Озоновый слой. 
Особенности климата на территории Российской Федерации за 2014 год

Анализ общего содержания озона (ОСО) выполнен по данным отечественной сети фильтровых озонометров М-124 с привлечением данных мировой озонометрической сети, поступающих в Мировой центр данных ВМО по озону и ультрафиолетовой радиации (WOUDC) в Канаде, а также данных зарубежной спутниковой аппаратуры SBUV-TOMSOMI. Более подробная оперативная информация о поведении озонового слоя в различные сезоны с указанием отдельных аномалий в различные месяцы ежеквартально публикуется в журнале «Метеорология и гидрология».

ОСО является важнейшей характеристикой озонового слоя, которая определяет поглощение ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца в области длин волн 290−315 нм (так называемая УФ-Б область). Количественно ОСО выражают приведенной толщиной слоя озона, которая получилась бы, если бы весь содержащийся в атмосфере озон привести к нормальному давлению и температуре 0 °C. В среднем по земному шару, а также над Европейской территорией России она составляет около 3 мм, но может изменяться от 1 мм (в Антарктиде в период весенней озоновой аномалии) до 6 мм (в конце зимы — начале весны над Дальним Востоком). ОСО измеряют в так называемых единицах Добсона (е.Д.); приведенная толщина слоя озона 3 мм соответствует 300 е.Д.

В целом, за 2014 г. поле отклонений среднегодовых значений ОСО от многолетних средних за 1973;1984 г. г., принятых за «норму», оказалось достаточно ровным и несколько ниже нормы (рис. 12.1). Отклонения среднегодовых значений ОСО от нормы для всех анализируемых станций лежат в интервале от -8 до 1%. Наибольший дефицит среднегодового значения ОСО (8%) зарегистрирован на станциях Самара и Тура. Максимальные превышения среднегодового значения ОСО над нормой (1%).

зарегистрированы на станциях, о. Хейс, Печора и Нагаево.

В течение 2014 г. отдельные существенные кратковременные отклонения ежедневных значений ОСО от нормы отмечались в марте и апреле:

• — с 18 по 22 марта пониженные на 28−35% значения ОСО над севером Красноярского края и Якутией (296−347 ед. Д.).
• — с 1 по 3 апреля пониженные на 24−29% значения ОСО над Западной и Центральной Сибирью (288−327 ед. Д.).
• — с 15 по 18 апреля пониженные на 25−37% значения ОСО над Сибирью (262−336 ед. Д.).

Согласно наблюдениям предыдущих лет, наиболее крупные среднемесячные аномалии ОСО обычно имеют место в марте, реже в апреле. В 2014 г. над большей частью территории СНГ средние за март аномалии ОСО были незначительными (рис. 12.2). Самая крупная отрицательная месячная аномалия ОСО наблюдалась над севером Западной Сибири.

Долговременные изменения ОСО над территорией России иллюстрируются ходом среднегодовых значений в отдельных пунктах наблюдений (рис. 12.3). На большинстве российских станций большую часть 2014 г. ОСО было примерно таким же, как и в предыдущем году. Из рис. 12.3 видно, что в целом долговременные изменения ОСО над российскими станциями наблюдений согласуются с изменениями ОСО над широтной зоной Северного полушария 55−60° с.ш. В целом, по данным наземных станций озонометрической сети и спутниковым данным можно констатировать, что после резкого понижения ОСО, вызванного извержением вулкана Пинатубо в 1991 г., и заметного увеличения ОСО во второй половине 1990;х г. г. в последние полтора десятилетия озоновый слой над умеренными широтами Северного полушария четко выраженных однонаправленных долговременных изменений не испытывал. При сохранении нынешних темпов изменения ОСО, наблюдающихся в нынешнем тысячелетии ощутимых изменений ОСО можно ожидать лишь через 15−25 лет.

Рисунок 12.3 — Ход среднегодовых (вверху) и средних за март (внизу) значений ОСО в пунктах наблюдений С.-Петербург (60о N, 30о E), Екатеринбург (57о N, 61о E), Якутск (62о N, 130о E), Нагаево (60о N, 151о E). Дополнительно представлен ход зональных средних ОСО в широтной зоне 55−60о N по данным спутниковых наблюдений NASA, США, с помощью аппаратуры SBUV-TOMS-OMI.

