Анализ радиационного режима России

Изменение климата Земли в значительной степени определяется глобальным энергетическим балансом.

Однако в отличие от радиационных потоков на верхней границе атмосферы, оцениваемых с высокой степенью точности современными спутниковыми системами, о распределении энергии внутри климатической системы и величине различных составляющих радиационного баланса у поверхности земли известно гораздо меньше.

Закономерности изменения солнечной радиации, достигающей земной поверхности, наряду с астрономическими факторами, существенно зависят от особенностей изменения облачности и прозрачности атмосферы, определяемой вариацией ее газового и аэрозольного состава. Основным источником данных для мониторинга климатических изменений составляющих радиационного баланса земной поверхности являются ряды наземных актинометрических наблюдений.

Для понимания причин наблюдаемых климатических изменений первостепенное значение имеет слежение за разными компонентами радиационного баланса подстилающей поверхности.

Сегодня в системе регулярного мониторинга анализируются приходящая суммарная и прямая солнечная радиация, месячные и годовые суммы которых рассчитываются по данным наблюдений, поступающих с актинометрической сети станций, об интенсивностях различных потоков радиации в фиксированные сроки (так называемых «срочных» наблюдений).

Из двух видов актинометрических наблюдений, выполняемых по полной программе, и дающих информацию не только о суммарной радиации, но и об отдельных составляющих радиационного баланса, предпочтение отдано именно срочным наблюдениям в силу большей плотности подсети этих станций – как в начале 21 в, так и в 60-х годах 20-го столетия.

Для большинства действующих станций со срочными наблюдениями (в отличие от станций, ведущих наблюдения с помощью регистраторов) могут быть рассчитаны нормы за базовый период 1961-1990 гг. Аномалии сумм радиации рассчитаны как отклонения от норм базового периода 1961-1990 гг. и выражены в процентах от этих норм.

Оценки условий зимы 2011/20122013 г. получены по данным 88 российских станций со срочными наблюдениями.

Для остальных месяцев этого года использовались данные 83 станций, для которых своевременно поступила оперативная информация.

Многолетние изменения приходящей солнечной радиации на интервале 1961- 2012гг. имеют определенные особенности, которые делают нецелесообразным оценку линейного тренда на всем рассматриваемом интервале.

В конце 80-х – начале 90-х гг. 20в. на территории России (как и в других регионах Земного шара) было отмечено пониженное поступление солнечной радиации (возможно, связанное с воздействием крупных вулканических извержений), при этом на интервале 1961-1990 гг. диагностируется отрицательный тренд.

Анализ многолетних колебаний регионально-осредненных аномалий годовых сумм прямой радиации показывает, что в последнее десятилетие 20 столетия произошел возврат к значениям приходящей радиации, близким к норме.

В начале 21 в. и в последние годы на большей части территории России сохраняются значения, близкие к норме. В большей степени, чем для других регионов, отклоняются от нормы годовые суммы прямой радиации на территории Средней Сибири, где в течение ряда лет регистрируются отрицательные аномалии.

В 2011г. – последнем полном календарном году с доступными данными – здесь также наблюдалась отрицательная аномалия.

В зимний сезон 2011/1213 г.г. отмечался мощный положительный очаг аномалии прямой радиации, захвативший большую часть территории европейской части России, за исключением южных районов (Волгоградской, Ростовской, Астраханской областей, Краснодарского края и республик Северного Кавказа).

Этот очаг распространился на 69 Западную Сибирь, Алтайский край, южные района Красноярского края и Иркутской области и далее на восток, включая Хабаровский край, Приморье и Сахалин.

Наибольшая интенсивность аномалии (до 70-90%) наблюдалась в восточных районах ЕЧР и на Урале. К востоку интенсивность аномалии уменьшалась.

Около Байкала аномалия была слабая (7-8%), в дальневосточных областях интенсивность ее увеличилась до 20-25%). Отрицательная аномалия прямой радиации была менее выраженной.

В южных районах Европейской части России величина аномалии составляла, в основном, около 10%. Лишь в отдельных пунктах в силу особых местных условий количество прямой радиации было ниже сезонной нормы на 25-30%.

Значения отрицательной аномалии в Восточной Сибири и прибрежных районах Охотского моря преимущественно были в пределах 20-30% На формирование поля аномалий прямой радиации зимнего сезона оказал влияние, основном, повышенный ее приход в январе и феврале.

В декабре практически на всей 70 территории России приход прямой радиации был ниже нормы, за исключением южных районов Урала, Западной и Восточной Сибири (юг Свердловской области, Челябинская, Омская, Иркутская, Читинская, Амурская, Хабаровский и Приморский края).

Глубина отрицательной аномалии находилась в пределах 15-30%. В отдельных пунктах в условиях пересеченной местности при большой повторяемости облачной погоды уменьшение месячной суммы радиации достигало 60-80%.

