–8,2 4,5–5,5
9,0–9,5 5,2–6,0
8,2–8,5 5,5–6,0
9,0–10,5 6,0–9,8
8,5–10,0 6,0–7,0
10,0–12,0 7,0–8,5
Осадки,
мм
VIII-IX
100–95
105–100
110–100
95–85
100–90
100–90
85–80
90–80
90–75
80–70
75–79
85–70
70–60
60–50
Таблица 50
Зональные особенности теплового режима почв Новосибирской области
Зона
Подзона
Таежная Подтайга
Лесостепь Северная
Южная
Степь
Колочная
Типичная
Сухая
Таёжная Подтайга
Лесостепь Северная
Южная
Степь
Колочная
Типичная
Сухая
Таёжная Подтайга
Лесостепь Северная
Южная
Степь
Колочная
Типичная
Сухая
Температура почв
на глубине 20 см,
Суммы температур почвы, оС
о
С
на поверхности
на глубине 20 см
средняя средняя
о
о
за январь за июль
>5 С
> 10 С
> 5 оС
> 10 оС
Автоморфные почвы
–3–(–4) 15–16 2 400–2 500 2 000–2 200 1 900–2 000 1 600–1 700
–4–(–5) 16–17 2 500–2 600 2 200–2 400 2 000–2 100 1 700–1 900
–5–(–6) 17–18 2 600–2 800 2 400–2 600 2 100–2 300 1 900–2 100
–6–(–7) 18–19 2 800–2 900 2 600–2 800 2 300–2 500 2 100–2 300
–7–(–9) 19–20 2 900–3 000 2 800–2 900 2 500–2 600 2 300–2 400
–9–(–11) 20–21 3 000–3 200 2 900–3 100 2 600–2 700 2 400–2 600
Полугидроморфные почвы
–
9–11 1 400–1 700 1 200–1 500 1 200–1 400 1 000–1 200
–
11–14 1 700–2 200 1 500–2 000 1 400–1 800 1 200–1 600
–
12–16 1 900–2 600 1 700–2 400 1 500–2 100 1 400–2 000
–
14–18 2 100–2 000 2 000–2 800 1 800–2 400 1 600–2 200
–
16–20 2 400–2 900 2 300–2 800 2 100–2 600 1 900–2 400
–
18–21 2 600–3 200 2 500–3 100 2 300–2 700 2 100–2 600
Гидроморфные почвы
–
6–9
800–1 200 1 000–1 400 800–1 100
700–1 000
–
8–11 1 100–1 500 1 300–1 700 1 100–1 400 900–1 200
–
9–12 1 400–1 800 1 500–1 900 1 200–1 600 1 100–1 500
–
11–14 1 700–2 100 1 800–2 100 1 500–1 900 1 400–1 700
–
13–16 1 900–2 300 2 000–2 400 1 600–2 100 1 600–1 900
–
16–18 2 300–2 700 2 400–2 700 2 100–2 400 1 900–2 300
Приведённый нами пример азонального микроклимата характерен
для зонально-экологического климата южной лесостепи, а потому в сравнении с зональными значениями отличается пониженными показателями
тепловых характеристик и повышенными – влажностных.
Таким образом, зонально-провинциальная изменчивость погодноклиматических условий Новосибирской области формирует экологический потенциал области и города. Например, увеличение солнечных дней
весной резко повышает экологический потенциал, активирует и человека,
и животных, делает их более жизнерадостными, а под действием ультра182
фиолета, как известно, образуется витамин Д, необходимый для усвоения
кальция. Отсюда возникает тесная зависимость заболевания рахитом с повторяемостью числа часов солнечного освещения, тесная зависимость
между элементами погоды и климата и экологическими условиями, необходимыми для комфортного проживания и человека, и животных. Кроме
того, обилие света и тепла в течение вегетационного периода в значительной мере компенсирует краткость периода положительных температур
нашего региона и ускоряет вегетацию растений.
С другой стороны, резкие по интенсивности или продолжительности
похолодания в любой сезон года вносят свои определённо аномальные
коррективы в стабильность экологического потенциала. Например, зима
2009/10 г. была одной из самых холодных за последние 100 лет, средняя
температура воздуха с декабря по февраль была ниже климатической нормы и составила около –23 оС. Напомним, что эта зима характеризовалась не
отдельными предельно высокими температурами, а устойчивым и длительным понижением температур в интервале ниже –35 оС [139]. Экологически
неблагоприятные последствия при этом доходили до экологических стрессов, когда они сочетались с дополнительными экономическими расходами. Например, в январе 2010 г. отпуск тепла в крупнейшем – Новосибирском – мегаполисе увеличился на 20 % по сравнению, в частности, с 2009 г.,
что, естественно, повлекло и дополнительные экономические затраты.
Неадекватное изменение давления в сторону его понижения либо повышения также резко изменяет экологический потенциал и города, и области. Например, 19 января 2010 г. в Новосибирске было зафиксировано
предельно высокое давление в 790 мм рт. ст., что не могло не сказаться на
резком ухудшении самочувствия гипертоников.
Снежный покров, как и другие показатели погодно-климатического
режима, также вносит свой вклад в ситуацию экологического риска.
Например, огромное количество снега, выпавшее в начале декабря, а затем в марте, привело к обострению экологической ситуации в области –
рекордному половодью весной 2010 г.
5.3. Климатические флуктуации за полувековой период
Экологические проблемы колебания климата в последние десятилетия усугубляются. При ежегодном приросте населения на 2 %, годовом
183
увеличении энергопотребления на 5 %, расходовании пресной воды на
4 % реальную озабоченность вызывает возможность человека воздействовать на климат как важнейший фактор экологической стабилизации и его
благоприятного существования. Потепление, охватившее планету в последний полувековой период, вызывает массу споров, дискуссий, противоречивых суждений. О потеплении климата говорится уже на протяжении нескольких десятилетий. Вопрос этот констатируется, обсуждается,
оспаривается, выдвигаются новые версии, гипотезы, выстраиваются обоснованные сценарии различной степени потепления либо похолодания.
Вопрос этот обсуждается с пристрастием, так как касается непосредственно человека, его выживаемости, способности приспособиться к меняющимся погодно-климатическим условиям. Вопрос этот усугубляется
наслоением целого ряда проблем – экономических, социальных, экологических, политических, которые возникают и могут возникнуть при потеплении либо похолодании климата. Установлено, что потепление, хотя и носит глобальный характер, в большей степени охватило северное полушарие и стабильно усиливается при движении к Северному полюсу.
Региональная изменчивость климато-экологических колебаний носит
характер временных флуктуаций, которые, однако, в последнее время
приобретают более стабильную направленность. Она определяется природными условиями каждого конкретного региона, его местоположением,
морфометрическими особенностями, устойчивыми климатическими параметрами, сложившимися на протяжении веков.
Новосибирская область, как срединный регион Западной Сибири,
расположена в северном полушарии, а, следовательно, закономерно подвергается влиянию глобальных процессов погодно-климатических изменений. Однако, говорить именно об изменениях как таковых в некоторой
степени рано, ибо понятия «колебание» и «изменение» климата различаются по временным отрезкам. Так, под «изменением климата» понимается
длительное по времени ухудшение или улучшение метеорологического
режима, и оно сопоставимо с длительностью геологических эпох. Напротив, в понятие «колебание климата» вкладывается изменчивость комплекса метеопоказателей за непродолжительный промежуток времени, при
этом характерно, что подобные колебания происходят ритмически. Естественно, что в данном случае мы будем говорить о колебаниях климата.
184
Чтобы проследить колебания климата за длинный ряд лет, нами была
проведена выборка многолетних значений элементов климата и погоды, таких
как суммарная радиация, радиационный баланс, температура воздуха и почвы,
осадки, влажность воздуха и др.
Изменения суммарной солнечной радиации за полувековой период характеризуются значениями в среднем от 3 955 до 4 500 МДж/м2 (рис. 28).
По данным многолетних наблюдений, отражённых на рисунке, можно
проследить рост суммарной радиации за исследуемый период. Однако, на
фоне общего тренда отмечены колебания с достаточно резкими падениями
и ростом радиации. Минимум отмечен в 1972 г. – 3 568 МДж/м2, максимум в 1997 г. – 4 813 МДж/м2. Также высокие значения отмечены в 1961 г. –
4 397 МДж/м2, 1981–1982 гг. – 4 419 МДж/м2 и 4 452 МДж/м2, соответственно, 1991 г. – 4 302 МДж/м2, 1997 г. – 4 813 МДж/м2, 2003 г. – 4 419 МДж/м2.
В данном случае стоит сделать акцент и на изменении во времени продолжительности солнечного сияния, так как колебания суммарной солнечной радиации напрямую связаны с ПСС. Так, за последние 10 лет
максимальное число часов солнечного сияния зафиксировано в 2003 г. –
2 246 [140].
185
Рис. 28. Многолетний ход суммарной солнечной радиации ст. Огурцово
(1958–2009 гг.)
Соответственно, и суммарная радиация максимальна в этом же году.
В свою очередь, минимальные значения ПСС (1 938 ч) были отмечены
в 2007 г., и значения суммарной солнечной радиации, как видно из рисунка,
в этом году также уменьшаются. 2009 г. характеризовался ростом ПСС до
2 168 ч. То же мы наблюдаем и в отношении суммарной солнечной радиации.
За полувековой период изменчивости суммарной солнечной радиации
можно выделить периоды подъема и опускания ее значений в 8, 11 лет.
Соответственно отмечены периоды колебаний сумм температур воздуха
и ГТК в 5, 8, 11, 22 года. Суммы температур выше 10 оС также изменяются поразительно синхронно в соответствии с колебаниями суммарной солнечной радиации. Так, фазы роста сумм температур выше 10 оС прослеживались в периоды 1946–1955, 1960–1965, 1973–1982 гг., а фазы падения –
в 1956–1959, 1966–1972 гг. Начало новой фазы падения наблюдается
в 1984 г.
С целью определения циклов в поступлении суммарной солнечной
радиации нами был построен ее полувековой тренд, который позволил
проследить ритм с интервалом от 11 до 15 лет, адекватные одиннадцатилетней ритмике геоактивности Солнца [44], а также и более короткопериодные ритмы.
Для выявления долгопериодных (низкочастотных) циклов был использован метод скользящего осреднения, 8- и 5-летние циклы (см. рис. 28).
На рис 29 представлено 11-летнее осреднение скользящих годовых
сумм суммарной радиации. Наиболее ярко выраженным является цикл
Брикнера (1969–1999 гг.). В структуре этого цикла отмечаются 22-летний
период (1977–1999 гг.), 15-летние циклы (1969–1984, 1985–1999 гг.), а
также высокочастотные колебания (1972–1974, 1987–1988, 1988–1989 гг.)
Последние два высокочастотных периода наблюдались с разной амплитудой колебания. Несмотря на общий фон чередования циклов, в Новосибирской области отмечается тенденция к увеличению приходящей солнечной радиации [44].
Ярко выраженный сезонный климатический ритм в умеренных широтах определяет и ритмику живой природы. Отсюда изучение суммарной
радиации по отдельным сезонам представляет большой научный и практический интерес. В целом, амплитуда сезонных сумм радиации зимой со186
ставляет 294 МДж/м2, летом – 559 МДж/м2, осенью – 411 МДж/м2, весной –
373 МДж/м2 (рис. 30, 31, 32).
Рис. 29. Скользящее 11-летнее осреднение годовых сумм суммарной радиации
187
Рис. 30. Многолетний ход суммарной солнечной радиации осенью
Рис. 31. Многолетний ход суммарной солнечной радиации весной
188
Рис. 32. Mноголетний ход суммарной солнечной радиации зимой
За исследуемый период максимальное значение суммарной радиации
наблюдалось в 1997 г. и оно составляло 4 813 МДж/м2, а минимальное –
в 1972 г., 3 568 МДж/м2. Амплитуда годовых сумм равнялась 1 245 МДж/м2.