Как и в последние 30 лет, также имела место весенняя Антарктическая озоновая аномалия (ВАОА или «озоновая дыра»). Основной объем данных о характеристиках ВАОА (максимальная площадь, минимальное значение ОСО в ней и общий дефицит озона, а время существования ВАОА) получают с помощью наземных озонометрических наблюдений, проводимых, в том числе, Россией, и спутниковых наблюдений аппаратурой производства США и западноевропейских стран. Площадью, занятой ВАОА, считают площадь территории, над которой ОСО меньше 220 е.Д., ее временной ход в 2014 г., по данным Национальной администрации по океану и атмосфере (NOAA), США, приведен на рис. 12.4.

Особенностями ВАОА 2014 г. является то, что ее основные характеристики: сроки начала и окончания, максимальная площадь, минимальное ОСО в области ВАОА, — были близки к средним характеристикам за предыдущее десятилетие. Основные характеристики ВАОА 2014 г. заметно уступают рекордным показателям ВАОА, наблюдавшимся в конце 1990;х гг. Общий дефицит массы озона (который рассчитывается по территории с ОСО, меньшим 220 ед. Д.) в 2014 г. примерно в 2 раза меньше, чем в 2006 г. и в конце 1990;х гг. Содержание так называемых озоноразрушающих веществ в атмосфере уменьшается достаточно медленно, и хотя появляется все больше свидетельств тенденции к уменьшению ВАОА, до сих пор рано уверенно говорить о начале восстановления озонового слоя над Антарктикой; надежно констатировать такое восстановление, вероятно, можно будет лишь спустя несколько десятилетий.

Рисунок 12.4 — Площадь весенней Антарктической озоновой аномалии в различные периоды времени 2014 г. по данным аппаратуры SBUV/2 с сайта NOAA, США (наибольшая ВАОА наблюдалась в 1998 г.; для сравнения для периода 2004;2013 гг. приведены средняя, максимальные и минимальные площади ОСО для каждого календарного дня).

Выводы. Уровень общего содержания озона практически над всей территорией России в течение 2014 г. был ниже наблюдаемого в конце 1970;х г. г. примерно на 3% и близок к среднему, наблюдаемому в последние полтора десятилетия. Как и в два предыдущих года, весенняя аномалия ОСО в умеренных и высоких широтах над территорией России была неглубокой. Весенняя Антарктическая озоновая аномалия 2014 г. примерно соответствовала средней за предыдущее десятилетие. Такая динамика изменений озонового слоя указывает, по-видимому, скорее, на стабилизацию планетарного озонового слоя, чем на его восстановление; заметное существенное восстановление озонового слоя следует ожидать не раньше, чем через несколько десятилетий.

ВЫВОДЫ.

q 2014 год был теплым на всей территории страны. Для России в целом среднегодовая аномалия температуры воздуха составила +1.28оС — 8-ая величина в ряду наблюдений с 1936 г. На большинстве станций крайнего Северо-Востока и на северозападе РФ отмечены 95%-е экстремумы. Среди сезонов выделяется рекордно теплая весна: осредненная по территории России аномалия +3.12оС — исторический максимум. Осредненные по физико-географическим регионам РФ аномалии температуры все (кроме Восточной Сибири) попали в пять максимальных в соответствующих рядах.

Очень теплым год оказался в регионе Восточная Сибирь: на 2-ом месте среди наиболее теплых лет, а зимний сезон здесь был рекордно теплым; каждый из остальных сезонов вошел в первую шестерку самых теплых.

Самыми теплыми месяцами, в целом по территории РФ, оказались апрель и август (2-е значения в рядах с 1936 г.), cамым холодным — октябрь (средняя по территории РФ аномалия составила -0.36оС).

В целом за год и во все сезоны, кроме зимы, потепление за период с 1976 г. наблюдается на всей территории РФ: тренд осредненной по РФ среднегодовой температуры за 1976;2014 гг. составил +0.42оС/10 лет2. Наибольшая скорость роста среднегодовой температуры наблюдается на побережье Северного Ледовитого океана (более +0.8оС/10 лет на Таймыре). В среднем по России наиболее быстрый рост температуры наблюдается весной (+0.58оС/10 лет). Зимой имеются области отрицательного тренда за 1976;2014 гг. на крайнем северо-востоке, на юге Сибири (до.

