1.4 Климатические условия
1.4 Климатические условия
Положение бассейна оз. Байкала в центре обширного Евразийского материка и горно-котловинный рельеф обусловили своеобразный и, по-своему, уникальный климат. Специфической чертой климата является его резкая и частая пространственная изменчивость, обусловленная наличием горных хребтов разной высоты и ориентации, существованием межгорных впадин и межгорных долин, формой и степенью орографической выраженности, что оказывает сильное влияние на местную циркуляцию воздушных масс, резко изменяя основные орографические показатели, создавая пёструю картину неоднородности климата.
Для территории характерен резко континентальный климат с большими годовыми и суточными колебаниями температур воздуха и с неравномерным распределением атмосферных осадков по сезонам года [3]. Исключение составляет узкая полоска вдоль озера Байкал, где наблюдаются черты морского климата с более прохладным летом и мягкой зимой по сравнению с окружающими территориями. Для резко континентального климата характерна холодная зима и жаркое лето. Особенностью климата является то, что в холодный период года здесь развивается мощный северо-восточный отрог сибирского антициклона, который возникает в сентябре-октябре и исчезает в апреле-мае.
Низкие зимние температуры легко переносятся благодаря сухому воздуху. Суровая безветренная зима сменяется поздней ветреной и сухой весной с ночными заморозками, удерживающимися до конца первой декады июня. Летняя жара ощущается только в полуденные часы, а утреннее и вечернее время суток приятны своей прохладой. Лето – короткое, в первой половине – засушливое, во второй (июль-август) – дождливое. Осень – довольно тёплая и продолжается пока не покроется льдом Байкал.
Климатические условия в бассейне оз. Байкала определяются характером циркуляции атмосферы и радиационного режима, а также строением поверхности и воздействием водных масс озера на прибрежные районы (табл. 1.4.1).
Таблица 1.4.1 Распределение температур, осадков, скорости ветров в зависимости от рельефа
Атмосферное давление. Зимой основным барическим образованием у поверхности земли является Азиатский (Сибирский) антициклон с центром на северо-западе Монголии, достигающий в январе максимального развития [3]. Весной действие Азиатского максимума ослабевает. Различие свойств подстилающей поверхности материка и океана резко уменьшается, вследствие чего начинают преобладать факторы зональной циркуляции, определяющие западно-восточный перенос. Наряду с переносом барических образований с запада на восток весной наблюдаются выходы циклонов из Средней Азии. Летом циркуляционные процессы характеризуются ослаблением западно-восточного переноса. У поверхности земли преобладает барическое поле пониженного давления со слабыми ветрами (рис. 1.4.1).
Рис. 1.4.1 Облака над монгольской степью
Когда блокирующий теплый антициклон располагается над центральными районами Якутии, с Монголии в район Байкала выходят южные циклоны, которые затем медленно смещаются к западу или северо-западу. Центральные формы летней циркуляции возникают при интенсивном развитии типичных для лета высотных гребней и ложбин. Циркуляционные условия осеннего периода характеризуются развитием общего западно-восточного переноса, который прерывается меридиональными вторжениями холодных воздушных масс с севера. Сибирский антициклон находится в стадии образования. По сравнению с весенним сезоном осенние западно-восточные движения барических систем происходят медленнее. Окончательный переход к зимним условиям циркуляции осуществляется примерно в середине ноября, когда Сибирский антициклон становится достаточно устойчивым.
Температура воздуха. В пределах Байкальской котловины проявляется влияние Байкала на климат окружающей территории [3]. Если климат внутренних районов Иркутской области, Республики Бурятия, Забайкальского края, Монголии может быть назван резко континентальным, то климат побережья Байкала приближается к приморскому. Температура зимних месяцев на берегах южного Байкала в среднем на 5оС выше, а в летние месяцы на столько же ниже, чем в центральных районах. Летом над холодной поверхностью озера наблюдаются температурные инверсии, затрудняющие восходящие движения. Совокупность радиационных и циркуляционных факторов и местных условий определяет особенности термического режима.