Анализ графиков по сезонам показал, что наименьшая изменчивость
суммарной радиации характерна для холодного времени года (см. рис. 32),
весной и осенью характерна достаточно высокая её изменчивость, но общая направленность тренда на рост суммарной солнечной радиации c середины XX в. до его конца прослеживается достаточно наглядно. Правда,
с начала XXI в. происходит весьма определённое убывание значений солнечной радиации, и особенно наглядно это отражают графики зимнего сезона. Следует отметить, что и годовые значения в представленном нами
обобщающем 11-летнем осреднении отражают направленное понижение
значений суммарной солнечной радиации с начала XXI в. и по настоящее
время (рис. 29).
Временная и пространственная изменчивость суммарной солнечной
радиации как климатообразующего фактора не может не сказаться на значениях всех метеорологических параметров, и в первую очередь – на тем189
пературе воздуха. Температура воздуха, как основной и общепризнанный
показатель, интегрирующий в себе комплексное воздействие климата и микроклимата на географическую среду, представляет наиболее конкретную
и определённо выраженную экологическую величину.
Нами проведён достаточно всесторонний анализ статистического материала по температуре воздуха в Новосибирской области за разные периоды лет: вековой, полувековой и за краткосрочные периоды двадцать первого столетия. В табл. 51 отражены среднемноголетние температуры воздуха по разным зонам Новосибирской области за разные периоды лет.
Первый период в таблице представлен по общеизвестным многолетним
данным [14], второй был вычислен нами [141] включительно по 1985 г., когда ещё не были опубликованы средние значения [17], и, наконец, третий –
это последовательный статистический учёт каждого текущего года, результаты вычисления которого периодически нами публикуются [13, 26, 44, 87, 89].
Итак, значения температуры воздуха как в среднегодовом выражении, так и в среднем за самый холодный и самый тёплый месяцы года
весьма наглядно демонстрируют рост теплового напряжения. Например,
в среднем за год в период с 1881 по 1960 гг. по всем зонам НСО температуры отрицательны, причём чем севернее, тем эти значения ниже.
Таблица 51
Колебание температуры воздуха в различные периоды лет
по территории Новосибирской области
Среднемноголетние температуры воздуха за разные периоды лет
Зона
С 1881 по 1960 г.
С 1961 по 1985 г.
С 1985 по 2009 г.
год январь июль год январь июль год январь июль
Подтайга
–1,0 –20,8 17,4 –0,4 –19,3 18,2 0,5 –17,3 18,8
Северная лесостепь –0,6 –20,2 18,3 0,5 –18,9 19,3 1,0 –16,9 19,4
Южная лесостепь
–0,4 –20,1 18,6 0,6 –18,8 19,7 1,2 –17,1 19,5
Степь
–0,2 –19,9 19,0 1,0 –18,7 20,0 1,7 –16,4 20,2
Среднеянварские температуры воздуха за тот же период года отрицательны, и в сравнении с двумя другими периодами – самые низкие, а среднеиюльские – колеблются по региону в пределах всего от 17,4 и до 19,0 оС.
Во второй же половине ХХ столетия картина меняется в сторону потепления. Например, в среднем за год отрицательные температуры наблюдались только в подтаёжной зоне, а в среднем за январь или июль они повы190
сились на 1–2 оС. И наиболее показательным является последний период –
конец ХХ – начало ХХI в. В данном случае среднегодовые температуры
воздуха уже все положительны, а январские и июльские температуры повысились. Причём, на 3–4 оС возросли лишь январские температуры,
а июльские – только на 0,1–0,8 оС.
До последнего времени общепризнанным был факт, что глобальная
температура повысилась на 0,6 оС. Однако, из заявления заслуженного метеоролога России Р.А. Ягудина [125] следует, что сейчас градиент повышения температуры воздуха в среднем на планете достиг 0,7 оС, в России –
на 1,3 оС и в Западной Сибири – на 1,5 оС. Иными словами, процесс потепления углубился.
В Новосибирской области, по нашим исследованиям, градиенты
среднегодовых температур воздуха за более чем столетний период изменялись по зонам: на 1,5 оС в подтайге, 1,6 оС – в северной лесостепи, 1,6 оС
в южной лесостепи и 1,9 оС в степи. Ещё более показателен рост январских температур, градиенты которых составили соответственно: 3,5; 3,3;
3,0 и 3,5 оС. Как отмечается и по другим регионам страны, в Новосибирской области рост среднеиюльских температур незначителен: 0,4; 1,1; 0,9;
1,2 оС.
В итоге следует отметить, что эколого-климатические условия НСО
изменились за последнее столетие и продолжают меняться в соответствии
с общими климатическими флуктуациями и антропогенной обстановкой.
Согласно общепринятым классическим факторам, влияющим на климат, Новосибирская область, расположенная в глубине Евразии, испытывает на себе многогранное воздействие глубокого Сибирского антициклона в зимнее время и сложной совокупности циркуляционных процессов –
в остальные сезоны года. Последние, наряду с классическим распределением барических центров, – повышенного и пониженного давления,
нарушаются частыми вторжениями тропических либо арктических воздушных масс, интенсивность которых в отдельные годы возрастает, что
влечёт за собой высокую изменчивость погодного режима региона.
Наряду с другими показателями, стоит отметить изменение условий
увлажнения. Осадки, как наиболее классический элемент, отражают увеличение увлажнённости в зимний период и уменьшение её – в летний. Мы
представляем данные за период с 1944 по 2004 гг., когда годовое количе191
ство осадков в природно-климатических зонах северной части Новосибирской области увеличилось на 30–50 мм и составило 400–480 мм в подтайге, 350–400 мм – в северной лесостепи и 280–370 мм – в южной лесостепи.
О причинах колебания климата имеется несколько мнений, иногда
противоположного характера. Особенно эти научные разногласия обострились в современную эпоху, когда природа предложила нам не только в
значительной степени потепление, но и достаточно ярко выраженную
тенденцию к похолоданию, и в любом случае налицо экстремальные колебания погоды и климата. При авторитетно выраженном мнении об антропогенном характере потепления, результатом чего явилось политическое действие – заключение Киотского протокола, существует всё-таки
другая причина – природного характера, не считаться с которой мы не
можем. И в данном случае в основе природных причин, вне сомнения, лежат флуктуации солнечной радиации. Существуют ли они? Насколько
сильно они проявляются в природе?
При участии исследовательской группы студентов [19, 22, 142, 143]
мы провели исследования изменчивости суммарной солнечной радиации
за длительный ряд лет по данным метеостанции Огурцово. При анализе
многолетнего тренда изменчивости суммарной радиации за полувековой
период выявлены климатические циклы разного ранга: 11, 15, 22 лет,
а также высокочастотная изменчивость, выраженная в 5- и 8-летних периодах. В целом повышение энергетических ресурсов наблюдается, хотя и
на незначительные величины. Так, величина линейного тренда 11-летних
скользящих средних годовых сумм суммарной солнечной радиации по
данным метеостанции Огурцово изменяется на 250 МДж/м2 за полувековой период (1958–2008 гг.).
Однако в работах [144, 145, 146] отмечена выраженная тенденция к падению прямой и суммарной радиации за последнее десятилетие ХХ в. по
данным 5 актинометрических станций юга Западной Сибири. Средняя величина линейного тренда суммарной солнечной радиации, по данным авторов, составляет 9–11 МДж/м2. Объяснение такого явления кроется в усилении числа дней с циклонами, а, следовательно, и в усилении облачности, как сопутствующем элементе, понижающем общий приход радиации.
Однако нами за 50-летний период исследований отмечено увеличение
суммарной солнечной радиации и на гораздо большее значение.
192
Итак, природно-климатические и экологические изменения, вызванные колебаниями климата, в основе своей несут изменения и антропогенного и природного характера. В основе природного фактора лежат колебания радиационного баланса и суммарной солнечной радиации.
Для дальнейшего анализа погодно-климатических изменений нами
собран обширный статистический материал по годовым и среднемесячным значениям температуры воздуха с последующей обработкой в программе Еxcel, вычислены суммы температур выше и ниже определённых
пределов, использованы комплексные коэффициенты, отражающие соотношения тепла и влаги в том или ином регионе, сделаны выборки повторяемости температур воздуха в различных пределах, как например, от –40
до –35 оC, от –35 до –30 оС и т. д.
Полученные данные обработаны по метеостанциям из разных зон
и подзон Новосибирской области, а графические изображения их полувековой изменчивости в среднем за год и по скользящим 5- и 10-летним средним позволили сделать однозначный вывод о стабильном повышении
температурного напряжения – в данном случае, на территории НСО. Кроме того, выявлено, что наблюдаемое потепление климата за последний период по-разному отражается на местном климате природно-ландшафтных
зон НСО. Так, территории степной и лесостепной зон стали более засушливыми: среднегодовые температуры воздуха за последнее столетие увеличились на 1,5–2,0 оС, а количество осадков уменьшилось на 50 мм в год.
Однако зона подтайги, при том же повышении среднегодовой температуры воздуха, стала более увлажнённой – количество осадков увеличилось
на 60 мм в год и, как уже говорилось, среднегодовые температуры воздуха
с конца XIX в. по 1960 г. были отрицательными, а за период с 1960 по
2009 г. стали положительными.
Наибольшее потепление прослеживается в зимний период, что неоднократно отмечается сейчас и учёными, и буквально во всех средствах
массовой информации, и количественно доказано нами по данным всех
метеостанций НСО. Так, среднезимняя температура воздуха на территории Барабы возросла на 2,5–3,4 оС, а среднелетних – всего на 0,3–0,9 оС.
Изменения сумм температур воздуха выше 10 оС, а также гидротермического коэффициента (ГТК – отношение суммы осадков за период с температурами выше +10 оС к сумме этих температур за тот же период) фиксирует неоднозначное проявление метеорежима по территории, что ещё раз
193
подчёркивает важность регионального фактора в исследовании антропогенных проблем.
В зонах подтайги и северной лесостепи ГТК снизился с 1,5–1,3 до 1,0,
а в зонах южной лесостепи и колочной степи – с 1,2 до 0,8. Наибольшие
изменения коснулись зон подтайги и лесостепи, где суммы температур
выше 10 оС увеличились с 1 600–1 800 до 1 800–2 000 оС. Однако погодные
условия последнего десятилетия не всегда отвечают общепризнанным явлениям потепления климата. Известны зимы особенно холодные, входящие
в пятёрку самых холодных зим, а весна 2010 г. характеризуется как одна
из холодных вёсен за продолжительный промежуток времени. В итоге
напрашивается вывод о необходимости оптимизации природных и антропогенных условий жизни в периоды климатических флуктуаций – потепления либо похолодания, либо разного масштаба климатических катастроф.
Известно мнение, что одной из основных причин потепления климата
является достаточно стремительный рост концентрации парниковых газов
и вытекающее отсюда явление «парникового эффекта». Но, как показывают исследования динамики метеорологических показателей, абсолютно
недостаточно руководствоваться только этой теорией. Например, по
утверждению [147], чистая антропогенная нагрузка на климат в последнее
десятилетие росла медленнее из-за того, что параллельно с ростом концентрации парниковых газов возрастал и объем выбросов серы, которые
дают охлаждающий эффект. Это замедление, наряду со спадом активности
Солнца и сменой климатического феномена Эль-Ниньо на Ла-Нинья позволяет авторам прогнозировать отсутствие потепления в ближайшее время.
Итак, климат Земли постоянно претерпевает изменения, которые не
могут не сказаться на антропогенном факторе. В случае с нашим регионом
можно констатировать, что за последние 60 лет (с середины ХХ столетия)
наблюдалось общее увеличение продолжительности вегетационного периода, что сопровождалось повышением сумм температур воздуха выше
10 оС и понижением значений ГТК. Так, скорость роста сумм тепла за
период вегетации составила 80–100 оС за 10 лет в подтайге и лесостепи
и 40–60 оС – в степной зоне. Это говорит об улучшении условий теплообеспеченности вегетационного периода региона в целом, что важно учитывать при проведении сельскохозяйственных работ.
194
Далее – за прошедший отрезок времени на территории Новосибирской области уменьшилась континентальность климата, изменился радиационный баланс, увеличилась продолжительность вегетационного периода
растений, возросли значения среднегодовых и среднезимних температур.