• -0.54оС/10 лет), в Забайкалье. Средняя по РФ зимняя температура росла до середины 1990; х гг., после чего наблюдается ее уменьшение.
• q В целом по территории РФ среднегодовые осадки были близки к норме 1961;90 гг.
• — 101%: это значительно меньше ожидавшегося при сохранении наблюдающейся с конца 1980 гг. тенденции роста осадков. За последнее десятилетие лишь две годовые суммы осадков были меньше текущей; остальные — значительно больше. Дефицит осадков во все сезоны наблюдался в европейской части России (ЕЧР); в ЦФО за год выпало 80% нормы — третья минимальная величина с 1936 г. Из сезонов выделяется сухая осень (92% нормы: такая или большая по величине отрицательная аномалия за последние 20 лет наблюдалась еще лишь дважды) — в основном за счет ЕЧР (68% нормы — самая сухая осень с 1936 г.) и влажная зима (113% нормы). В азиатской части России (АЧР) во все сезоны выпало больше или около нормы осадков, в особенности в Западной Сибири: в Уральском ФО за год выпало 117% нормы осадков, больше за период наблюдений выпадало лишь дважды — в 2002 г. 122% и в 2001 г. 118% нормы. Выпавшие в Алтайском крае в мае экстремальные осадки привели к чрезвычайной ситуации: сильнейшему паводку с почти миллиардными убытками. Сухо в целом за год было на юге АЧР от Саян до Тихоокеанского побережья.

Тренд годовых осадков в целом по России за 1936 — 2014 гг. составил 2% нормы за 10 лет и значим на 1%-м уровне (вклад в общую изменчивость — 27%). В основном растут осадки весной: 5.7% нормы / 10 лет, вклад в дисперсию 29%. В остальные сезоны тренд также положителен, но статистически незначим. Зимой и летом на обширных территориях наблюдается убывание осадков, особенно заметное летом в ЕЧР (-2.6% нормы/ 10 лет; в ЦФО -5% и в ПФО -4.6% нормы/ 10 лет).

q В период 1976 — 2014 гг. продолжительность залегания снежного покрова уменьшается в ЕЧР, в Западной Сибири, в Республике Саха (Якутия), однако растет в некоторых регионах на юге Дальнего Востока.

Обнаружена тенденция увеличения максимальной за зиму высоты снежного покрова на севере Западной и на значительной части Восточной Сибири, на побережье Охотского моря и на дальневосточном юге, в центральных областях Европейской территории. Средняя для территории России максимальная высота снежного покрова увеличивается на 0.89 см за 10 лет.

Зимой 2013;2014 гг. продолжительность залегания снежного покрова в среднем по России была на 10.8 дня меньше нормы: 3-я по величине отрицательная аномалия с 1966 года. В центре ЕЧР снег лежал на 23 дня меньше, чем обычно (2-я отрицательная аномалия с 1966 года). Установление снежного покрова на территории России началось позже обычных сроков: на Европейской части страны — на 30−50 дней, а на Азиатской — на 15−30 дней. Максимальная высота снежного покрова в среднем по России была на 2.9 см ниже нормы (3-я по величине отрицательная аномалия с 1966 года). В центре ЕЧР максимальная высота снега оказалась почти на 9 см ниже нормы: меньшее значение наблюдалось только в 1984 году (на 12 см ниже нормы) и в 2009 году (на 10 см ниже нормы). На многих станциях региона наблюденная высота снежного покрова была в 2−3 раза меньше нормы. Однако в отдельных регионах Сибири и Дальнего Востока наблюдались рекордные значения максимальной за зиму высоты снежного покрова.