Зимой, в связи с преобладанием антициклональной погоды, температура воздуха зависит в основном от радиационных условий, и воздух сильно охлаждается над подстилающей поверхностью. Летом радиационные факторы также играют доминирующую роль в формировании температурного режима. Средняя многолетняя годовая температура воздуха почти на всей территории отрицательная. На станциях, расположенных на побережье Байкала, температуры выше, чем на континентальных станциях, находящихся на тех же широтах. Самый холодный месяц – январь, самый теплый – июль.
В пределах бассейна пространственная дифференциация температурных показателей существенна. Среднесуточная температура воздуха в высокогорьях не достигает 10 0С, а ее сумма изменяется от 2400 0С на юге бассейна до 500 0С на северо-восточном побережье оз. Байкал (табл. 1.4.2).
Таблица 1.4.2 Средние месячные температуры воздуха, °С (по метеорологическим станциям)
Атмосферные осадки. Значительное влияние на образование и распределение атмосферных осадков на рассматриваемой территории оказывают особенности горного рельефа [3]. Высота местности и особенно положение гор по отношению к влагонесущим воздушным потокам приводят к тому, что осадки распределяются крайне неравномерно. На одних и тех же высотах горных хребтов наблюдается различное количество осадков (рис. 1.4.2).
Рис. 1.4.2 Снег на перевале Мандрик
Наибольшим количеством осадков отличаются северо-западные и западные склоны первичных по отношению к преобладающим воздушным потокам хребтов, окаймляющих оз. Байкал – до 1400 мм, на наветренных склонах вторичных хребтов и во внутренних районах нагорий – 400-700 мм. В степной части западного побережья оз. Байкала и его островах выпадает 200-250 мм, в межгорных котловинах и долинах рек Уда и Селенга – до 300 мм (табл. 1.4.3).
Таблица 1.4.3 Общее месячное и годовое количество осадков, мм (по метеорологическим станциям)
Снежный покров. Снежный покров бассейна формируется неравномерно [3]. Его высота уменьшается с северо-востока Лено-Ангарского плато (50-80 см) до 5-10 см на обширных равнинах Забайкалья и Монголии. Это обусловлено взаимодействием мощных северо-восточных воздушных потоков с ослабленными тихоокеанскими, а также возрастающим количеством осадков с высотой и увеличением доли их твердых составляющих. Поэтому в долинах высота снега небольшая, а в горах Предбайкалья и на Становом нагорье увеличивается до 60-100 см. Сплошной снежный покров характерен для всего Байкальского бассейна, но из-за метелевого переноса, внутри котловин с инверсиями, на наветренных и подветренных склонах гор он залегает неравномерно. На наветренных склонах высоты снежного покрова увеличиваются до 70 см на 1500 м и 125 см – на 2000 м. В гольцовом поясе на подветренных склонах снег постоянно уменьшается до 7-12 см на 2000 м. На равнинах и на побережье озера Байкал средняя высота снега колеблется в пределах 30-40 см (рис. 1.4.3). Исключение составляет монгольское плато, где в феврале-марте высоты не превышают нескольких сантиметров. Следует подчеркнуть региональную особенность формирования высот снежного покрова. Прежде всего, она диктуется встречей воздушных влажных масс с поверхностью горных склонов. Воздушные массы, проносясь над водной поверхностью рек и озер, дополнительно насыщаются водой и увеличивают количество снега на встречных склонах.
Рис. 1.4.3 Снег на Байкале
Радиационный режим. Полуденные высоты солнца изменяются зимой от 3º на севере до 17º на юге, а летом соответственно от 50º до 64º; продолжительность солнечного освещения зимой колеблется от 4 часов на севере до 8 часов на юге, а летом (в связи с длительным днем в высоких широтах) соответственно от 21 до 16,5 часа [3]. Продолжительность солнечного сияния составляет в Предбайкалье и на побережье оз. Байкала от 1500 часов в год на севере до 2600 часов на юге, в Забайкалье – соответственно от 1770 до 3000 часов. На дне котловин, окаймленных горными хребтами, в которых значительна повторяемость туманов, длительность солнечного освещения уменьшается на 300-500 часов. В целом по числу часов солнечного сияния Забайкалье значительно превосходит все районы этих широт и даже известные курорты Кавказа (в Кисловодске – 2000 часов). Наименьшее число часов солнечного сияния наблюдается в ноябре-декабре (22-100 часов), а наибольшее – в мае-июне (240-280 часов), когда облачность невелика. Отношение наблюдающегося солнечного сияния к возможному составляет в феврале-марте 60-80 %, в июле-августе 50-55 %, в ноябре-декабре 25-30 %. Следовательно, наиболее солнечны вторая половина зимы и весна, наиболее пасмурны – конец осени – начало зимы.