Кроме того, колебания климата на территории даже такого относительно малого региона, как НСО, могут повлечь за собой смещение границ почвенно-климатических зон, привести к иному размещению животного и растительного мира, а, следовательно, и к переориентации в отраслях экономики и сельского хозяйства. В случае с Новосибирской областью потепление климата и целый ряд метеорологических изменений, связанных с ним, протекал неоднозначно в разных зонах, что, безусловно, также по-разному может сказаться на условиях проживания человека и развитии природно-ландшафтных комплексов.
Отмечено [148, 149], что повышение экономической эффективности
ландшафта достигается рациональным использованием и расширенным
воспроизводством природных ресурсов. Климатические колебания нарушают привычный ритм в жизни природы и человека, а смещение природно-климатических зон в одном случае улучшает привычные условия антропогенного существования, в другом – создаёт определённые трудности.
Кроме суточных и сезонных вариаций метеорологических элементов,
существуют многолетние, вековые и многовековые циклы. Накладываясь
друг на друга, они создают сложный интегральный ход изменения климата. При бурном развитии производства, росте автомобильного транспорта
на естественные циклы стали влиять антропогенные воздействия, и это
влияние с годами только усугубляется. Именно поэтому рядом передовых
стран был принят Киотский протокол, обеспечивающий продажу квот в случае повышенного загрязнения атмосферного воздуха. Подобный шаг является как бы предупреждением либо защитой человечества от чрезмерного антропогенного вмешательства в естественный ход климатических
событий.
Современный интерес к климату, погоде, их проявлениям в разных
масштабах как по территории, так и во времени весьма ощутим и теоретически и практически оправдан. Колебания климата повсеместно и, в
первую очередь, в зимние периоды сказываются на стабильности жизненных процессов человека. В связи с этим одной из наших задач является
исследование зимних периодов, их температурного режима, температур195
ных колебаний, изменения теплового напряжения на протяжении длительного ряда лет и на фоне среднемноголетних значений.
До недавнего времени единогласным решением дебатировавших учёных и СМИ было установлено, что на планете происходит потепление.
Это многократно подтверждалось результатами многолетних наблюдений
метеосети, математическими вычислениями, динамикой хода климатических показателей, наконец, выстраиваемыми скользящими 5- и 10-летними
средними. И если в последнее время появляются настойчивые высказывания о наступившем либо наступающем похолодании, то, по нашему мнению, следует всё-таки обратиться, в первую очередь, к фактическим цифровым и графическим данным, которые конкретно регистрируют ход природных явлений – в данном случае – климатических (рис. 33, 34, 35).
На рис. 33 представлена динамика изменчивости среднегодовой температуры воздуха за длинный ряд лет по нескольким метеостанциям Новосибирской области. Все они регистрируют падение либо повышение
температуры в среднем за год, и хотя отмечаются циклические колебания,
налицо общее стабильное повышение температур.
Динамика среднелетних (рис. 34) и среднезимних (рис. 35) температур характеризует абсолютно различные изменения: если в первом случае
за полувековой период рост температур происходит, но с абсолютно небольшим превышением, то во втором наблюдается резкое и стабильное их
повышение.
196
Температура, оС
о
Температура, С
Рис. 33. Среднегодовая температура воздуха
в подтайге и северной лесостепи
Рис. 34. Среднелетняя температура воздуха
в подтайге и северной лесостепи
197
Температура, оС
Рис. 35. Среднезимняя температура воздуха
в подтайге и северной лесостепи
Таким образом, все три графика наглядно подтверждают изменение
среднегодовых температур в сторону потепления, и, в первую очередь, за
счёт среднезимних значений. Это тем более положительное явление, что
всё-таки самым важным фактором, влияющим на повседневное экологически комфортное существование и человека, и животных в нашем регионе являются не тепловые условия лета, а суровые зимние условия с их
отрицательными температурами, их длительностью и интенсивностью.
Повторяемость отрицательных температур, прослеженная нами за
длинный ряд лет по многим метеостанциям Новосибирской области, характеризует климатическую картину зим с точки зрения как тепла, так и холода. В данном случае в качестве примера приводятся данные выборочно
только по четырём метеостанциям, но расположенным в разных зонах области: подтайге (Кыштовка), северной лесостепи (Усть-Тарка), южной лесостепи (Татарск) и сухой степи (Карасук). Анализ таблицы позволяет
сделать выводы: повторяемость самых низких температур наименьшая, но
к северу она возрастает с 4 лет в сухой степи до 9 – в южной лесостепи, до
15 – в северной лесостепи и, наконец, до 18 лет – в подтаёжной зоне. Та198
кая же картина наблюдается и в градациях остальных пределов температур. Наибольшая повторяемость во всех зонах отмечена в годы, когда
температура варьирует от –30 оС до –25 оС (табл. 52).
Таблица 52
Повторяемость отрицательных температур воздуха в различных градациях
Повторяемость, в числе случаев, температур по метеостанциям НСО, оС
Год
Кыштовка
Усть-Тарка
Татарск
Карасук
От
От
От
От
От
От
От
От
От
От
От
От
–40 до –35 до –30 до –40 до –35 до –30 до –40 до –35 до –30 до –40 до –35 до –30 до
–35 оС –30 оС –25 оС –35 оС –30 оС –25 оС –35 оС –30 оС –25 оС –35 оС –30 оС –25 оС
1985
0
1
9
0
0
4
0
0
1
0
0
4
1986
2
7
10
1
5
16
0
3
11
0
3
8
1987
3
4
13
2
4
12
1
4
8
1
5
7
1988
0
2
9
0
3
12
0
2
8
0
2
11
1989
0
2
8
0
2
6
0
0
4
0
2
2
1990
1
8
9
1
5
6
0
4
6
0
1
4
1991
1
4
9
0
4
9
0
3
8
0
2
6
1992
0
0
3
0
0
3
0
0
1
0
0
1
1993
0
2
13
0
2
8
0
2
4
0
0
7
1994
0
9
15
1
6
12
0
3
16
0
2
10
1995
0
0
5
0
1
10
0
0
7
0
0
3
1996
1
6
11
1
8
7
1
5
8
1
5
14
1997
2
6
9
1
8
6
1
4
9
0
1
12
1998
1
6
18
2
8
17
1
5
17
0
5
8
1999
1
6
7
1
3
15
1
2
8
0
1
7
2000
3
7
7
3
6
5
2
4
7
0
6
7
2001
2
13
6
2
10
10
2
6
12
2
6
10
2002
1
6
11
0
4
11
0
2
8
0
1
5
2003
0
0
8
0
0
7
0
0
4
0
1
2
2004
0
3
14
0
3
0
0
0
8
0
0
9
Сумма 18
92
194
15
47
156
9
47
155
4
43
130
Если рассматривать весь период времени в целом (с 1985 по 2004 гг.),
то происходит нарастание повторяемости холодных температур во второй
половине периода, что хорошо согласуется с ходом суммарной солнечной
радиации, значения которой падают именно в последнем десятилетии. Известно, что наибольшую экологическую значимость приобретают жиз199
ненные условия не столько в летний период, как в первую очередь и непосредственно – в зимний. Анализ температурного режима зимних периодов, проведённый нами за отдельные годы на рубеже веков [149], позволили сделать вывод, что в январе 1996, 1998, 2001 гг.среднемесячные температуры опускались до –21,2; –21,6; –20,8 оС – на 2–3 оС ниже нормы.
В то же время в 1997, 1999, 2002 и 2003 гг. средние за январь температуры
воздуха превысили норму на 3,7 оС и даже 12 оС. И если в январе наблюдалась явная нестабильность и высокая вариабельность температур по отношению к многолетней средней, то февраль характеризуется явным и постоянным превышением температур за все годы наблюдений: в 1996 г. –
на 2 оС, в 1997 г. – на 6 оС, в 1998 г. – на 5 оС, в 1999 г. – на 9 оС, в 2000 г. –
на 7 оС, в 2001 г. – на 3 оС, в 2002 г. – на 10 оС и в 2003 г. – на 3 оС.
Именно отрицательные температуры зимы, их повторяемость и интенсивное напряжение определяют характер и степень жизненных условий, социально-экономический и культурный уровень жизни человека.
Нами проведена климато-экологическая градация зим по отдельным
пределам температур, вычислены их отклонения от среднемноголетних
значений, повторяемость в процентах и установлены качественные эколого-климатические последствия.
Итак, в Новосибирской области по температурному режиму зимы могут быть очень тёплыми, тёплыми, оптимальными, холодными и очень
холодными. Характерно, что за последний период – на рубеже столетий –
наибольшая повторяемость зим составила 30 %, и это были зимы «тёплые» и «очень тёплые», а «холодные» и «очень холодные» зимы составили соответственно 15 и 5 % Показательна именно последняя цифра, которая подчёркивает, что количество очень холодных зим уменьшилось.
Но в данной достаточно чётко выстроенной системе перечень зим заканчивается 2006 г. и не учтена суровая и весьма неординарная зима
2009/10 г. Причём между температурными режимами этих двух зим
наблюдается существенная разница. Так, если зимний период 2006 г. характеризовался очень низкими температурами в течение всего двух декад,
когда были перекрыты абсолютные минимумы в нескольких районах Новосибирской, Томской областей, а также на севере Западной Сибири – в
Ханты-Мансийском и Ямало-Ненецком национальных округах, то зимний период 2010 г. характеризуется не абсолютно низким, но стабильным похолоданием в течение длительного времени. Если в первом случае
200
температуры воздуха опускались до –47 оС и даже до –52 оС, то во втором
они не были ниже –30 оС , но удерживались длительный период времени.
В итоге за последний столетний период отмечено три самых холодных зимы: 1968/69, 2006/07 и 2009/10 гг.
На представленной динамике отклонения январских температур от
среднемноголетних значений (рис. 36) также чётко вырисовываются холодные зимы 1968/69 и 2009/10 гг. (на примере данных метеостанции Барабинск за период с 1947 по 2007 гг.). Вместе с тем, хорошо прослеживается и общий рост теплового режима за длинный ряд лет, а минимумы,
начиная с 1969 г., становятся по амплитуде всё меньше, больше появляется пиков максимального значения, которые, в свою очередь, возрастают по
абсолютному значению величин. Самый тёплый январь отмечен в 2002 г.,
когда отклонения от среднемноголетней превышали 10 оС, и в 2006 г., когда отклонения от среднемноголетней температуры приближались к 10 оС.
И если за последний полувековой период был отмечен рост среднегодовых температур, то он происходил главным образом за счёт повышения
температурного фона именно в зимний период. Такая изменчивость проанализирована [25] и представлена на рис. 36.
Рис. 36. Изменение температуры воздуха января в динамике по данным
метеостанции Барабинск
201
Колебания температур за длинный ряд лет можно дифференцировать
на отдельные периоды:
- относительную стабильность температур с 1954 по 1959 г.;
- резкий подъём температур с 1959 по 1964 г. (на 2,0–2,5 оС);
- новый недлительный период стабильности, но уже на пике потепления, с 1964 по 1958 г.;
- период достаточно резкого снижения температур, с 1968 по 1974 г.
(на 1,5–2,0 оС);
- период резкого подъема температур – с 1974 по 1987 г. (на 3,0 оС);
- период постепенного, но стабильного роста температур – с 1987 по
2004 г. (на 0,5–1,0 оС). В целом, за весь полувековой период положительные аномалии температур были высокими и составили 4,5 оС.
Как видно из всего сказанного, особенности климата в разные периоды лет отражаются на различных по интенсивности и продолжительности
зимних периодах, что в конечном итоге очень неоднозначно сказывается
на экологических условиях. Оценка климата с точки зрения его экологической оптимальности, комфортности или катастрофической неблагоприятности требует учёта множества параметров с тем, чтобы понять ту самую важную особенность, которая определяет её интегральный эффект
воздействия на человека. К примеру, теплоощущение человека определяется комплексом показателей, куда входят не только температура, но и влажность воздуха, и скорость ветра. В периоды холодных зим именно ветер
может усложнять физическое состояние человека, усугубляя воздействие
низких температур. Напротив, холодная, но безветренная погода стабилизирует оптимальное состояние организма.