Максимальный за прошедшую зиму запас воды в снеге по данным маршрутных снегосъемок в среднем по России оказался значительно ниже нормы (среди 5 наименьших с 1967 г.). На Европейской территории преобладал дефицит запаса воды в снеге по бассейнам рек. В АЧР в бассейнах рек снегозапасы по большей части были выше нормы. Повышенные снегозапасы (более 200% нормы) отмечены в бассейне Среднего Амура. Запасы воды в снеге на начало марта в бассейнах большинства крупных рек и водохранилищ в Сибири преимущественно составляли 106 — 131% нормы, лишь в бассейне Новосибирского водохранилища — 91% нормы.

q На реках Европейской части России вскрытие рек произошло в основном раньше обычного до 3−4 недель, во многих случаях в сроки, близкие к наиболее ранним за время наблюдений, а на некоторых реках — раньше самых ранних сроков за период наблюдений (из крупных — на р. Кама у г. Сарапул). В Азиатской части страны, хотя в основном вскрытие также происходило раньше обычного, но отклонения от нормы преимущественно были не так велики. На Нижнем Амуре вскрытие проходило с затоплением поймы, подтоплением линий связи, дорог, населенных пунктов. На некоторых реках (в том числе, Колыме) вскрытие произошло на 2−7 суток позже нормы.

Ледообразование на большей части территории России происходило раньше обычного, но на ряде рек (Нева, Колыма, Белая, Иртыш) — позже. В некоторых случаях (Нижняя Волга, Нижний Дон) появившийся значительно, на 2−3 недели, раньше нормы (в конце ноября — начале декабря) лед растаял в середине декабря.

q Значение осредненной по Северной полярной области (СПО) аномалии среднегодовой (декабрь 2013 г. — ноябрь 2014 г.) температуры воздуха составило 2.2°С — ранг 3 за период с 1936 г. (наиболее теплым был 2011 г.: аномалия 2.3°С).

В 2014 г. году области крупных положительных аномалий температуры располагались преимущественно в приатлантическом и притихоокеанском секторах, на территории Атлантического, Чукотского и Аляскинского районов. Самые крупные аномалии наблюдались в районе Чукотского моря.

В целом для СПО в 2013/14 г. годовая сумма осадков была выше нормы (на 5.1%) — главным образом, за счет более влажного холодного периода (на 6.7%). Наибольшее количество осадков за год выпало в Западносибирском районе (на 19.5% выше нормы).

В течение последних тридцати лет (1985;2014 гг.) температура росла во всех регионах СПО. В целом для СПО линейный рост среднегодовой температуры составил около 2.0°С за 30 лет (или 0.66°С/10 лет). Результаты мониторинга состояния приземной атмосферы в Северной полярной области позволяют сделать вывод о сохранении в последние годы тенденции к потеплению в высоких широтах.

В результате усиления потепления с конца 1990;х годов сентябрьская площадь арктического морского льда к 2012 году сократилась почти в два раза по сравнению с 1980;ми годами. В сентябре 2012 года средняя площадь льда в Арктике составила 3.61 млн. кв. км с минимальным значением 3.37 млн. кв. км 22−25 сентября. В сентябре 2013 г. средняя площадь льда увеличилась до 5.35 млн. кв. км, а сентябре 2014 года несколько уменьшилась до 5.28 млн. кв. км.

В Сибирских арктических морях (Карское, Лаптевых, Восточно-Сибирское и Чукотское моря) сентябрьская площадь льда после 1998 года сокращалась еще более быстрыми темпами до 2005 года. В последующие годы площадь льда в Сибирских морях колебалась около 250 тыс. кв. км в пределах от 360 до 130 тыс. кв. км. В сентябре 2014 года ее значение составило 279 тыс. кв. км.

q Сравнение многолетних данных с данными 2014 г. показывает, что на большей части криолитозоны сезонно-талый слоя (СТС) был в пределах климатической нормы. Используя отрывочные данные за более ранние годы, можно констатировать продолжающуюся тенденцию к увеличению мощности СТС на большей части криолитозоны по сравнению с серединой 1990;х годов. Наиболее сильно тенденция проявляется на Европейском Севере, где, несмотря на замедление темпов роста СТС, тренд достигал 47 см/10 лет.

