РЕАКЦІЯ КЛІМАТИЧНИХ УМОВ УКРАЇНИ ТА ПОВТОРЮВАНОСТІ ПРИРОДНИХ КАТАСТРОФІЧНИХ ЯВИЩ НА ГЛОБАЛЬНЕ ПОТЕПЛІННЯ
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
БОЙЧЕНКО Світлана Григорівна
УДК 551.583: 551.588
РЕАКЦІЯ КЛІМАТИЧНИХ УМОВ УКРАЇНИ ТА ПОВТОРЮВАНОСТІ
ПРИРОДНИХ КАТАСТРОФІЧНИХ ЯВИЩ НА ГЛОБАЛЬНЕ ПОТЕПЛІННЯ
11.00.09–метеорологія, кліматологія, агрометеорологія
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата географічних наук
Київ – 2001
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі метеорології та кліматології Київського національного університету імені Тараса Шевченка
Науковий керівник
доктор фізико-математичних наук, професор
Волощук Володимир Михайлович
Київський національний університет імені Тараса Шевченка,
географічний факультет
завідувач кафедри метеорології та кліматології.
Офіційні опоненти:
доктор фізико-математичних наук
Прусов Віталій Арсенійович
Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут
головний науковий співробітник
доктор географічних наук, професор
Полонський Олександр Борисович
Морський гідрофізичний інститут НАН України
головний науковий співробітник
Провідна установа:
Одеський гідрометеорологічний інститут
Міністерства освіти і науки України.
Захист відбудеться 01.06.2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.22 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 03022, м. Київ-22, вул. Васильківська, 90, географічний факультет
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, Київ-33, вул. Володимирська, 64
Автореферат розісланий 25 квітня 2001 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Д 26.001.22
кандидат географічних наук В.В. Гребінь
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Повсюдна зацікавленість кліматичними проблемами в другій половині ХХ ст. пов’язаний з усвідомленням науковою громадськістю світу того факту, що земна кліматична система, будучи енергетично відкритою, може змінювати стан своєї термодинамічної рівноваги (причому і суто випадково, і детерміновано) під впливом змін природних кліматоформуючих факторів, а також через чинники антропогенного походження, особливо в результаті антропогенного забруднення атмосфери газо-аерозольними домішками. Щоправда, донедавна одна з найважливіших складових цієї проблеми – глобальне потепління клімату в результаті антропогенного підсилення парникового ефекту – мала все ж суто науковий характер. І лише в середині 80-х років різко визначились її екологічні та соціально-політичні аспекти.
Однією з важливих міжнародних дій з проблеми глобального потепління є розробка та прийняття Рамкової Конвенції зі змін клімату (Ріо-де-Жанейро, червень 1992 року). Ця Рамкова Конвенція ратифікована Україною і тим самим Україна взяла на себе певні обов’язки, серед яких вважаємо за доцільне виділити наступні:
·
впроваджувати заходи для зменшення забруднення атмосфери парниковими газо-аерозольними домішками і підвищувати ефективність поглиначів парникових газів на національній території;
·
підвищувати інтенсивність і ефективність наукових досліджень з питань глобальних та регіональних змін клімату та з питань оцінки екологічних і соціально-економічних наслідків від глобального потепління;
·
підняти рівень кваліфікації інженерних та наукових кадрів з питань сучасних глобальних і регіональних змін клімату;
·
створити можливості для широкого і об’єктивного інформування громадськості країни з питань змін клімату, їх екологічних та соціально-економічних наслідків.