Следует отметить, что погодные режимы последних лет настолько нестабильны, экстремальны, катастрофичны, что заставляют вновь и вновь
обращаться к выстраиванию новых гипотез и пересматриванию старых
приоритетов. Изучение климатических параметров в динамике позволяет
с большей долей вероятности подойти к решению вопроса. Как будут развиваться климатические процессы в будущем: в сторону потепления или
похолодания, насколько катастрофичной будет природа на планете – решение этих вопросов будет зависеть не только от степени точности математических расчетов, но и от того, насколько более длинными будут задействованы ряды наблюдений.
202
В разные годы и периоды лет под влиянием синоптических процессов
может проявляться также термическая неоднородность почв, которая существенно отличается от средних многолетних температурных условий.
Характер флуктуаций температур на поверхности почв и на глубинах может при этом повторяться от одной зоны к другой (рис. 37). Например,
среднегодовые температуры на глубине 20 см могут изменяться от 2,0 до
8,0 оС и приблизительно в таких же пределах – от 2,2 до 7,8 оС изменяется
температура на больших глубинах – 40 и 80 см. И даже на уровне 160–320 см
от поверхности почвы температуры держатся на высоком положительном
уровне: 3,0–7,5 оС. Эти колебания наглядно отражены на рис. 37.
Рис. 37. Динамика годовых температур почв в колочной (а),
типичной (б), сухой (в) степях и в северной лесостепи (г).
Глубина, см: 1–20, 2–40, 3–80, 4–160, 5–320
В данном случае можно проследить, что в динамике хорошо выражены периоды повышения и понижения тепловых ресурсов. Пожалуй, самой
главной особенностью является та, что отклонения годовых температур
в подзонах неодинаковы как по продолжительности, так и по размаху колебаний. Амплитуда таких отклонений может изменяться от 1,8 до 3,2 оС.
203
На глубине 40 см периоды потепления увеличились по продолжительности и по интенсивности прогрева в колочной степи (рис. 37, а). В типичной степи многолетний ход температур с глубиной практически не изменялся (рис. 37, б), а в сухой степи в единичные годы наблюдений возросла
интенсивность пониженных температур (рис. 37, в), но сохранилась общая
тенденция к потеплению климата. При этом следует отметить весьма неоднозначные отклонения температуры в Левобережье и Правобережье НСО.
В процессе работы над данной темой (исследование климата и погоды
в динамике за длинный ряд лет) группой студентов под нашим руководством был проанализирован, просчитан и обработан комплекс метеопоказателей за полувековой период: температуры среднегодовые, среднемесячные, средние в отдельности за каждый из сезонов года, комплексный
гидротермический коэффициент – ГТК, отражающий соотношение тепла
и влаги, суммы температур выше 10 оС, суммы осадков за год и за отдельные сезоны года и т. д.
На основании проведённых исследований было установлено следующее.
1. С середины XX столетия происходит потепление.
2. Процесс потепления происходит не однозначно, а циклически.
3. Выявлены циклы в 5–8, 11, 22 и 36 лет.
4. Долгосрочный прогноз до конца ХХ столетия, разработанный и предложенный учёным А.П. Слядневым ещё в 60-х гг. прошлого века, полностью подтвердился.
5. Общегодовое потепление климата обусловлено только зимним и весенним ростом температур. Летние показатели изменяются мало, и с небольшими амплитудами колебаний варьируют в пределах среднемноголетней величины.
6. На фоне полувекового потепления прослеживается начавшаяся
тенденция к похолоданию. Предыдущий 23-й цикл солнечной активности,
который пришелся на 1996–2008 гг., отличался рекордно глубоким минимумом. Число дней без пятен стало самым большим за весь период с
начала XIX в. При этом подъем активности в новом 24-м цикле был очень
«пологим», рост солнечной активности, по оценкам ученых [147], отставал от «графика» примерно на три года.
При колебаниях климатических процессов экстремальные отклонения
важнейших метеорологических показателей могут в конечном итоге при204
обретать характер стихийных природных явлений, вызывать стихийные
бедствия, разрушения и гибель людей. Особенно это характерно в период
экстремально холодных зим. Поэтому усиливается потребность в своевременном прогнозе изменения климата и погоды, что имеет комплексное
значение – экономическое, социальное, политическое. Одним из таких путей является накопление климатического материала за длинный ряд лет,
выявление закономерностей, определение характерных циклов, построение моделей развития климатических процессов как в глобальном, так
и в региональном вариантах.
5.4. Загрязнение Новосибирского мегаполиса
и его связь с погодой и климатом
Одной из глобальных задач, стоящих перед человечеством на сегодняшний день, является сохранение благоприятной экологической обстановки. На протяжении многих веков людям удавалось достаточно хорошо
адаптироваться к воздействию погоды и климата. Однако за последние десятилетия рост населения, развитие промышленности ускорили загрязнение атмосферы. В настоящее время нет таких форм и направлений человеческой деятельности, будь то добыча нефти или газа, рекреация, промышленное производство, коммунальное хозяйство или освоение космоса, в которых не было бы своих экологических аспектов, где бы не возникали экологические проблемы.
Экология, изучающая роль среды в жизни организмов, вырабатывает
непосредственно экологический подход к изучению этой среды, а также
и экологические требования к взаимодействию с ней. При этом, по исследованиям Л.К. Трубиной [151], важным источником оперативной и достоверной информации о различных компонентах экосистем служат материалы аэрокосмических и других видов съёмок. Это создаёт предпосылки для
внедрения фотограмметрических методов исследования именно в области
экологических закономерностей.
Вместе с тем, существует очень тесная взаимосвязь экологии и климата, так как многие и практически все параметры загрязнения атмосферы, вод и других природных объектов во многом зависят от степени выраженности климатических показателей.
205
Например, уровень загрязнения атмосферы г. Новосибирска зависит
не только от количества выброшенных в атмосферный воздух загрязняющих веществ, но и от наличия неблагоприятных метеорологических условий – штилей, инверсий температур, туманов, способствующих накоплению вредных примесей в приземном слое воздуха.
При неблагоприятных метеорологических условиях (НМУ) происходит увеличение концентраций окислов азота, оксида углерода, сажи, пыли. При температуре воздуха выше 22–24 оС увеличивается содержание
формальдегида в атмосфере города. В городе Новосибирске появилось немалое количество новых источников загрязнения воздушной среды – в основном индивидуальные источники отопления, загрязняющие выбросы от
которых происходят, как правило, через низкие трубы – практически в окна горожан. И если учесть, что улицы города до отказа забиты автомобилями, то картина складывается ужасающая.
В связи с этим мы ставим перед собой задачу рассмотрения экологоклиматических проблем на примере города Новосибирска.
Город Новосибирск имеет координаты: 55о с.ш. и 83о в.д. Характер
рельефа – приподнятый увалистый, на 200 м выше уровня моря. Левобережная часть города имеет плоский рельеф, правобережная – характеризуется множеством балок, грив и оврагов. Причина заключается в том, что
здесь начинается переход к горному рельефу Салаирского кряжа и в районе города сформировалось относительно узкое ложе реки шириной около
800 км в связи с выходами на поверхность гранитов и диабазов в предгорной части долины Оби.
В целом природные и экологические факторы для развития города
благоприятны. Он расположен на Приобском плато, примыкающем к долине реки Оби, большое место занимают Заельцовский и Кудряшовский
боры, лицо города – это Обское водохранилище, малые реки, множество
озёр – в совокупности представляют комплекс благоприятных рекреационных ресурсов.
Вместе с тем, Новосибирск – крупнейший мегаполис страны, по численности населения занимающий третье место в России. Новосибирск –
это и крупный промышленный центр. В структуре городской территории
34,2 % занимает селитебная зона, 12,6 % – производственная, 37,8 % –
ландшафтно-рекреационные, 8,5 % – водные объекты, 6,9 % – прочие, в том
206
числе свалки и кладбища. При этом 28,6 % территории города заняты
производственно-складскими объектами [151, 152].
Естественно, наш город не лишён экологических проблем.
На сегодняшний день можно назвать самыми злободневными такие:
- выбросы в атмосферу загрязняющих веществ;
- ухудшение качества воды в реке Оби и в малых реках города;
- возрастающий дефицит чистой воды;
- изношенность оборудования, обеспечивающего очистку и подачу
воды;
- проблема твёрдых бытовых отходов, т. е. очистки городских территорий;
- озеленение территории города и зонирование городских лесов;
- радиационная обстановка города, его возможное радиоактивное загрязнение.
Основными факторами, определяющими уровень загрязнения природной среды, являются ассимилирующие способности объектов природной среды – атмосферы, гидросферы и пр., которые в первую очередь
определяются климатическими условиями.
Исследование содержания углекислого газа в атмосфере показывает
его нарастание за последние десятилетия. Так, по данным сети мониторинга состояния атмосферы г. Новосибирска концентрации формальдегида, диоксида и оксида азота за последние 5 лет выросли от 200 до 700 %,
фенола на 33 %, озона – в 2 раза, стабильно высоким является уровень
концентрации оксида углеводорода. Увеличение содержания углекислого
газа в атмосфере происходит в основном за счет огромного антропогенного и техногенного влияния тепловых электростанций. Немалую роль в
накоплении огромного количества вредных выбросов играют специфические погодные условия, а именно инверсии, которые прерывают естественное перемешивание слоев воздуха и приостанавливают естественный
процесс рассеивания загрязнителей в атмосфере до относительно безопасной предельно допустимой концентрации.
Следовательно можно говорить о климатических проблемах города
Новосибирска.
1. Новосибирск находится в зоне резко континентального климатического пояса, более сурового, чем в аналогичных районах Европы
207
и Северной Америки. Средняя годовая температура воздуха в городе около 0,2 оС, средняя температура в январе, самом холодном месяце года –
19,0 оС, в июле – самом теплом месяце – +19,0 оС.
2. В некоторые годы температура января, как и некоторых других месяцев, оказывается намного ниже средней многолетней величины, что ещё
раз подчеркивает суровость климата Новосибирска. Например, абсолютный максимум температуры в Новосибирске составляет +38 оС, абсолютный минимум температуры –51 оC.
3. Перечисленные выше максимальные и минимальные температуры
выявляют ещё одну климатическую проблему Новосибирска – высокие
перепады температур.
4. За сезон в городе наблюдается 50 дней с метелью – с октября по
май, при этом скорость ветра достигает 6–13 м/с, в некоторых случаях –
более 18 м/с.
5. Пасмурное состояние неба по общей облачности преобладает с сентября по май (60–65 %) с максимумом в октябре – декабре (72–74 %).
Проблемы климатических условий Новосибирска, повторенные много
раз, выраженные в многолетнем среднем, оказывают влияние на его экологическую ситуацию. Так, рассеивающие способности атмосферы снижаются при ослаблении ветра, зависят от повторяемости застойных периодов, их продолжительности, от туманов и осадков, от задерживающих
инверсионных слоев и их мощности. Всё это в итоге приводит к образованию аномально неблагоприятных метеорологических условий.
Поэтому складывается ситуация, когда климатические неразрешимые
проблемы способствуют возникновению острых экологических проблем.
При неблагоприятных метеорологических условиях, если толщина инверсионных слоёв доходит до 500 м и более, в г. Новосибирске объявляются
штормовые предупреждения, а для городских предприятий вводится особый режим работы в целях регулирования выбросов в атмосферу загрязняющих веществ.
Экологическая ситуация – это зеркало, в котором отражается уровень
социально-экономического развития страны, в данном случае – крупнейшего мегаполиса – города Новосибирска. Большие города – это не только
многолюдные поселения, но и крупные средоточия промышленных предприятий, которые выбрасывают в атмосферу аэрозоли и различные газы
во всё большем количестве.
208
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха г. Новосибирска является автомобильный транспорт, предприятия теплоэнергетики, коммунальные котельные и печные трубы частного сектора (табл. 53).