Биологическое воздействие ультрафиолетовой радиации на человека возможны только в те периоды, когда высоты солнца превышают 25-30º с февраля по октябрь на юге территории. При высотах солнца более 45º наступает период (75 дней на севере и 165 дней на юге) сильной активности ультрафиолетовой радиации, когда при избытке облучения возможны перегрев организма, солнечные ожоги и т.п.
Суммарная радиация составляет на юге – 100-110 ккал/см2·год. Наибольшие значения суммарной радиации приходятся на июнь (14-16 ккал/см2·мес), наименьшие на декабрь. Величины радиации для этих широт в условиях безоблачного неба значительно выше – июнь 22-23 ккал/см2. Таким образом, облачность уменьшает суммарную радиацию на 60-65%. Кроме закономерного увеличения радиации с севера на юг, наблюдается некоторое уменьшение ее с запада на восток вследствие развития в Забайкалье облачности во второй половине лета.
Климат в Монголии резко-континентальный, дневные и сезонные колебания температур значительны [7]. Зима обычно холодная и длинная, а лето – теплое и короткое. Центральная и северная часть Монголии находится на высоте примерно 1580 м над уровнем моря. Это горный регион и горные массивы Хангай и Хэнтэй, расположенные здесь, а также горы в районе оз. Хубсугула составляют часть сибирской тайги. Погода здесь ясная большую часть года (рис. 1.4.4).
Рис. 1.4.4 Солнце над Хубсугулом
В 2012 г., максимальные температуры воздуха были около 38.1-31.4°C и были зарегистрированы в окрестностях реки Идэр и озера Хубсугул, Дархадской впадине, бассейнах рек Орхон и Селенга [8]. Самые низкие зарегистрированные температуры в бассейнах рек Орхон и Селенга были в диапазоне от -43.9 до -38.1°C, в окрестностях реки Идэр и озера Хубсугул и в Дархадской котловине изменялись от -50.0 до -45.1°C, тогда как в других регионах от -41.5 до -32.5°C. Средние месячные температуры, зарегистрированные на метеорологических станциях бассейна реки Селенга, показаны в таблице 1.4.4.
Таблица 1.4.4 Средние месячные температуры воздуха, °С (по метеорологическим станциям)
Среднегодовой объем осадков составляет 200-350 мм в горных регионах Хангай и Хэнтэй, в окрестностях оз. Хубсугула и бассейнах рек Орхон и Селенга (рис. 1.4.5) [8]. Суммы месячных и годовых объемов осадков показаны в таблице 1.4.5.
Рис. 1.4.5 Дождь в бассейне р. Орхон
Таблица 1.4.5 Общее месячное и годовое количество осадков, мм (по метеорологическим станциям)
В 2012 г. годовой объем осадков составил 339,5-559,5 мм в районе оз. Хубсугула, в аймаке Булган и бассейнах рек Селенга и Орхон. Испарение воды на территории страны значительно, особенно в лесостепных зонах, где оно достигает 300-400 мм. В 2011 г. среднегодовой уровень влажности составил 64-79% в горных районах Хангай, Хэнтэй и окрестностях оз. Хубсугула.