В январе в поле аномалий прямой радиации произошла перестройка. Вся территория страны оказалась в зоне повышенного прихода прямой радиации и обширная отрицательная аномалия сменила знак на противоположный.

В феврале в Европейской части России повышенный приход радиации сохранился, наибольшее превышение нормы (до 90-100%) отмечалось в восточной части. В центральных областях Восточной Сибири положительная аномалия сменилась на отрицательную и только в Магаданской области приход радиации, как и в январе, был ниже нормы, причем снижение было более существенным (до 40%).

Такой изменчивый характер приходящей солнечной радиации в зимний сезон 2011- 2012 г.г. был обусловлен особенностями циркуляционных процессов на территории России.

Весь декабрь 2011 года Европейская часть страны находилась под влиянием мощных атлантических циклонов, которые один за другим перемещались с запада на восток и способствовали образованию обширных по площади облачных полей. Влияние атлантических циклонов распространялось и на северные районы Сибири. Изменение атмосферных процессов произошло во второй декаде января в результате усиления влияния арктического циклона, и, следовательно, уменьшения облачности. Увеличению повторяемости малооблачной погоды на азиатской территории способствовал малоподвижный антициклон.

В феврале преобладание малооблачной погоды и повышенный приход солнечной радиации были связаны со смещением зоны циклонической деятельности к северу, чему способствовал сибирский антициклон, часто распространявший свои гребни далеко на запад.

Пути атлантических циклонов проходили по арктическим морям, куда и выносились теплые массы воздуха. Зимой характер поля аномалий суммарной радиации, в основном, повторяет особенности поля прямой радиации, но величина аномалий суммарной радиации меньше.

Так, например, на южном Урале прямая радиация превышала норму на 70- 100%, а суммарная радиация — только на 15-25%.В отличие от зимы весенний сезон характеризовался низким приходом прямой радиации на большей части территории России.

Этому способствовало преобладание пониженного фона атмосферного давления и увеличение повторяемости 71 облачной погоды во многих районах. Область отрицательных аномалий прямой радиации занимала большую часть азиатской территории, за исключением крайних северо- восточных районов и юга Дальнего Востока.

Повышенный приход прямой радиации (10-20%) отмечался весной только на западе Европейской части РФ, крайних южных районах Западной Сибири и в Приморье.

В южных районах страны (Ростовской и Астраханской областях, северокавказских республиках) отрицательная аномалия, отмечавшаяся зимой, сменилась на довольно интенсивную положительную аномалию (35-55%).

Описанные особенности пространственного распределения прихода прямой радиации в весенний сезон сформировались в результате смены циркуляционных процессов от месяца к месяцу, характерной для весны, которая привела к большой изменчивости соответствующих месячных полей аномалий.

В марте в северных регионах России отмечался повышенный приход прямой радиации, который был особенно заметен на территории ЕЧР. Здесь месячные суммы радиации были выше нормы, в основном, на 40-50%, а в Архангельской области — практически в два раза (на 100%).

В то же время в южных районах ЕЧР наблюдалось существенное снижение (на 25-45%).

Низким приходом прямой радиации в этом году отличался март на юге Якутии, в Амурской области, в Хабаровском и Приморском краях.

Здесь сформировался слабый очаг отрицательных аномалий, интенсивность которого в Приморском крае составляла 6-7%, а на юге Якутии — 15-20%.

В апреле произошло значительное уменьшение площади области положительных аномалий на севере России и появление обширной области с пониженным приходом радиации, которая охватила большую часть территории России.

Наиболее заметное снижение месячного прихода прямой радиации имело место в Забайкалье и на побережье Охотского моря (до 50%). Среди областей с аномалиями положительного знака наибольшей интенсивностью отличался очаг положительных аномалий на юге ЕЧР.

В Краснодарском крае месячный приход радиации был выше нормы на 40-60%. Весной на большей части территории страны аномалии суммарной радиации – как и аномалии прямой радиации — имели отрицательный знак, т.е. низкий приход прямой радиации не был скомпенсирован рассеянной радиацией.

Особенно заметно это проявилось на территории Западной Сибири, где в поле аномалий суммарной радиации прослеживается столь же глубокая область отрицательных значений, как и в поле аномалий прямой радиации.

В июне на территории России наблюдалась обширная область положительных аномалий прямой радиации, центр которой находился в Западной Сибири.

Наибольшие превышения нормы отмечались в Западной Сибири, центрально-черноземных областях и ЮФО (свыше 30%). При этом Северо-запад и центр ЕЧР, Забайкалье, Магаданская область находились под влиянием циклонической циркуляции, с часто повторяющейся облачной и дождливой погодой, что привело к снижению месячных сумм прямой радиации в отдельных районах на 30%.

Таким образом, основные особенности радиационного режима 2012г- июль 2013 г. связаны с преобладанием пониженного прихода прямой радиации в весенний и летний сезоны в Азиатской части России и крупной положительной аномалии прямой радиации в зимний сезон на территории Европейской части России.

Материал подготовлен на основе официальных источников