Таблица 53
Уровень загрязнения атмосферы г. Новосибирска разными источниками
«НовосибирскГоды
энерго», т/га
2000
2001
2002
2003
2004
2005
74 942
63 301,7
67 996,6
74 402,7
72 131,6
84 223
%
24,7
21,4
22
23
21,8
24,6
Котельные,
%
т/га
14 100
10 547,7
14 359,4
12 593,2
16 959,4
14 988
4,5
3,6
5
3,9
5,1
4,4
Техногенные
выбросы,
т/га
12 692
12 692
11 788
13 058,1
9 333
9 992
%
Автомобили,
т/га
%
4,2
4,3
4
4,1
2.8
2,9
201 131
209 617
214 438
212 351
232 351
233 484
66,4
70,8
69
69
70,3
68,1
Уровень загрязнения атмосферы города, существенно снизившись
в 90-х гг. прошлого века, сохраняет эту тенденцию. Индекс загрязнения
атмосферы по 5 признакам в 2005 г. составил 9,70, что значительно ниже
предыдущих показателей. Особенности климата позволяют отнести территорию города к зоне с повышенным потенциалом загрязнения атмосферы (ПЗА). По данным Западно-Сибирского мониторинга окружающей
среды динамика повторяемости метеорологических условий, которые
определяют ассимилирующие способности в Новосибирске, а также величины ПЗА, приведены в табл. 54.
Следует также отметить, что загрязнение атмосферы, водных объектов оказывает непосредственное воздействие на загрязнение почвенного
покрова. Почва, как губка, непосредственно и практически сразу впитывает в себя все загрязняющие компоненты из воздуха и из водной среды.
В связи с этим, на основании предыдущего материала по исследованию
климата почв и в целях выявления их экологического потенциала проводим ранжирование почвенных типов по уровню их теплообеспеченности и
в соответствии с этим – по степени их подверженности экологически отрицательному воздействию.
209
Таблица 54
Динамика повторяемости ассимилирующих метеоусловий
в г. Новосибирске
Год
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Среднемноголетние
Число Повторяе- Повторяе- Повторяе- Повторяе- Повторяе- ПЗ
дней с мость тума- мость при- мость при- мость ско- мость засто- А
осаднов
земных ин- подн. ин- рости ветра
ев
ками
версий
версий
0–1 м/с
140
1,0
53
32
27
41
3,8
185
1,5
51
31
24
38
3,7
237
1,2
47
38
22
33
3,6
235
1,0
41
37
36
29
3,6
203
1,5
50
36
23
35
3,4
241
0,8
30
28
26
3
3,7
224
1,9
34
37
29
25
2,7
188
7
30
56
–
10
–
Так, к группе тёплых почв можно отнести зональные типы: чернозёмы южные, обыкновенные, солонцеватые, выщелоченные, а также темнокаштановые и лугово-чернозёмные почвы. Менее благоприятными по
теплообеспеченности, но аккумулирующими достаточное количество тепла для вызревания сельскохозяйственных культур, являются чернозёмнолуговые почвы, глубокостолбчатые солонцы, каштановые почвы. В следующую группу – умеренно-тёплых почв – можно отнести среднестолбчатые солонцы, луговые, светло-каштановые почвы.
Тепловые ресурсы этих почв способны обеспечивать вызревание зерновых не каждый год, но этих ресурсов вполне достаточно для возделывания кормовых трав. Высокие и корковые солонцы, а также все разновидности болотных почв тяготеют к умеренно холодным в лесостепи и холодным в подтаёжной зоне. По условиям тепловых ресурсов они скорее могут
быть использованы лишь для выпаса скота.
Выявленная нами группировка почв может быть далее рассмотрена
с точки зрения их экологического потенциала: почвы самые тёплые в рамках Новосибирской области можно отнести к группе с самым высоким
экологическим потенциалом, почвы менее благоприятные по теплообес210
печености – к группе почв с несколько пониженным экологическим потенциалом, но всё-таки достаточно высоким, умеренно-тёплые почвы –
к группе со средним экологическим потенциалом и почвы умеренно-холодные и холодные – к группе почв с низким экологическим потенциалом.
Если принять во внимание разнообразие типов почв, разнообразие
климатов и ландшафтов на территории Новосибирской области, то становится очевидной необходимость строгого ранжирования территории области по степени эколого-климатической пригодности и степени экологического риска каждого типа земель. В соответствии с этим появляется необходимость эколого-климатического среднемасштабного районирования.
Одной из глобальных задач, стоящих перед государством, является
сохранение благоприятной экологической обстановки охраны окружающей среды. Экологические проблемы городов, главным образом наиболее
крупных из них, связаны с чрезмерной концентрацией населения, транспорта и промышленных предприятий на сравнительно небольших территориях.
Уровень загрязнения атмосферы Новосибирска зависит не только от
количества выброшенных в атмосферный воздух загрязняющих веществ,
но и от наличия неблагоприятных метеорологических условий – штилей,
инверсий, способствующих накоплению вредных примесей в приземном
слое воздуха.
Энергетические объекты (топливно-энергетический комплекс вообще
и объекты энергетики, в частности) по степени их влияния на окружающую среду принадлежат к числу наиболее интенсивно воздействующих на
биосферу. ТЭЦ, принадлежащие ОАО «Новосибирскэнерго», выбрасывают от 64 до 75 тыс. т вредных веществ. Выбросы в атмосферу, главным
образом угольной золы, оксида углерода и других вредных веществ ТЭЦ
и котельных, обусловлены сложившейся структурой топливного баланса,
т. е. преобладанием в нем твердого и жидкого топлива.
Исследование содержания углекислого газа в атмосфере показывает
его нарастание за последние десятилетия. Увеличение содержания углекислого газа в атмосфере городов происходит в основном за счет огромного антропогенного и техногенного влияния тепловых электростанций.
Немалую роль в накоплении огромного количества вредных выбросов играют специфические погодные условия, а именно инверсии, которые пре211
рывают естественное перемешивание слоев воздуха и приостанавливают
естественный процесс рассеивания загрязнителей в атмосфере до относительно безопасной предельно допустимой концентрации.
Глобальное потепление климата, а также засухи и опустынивание, истощение стратосферного озонного слоя, кислотные дожди, накопление
в почве промышленных районов токсических металлов, устойчивое развитие человечества предполагает не только разумную эксплуатацию природных ресурсов, но и изменение массового сознания по отношению к экологическим проблемам.
На конференции в 1992 г. в Рио-де-Жанейро неразрывность задач сохранения окружающей среды и экономического развития была сформулирована так:
1.) экономическое развитие в отрыве от экологии ведет к превращению Земли в пустыню;
2.) экология без экономического развития закрепляет нищету и несправедливость;
3.) равенство без экономического развития – это нищета для всех;
4.) экология без права на действия становится частью систем порабощения;
5.) право на действия становится частью систем порабощения;
6.) право на действия без экологии открывает путь к коллективному
самоуничтожению.
По многим городам России лучше гулять в противогазе. Минприроды
России недавно опубликовало доклад о состоянии окружающей среды
в стране. В 30 городах страны – в том числе весьма крупных – дышать
опасно для здоровья. А в шести регионах России 75 и более процентов городского населения живут в условиях высокого и очень высокого загрязнения воздуха.
По данным Минприроды, 55 % городского населения России – или
56,3 млн. человек – живут в условиях высокого и очень высокого загрязнения воздуха. В Башкирии, Оренбургской, Самарской областях и ХантыМансийском автономном округе «портят воздух» предприятия нефтеи газодобывающей промышленности и переработки сырья. В Свердловской и Кемеровской областях – металлургические гиганты. Во всех мегаполисах – в основном автомобили.
212
Множество технологических процессов, особенно связанных с получением энергии, основано на окислении углеводородов. Если бы топливо
состояло только из углеводородов, а воздух – из кислорода, то при полном
сгорании в атмосферу попадали бы только углекислый газ и пары воды.
Однако в топливе есть примеси, в воздухе – азот, да и само сгорание не
всегда оказывается полным. В результате в атмосферу попадает целый
набор загрязняющих веществ, основную массу которых составляют окислы серы и азота, способные образовывать сильные кислоты.
Эти вещества в природной среде интенсивно взаимодействуют с аммиаком, поэтому аммиак как загрязнитель всегда рассматривается в рамках проблемы кислотного загрязнения, что связано с чрезмерной концентрацией населения, транспорта и промышленных предприятий на сравнительно небольших территориях. Поэтому следует ещё раз акцентировать
внимание на комплексном исследовании климато-экологических процессов как основополагающем явлении в сложный период участившихся
климатических катастроф, опасных погодных явлений, период неоднозначных климатических флуктуаций и резких перепадов элементов погоды.
213
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Возросшее антропогенное воздействие на планету в совокупности
с комплексом отрицательно влияющих циклически развивающихся явлений природы привели к обострению, углублению и комплексному кризису
всех глобальных проблем: экономических, политических, социальноэтнических, национальных, экологических.
В этом сгустке проблем далеко не последнее место занимают климатические. Климат, как одна из основ жизни на Земле, не только определяет состояние здоровья человека, степень его эмоциональности, работоспособности и состояние психологического комфорта, но и в конечном итоге
становится мощным экономическим, а в последнее десятилетие – и политическим фактором.
В самом деле, глобальное видение мира сейчас представляется невозможным без целого комплекса климатических проблем. В данном случае
можно говорить и об участившихся климатических катастрофах, о парниковом эффекте, об озоновых дырах, и, наконец, о столь нашумевшем потеплении. Даже если рассматривать только эти глобальные проблемы,
то и в этом случае возникает множество разнохарактерных, порой противоречивых и дискуссионных путей их решения. Например, следует разобраться, каково действительное состояние нашего воздушного бассейна –
атмосферы Земли, насколько активно в ней протекают процессы циркуляции и в какой степени сейчас, в XXI в., они зависят от цикличности солнечных процессов, почему участились катастрофические ураганные явления, какую роль играет колоссальная мощь океана во всем крупномасштабном механизме атмосферы, как долго и с какой амплитудой будет
продолжаться потепление климата и т. д.
Все климатические проблемы связаны между собой необыкновенно
тесно и решение любой из них будет способствовать неординарному подходу ко всем остальным. Не случайно мировое сообщество крайне озабочено якобы наметившимся устойчивым потеплением климата, что выливается в целом ряде политических мероприятий: здесь и принятие Киотского протокола рядом передовых государств с установлением квот на
214
экологическое и топливно-энергетическое загрязнение атмосферы, и многочисленные международные саммиты по вопросам потепления, и неоднократно принимаемые решения в рамках ООН.
Исходя из сказанного, следует подчеркнуть растущую актуальность
изучения атмосферно-климатических процессов, что особенно важно для
такой страны как Россия. И если в XXI в. комплекс глобальных проблем, в конечном итоге, сводится к одной единственной – проблеме выживания человечества, то для России эта последняя представляется еще
более важной.
Именно с климатической точки зрения проявляется уникальность
России. Вся ее обширная территория, площадью в 17,1 млн. км2, расположена к северу от нулевой изотермы, следовательно, огромная Россия вся
находится в холоде. Далее – широким фронтом всех своих северных границ наша страна выходит к суровым льдам Северного Ледовитого океана,
что весьма отрицательно сказывается на состоянии экологических процессов в природе и не может не сказаться на ее экономике.
И, наконец, обширные пространства России занимает многолетняя
мерзлота, которая при возможно продолжающемся потеплении будет
уменьшаться в размерах, а это резко нарушит сложившийся природноэкономический баланс и может привести к самым неожиданным и непредсказуемым последствиям.
Иными словами: строение атмосферы, физические процессы, в ней
протекающие, разнохарактерные климаты, формирующиеся на планете,
их экологическое взаимодействие с окружающей средой и с человеком –
всё это в комплексе необходимо изучать досконально. Подобная необходимость усиливается неоднократно в век наукоёмких технологий и стремительного развития страновых экономик.
Климатические особенности Новосибирской области неминуемо связаны с глобальными атмосферными процессами, но имеют присущую
только ей климатическую обстановку. Дальнейшее изучение климата
НСО, несомненно, не только расширит знания о состоянии и возможном
изменении климатических параметров, но и позволит объективнее оценивать экологическую картину и наметить пути ее улучшения как для отдельных районов, так и для области в целом.
