Анализ индекса ГТК по территории юга Западной Сибири

3.3 Анализ индекса ГТК по территории юга Западной Сибири

По станциям, выбранным для настоящего исследования по выше описанной методике был проведен расчет индекса ГТК. На рисунке 3 приводится временной ход индекса ГТК, осредненный по исследуемым станциям, а также линия полиномиального тренда, которая показывает изменение индекса во времени.

Рисунок 3 – Индекс ГТК, осредненный по станциям юга Западной Сибири

При анализе рисунка 3, использовалась шкала классификации уровней тепловлагообеспеченности по ГТК [5]. Согласно шкале, оптимальные условия тепло-влагообеспеченности по индексу ГТК в пределах от 1,1 до 1,4 являются наиболее благоприятными для ведения сельского хозяйства, а так же развития биогенных процессов в летние месяцы. Низкое значение индекса ГТК<1, говорит о том, что для летних месяцев было характерно увеличение доли сумм температур по сравнению с долей осадков.

За последние 30 лет происходит увеличение повторяемости экстремальных высоких температур и экстремально малого количества выпавших осадков. Такие значения ГТК могут привести к опасным гидрометеорологическим явлениям, таким как суховеи и атмосферная засуха, переходящая в почвенную засуху. В результате происходит увеличения числа пожаров, а так же наносится большой ущерб сельскому хозяйству, связанный с увеличением транспирации растений, которое приводит к ссыханию культурной растительности.

В целом для территории юга Западной Сибири среднее значение коэффициента ГТК равняется 1,01. Это говорит о том, что для территории юга Западной Сибири складываются оптимальные условия для разведения кукурузы, подсолнечников, картофеля, рапса, а также сои. Следовательно, приводит к благоприятным условиям ведения сельского хозяйства в летнее время. Линия осреднения нам показывает, что за 45 летний промежуток времени происходит незначительное уменьшение индекса ГТК. В Западной Сибири, наблюдается уменьшение значений индекса ГТК, по критерию "сухости" (ГТК< 0.76) [5] в Омской и Новосибирской областях; и некоторое увеличение в южных районах Алтайского края.

Данные авторов Ю.А Израэль, О.Д Сиротенко [4], распределения трендов ГТК за период 30 лет свидетельствуют о том, что увлажненность летнего периода за последние 30 лет уменьшалась на большей части ЕТР и в южных районах Западной Сибири. Уменьшение увлажненности летнего периода, наблюдалось также в южных районах Восточной Сибири. Было замечено, что с уменьшением индекса ГТК связано увеличение числа неблагоприятных агрометеорологических явлений, такие как самые сильные засухи в Омской области, на юге Красноярского края, Хакасии и Алтайском крае в 1975, 1982 и 1991 годах. В результате этих катастрофических засухах недоборы урожая составили по югу Западной Сибири 30%.

При анализе изменения ГТК во времени, можно заметить, что выявляются некоторые периодичности хода индекса. По произведенному спектральному анализу можно сказать, что индекс ГТК имеет 11-летний цикл, и менее выражены 6 и 9-летние циклы. Этот вывод наводит на мысль о том, что, вероятно, существует связь периодичности ГТК с солнечной активностью. В качестве характеристики, которая дает представление о солнечной активности наиболее часто используют числа Вольфа. Данная ранжированная зависимость представленная на рисунке 4.

Рисунок 4 – Сравнение ранжированных рядов среднегодовых значений ГТК и чисел Вольфа

При построении рисунка 4, были использованы ранжированные ряды данных по индексу ГТК и числа Вольфа за соответствующий период времени. Было замечено, что прослеживается некое сходство экстремумов значений в ходе ГТК и чисел Вольфа. Возрастание солнечной активности приводит к увеличению влагосодержания. Это может заключаться в увеличении выпадения осадков, а так же уменьшению суммарных температур летом. В минимумы солнечной активности мы видим, что ранги индекса ГТК также имеют минимальные значения, а, следовательно, низкое влагосодержание почвы. Можно отметить, что на это время приходится большее количество засух на территории Западной Сибири в 1982 и 1975 годах. В период спада и роста солнечной активности можно проследить, что наблюдаются второстепенные всплески индекса ГТК. Можно пронаблюдать, что существует некая связь между ранговыми значениями ГТК и числа Вольфа по ранговому коэффициенту Спирмана. Формула для расчета имеет вид (по [6]):