По сравнению с предыдущим годом в ЕЧР и в Западной Сибири произошло уменьшение СТС (соответственно 2 — 22 см и 8−15 см), а в восточных регионах — увеличение. При этом в 62% случаев СТС в 2014 г. был выше средних многолетних значений, что может свидетельствовать о продолжении тенденции его увеличения в 21 веке, особенно выраженной в Западных и южных районах криолитозоны.

q Теплообеспеченность сельскохозяйственных культур в 2014 г. была по большинству показателей ниже, чем в среднем за предыдущее десятилетие, причем в АЧР ниже, чем в ЕЧР (здесь показатель биоклиматического потенциала — средней температуры теплого периода года от даты устойчивого перехода через 5 °C весной до даты устойчивого перехода через 5 °C осенью — был выше, чем в среднем за 2004;2013 гг.).

Аномалии оценок увлажненности сельскохозяйственного практически на территории всех ФО и составляют по России в целом -13%.

На большей части рассматриваемой территории в течение вегетационного периода преобладала отрицательная динамика запасов влаги почвы в пахотном слое.

Однако по сравнению с периодом 2009;2013 гг. на большей части сельскохозяйственных площадей условия произрастания яровой пшеницы в 2014 г. оказались лучше, в том числе в основных регионах ее возделывания — Приволжском и Центральном федеральных округах.

Следует отметить основные тенденции изменения агроклиматических показателей:

• — -общий рост теплообеспеченности сельскохозяйственных культур: в среднем для территории России линейный тренд сумм активных температур воздуха за 1976; 2014 гг. составляет +90°С/10 лет, а число дней с температурой >10оС +3.6 сут/10 лет;
• — тренды весенних и осенних осадков положительны в пределах земледельческой зоны (исключая ПФО);
• — тренды летних осадков отрицательны во всех федеральных округах, за исключением Сибирского и Дальневосточного.

Оценки увлажненности пахотного слоя почвы (0−20 см) под озимыми зерновыми культурами в осенний период в южных регионах ЕЧР в 2014 г. показывают, что для урожая 2015 года недостаточная влагообеспеченность в предпосевной и осенний периоды может быть сдерживающим их развитие фактором на начальной стадии вегетации.

q По данным Росгидромета о динамике количества гидрометеорологических ОЯ, которые нанесли значительный ущерб отраслям экономики и жизнедеятельности населения, за 1996 — 2014 гг., прошедший год стал седьмым по количеству таких ОЯ (всего за год 368: в два предыдущих года их было больше 450).

Одним из самых опасных явлений в 2014 г. был сильнейший паводок в Алтайском крае, где пострадали 17 районов на территории 16,5 тыс. га. По-прежнему наиболее сложным в части отмечавшихся ОЯ был весенне-летний период с мая по август, что объясняется большим числом гидрологических ОЯ, связанных с паводками. В мае-июне 30% ОЯ, нанесших ущерб, приходилось на гидрологические явления.

Из метеорологических ОЯ значительный ущерб был нанесен сильными ливнями, градом и шквалами. Ущерб от таких явлений в ряде случаев был многомиллионный (в мае в Республике Алтай — 850 млн. рублей).

Статистика отдельно только опасных метеорологических явлений показывает, что в 2014 году отмечалось 569 метеорологических ОЯ. Это наибольшее количество ОЯ за все 16 лет наблюдений. По сравнению с 2013 годом количество зарегистрированных метеорологических ОЯ в 2014 г. увеличилось на 24 случая.

q Величины приходящей радиации 2014 г. характеризуются значительными региональными различиями с небольшим преобладанием пониженных значений радиации в целом по России во все сезоны.

Наибольшие аномалии радиационных характеристик наблюдались в весенний сезон. Глубокая и очень устойчивая отрицательная аномалия в поле прямой радиации, которая сохранялась на протяжении трех месяцев, охватывала обширную территорию — северо-восточные районы ЕЧР, Урал, Западную Сибирь, восточные районы Средней Сибири. Одновременно на европейской и азиатской территории сформировались области положительных аномалий прямой солнечной радиации, связанные с антициклональными центрами действия атмосферы. Весной были зафиксированы как рекордно низкие значения прямой радиации (в Средней Сибири — до 50% от нормы), так и рекордно высокие положительные аномалии в южных районах Центральной России.