215
Знаменательно при этом, что все эти и другие природные процессы
протекают на фоне возрастающей глобализации мирового хозяйства, на
фоне социальных потрясений и возросшей экономической и политической
конкуренции. А Новосибирская область представляет собой ту небольшую ячейку, которую, однако, не миновали и не минуют глобальные проблемы современности.
Глобальное потепление климата, а также засухи и опустынивание, истощение стратосферного озонного слоя, кислотные дожди, накопление
в почве промышленных районов токсических металлов, устойчивое развитие человечества предполагают не только разумную эксплуатацию природных ресурсов, но и изменение массового сознания по отношению к экологическим проблемам. Сочетание климатических и экологических проблем по своей значимости усилилось в последние десятилетия и комплексное их решение на примере отдельного региона, в данном случае –
Новосибирской области, является острой необходимостью.
216
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Сергеев А.А. Оценка социо-эколого-экономических рисков, связанных с изменением климата // ГЕО-Сибирь-2008. Т. 2, ч. 2: Экономическое развитие Сибири и Дальнего Востока. Экономика природопользования, землеустройство, лесоустройство, управление недвижимостью: сб. материалов IV Междунар. науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2008», 22–24 апр. 2008 г.,
Новосибирск. – Новосибирск: СГГА, 2008. – С. 111–116.
2. Сергеев А.А. Целесообразность ратификации Киотского протокола
Россией // Формирование инновационной системы экономики и образования в условиях глобализации: материалы междунар. научно– практ. конф. –
Воронеж, 2008. – Ч. 2. – С. 534–538.
3. Специфика экологического образования в Сибирской государственной геодезической академии / Л.К. Зятькова, Ю.В. Дементьев, А.Г. Гриценко, В.А. Казанцев // Труды экологического семинара «Социально-экологические и технические проблемы экологии Сибирского региона».– Новосибирск, 1998. – С. 17–21.
4. Гриценко А.Г., Зятькова Л.К. Проблемы усовершенствования экологического образования в технических вузах (на примере экологической
экспертизы Западной Сибири) // Труды экологического семинара «Социально-экологические и технические проблемы экологии Сибирского региона». – Новосибирск, 1998. – С. 21–26.
5. Развитие экологического сознания и некоторые проблемы экологического образования / В.А. Казанцев, А.Г. Гриценко, Ю.В. Дементьев,
Г.Е. Коломиец // Труды экологического семинара «Социально-экологические и технические проблемы экологии Сибирского региона». – Новосибирск, 1998. – С. 124–127.
6. Кравцов В.М., Донукалова Р.П. География Новосибирской области. –
Новосибирск: Инфолио-пресс, 1999. – 205 с.
7. Гриценко А.Г., Воронина Л.В. Учение об атмосфере. – Новосибирск: СГГА, 2008. – 146 с.
217
8. Сухова М.Г., Русанов В.И. Климаты ландшафтов Горного Алтая
и их оценка для жизнедеятельности человека. – Новосибирск: Изд-во
СО РАН, 2004. – 150 с.
9. Сухова М.Г. Районирование Алтая по оценке климата ландшафтов
для жизнедеятельности // Горы и горцы Алтая и других стран Центральной Азии: материалы. междунар. симп. – Горно-Алтайск, 1999. – С. 36–39.
10. Исаев А.А. Экологическая климатология. – М.: Научный мир,
2001. – 2001 с.
11. Исаченко А.Г. Введение в экологическую географию. – СПб.: СПб
ун-т, 2000. – 192 с.
12. Ясаманов Н.А. Основы геоэкологии. – М.: ACADEMA, 2003. – 352 с.
13. Воронина Л.В. Тепловой режим почв солонцовых комплексов. –
Новосибирск: Наука, 1992. – 144 с.
14. Справочник по климату СССР. Температура воздуха и почвы. –
Вып. 20, ч. 2. – Л.: Гидрометеоиздат, 1965. – 331 с.
15. Справочник по климату СССР. Влажность воздуха, атмосферные
осадки и снежный покров. – Вып. 20, ч. 4. – Л.: Гидрометеоиздат, 1969. –
394 с.
16. Справочник по климату СССР. Солнечная радиация. – Вып. 20,
ч. 1. – Л.: Гидрометеоиздат, 1966. – 276 с.
17. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Многолетние
данные. – Вып. 20, ч. 1–6. Сер. 3. – Л.: Гидрометеоиздат, 1993. – 717 с.
18. Почвенно-климатический атлас Новосибирской области. – Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1978. – 121 с.
19. Бакшеева Е.Н. Вековая изменчивость климата Барабинского округа в пределах Новосибирской области // Теоретические и прикладные вопросы современной географии. Материалы Всероссийской молодёжной
школы-семинара. – Томск, 2005. – С. 112–114.
20. Порожнякова А.Ю. Экстремальные явления климата на территории Новосибирской области и их экологические последствия // Экология России и сопредельных территорий. Материалы Х международной экологической студенческой конференции (МЭСК-2005). – Новосибирск, 2005. – С. 42.
21. Пичугина Н.Ю. Климатические параметры экстремальных температур в Новосибирской области // Материалы восьмой научной конференции преподавателей и студентов. Новый Сибирский институт, 1–3 марта,
2007 г. – Новосибирск, 2007. – С. 162–163.
218
22. Смирнова А.Н. Исследование природы климатических колебаний на
территории Новосибирской области // Материалы восьмой научной конференции преподавателей и студентов. Новый Сибирский институт, 1–3 марта
2007 г. – Новосибирск, 2007. – С. 164–165.
23. Кондакова А.Н. Особенности колебаний температуры почвенного
профиля в летний период // Экология России и сопредельных территорий,
МЭСК-2008. – Новосибирск, 2008. – С. 71.
24. Трушин А.В. Экстремальные характеристики климата как показатель его дискомфортности на территории НСО // Экология России и сопредельных территорий, МЭСК-2009. – Новосибирск, 2009. – С. 88–89.
25. Руденских Е.Б. Анализ температурного режима зимнего периода //
Материалы 11 Международной ежегодной научно-практической конференции преподавателей, аспирантов и студентов. – Новосибирск, 2010. –
С. 208–209.
26. Воронина Л.В. Роль климатических процессов в свете современных
представлений о связи экологии и климата // «ГЕО-Сибирь-2009». Т. 4.
Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкология. Ч. 2: сб. матер. V Междунар. научн.
конгресса «ГЕО-Сибирь-2009», 20–24 апреля 2009 г., Новосибирск. – Новосибирск: СГГА, 2009. – С. 144–148.
27. Сляднев А.П. О принципах климатических исследований в связи
с проблемами глобальной экологии. – Новосибирск: Наука, 1975. – С. 76–82.
28. Сляднев А.П. Географические основы климатического районирования и опыт их применения на юго-востоке Западно-Сибирской равнины //
География Западной Сибири. – Новосибирск, 1965. – С. 3–122.
29. Гриценко А.Г., Коломиец Г.Е. Природные районы Новосибирской
области // Природные ресурсы Новосибирской области. – Новосибирск,
1986. – С. 171–181.
30. Рельеф Западно-Сибирской равнины / А.А. Земцов, Б.В. Мизеров,
В.А. Николаев, А.Г. Гриценко и др. – Новосибирск: Наука, 1988. – 269 с.
31. Гриценко А.Г. Морфометрия современного рельефа центральных
и южных равнин Западной Сибири; Новосиб. ин-т инж. геодезии, аэрофотосъемки и картографии. – Новосибирск, 1985. – 54 с. – Деп. в ВНТИЦ,
№ 0285.0089299.
32. Гриценко А.Г., Коломиец Г.Е. Особенности картографического
изображения динамических процессов на специальных картах // Карто219
графическое обеспечение развития народного хозяйства. – Новосибирск,
1988. – С. 10–15.
33. Рельеф южных равнин Западной Сибири / В.А. Николаев, Б.В. Мизеров, Н.П. Белецкая, А.Г. Гриценко // Закономерности развития рельефа
Северной Азии: тр. ИГиГ СО АН СССР. – Вып. 497. – Новосибирск, 1982. –
С. 10–47.
34. Ягудин Р. Плохой прогноз доводит… до слёз // Советская Сибирь
(Новосибирск). – 2006. – 18 июня.
35. Воронина Л.В. В один и тот же час по всему белу свету // Советская Сибирь (Новосибирск). – 1992. – 24 сент. – С. 3.
36. Хромов С.П. Метеорология и климатология для географических
факультетов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1983. – 455 с.
37. Алисов, Б.П. Принципы климатического районирования СССР //
Изв. АН СССР. Сер. геогр. – М., 1957. – № 6. – С. 118–125.
38. Григорьев А.А., Будыко М.И. Классификация климатов СССР //
Изв. АН СССР. Сер. геогр. – 1954. – № 3. – С. 3–19.
39. Попова К.И. К вопросу о циркуляции атмосферы над Западной
Сибирью в летний период // Труды ГГО. – Л., 1964. – С. 64–73.
40. Бордовская Л.В., Цыбульский А.Е. Повторяемость и скорость
движения циклонов и антициклонов над Западной Сибирью // Вопросы
географии Сибири. – Томск, 1976. – Вып. 9. – С. 22–29.
41. Воронина Л.В., Федосеева А.Г., Солодкина С.В. Радиационный
режим, климат и экология Ханты-Мансийской автономной области //
Вестник СГГА (Новосибирск). – 2004. – Вып. 9. – С. 220–223.
42. Панова Н.В. Многолетние изменения суммарной солнечной радиации на юге Западной Сибири // Теоретические и прикладные вопросы современной географии: материалы Всероссийской молодёжной школысеминара, 27–28 апр. 2005 г. – Томск, 2005. – С. 145–147.
43. Пустоварова М.С. Многолетние изменения прямой солнечной радиации нм станциях Александровское и Кош-Агач // Теоретические и прикладные вопросы современной географии: материалы Всероссийской молодежной школы-семинара, 27–28 апр. 2005 г. – Томск, 2005. – С. 152–154.
44. Воронина Л.В., Смирнова А.Н. Зонально-провинциальные особенности и экологическое значение суммарной солнечной радиации в пределах
Новосибирской области // ГЕО-Сибирь-2007. – Т. 3: сб. материалов III Меж220
дунар. науч. конгр., 25–27 апр. 2007 г. – Новосибирск: СГГА, 2007. –
С. 112–116.
45. Силецкий К.Н., Чех В.П. Альбедо озера Кучук в летний период //
География Западной Сибири. – Новосибирск, 1965. – С. 186–193.
46. Будыко М.И. Тепловой баланс земной поверхности. – Л.: Гидрометеоиздат, 1956. – 255 с.
47. Тепловой и водный режим Украины / А.Д. Константинов, Л.И. Сакали, Н.И. Гойса, Р.Н. Олейник. – Л.: Гидрометеоиздат, 1966. – 592 с.
48. К вопросу о тепловом балансе юго-востока Западно-Сибирской
равнины / Л.В. Воронина, Р.А. Пазухина, А.П. Сляднев // География Западной Сибири. – Новосибирск, 1972. – С. 34–72.
49. Украинцев В.Н. Приближенное вычисление сумм прямой и рассеянной радиации // Метеорология и гидрология. – 1939. – № 4. – С. 3–19.
50. Мезенцев В.С., Карнацевич И.В. Увлажненность Западно-Сибирской равнины. – Л.: Гидрометеоиздат, 1969. – 168 с.
51. Пивоварова З.И. Радиационные характеристики климата СССР. –
Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – 335 с.
52. Орлова В.В. Западная Сибирь // Климат СССР. – Вып. 4. – Л.:
Гидрометеоиздат, 1962. – 360 с.
53. Воронина Л.В. Роль теплового баланса в формировании климата
почв // Почвенная климатология Сибири. – Новосибирск, 1973. – С. 64–83.
54. Сляднев А.П. Агроклиматические ресурсы Барабы // Вопросы мелиорации Барабинской низменности. – Новосибирск, 1972. – С. 107–132.