 (2)

Rx – значения по массиву данных х

Ry – значения по массиву данных y

n – объем выборки

Коэффициент Спирмана равный 0,27 показывает, что в целом влияние солнечной активности в 30% случаев оказывает влияние на индекс ГТК. В других случаях наблюдаются отдельные аномалии года, т.е. выбивания из совместного ритма. Так же немало важным аспектом является, что в период обработки данного массива данных попадает на 3 циркуляционные эпохи до 1968 меридиональная (С), 1969-1981 форма восточной циркуляции (Е), а с 1991 началась эпоха западного переноса (W) [7].

Рассматривая построение рисунка 4, ранжированных рядов среднегодовых значений ГТК и чисел Вольфа, можно предположить, что отдельные аномалии связаны не только с фактором циркуляционного режима, но и с воздействием других немало важных факторов. Одним из таких фактором являются вулканические извержения, они могут воздействовать на многие процессы, проходящие в атмосфере. Особо сильные извержения воздействуют на общепланетарные масштабы, что может вызвать "вулканические зимы", существенно изменяющие температурный и влажностный режим всей планеты Земля на период времени от 2 до 7 лет. Вулканические зимы возникают из-за взвешенных частиц пепла в тропосфере и стратосфере, которые образуют экран, задерживающий поступающую солнечную радиацию. Хотелось бы заметить, что в годы аномалии наблюдается рост числа Вольфа, а индекс ГТК испытывает понижение. Таким образом, в годы роста ранжированного значения числа Вольфа наблюдаются засухи или недостаточное значение индекса ГТК. Такими периодами являются с 1980 по 1982 и с 1992, которые изображены на рисунке 4. На эти два периода приходятся три сильнейших извержения вулканов, с выбросами вулканического аэрозоля более 10 Мт. Такими являются: вулканы Сент-Хеленс (США) 1980 год, Эль-Чичон (Мексика) 1982 год и Пинатубо (Филиппины) 1991 год [11]. Абсолютной связи извержений и аномалий нет, но как любой процесс в атмосфере имеет инерцию. Выбрасываемые из вулканов частицы пепла и другие химические соединения долгое время находятся в атмосфере во взвешенном состоянии, благодаря незначительному размеру, могут служить ядрами конденсации. Возможно, что при этом процессе большое количество водяного пара конденсируется на гигроскопических частицах вулканического происхождения, а также на более крупных частицах происходит смачивание. В глобальном масштабе районы вулканической деятельности можно назвать, как огромными сорбентами атмосферной влаги. Так, например, извержение вулкана Пинатубо способствовало усилению тропического тайфуна, который затопил восточную часть острова Лусон (Филиппинские острова). Следовательно, где вызывается избыток, возникает недостаток атмосферной влаги. Об этом, наглядно говорит факт засухи, наблюдающийся на территории Западной Сибири в 1982 году. К тому же, года начала извержений вулканов связаны с началом возникновения выбиваний хода двух ранжированных характеристик. Можно сделать вывод, что выдвинутая гипотеза имеет место взаимосвязи с аномалиями связи индекса ГТК и числом Вольфа. Так же рисунок 4 показывает, что существующие аномалии хода числа Вольфа и индекса ГТК для юга Западной Сибири могут быть связаны с климатическими аномалиями Эль-Ниньо. Процесс возникновения Эль-Ниньо связан с тем, что происходит процесс аномального распределения давления. В теории циркуляции говориться, что над Южной Америкой формируется зона высокого давления, а в юго-восточной Азии формируется зона низкого давления, под действием летнего муссона формирует обильные осадки на территории Индии. В годы Эль-Ниньо происходит обратный процесс распределения давления в этих областях земного шара. Благодаря кардинальному изменению барического поля, происходит ослабление пассатной циркуляции в районах побережья Южной Америки из-за ослабления зоны высокого давления. Таким образом, теплая вода из Индонезии начинает перемещаться в зону Южной Америки. Язык теплой воды вызывает катастрофические явления на Перу, Колумбию и Чили. Происходит резкое уменьшение морских видов животных, возникают сильнейшие ливни и вследствие наводнения в южноамериканских странах. Этот феномен воздействует и на весь Земной шар, благодаря изменению циркуляции, в Евразии, Австралии возникают сильнейшие засухи, которые приводят к неурожаям. Можно предположить, что феномен Эль-Ниньо наблюдается в периоды аномалии хода индекса ГТК и числа Вольфа [11].