Средняя годовая скорость ветра 0,8-0,9 м/с была в районе Булган аймака Булган и 1,2-3,8 м/с в других местах, максимальная скорость ветра достигала 14 м/с в районе Жаргалант аймака Хубсугул и в районе Алтанбулаг аймака Тув, и 15-34 м/с в других местах [8]. В бассейне реки Селенга направление господствующих ветров зависит от сезона. Весной господствуют северные и северо-западные ветра (27%), летом - восточные, северные и северо-западные ветра (17-25%), осенью – восточные, северо-западные и южные ветра (16-20%). Ветра других направлений очень редки. Зимой ветра практически отсутствуют. Средняя скорость ветра весной, летом и осенью составляет 3,0-6,9 м/с в зависимости от направления. Средняя годовая скорость ветра 2,7 м/с, независимо от направления.
Изменения климата. На российской территории бассейна по данным метеостанции Улан-Удэ за 103 года (1900-2003 гг.) потепление климата оценивается ростом температуры воздуха на 2,5оС. При этом в Новоселенгинске среднегодовая температура воздуха повысилась на 1,8 оС, в Кяхте – на 1,6оС [15].
Глобальные изменения отражаются на продолжительности сезонов. Установлено увеличение весеннего, летнего и осеннего сезонов, и, соответственно, сокращение зимнего периода. Если в начале 1970-х годов продолжительность периодов с положительными и отрицательными температурами была примерно равна 180-185 дней, то в начале 2000-х годов продолжительность периода с температурами выше 0ºС составила более 200 дней [15].
По данным Лимнологического института СО РАН рост годовой температуры воздуха на Байкале (1,2оС за 100 лет) оказался вдвое выше, чем в среднем для Земного шара (0,6оС), что согласуется с известным фактом усиления темпов потепления от низких к умеренным и высоким широтам. Статистический анализ обнаружил короткие, 2-7 лет, и внутривековые циклы, 22-24 года. Отмечены 2 полных внутривековых цикла 1912-1936 гг. и 1937-1969 гг. и фазы двух неполных циклов - понижения с 1896 до 1911 года, а также фаза подъема с 1970-71 гг., оказавшаяся аномальной по длительности (около 25 лет) и величине повышения температуры (на 2,1оС). Можно ожидать, что годовая температура воздуха на Байкале к 2025 г. повысится на 2оС, а к 2100 г. на 4оС [17].
Средний уровень количества выпадающих атмосферных осадков в Западном Забайкалье незначительный, колеблется от 220 (Новоселенгинск) до 346 мм/год (Кяхта), причем на протяжении почти 80-ти лет он остается практически неизменным по средней величине. Длительность больших циклов составляет примерно 35 лет, что укладывается в брикнеровскую цикличность, период которой равняется 30-50 лет, а в среднем 35 лет [15].
В многолетних изменениях атмосферных осадков хорошо выражена цикличность. С середины прошлого века можно выделить один полный цикл, «сухая» фаза которого продолжалась с 1965 по 1981 г., а «влажная» - с 1982 по 1998 гг. Общая продолжительность цикла составила 34 года, каждая из фаз – 17 лет. В 1999 г. началась новая фаза пониженной влажности, за 10 лет которой только в 2000 г. осадков выпало больше среднего многолетнего количества [14].
С середины прошлого века средняя по Забайкалью продолжительность залегания снежного покрова уменьшилась примерно на пять дней, что обусловлено увеличением продолжительности теплого периода, связанного с повышением температуры воздуха. Наиболее значительное уменьшение залегания снежного покрова отмечается в прилегающих к Байкалу районах. В восточных районах, наоборот, преобладает увеличение. Есть еще одна особенность - некоторое увеличение осадков в холодный период года приводит к росту высоты снежного покрова. В многолетних изменениях высоты снежного покрова выявляется тенденция к его увеличению с середины 60-х годов в среднем на 2-4 см [13].
