Климатические условия в регионе горного кластера в холодный период года

Климатические условия региона рассматриваются нами, прежде всего, с точки зрения их влияния на формирование важнейшего зимнего рекреационного ресурса — снежного покрова, без которого, собственно, функционирование горного кластера Сочи в зимних условиях теряет смысл.

Нами были проанализированы данные нескольких гидрометеорологических станций (гмс) в окрестностях горного кластера Сочи (табл. 1). Данные с гмс Красная Поляна являются наиболее полными, а ряды наблюдений самыми длительными из шести проанализированных. В связи с этим изменения климатических условий в последние десятилетия исследованы нами, в основном, с использованием рядов метеонаблюдений на гмс Красная Поляна. Разумеется, в связи с тем, что район исследования расположен в сложных физико-географических условиях, где протяжении нескольких километров наблюдаются значительные изменения параметров климата под влиянием абсолютной высоты над уровнем моря и форм рельефа (ориентации и крутизны склонов, относительных превышений, ширины и формы долин и т. д.), микроклимат будет существенно неоднородным.

Таблица 1 — Характеристики метеорологических станций, данные которых были использованы в работе.

Поскольку достаточно детальное микроклиматическое районирование было проведено ранее [6], в настоящей работе мы ограничимся рассмотрением тенденций климатических изменений. В своем анализе будем исходить из того, что, несмотря на существенные микроклиматические различия, можно допустить, что изменения климатических условий происходили равномерно.

На гмс Красная Поляна последние заморозки отмечаются в среднем 10−20 апреля, а первые — 1−10 ноября. Безморозный период продолжается 190−220 суток. Непродолжительный (менее 180 суток) вегетационный период наблюдался в 1925, 1926, 1941, 1948, 1949, 1956, 1964, 1969, 1976 и 1977 гг. Режим зимних температур в значительной степени определяется географическим положением региона. Так, на гмс Гузерипль, расположенной на северном макросклоне Главного Кавказского хребта, средняя продолжительность безморозного периода значительно меньше, чем на гмс Красная Поляна, расположенной на сопоставимой высоте (табл. 1), составляет 140−170 суток. Последние заморозки отмечаются здесь в период с 25 апреля по 5 мая, а первые — с 25 сентября по 5 октября. Наиболее короткие безморозные периоды (<120 суток) наблюдались в 1943, 1949 и 1952 гг. Суточные амплитуды температуры на обеих метеостанциях достаточно большие: зимой они достигают 11 °C, а в августе-сентябре — 14−15°С.

Внутригодовое распределение месячных норм температуры воздуха для южного и северного макросклонов имеет изохронный характер. Разность температур обуславливается географическим и высотным положением пунктов наблюдений. При близких абсолютных отметках местности гмс Красная Поляна и гмс Гузерипль превышение температур на южном склоне в весенне-летние месяцы составляет 1,5−1,8°С, в зимние — 1,5−3єС. Средние температуры зимнего периода ведут себя схожим образом (рис. 1). Так как обе метеостанции находятся относительно невысоко, холодный период ограничивается здесь пятью месяцами (ноябрь-март), когда средние температуры опускаются ниже нуля. На гмс Красная Поляна среднезимние температуры могут превышать аналогичные на гмс Гузерипль на 3 °C. В целом, на обеих метеостанциях в течение всего периода наблюдений наблюдался незначительный рост среднезимних температур воздуха (около 0,4°С за 95 лет). Разумеется, в отдельные годы наблюдались существенные отклонения температуры от средних многолетних, как положительные, так и отрицательные. Тем не менее, тенденция роста среднезимних значений должна приниматься во внимание при планировании развития горного кластера как горнолыжного центра.

Для исследования тенденций в изменении зимних температур воздуха и зимних осадков в последние десятилетия нами были использованы данные Европейского проекта по сбору и анализу климатических данных (European Climate Assessment & Dataset project, ECA&D) [7, 8]. Исходным материалом для анализа являются ежедневные данные, которые осредняются за интересующий период времени — год, сезон или месяц. В настоящей работе нами были рассмотрены два типа данных — за условно холодное полугодие (октябрь-март) и за три зимних месяца (декабрь-февраль). Анализируемые ряды показаны на рис. 2−4. Сглаженные значения (кривые красного цвета) получены методом построения локальных аппроксимирующих функций (LOWESS) [9, 10] и наглядно свидетельствуют о текущих тенденциях изменения климатических переменных.