В заключении можно сказать, что территория Западной - Сибири имеет огромный потенциал развития аграрного комплекса, который зависит по большому счету от характера развития сценария изменения климата. По произведенному анализу можно сказать, что за 45 лет произошло небольшое увеличение сухости климата в летнее время. Это связанно с увеличением числа повторяемости экстремальных высоких температур к количеству выпавших осадков. Возможно, что индекс имеет определенную цикличность в большом периоде данных и работа требует дальнейшего исследования рядов данных в современной циркуляционной эпохе (W-западная), в которой подобные исследования еще не проводились.

Более глубокое изучение индекса ГТК по югу Западной Сибири является рассмотрение изменения ГТК внутри вегетационного периода, а именно по летним месяцам (июнь, июль и август). Данные изображений изменения индекса ГТК по югу Западной Сибири для июня, июля и августа приведены на рисунках 5, 6 и 7.

Рисунок 5 – Изменение индекса ГТК по станциям юга Западной Сибири за июнь

При анализе рисунка 5, использовалась шкала классификации уровней тепловлагообеспеченности по ГТК [5]. Согласно шкале, оптимальные условия тепло-влагообеспеченности по индексу ГТК за июнь месяц оказываются незначительными. За последние 45 лет, линия осреднения показывает нам, что происходит увеличение индекса ГТК, что способствует собой увеличение тепловлагообеспеченности. Рост индекса ГТК начал наблюдается с 1982 года и по сегодняшний день наблюдается положительная тенденция роста. Таким образом, июнь месяц для юга Западной Сибири стал более влажным месяцем, где количество выпавших осадков превышает сумму температур. А так же обильные осадки, хорошо взаимодействуют с относительно высокими температурами, что способствует собой хорошему произрастанию сельскохозяйственных культур.

Июнь месяц считается очень важным месяцем в жизни зерновых культур, так как в это время происходит процесс опыления озимой пшеницы на территории Западной Сибири. Чередование осадков и высоких температур способствуют увеличению потенциального урожая озимой пшеницы. Было установлено, что так же с 1982 года происходило увеличение минимальных значений индекса ГТК, что способствовало собой сокращению засух в июне месяце. В общем, можно отметить, что прослеживается определенная цикличность для июня месяца. На рисунке 5, наглядно видно, что до 1982 года происходит уменьшение индекса ГТК, а именно его минимумов, для периода с 1960 по 1982 года включительно, приходится наибольшее количество засух в июне месяце. На этот период приходится основное число неурожаев, по причине гибели 20-30% ожидаемого урожая из-за ссыхания и невозможности при высоких температурах опыляться. Так же на этот период времени приходится относительно высокое значение ГТК, что в свою очередь вызывала избыточное увлажнение почвы. Это приводило к всевозможным заболеваниям сельскохозяйственных культур (образование плесени, гниение и др.).

Рисунок 6 – Изменение индекса ГТК по станциям юга Западной Сибири за июль

При анализе рисунка 6, использовалась шкала классификации уровней тепловлагообеспеченности по ГТК [1]. Согласно шкале, оптимальные условия тепло-влагообеспеченности по индексу ГТК за июль месяц оказываются существенными, по отношению к июню месяцу. За последние 45 лет, линия осреднения показывает нам, что особых изменений индекса ГТК не происходит. Преобладание оптимального индекса ГТК способствуют тому, что на территории Западной Сибири суммы положительных температур уравновешиваются с количеством выпавших осадков. В свою очередь, это объясняет то, что складываются благоприятные условия для дальнейшего роста и развития зерновых культур, а так же выращивания тепло и влаголюбивых растений, такие как, вишня, черешня и т.д. Оптимальные условия ГТК очень важны для сельскохозяйственных культур Западной Сибири. Так, например, оптимальное количество осадков способствует увеличению запасов влаги, а высокие температуры способствуют повышению транспирации растений, следовательно, возможно увеличение будущего урожая озимых культур. За период наблюдений по июлю месяцу индекс ГТК единично превышал оптимальные условия, в 1972 и 1979 годах значения ГТК были избыточные. Для Западной Сибири за июль месяц количество засух незначительно, но могут наблюдаться особо сильные засухи, так например 1974 и 1999 года. Засухи в июле могут наносить непоправимый вред сельскому хозяйству, так как эти засухи по продолжительности в общем количестве превосходят июньские засухи. Могут возникать возгорание зерновых культур, которые в свою очередь могут уничтожить целые поля озимой пшеницы. Несмотря на это, для Западной Сибири складываются благоприятные условия для жизни и развития сельскохозяйственных культур, в особенности озимой пшеницы.