55. Галахов Н.Н. Изучение структуры климатических сезонов года. –
М.: Изд-во АН СССР, 1959. – 182 с.
56. Филандышева Л.Б. Временные характеристики и структура летнего сезона года в лесостепной зоне Омской и Тюменской областей // Вопросы географии Сибири. – Вып. 10. – Томск: Изд-во ТГУ, 1978. – С. 41–48.
57. Окишева Л.Н. Структурная модель сезонной динамики климата
Обь-Енисейского Севера и её обоснование. – Томск: Изд-во ТГУ, 1983. –
С. 38–45.
58. Ромашова Т.В. О тенденциях климатических изменений на юге
Томской области с позиций сезонной ритмики // Шестое Сибирское совещание по климато-экологическому мониторингу: Материалы совещ.,
Томск, 14–16 сент. 2005 г. – Томск, 2005. – С. 188–191.
221
59. Ромашова Т.В. Сезонные ритмы климата и их влияние на развитие
эрозии почв (на примере юга томской области): дис. … канд. геогр. наук. –
Томск, 2004. – 239 с.
60. Воейков А.И. Температура почвы и вод // Полная энциклопедия
русского сельского хозяйства и соприкасающихся с ним наук. – Т. 9. –
СПб., 1905. – С. 979–998.
61. Хргиан А.Х. Температура почвы и климат // Метеорология и климатология. – 1937. – № 7. – С. 18–28.
62. Шкадова А.К. Соотношение глубины нулевой изотермы и глубины промерзания почвы // Труды ГГО. – 1973. – Вып. 303. – С. 159.
63. Шульгин А.М. Температурный режим почвы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1957. – 241 с.
64. Шульгин, А.М. Итоги и задачи исследований климата почвы
СССР // Климат почвы. – Л., 1971. – С. 5–10.
65. Шульгин А.М. Климат почвы и его регулирование. – Л.: Гидрометеоиздат, 1972. – 341 с.
66. Димо В.Н. Тепло-, влагообеспеченность и другие показатели климата почв Нечерноземья // Физические условия почвенного плодородия. –
М., 1978. – С. 5–30.
67. Рихтер Г.Д. Роль снежного покрова в физико-географическом
процессе // Труды института географии АН СССР. – Вып. 40. – 1948. – С.
171.
68. Кравцов В.М. Среднемасштабное районирование климата почв
Кулунды Алтайского края // Агроклиматология Сибири. – Новосибирск,
1977. – С. 128–132.
69. Докучаев В.В. К учению о зонах природы. – СПб., 1899. – 27 с.
70. Колосков П.И. Почвенная климатология // Почвоведение. – 1946. –
№ 3. – С. 159–164.
71. Азьмука Т.И., Воронина Л.В. Типология автоморфных почв юговостока Западной Сибири по условиям тепла и влаги // Особенности формирования и использования почв Сибири и Дальнего Востока. – Новосибирск: Наука, 1982. – С. 11–32.
72. Engelhardt .V. Lilber das Eindringen des Bodenfrostes in den Erdboden, 1947. – 135 р.
222
73. Рутковская Н.В. Климатическая характеристика сезонов года Томской области. – Вып. 7. – Томск: Изд-во ТГУ, 1973. – С. 164–168.
74. Тихонравова П.И. Температурный режим почв солонцового комплекса и влияния на него орошения // Климат почв. – Пущино, 1985. –
С. 49–53.
75. Саввинов Д.Д. Гидротермический режим почв в зоне многолетней
мерзлоты. – Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1976. – 253 с.
76. Дзюба Г.М. Климат // Структура, функционирование и эволюция
системы биогеоценозов Барабы. – Новосибирск, 1974. – С. 10–15.
77. Воронина Л.В. Сляднев А.П. Динамика климатических условий
и воздействие их на биогеоценозы // Структура, функционирование и системы биогеоценозов Барабы. – Новосибирск, 1976. – С. 15–39.
78. Воронина Л.В. Континентальность климата почв Западной Сибири //
Почвоведение. – 1986. – № 9. – С. 22–28.
79. Адамов Н.П. Температура и влажность чернозёма по наблюдениям на степных станциях опытных лесничеств, 1903. – 233 с.
80. Димо В.Н. Основные параметры континентальности климата почв
равнинной территории СССР // Почвоведение. – 1988. – № 9. – С. 125–133.
81. Клёнов Б.М. Устойчивость гумуса автоморфных почв Западной
Сибири. – Новосибирск: СО РАН, 2000. – 175 с.
82. Дзюба Г.М. Типология климатов и микроклиматов почв Барабинской низменности // Климат почвы. – Л., 1971. – С. 95–103.
83. Дзюба Г.М. Микроклимат почвенно-растительных комплексов Барабинского стационара Сибирского отделения АН СССР // Почвенная
климатология Сибири. – Новосибирск, 1973. – С. 56–63.
84. Мищенко З.А. Суточный ход температуры воздуха и его агроклиматическое значение. – Л.: Гидрометеоиздат, 1962. – 198 с.
85. Типы химизации и засолений почв СССР. Масштаб 1 : 2 500 000 /
Под ред. Н.И. Базилевич, Р.В. Ковалёва, П.С. Панина. – М.: ГУГК, 1975.
86. Почвенная карта юго-восточной части Западной Сибири. Масштаб
1 : 2 500 000. – М.: ГУГК, 1977.
87. Адаменко В.Н. Инт Л.Э. Термический режим почвы // Микроклимат СССР. – Л., 1967. – С. 38–40.
88. Воронина Л.В. Эколого-географические особенности теплового
режима засолённых почв. – Новосибирск: СГГА, 2006. – С. 76–81.
223
89. Романова Е.Н. Микроклиматическая изменчивость элементов
климата. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – 278 с.
90. Воронина Л.В. Особенности теплового режима почв солонцовых
комплексов // Мелиорация и сельскохозяйственное использование солонцов Западной Сибири и Зауралья. – Новосибирск, 1986. – С. 24–38.
91. Морфология, химические и физико-химические свойства почв
древнего приозёрного вала / Н.И. Базилевич и др. // Структура, функционирование и эволюция системы биогеоценозов Барабы. – Новосибирск,
1974. – С. 59–74.
92. Гуляев О.С. К вопросу о тепловом режиме почв юга Западной Сибири и Северного Казахстана и проблеме его регулирования // Агроклиматология Сибири. – Новосибирск, 1977. – С. 44–84.
93. Тарановская В.Н. Некоторые особенности температурных условий
системы почва – воздух на равнинной территории СССР в июле // Вопросы климатологии. – М., 1983. – С. 29–40.
94. Азьмука Т.И., Воронина Л.В. Почвенный климат юго-востока Западной Сибири // Мелиорация земель Сибири. – Красноярск, 1984. –
С. 26–36.
95. Радченко С.И. Температурные градиенты среды и растений. – М.;
Л.: Наука, 1966. – 389 с.
96. Димо В.Н. Тепловой режим почв СССР. – М.: Колос, 1972. – 360 с.
97. Воронина Л.В. Температурный режим почв солонцовых комплексов южной лесостепи Западной Сибири в холодное время года // Климат.
Почва. Мерзлота. – Новосибирск, 1991. – С. 65–69.
98. Сивков С.И. Методы расчёта характеристик солнечной радиации. –
Л.: Гидрометеоиздат, 1968. – 232 с.
99. Черникова М.И. Агроклиматические ресурсы Сибири, Дальнего
Востока и продуктивность сельского хозяйства // Вопросы агрометеорологии. – М., 1985. – С. 3–22.
100. Хлыновская Н.И. Агроклиматические основы сельскохозяйственного производства Севера. – Л.: Гидрометеоиздат, 1982. – 118 с.
101. Азьмука Т.И. Климат почв Среднего Приобья. – Новосибирск:
Наука. Сиб. отд-ние, 1986. – 120 с.
102. Бакшеева Е.Н. Вековая изменчивость климата Барабинского
округа в пределах Новосибирской области // Материалы Всероссийской
224
молодежной школы-семинара: «Теоретические и прикладные вопросы современной географии». – Томск: ТГУ, 2005. – С. 112–114.
103. Костюков В.В., Старостина Т.В., Черникова М.И. Агроклиматические ресурсы и динамика урожайности ранних яровых зерновых культур Западной Сибири. – Новосибирск: Министерство природных ресурсов
и экологии РФ, 2009. – 183 с.
104. Коровин А.И. Растения и экстремальные температуры. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 217 с.
105. Татаринцев Л.М., Татаринцев В.Л., Пахомя В.Л. Факторы плодородия каштановых почв сухой степи юга Западной Сибири и урожайность
яровой пшеницы. – Барнаул: Алтайский гос. аграр. ун-т, 2005. – 105 с.
106. Уланова Е.С. Методы оценки агрометеорологических условий
и прогнозов урожайности зерновых культур. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. –
112 с.
107. Толковый словарь по сельскохозяйственной метеорологии. –
СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. – 471 с.
108. Золотокрылин А.Н., Лозовская Л.А. О получении устойчивых
урожаев зерновых в Сибири и Казахстане // Изв. АН СССР. Сер. Геогр. –
1989. – № 4. – С. 61–67.
109. Keulen van H., Wolf J. Modeling of agricultural production: weather,
soils and crops/ Wagen, 1988. – 479 p.
110. Сенников В.А., Сляднев А.П. Агроклиматические ресурсы юговостока Западной Сибири и продуктивность зерновых культур. – Л.: Гидрометеоиздат, 1972. – 140 с.
111. Селянинов Г.Т. Принципы агроклиматического районирования
СССР // Вопросы агроклиматического районирования СССР. – М.: Гидрометеоиздат, 1958. – С. 45–91.
112. Новосибирские холода побили многолетние рекорды [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http//news/ngs/ru/more/69395/. – Загл. с
экрана.
113. Сухова М.Г. Климато-экологические характеристики среды горных регионов (на примере Российского Алтая) // Вестник РУДН. Экология
и безопасность жизнедеятельности. – 2009. – № 2 – С. 31−37.
225
114. Сухова М.Г. Биоклимат высокогорных ландшафтов АлтаеСаянской горной страны и его воздействие на организм человека // Изв.
РГО. – СПб., 2009. – Т. 141. – Вып. 4. – С. 48–52.
115. Русанов В.И. Биоклимат Западно-Сибирской равнины / В.И. Русанов; СО РАН; Ин-т мониторинга климатических и экологических систем; Томский гос. ун-т. – Томск: Изд-во ин-та оптики и атмосферы,
2004. – 207 с.
116. Невидимова О.Г., Янкович Е.П. Подход к ранжированию территории по степени безопасности природопользования // ГЕО-Сибирь-2009. –
Т. 4, ч. 2: сб. материалов V междунар. науч. конгр. «ГЕО-Сибирь-2009»,
20–24 апр. 2009 г. – Новосибирск: СГГА, 2009. – С. 199.
117. Барашкова Н.К. Состояние глобальной циркуляции и экстремальные условия погоды на юге Западной Сибири // География и природные ресурсы. – 2004. – № 3. – С. 67–72.
118. Дрокова В.О. Ильина В.В. Засушливость климата на примере
НСО // Экология Сибири и сопредельных территорий: материалы междунар. эколог. студенческой конф. МЭСК-2010. – Новосибирск, 2010. – С. 58.
119. Анопченко Л.Ю. Климат в XX веке и обсыхание озёр Барабинской равнины // ГЕО-Сибирь-2005. – Т. 5: сб. материалов междунар. науч.
конгр. «ГЕО-Сибирь-2005», 25–29 апр. 2005 г. – Новосибирск: СГГА,
2005. – С. 124–128.
120. Азьмука Т.И., Воронина Л.В., Сляднев А.П. Суммы среднесуточных температур воздуха выше 10 оС // Почвенно-климатический атлас Новосибирской области. Масштаб 1 : 2 500 000. – Новосибирск, 1978. – С. 72.
121. Карта-схема «Испаряемость за год, мм». Масштаб 1 : 4 000 000 //
Почвенно-климатический атлас Новосибирской области / Отв. ред. Сляднев А.П. – Новосибирск, 1978. – С. 67.