Изменение климата оказывает влияние на ледовый режим озера. Оно проявляется в запаздывании времени замерзания и более раннем наступлении вскрытия озера. При этом изменение сроков замерзания в 1896-2000 гг. было выше (на 11 суток за 100 лет), чем для сроков вскрытия (на 7 суток за 100 лет) из-за более активного потепления в конце осени - начале зимы (в ноябре-декабре на 1,60 С) по сравнению со второй половиной весны (в апреле-мае на 0,90 С). Продолжительность безледного периода возросла, а периода со льдом сократилась на 18 суток. По наблюдениям, в 1949-2000 гг. максимальная за зиму толщина льда уменьшалась в среднем на 2,4 см за 10 лет [16]. За период наблюдений 1950-2007 гг. устойчивое уменьшение максимальных толщин льда на Байкале по разным пунктам составляет 15-24 см. Продолжительность ледостава уменьшилась от 12 до 25 дней для различных областей оз. Байкала и, соответственно, на 12-25 дней увеличилась продолжительность открытой воды [12].
По прогнозам на оз. Байкале к 2050 г. максимальная толщина льда уменьшится до 50 см, к 2100 г. – до 31 см [12]. Продолжительность ледового периода сократится, соответственно, на 1 и 2 месяца и к концу столетия составит в Южном и Среднем Байкале 56-60, а в Северном – 76 суток. Так как межгодовые колебания длительности ледостава в 10% случаев превышают 40-50 суток, то можно ожидать в конце столетия в южной и средней частях озера появления зим с кратковременным или неустойчивым ледоставом [16].
В последние 40 лет на территории Монголии стали заметны изменения климата в виде участившихся случаев засухи и суровых зим, прогрессирующего опустынивания, увеличивающегося дефицита водных ресурсов и исчезновения некоторых биологических видов. Изменения в окружающей среде уже настолько серьезны, что оказывают значительное влияние на экономику страны и жизнь людей.
Глобальное потепление оказывает на Монголию большее воздействие по сравнению с другими регионами мира. По данным 48 метеорологических станций, которые равномерно распределены по территории Монголии, в течение последних 70 лет среднегодовая температура воздуха в Монголии выросла на 2,14º С. Тем не менее, в период 1990-2006 гг. наблюдалось небольшое (0,12°C/год) понижение средней зимней температуры [18]. За период 1940-2004 гг. среднегодовая температура воздуха увеличилась на 1,90С, зимняя – на 3,6оС, весенняя – на 1,4оС, летняя – на 0,6оС и осенняя – на 1,9оС. Климатические прогнозы показали, что ожидается увеличение среднемесячной температуры теплого сезона на 1,2-2,3°С в 2010-2039, на 3,3-3,6°С в 2040-2069 и на 4,0-7,0°С в 2070-2099 гг. В частности, в зоне высоких гор и степей, станет значительно теплее [19].
В настоящее время происходит постепенное увеличение испаряемости с поверхности суши практически во всех природных зонах Монголии: в полупустынно-степной и пустынной зонах − на 3,2-10%, в высокогорных и таежных районах − на 10-15%. За последние 65 лет суммарное количество атмосферных осадков уменьшилось на 8,7-12,5%. Одновременно произошло внутригодовое перераспределение осадков по сезонам, количество зимних осадков увеличилось, а количество осадков в теплый сезон снизилось [18]. Количество осенних осадков возросло на 5,2%, зимних – на 10,7%, а летних и весенних, напротив, уменьшилось на 3,0% и 9,1%, соответственно. Такая динамика увлажнения и увеличения среднегодовой температуры способствует аридизации климата.
Изменения осадков будет составлять приблизительно ± 4% или 6-17 мм в течение 2010-2039 и ожидается увеличение на 7-8% (27-33мм) в 2040-2069 гг., а с 2099 г. темпы роста будут снижаться [19].
Исследования последних лет показывают изменения сроков формирования ледяного покрова, ухудшение состояния и уменьшение толщины льда на реках и озерах.
В северных горных и восточных регионах Монголии происходит увеличение годового количества осадков, наблюдается небольшой прирост глубины снежного покрова. Кроме того, сдвигается дата первого снега осенью и сроки для формирования стабильного снежного покрова. Дата таяния весной снега в северной горной части страны происходит немного раньше, на востоке – чуть позже. Количество снегопадов в конце весны и начале лета уменьшается в южной и восточной частях страны, а в северной части вероятность снегопадов в конце сезона растет.