Рисунок 7 – Изменение индекса ГТК по станциям юга Западной Сибири за август

При анализе рисунка 7, использовалась шкала классификации уровней тепловлагообеспеченности по ГТК [5]. Согласно шкале, оптимальные условия тепло-влагообеспеченности по индексу ГТК за август месяц оказываются незначительными. За последние 45 лет, линия осреднения показывает нам, что происходит уменьшение индекса ГТК, что способствует собой уменьшению тепловлагообеспеченности. С 1969 по 1973 год значение индекса ГТК соответствует условиям избыточного влагосодержания. Это говорит о том, что количество выпавших осадков кратно превосходило суммы положительных температур в этот период времени. Это приводит к тому, что уже готовый урожай подвергался действию процесса гниения в условиях избыточного индекса ГТК. А так же оказывало существенную проблему проведения сельскохозяйственных работ на полях [4]. Было замечено, что низкое значение ГТК, засуха, наблюдающееся в 1974 году является продолжением засухи с июля месяца. В основном, наблюдаются слабые кратковременные засухи, которые особого влияния на сельское хозяйство не оказывают. С 1989 года наблюдается уменьшение дисперсии индекса ГТК, но с увеличением минимальных значений индекса. Это объясняет тенденцию индекса ГТК, в сторону его уменьшения. В общем можно сказать, что август месяц является крайне нестабильным месяцем по индексу ГТК, он может быть и в зоне избыточности, а так же в зоне сильных засух. Но, в условиях последней тенденции, можно утверждать, что складываются более благоприятные условия для сельского хозяйства за последние 15 лет в августе месяце.

Похожие работы

Сельское хозяйство: общий обзор

Скачать

32829

11

0

... 3. Выращивание технических культур 3. Овце- и козоводство 4. Овощеводство и бахчеводство 4. Коневодство 5. Картофелеводство 5. Птицеводство 6. Садоводство и виноградарство 6. Звероводство 7. Пчеловодство Сельское хозяйство - важнейшая сфера агропромышленного комплекса, сосредоточивающая 2/3 работников АПК и его основных фондов и вырабатывающая половину продукции. Именно ...

Влияние радиоактивного загрязнения на сельское хозяйство

Скачать

54243

6

0

... в урожае, наибольший эффект достигается внесением минеральных и органических удобрений. 4.       МЕТОДЫ ВЕДЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА НА ЗАГРЯЗНЕННЫХ РАДИОНУКЛИДАМИ ТЕРРИТОРИЯХ 4.1. Общие принципы организации агропромышленного производства в условиях радиоактивного загрязнения При загрязнении сельскохозяйственных угодий радиоактивными эле- ментами нельзя не учитывать одной важной ...

Анализ роста сосны обыкновенной (pinus silvestris) на территории государственного лесного природного резервата "Семей орманы"

Скачать

128050

14

2

... учреждение «Государственный лесной природный резерват «Семей орманы». Семипалатинское государственное учреждение по охране лесов и животного мира целиком вошло в состав Государственного лесного природного резервата «Семей орманы» в качестве филиала с сохранением всех 5-ти лесничеств. В 2004 году приказом Комитета лесного и охотничьего хозяйства Министерства сельского хозяйства Республики ...

Урожайность районированных сортов яровой пшеницы в зависимости от погодных условий и эффективность использования различной уборочной техники в производственных условиях

Скачать

102196

26

10

... урожайности яровой пшеницы от влагообеспеченности. Фактическая урожайность берется по данным хозяйства. Объектами исследований являются три районированных сорта яровой пшеницы (Кантегирская 89, Лютесценс 25, Омская 28) и их урожайность в зависимости от погодных условий. Все три сорта высевались по пару и находились в равных условиях (влага, почва). 4.2.     Общие методические положения по ...