122. Кухарская В.Л., Мальцев В.Н., Пазухина Р.А. Суммы среднесуточных температур воздуха выше 15 оС // Почвенно-климатический атлас Новосибирской области. Масштаб 1 : 2 500 000. – Новосибирск, 1978. – С. 71.
123. Ощепкова Т.Н., Красных Д.И. Экологический аспект опасных
явлений на примере Новосибирской области // Интеллектуальный потенциал Сибири: тез. докл. Новосиб. межвуз. науч. студ. конф. – Новосибирск, 2009. – С. 17.
226
124. Зарубина А.В. Метели как пример экологически опасных погодных явлений на территории Новосибирской области // Экология Сибири
и сопредельных территорий: материалы междунар. эколог. студ. конф. –
МЭСК-2010. – Новосибирск, 2010. – С. 191.
125. Ягудин Р.А. Стало больше метелей. – Режим доступа: http: //
news.Ngs.Ru/more/58397. – Загл. с экрана.
126. Наставления гидрометеорологическим станциям и постам. Метеорологические наблюдения на станциях. – Вып. 3, ч. 1. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 40 с.
127. Словарь терминов и определений: акваэксперт [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http: //www.aquaexpert.ru/enc/termin/precipitation / –
Загл. с экрана.
128. Опасные явления погоды на территории Сибири и Урала. Ч. 1, Алтайский край, Кемеровская, Новосибирская и Томская области / А.Д. Дробышев, С.Д. Кошинский, Л.Г. Корулина, И.О. Лучицкая. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 447 с.
129. Шилов И.А. Экология: учеб. для вузов. – М.: Высш. шк., 1998. –
512 с.
130. Шилов И.А. Экология. – М.: Высш. шк., 2009. – 512 с.
131. Voronina, L.V. Extreme wether and climatical cjnditions and state of
human health // Climate as the factor that influencing health of the population
(on the example of Novosibirsk region), Psycological and pedagogical technologies in the contex of innovative processes in medicine and education: Materials from 2 International Multidisciplinary theoretical and practical Conference,
19– 27 April 2011, Kemer– Side, Turkey, Р. 236 – 241.
132. Воронина Л.В. Взаимодействие и цикличность элементов теплового режима почвенно-воздушной среды // Агроклиматические ресурсы
Сибири. – Новосибирск: СО ВАСХНИЛ, 1987. – С. 47–54.
133. Алёхина Н.М., Гончаренко И.Н. Продолжительность гроз над
территорией Западной Сибири // Вопросы климатологии и обработки метеорологических информаций. – М.: Гидрометеоиздат, 1987. – С. 35–39.
134. Воронина Л.В., Дорофеева К.В. Зонально-провинциальные особенности климата и эколого-экономический потенциал нефтедобывающей
отрасли Югры // Материалы девятой междунар. ежегодной научно-практ.
конф. преподавателей, студентов и аспирантов. – Новосибирск: Новый
сибирский институт, 2009. – С. 241–244.
227
135. Климатическое описание районов Новосибирской области /
И.М. Гаджиев, Л.В. Молоденков, Л.В. Воронина, и др. // Районы и города
Новосибирской области: природно-экономический справочник. – Новосибирск: Новосиб. кн. изд-во, 1996. – 486 с.
136. Воронина Л.В. Особенности теплового режима автоморфных
почв лесостепной и степной зон юго-востока Западной Сибири // Географические проблемы освоения природных ресурсов Сибири. – Новосибирск: Наука, 1983. – С. 172–178.
137. Азьмука Т.И. Воронина Л.В. Районирование климата почв юговостока Западной Сибири // Климат почв. – Пущино: Ин-т фотосинтеза,
1985. – С. 85–89.
138. Климат почв Новосибирской области / Л.В. Воронина, Г.М. Дзюба, Г.М. Позднякова, А.П. Сляднев // Почвенная климатология Сибири. –
Новосибирск, 1973. – С. 5–44.
139. Мороз плюс солнце [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http:// news. ngs.ru/more/73040/. – Загл. с экрана.
140. Новосибирцам не хватает 200 часов солнечного сияния для
счастья
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа:
http://news.ngs.ru/more/62956/. – Загл. с экрана.
141. Воронина Л.В. Тепловые ресурсы // Природные ресурсы Новосибирской области. – Новосибирск, 1986. – С. 80–91.
142. Воронина Л.В., Пичугина Н.Ю. Экономический аспект экстремальных отклонений температур воздуха в зимний период // Сб. материалов восьмой науч. конф. преподавателей, студентов и аспирантов. – Новосибирск: Новый сибирский институт, 2008. – С. 22–26.
143. Смирнова А.Н. Воздействие солнечной радиации на заболоченные ландшафты юго-востока Западной Сибири. – Новосибирск, 2006. –
С. 18.
144. Севастьянова Л.М., Севастьянов В.В. Современные тенденции
колебания солнечной радиации в Западной Сибири // Проблемы географии на рубеже ХXI века: материалы Всерос. науч. конф. – Томск, 2000. –
С. 176–177.
145. Панова Н.В. Многолетние изменения суммарной солнечной радиации на юге Западной Сибири // Теоретические вопросы современной
географии: материалы Всерос. молодёжной школы-семинара. – Томск,
2005. – С. 145–146.
228
146. Пустоварова М.С. Многолетние изменения прямой солнечной
радиации на станциях Александровское и Кош-Агач // Теоретические вопросы современной географии: материалы Всерос. молодёжной школысеминара. – Томск, 2005. – С. 152–154.
147. Глобальное потепление в 1998–2008 гг. «притормозили» природные
факторы
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа:
http://news.mail.ru/society/6264900/frommail=1. – Загл. с экрана.
148. Сергеев А.А. Влияние климатических флуктуаций и их последствий на экономику, здоровье населения и комфортность его проживания
на территории России [Электронный ресурс] // Научный журнал СанктПетербургского гос. ун-та низкотемпературных и пищевых технологий.
Сер. Экономика и экологический менеджмент. – 2010. – Вып. 2. – Режим
доступа: http://economics.open– mechanics.com/articles/198.pdf. – Загл. с
экрана.
149. Сергеев А.А. Оценка воздействия климатических изменений и их
последствий на устойчивость экономического развития // Сибирская финансовая школа. – Вып. 5. – Новосибирск: Сибирская академия финансов
и банковского дела, 2010.– С. 14–19.
150. Сергеев А.А., Воронина Л.В. Потепление климата Западной Сибири и возможные экологические последствия // Современные проблемы
геодезии и оптики: сб. научных статей по материалам LIV научнотехнической конференции, посвященной 225-летию геодез. образования в
России, 19–23 апреля 2004 г., Новосибирск. – Новосибирск: СГГА, 2005. –
С. 83–88.
151. Трубина Л.К. Методы сбора и обработки геопространственных
данных для оценки состояния экосистем // Современные проблемы геодезии и оптики: сб. материалов конф., ч. II. – Новосибирск: СГГА, 2003. –
C. 14–16.
152. Обзор состояния окружающей среды в г. Новосибирске за
2005 год / Новосибирский городской комитет охраны окружающей среды
и природных ресурсов. – Новосибирск, 2006. – 99 с.
153. Обзор состояния окружающей среды в г. Новосибирске за
2007 год / Новосибирский городской комитет охраны окружающей среды
и природных ресурсов. – Новосибирск, 2008. – 79 с.
229
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
Q
S'
Д
Rк
R
Е0
Ак
ПСС
LE
P
B
ФАР
t
tп
tд
tн
NД, NH
∑tД
∑tН
> 0 оС
∑t > 5 оС
∑t > 10 оС
∑t > 15 оС
Х
∆t
D
r
ГТК
Кувл
Кн
ХМАО
НСО
ПЗА
ЦГМС–РСМЦ
– суммарная солнечная радиация, Мдж / см2 мин
– прямая солнечная радиация, Мдж / см2 мин
– рассеянная радиация, Мдж / см2 мин
– отраженная радиация, Мдж / см2 мин
– радиационный баланс, Мдж / см2 мин
– эффективное излучение, Мдж / см2 мин
– альбедо, %
– продолжительность солнечного сияния, в часах
– затраты тепла на испарение, Мдж / см2 мин
– затраты тепла на турбулентный теплообмен Мдж / см2 мин
– затраты тепла на теплообмен в почве Мдж / см2 мин
– физиологически активная радиация
– температура воздуха, оС
– температура почвы, оС
– среднедневные температуры воздуха
– средненочные температуры воздуха
– число часов за день и за ночь
– сумма градусо-часов, отнесенная к дневному периоду суток
– то же – к ночному времени
– суммы температур воздуха выше 0 оС
– суммы температур воздуха выше 5 оС
– суммы температур воздуха выше 10 оС
– суммы температур воздуха выше 15 оС
– осадки, мм
– градиенты температур от одной декады к другой, оС
– дефицит влажности воздуха, мб
– относительная влажность воздуха, %
– гидротермический коэффициент
– коэффициент увлажнения
– коэффициент нагреваемости почв
– Ханты-Мансийский автономный округ
– Новосибирская область
– потенциал загрязнения атмосферы
– ФГБУ «Новосибирский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с функциями регионального специализированного метеорологического центра» (ФГБУ «Новосибирский ЦГМС–РСМЦ»)
230
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие....................................................................................................... 3
1. Взаимодействие климата и экологии ..................................................... 6
1.1. Роль климатических процессов в свете современных
представлений о связи климата и экологии ........................................ 6
1.2. Природно-климатическое районирование Новосибирской
области ................................................................................................. 10
1.3. Погода и климат. Закономерности формирования климата на
территории Новосибирской области ................................................. 16
1.4. Годовые изменения климата .............................................................. 29
1.5. Сезонные изменения климата ............................................................ 43
2. Эколого-географические особенности теплового режима почв ...... 53
2.1. Климат почв ......................................................................................... 53
2.2. Экологические аспекты теплового режима чернозёмных почв ..... 60
2.3. Экологические аспекты теплового режима почв солонцовых
комплексов ........................................................................................... 76
3. Агроклиматические ресурсы как показатель экологического
риска в сельскохозяйственном производстве ................................... 100
3.1. Ресурсы света..................................................................................... 100
3.2. Ресурсы тепла .................................................................................... 102
3.3. Ресурсы влаги .................................................................................... 106
3.4. Урожайность яровой пшеницы и степень экологического
риска при её возделывании ...............................................................111
4. Экстремальность климата Новосибирской области ....................... 119
4.1. Комфортность климата, понятие, степень выраженности ............ 119
4.2. Параметры экстремальных температур в зимний период ............ 123
4.3. Засушливые явления климата в летний период ............................. 133
4.4. Экологическая оценка максимальных и минимальных
231
температур ......................................................................................... 139
4.5. Опасные погодные явления .............................................................. 145
5. Климато-экологический потенциал Новосибирской области ....... 169
5.1. Экологический потенциал как основа формирования
климато-экологической зональности .............................................. 169
5.2. Зонально-провинциальная изменчивость погодноклиматических условий .................................................................... 173
5.3. Климатические флуктуации за полувековой период ..................... 183
5.4. Загрязнение Новосибирского мегаполиса и его связь с
погодой и климатом .......................................................................... 205
Заключение .................................................................................................... 214
Библиографический список использованных источников.................. 217
Список обозначений ..................................................................................... 230
232
Научное издание
Воронина Лариса Викторовна,
Гриценко Анатолий Григорьевич
КЛИМАТ И ЭКОЛОГИЯ
НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
Редактор Е.К. Деханова
Компьютерная верстка Л.Н. Шиловой
Изд. лиц. ЛР № 020461 от 04.03.1997.
Подписано в печать 05.12.2011. Формат 60 × 84 1/16.
Усл. печ. л. 13,25. Тираж 120 экз. Заказ 141.
Гигиеническое заключение
№ 54.НК.05.953.П.000147.12.02. от 10.12.2002.
Редакционно-издательский отдел СГГА
630108, Новосибирск, ул. Плахотного, 10.
Отпечатано в картопечатной лаборатории СГГА
630108, Новосибирск, 108, Плахотного, 8.