Рисунок 1 — Температура воздуха в зимние месяцы на метеостанциях Красная Поляна и Гузерипль и соответствующие линейные тренды.

горный сочи зимний климатический Анализ метеорологических данных в холодный период года (октябрь-март) свидетельствует о том, что с начала 1980;х годов на гмс Красная Поляна наблюдался рост среднесуточной температуры воздуха приблизительно на 1,8°С (рис. 2а). При этом рост на величину около 2 °C наблюдался в течение трех зимних месяцев (рис. 2б). Что характерно, на сопоставимые величины выросли также минимальная и максимальная температуры (рис. 2 В, г). Аналогичные изменения наблюдались и в Южном Федеральном округе в целом. Та, по исследованиям [11], за период с 1998 по 2007 гг. в зимний период в 67% случаев наблюдались положительные аномалии. Отметим, что, несмотря на положительные тенденции изменения температуры воздуха, в разных частях Евразии, в том числе и в российских регионах, в начале ХХI в. наблюдались аномально холодные зимы (2003, 2006, 2010, 2011 гг.) [12]. При этом до 1980;х годов такие аномалии среднезимней температуры наблюдались с такой же частотой.

Рисунок 2 — Температура воздуха на гмс Красная Поляна, °С: а — среднесуточная (холодная половина года), б — среднесуточная (зима), в — средняя минимальная (холодная половина года), г — средняя максимальная (холодная половина года).

С середины 1960;х годов наметилась тенденция к сокращению суточных амплитуд температуры воздуха в холодную половину года (примерно 1 °C за 50 лет — рис. 3а). Сокращение амплитуд сопровождалось резким ростом (с середины 1980;х годов) количества градусо-дней с температурой воздуха более 4 °C (рис. 3б). Это обстоятельство вместе с двукратным сокращением числа градусо-дней с отрицательной температурой (рис. 3в) благоприятствует усилению таяния выпавшего снега. Заметим, что число градусо-дней с максимальной отрицательной температурой практически не изменилось.

Рисунок 3 — Термические характеристики на гмс Красная Поляна в холодную половину года: а — среднесуточная амплитуда температуры воздуха, °С; б — количество градусо-дней со среднесуточной температурой > 4 °C; в — количество градусо-дней с минимальной температурой < 0 °C; г — количество градусо-дней с максимальной температурой < 0 °C.

Зимние осадки в целом по России довольно устойчиво растут с 1970;х годов; тренд положительный и составляет 2.3%/10 лет [13].

Cредний режим осадков в холодную половину года при значительном уровне межгодовой изменчивости (приблизительно от 800 до 1800 мм/год) практически не изменился (рис. 4а). При этом наметилась тенденция к незначительному снижению сумм осадков в три зимних месяца (рис. 4б). В тоже время за последние 20 лет увеличилось количество дней с осадками (52−54% против 45% по средним многолетним данным).

Статистические особенности снегонакопления и особенности среднемноголетнего распределения характеристик снежного покрова детально рассмотрены в работах [14−16], в связи с чем мы приводим лишь краткие сведения, необходимые для анализа снежной обстановки зимой 2016/17 г.

За период 1929/30−2016/17 гг. на южном макросклоне (гмс Красная Поляна) наблюдалось в среднем 60−80 дней с устойчивым снежным покровом. Более 100 суток снежный покров держался в 1934, 1953, 1975, 1976 и 1983 годах. Полностью бесснежные зимы наблюдались в 1951, 1952, 1960 и 1966 годах.

На северном макросклоне Западного Кавказа средние температуры воздуха в январе отрицательные, до -10 — -15°С в высокогорье. Вторжения атлантических и средиземноморских циклонов вызывают резкие повышения температуры воздуха до оттепелей в среднегорье и выпадение осадков, а прорывы арктических воздушных масс сопровождаются понижением температуры воздуха до -20 — -25°С, что отражается в стратиграфии снежного покрова и режиме лавинной деятельности.

