Под современными изменениями климата принято понимать статистический режим колебаний метеорологических величин за периоды десятки и сотни лет. Для территории Прибайкалья такие колебания температуры воздуха весьма детально исследованы Н.Н. Густокашиной [1]. Ранее одним из авторов рассмотрена статистическая структура атмосферных осадков [2]. Выявлена, в частности, цикличность 2–3, 6–8, 12–15 лет, и найдены радиусы корреляции в поле осадков. В летний период зоны синхронных изменений осадков имеют размер около 300 км, а в зимний – 600–800 км, т.е. определяются процессами синоптического масштаба.
Целью настоящей работы является совместный статистический анализ многолетних вариаций температуры и осадков. Предпринята также попытка, оценить в какой степени локальные вариации климатических параметров отражают глобальное изменение климата. В качестве объекта статистического анализа использованы наблюдения за температурой и осадками в течение последних 120 лет в Иркутске.
На первый взгляд ряды температуры и осадков представляют собой «белый шум» – колебания имеют самые разные амплитуды и периоды. Вместе с тем преобладающими оказываются циклы 2 года (47 % случаев в декабре и 31 % – в июле) и 3 года (21 % и 35 % соответственно).
Циклы длительностью 6 лет встречаются 12 % случаях, как летом, так и зимой. Такая цикличность свойственна и температуре и осадкам. Так как вероятности отклонений от среднего близки к распределению Гаусса, большие аномалии встречаются редко. Так, аномально засушливыми были периоды: 1895–1896 гг., 1920–1921 гг., 1954–1957 гг., т.е. сильные засухи повторяются через 22–30 лет (количество осадков на 30 % ниже нормы). То же относится и к аномально холодным зимам. Коэффициент линейной корреляции между годовой суммой осадков и среднегодовой температурой положителен и равен 0,33 при квадратичной ошибке 0,08. Физически эта значимая корреляция вполне понятна, так как поля температуры и влажности взаимосвязаны.
Качественное рассмотрение тренда позволяет видеть общую закономерность температуры и осадков: в период 1891–1925 гг. наблюдается положительный, в период 1930–1965 гг. тренд практически отсутствует, а в десятилетия 1965–1995 гг. положительный тренд выражен сильно. Потепление климата за последние 120 лет в среднем на 4 °C связано в основном с ростом температуры с 70-х годов прошлого века. При этом годовая температура возрастает в значительной мере за счет зимнего потепления.
Климатические изменения, как известно, определяются сложным взаимодействием радиационных и макроциркуляционных факторов. Определенную информацию в этой проблеме может дать корреляция между локальными и глобальными процессами. В качестве предварительного анализа мы вычислили коэффициенты линейной корреляции между средней температурой северного полушария (по существу, это глобальная температура) и температурой и осадками в Иркутске. (Глобальная температура взята нами из работы [3]).
По расчету за весь период наблюдений (101 год) атмосферные осадки не связаны с глобальной температурой (коэффициент корреляции 0,04). Однако, если разделить исходный массив по характеру многолетнего тренда, то корреляция существует и выражается следующими цифрами. Для периода 1905–1939 гг., когда наблюдался положительный тренд осадков, коэффициент корреляции равен +0,27. В годы относительно высокого тренда (1961–1982 гг.) корреляция становится отрицательной (–0,14). Для тех же участков многолетних колебаний связь температуры воздуха в Иркутске с глобальной температурой довольно высокая: 0,45 и 0,42 соответственно. В период отсутствия тренда (1940–1960 гг.) коэффициент корреляции равен 0,15. Корреляция по всему массиву данных положительна и характеризуется коэффициентом 0,36 (при квадратичной ошибке 0,09).
Приведенные цифры показывают, что вклад региональных факторов Прибайкалья в глобальные многолетние колебания температуры составляет около 20 % (как доля дисперсии, выражаемая квадратом коэффициента корреляции. Это означает, что по данным одной континентальной станции нельзя достоверно судить о глобальном изменении климата, поскольку более 80 % изменчивости связано с макроциркуляционными условиями в других регионах и с взаимодействием атмосферы и океана.
А.Х. Филиппов, А.В. Дормидонтова
Литература
- Густокашина Н.Н. Многолетние колебания климата в Прибайкалье. – Иркутск: Институт Географии РАН, 2000. – 120 с.
- Филиппов А.Х., Зусман И.К. Статистическая структура атмосферных осадков в Восточной Сибири // Труды ГГО. – Л., 1982. – Вып. 306. – С. 28–34.
- Jones P.D., Wigley T.M.L., Kelly P.M. Variation in Surface air temperatures. Part 1: Northern hemisphere // Monthly Weather Review. – 1982. – Vol. 110, N 2. – P. 59–70.