В многолетнем режиме на территории ЕЧР наблюдается сохранение положительной тенденции, наиболее выраженное в южных районах. На территории Средней Сибири, а также в прибрежных районах дальневосточных морей и в Приамурье, в последнее десятилетие наметилась тенденция к снижению радиации.

q В зоне умеренных широт (30−60о с.ш.) и в Северном полушарии в целом весна 2014 г. в тропосфере оказалась одной из самых теплых за все весенние сезоны. В нижней стратосфере 2014 г. стал одним из самых холодных в зоне низких широт (0−30о с.ш.), во всех сезонах кроме зимнего; осень 2014 г. стала одной из самых холодных в зоне умеренных широт и в Северном полушарии в целом (второе место в соответствующих рядах аномалий).

Тенденция похолодания в нижней стратосфере очевидно продолжилась в 2014 году. Это имело место для подавляющего большинства рассмотренных широтных зон и сезонов.

Структура климатических трендов температуры, исследованных за период с 1981 г по 2014 г, подтверждает тенденции потепления в тропосфере и тенденции значительного похолодания в нижней стратосфере. Добавление оценок аномалий за 2014 г к соответствующим рядам привело к тому, что положительные тренды в тропосфере в зоне высоких широт в зимний и весенний периоды стали значимыми статистически, так же, как и годовой отрицательный тренд в нижней стратосфере в зоне высоких широт.

q Уровень концентрации СО2, для которого наблюдается устойчивый рост, в атмосфере северных широт достиг в 2014 г. нового максимума. Среднегодовое значение превысило 400 млн-1 для всех представленных станций. Рост СО2 в 2014 г. по сравнению с 2013 г. по данным российских фоновых станций составил около 2 млн-1. Межгодовые изменения концентрации метана неустойчивы и принимают как положительные, так и отрицательные значения в разные годы на разных станциях от -30 до +24 млрд-1. В 2014 г. на всех северных станциях наблюдался рост концентрации метана, особенно ярко выраженный на станции Тикси: +17.4 млрд-1.

Тренд концентрации СО2, оцененный по скользящим десятилетиям для станций Териберка и Барроу (Аляска), составлявший в конце 20-го столетия около 1.5 млн-1/год быстро рос в 21-м столетии и для периода 2005;2014 гг. составил для ст. Териберка более 2.1млн -1/год (для Барроу за 2004;2013 гг. немного меньше 2.1млн -1/год).

Результаты измерений содержания и изменений диоксида углерода и метана в центральной части ЕЧР (станции Обнинск и станция Приокско-Террасного заповедника) свидетельствуют о превышении уровня концентраций измеряемых парниковых газов в 2014 г. по сравнению с соответствующими значениями, полученными в 2013 году. На ст. Обнинск наблюдался экстремальный рост концентрации метана: 158 млрд-1, при том, что межгодовые изменения прошлых лет не превосходили по абсолютной величине 50 млрд-1. Наблюдался также пиковый рост концентрации СО2 (второй после 2012 г.). Средние годовые значения диоксида углерода и метана в 2014 г. для станций Обнинск и ПТЗ превышают данные, полученные на полярных станциях Териберка и Тикси. Различие результатов измерений, полученных в северных районах и центральной части ЕЧР, связано с более высокой степенью урбанизации в центре ЕЧР, так и с возможным влиянием процессов дальнего переноса, включая трансграничный атмосферный перенос метана и диоксида углерода в районы размещения станций.

На всех станциях мониторинга парниковых газов (полярных и в ЕЧР) регистрировалась сезонная изменчивость метана и диоксида углерода, минимальные значения измеряемых газов наблюдались в летний период года. Повышенные уровни концентрации парниковых газов и амплитуда их сезонного хода на станции Новый Порт свидетельствуют о влиянии региональных источников.

q Уровень общего содержания озона практически над всей территорией России в течение 2014 г. был ниже наблюдаемого в конце 1970;х гг. примерно на 3% и близок к среднему, наблюдаемому в последние полтора десятилетия. Как и в два предыдущих года, весенняя аномалия ОСО в умеренных и высоких широтах над территорией России была неглубокой. Весенняя Антарктическая озоновая аномалия 2014 г. примерно соответствовала средней за предыдущее десятилетие. Такая динамика изменений озонового слоя указывает, по-видимому, скорее, на стабилизацию планетарного озонового слоя, чем на его восстановление.