Для сравнения, на северном макросклоне (гмс Гузерипль) устойчивый снежный покров держится 30−60 суток и очень редко (1929, 1943, 1976 гг.) более 80 с выпадением твердых осадков, из них 90% приходится на слабые снегопады интенсивностью менее 10 мм/сут. Осадки интенсивностью от 20 до 30 мм/сут выпадают здесь практически каждую зиму в течение 2−3 раз. Их повторяемость выше в ноябре и апреле. До 2 раз за зиму, чаще всего в декабре, могут случаться осадки интенсивностью от 30 до 40 мм/сут. Один раз в 3 зимы имеют повторяемость осадки интенсивностью более 40 мм/сут. Как правило, такие осадки единичны в течение зимы. Наиболее часто они случаются в январе.

Последние полностью бесснежные зимы наблюдались в 1958;1960 годах. С увеличением абсолютной высоты доля твёрдых осадков увеличивается: на высоте до 2500 м она составляет около 15−20%, на высоте 2500−3000 м — 20−30%, а выше 3000 м — 40−70% годовой суммы [17].

Рисунок 4 — Сумма осадков (мм) на гмс Красная Поляна: а — холодная половина года, б — зима.

Результаты наблюдений за снежным покровом на гмс Красная Поляна репрезентативны для днища долины и нижних частей склонов, и оценка снежности зим по её данным имеет преимущественно рекреационную направленность [14]. Изучение снежности зим является одной из актуальных проблем горного снеговедения. Снежность зим определяет динамику и активность снежных лавин и является одним из наиболее информативных географических показателей в горных районах. В условиях субтропического климата в районе Красной Поляны формирование многоснежных зим зависит от температурного фактора и в 90% случаев наблюдается при температуре холодного периода ниже 0 °C. По статистике многоснежные зимы наблюдаются один раз в 10 лет [14−16]. Максимальная декадная толщина снега в многоснежные зимы составляет 111−172 см при рекордных максимумах до 350−450 см [16]. Продолжительность периода со стабильным залеганием снежного покрова в нижнем ярусе гор увеличивается в аномально снежные зимы в среднем на 1 месяц.

Наибольших значений средняя многолетняя толщина снежного покрова в районе горного кластера Сочи достигала на гмс Ачишхо [14, 18]. Зимой 1986/87 г. толщина снега здесь достигла 7,96 м. [14]. К сожалению, станция перестала функционировать на рубеже 90-х годов прошлого столетия, однако анализ наблюдений, которые проводились на ней в течение нескольких десятилетий и данные последних лет, полученные дистанционными методами [15], позволяют сделать вывод о том, что район хребта Аибга является самым многоснежным на территории горного кластера Сочи. Так, среднедекадная толщина снежного покрова на хр. Аибга колеблется от 100 см в ноябре-декабре до 450 см в феврале-марте [19]. В тоже время, на гмс Джуга — от 3 см (ноябрь-декабрь) до 145 см в марте.

По мнению [20], изменение режима зимних осадков и снежного покрова — комплексный индикатор климата холодного сезона, отражающий изменения режима температуры, осадков, частоты оттепелей и т. д.

Воспользуемся данными об осадках за холодный период, и разделим зимы на три группы: с обильными осадками, с нормой осадков и с дефицитом осадков. Далее, используя данные о температурах воздуха, определим типы зим по методу [21]. Для расчета безразмерных аномальных величин A используем сумму осадков за холодный период:, где Х — величина осадков конкретной зимы, — средняя многолетняя величина осадков за рассматриваемый период. Для расчета аномалий был выбран период с ноября по март. Среднее количество этих осадков в период 1929/30−2016/17 гг. составило 924 мм. Примем величину аномалии равной 30%, т. е. от +0,3 до -0,3, как границу нормы, и тогда зимы с аномалией более +0,3 будут определены как обильные на осадки, а с аномалией меньше -0,3 как дефицитные (рис. 5). Отметим, что положительные аномалии, выходящие за 30%-ную границу были отмечены 13 раз, а отрицательные — 8.

Рисунок 5 — Аномалии сумм осадков в холодный период на м/с Красная Поляна. Пунктиром показаны аномалии ±30%.