При визначенні стратегії сталого соціально-економічного розвитку України необхідність урахування можливих змін клімату пов’язана з рядом обставин. Головні з них:
·
різко виражена чутливість сільського господарства, енергетики, гідроресурсів країни до коливань регіональних кліматичних умов у зв’язку зі специфічним географічним розташуванням території України. Особливу тривогу викликає можливість катастрофічного виснаження ресурсів прісної води при потеплінні;
·
висока повторюваність катастрофічних природних процесів та явищ на території України (посухи, повені, катастрофічні бурі, зледеніння об’єктів, градобої тощо), яка може несприятливо відреагувати на глобальне потепління;
·
можлива несприятлива реакція на глобальне потепління екосистем Чорного і Азовського морів та поверхневих вод, котрі відіграють дуже важливу роль в народному господарстві України.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові результати, наведені в дисертації, отримані при проведенні досліджень за темами:
·
“Дослідження фізичних механізмів, які відповідальні за формування змін реґіонального клімату України в результаті глобального потепління, викликаного різким антропогенним підсиленням атмосферного парникового ефекту” (План НДР НДЧ Київського національного університету імені Тараса Шевченка, 1996-2000 рр.);
·
“Розробка напівемпіричних статистичних моделей можливої трансформації кліматичного поля атмосферних опадів на території України в першій половині 21 століття” (розділ НДР Кліматичної програми України, 1999-2000 рр.);
·
“Дослідження закономірностей динаміки, мікрофізики та механізмів утворення хмар та опадів над Україною при їх природному розвитку та при активних впливах на них кристалізуючими та іншими реагентами” (План НДР НАНУ, УкрНДГМІ, 1996-2000 рр.).
Мета дослідження. Основною метою проведених досліджень було вияснити, яким чином і наскільки відреагували кліматичні умови України на глобальне потепління та розробити наукові основи для побудови сценаріїв можливих змін кліматичних умов України при подальшому глобальному потеплінні.
Завдання дослідження:
·
встановити характер трансформації кліматичного поля температури України при глобальному потеплінні;
·
виявити характерні особливості трансформації кліматичного поля інтенсивності атмосферних опадів на території України при глобальному потеплінні;
·
оцінити, яким чином може відреагувати повторюваність катастрофічних процесів та явищ на території України на глобальне потепління.
0б’єкт дослідження. Об’єктами дослідження в дисертації є кліматичні поля температури та інтенсивності атмосферних опадів на території України, повторюваність природних катастрофічних процесів та явищ на території України.
Предмет дослідження. Вікова трансформація кліматичних полів температури та інтенсивності атмосферних опадів на території України, динаміка повторюваності природних катастрофічних процесів та явищ на території України.
Методи дослідження:
·
побудова напівемпіричних математичних співвідношень на основі теорії подібності теплих епох;
·
оригінальний статистичний аналіз інструментальних гідрометспостережень на метеостанціях України за останні 100 років;
·
аналіз історичних (літописних) записів щодо появи природних катастрофічних процесів та явищ на території України за останнє тисячоліття.
Наукова цінність одержаних результатів (основні наукові положення, які захищаються в дисертації):
§
вперше встановлено ефект вирівнювання кліматичного поля середньомісячних температур на території України при глобальному потеплінні;
§
вперше доведено існування ефекту деконтиненталізації клімату України при глобальному потеплінні;
§
вперше встановлено ефект вирівнювання кліматичного поля річних сум опадів на території України при глобальному потеплінні;
§
вперше виявлено ефект немонотонної трансформації кліматичного поля середньомісячних інтенсивностей атмосферних опадів на території України при глобальному потеплінні;
§
побудовані часові ряди повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України у 800–1700 рр.;
§
вперше встановлено немонотонний зв’язок повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України з віковими коливаннями глобальної температури.
Практичне значення одержаних результатів. Одержані в дисертації результати складають наукову основу для побудови сценаріїв можливих змін клімату України при подальшому глобальному потеплінні і можуть бути використані:
·
при розробці позиції України з питань міжнародних та регіональних заходів для реалізації Рамкової Конвенції зі змін клімату;
·
при плануванні національної стратегії з адаптації народного господарства України до нових кліматичних умов та при розробці заходів для пом’якшення несприятливих екологічних та соціально-економічних наслідків від глобального потепління.
Одержані в дисертації наукові результати використані при розробці спецкурсів “Клімат України” та “Історія клімату”, які читає здобувач наукового ступеня на географічному факультеті Київського національного університету імені Тараса Шевченка.
Особистий внесок здобувача. Постановка наукових завдань дослідження розроблена здобувачем спільно з науковим керівником. Для вирішення завдань дисертаційного дослідження здобувачем самостійно:
·
проведено збір необхідного фактичного матеріалу (середньомісячні температури та інтенсивність атмосферних опадів – за матеріалами інструментальних гідрометспостережень, повторюваність природних катастрофічних явищ – за матеріалами історичних записів);
·
створено комп’ютерний банк використаних емпіричних даних;
·
підібрані палеоаналоги з температурним режимом на 1–30С вище доіндустріального рівня (оптимум пліоцену, микулинське міжльодовиків’я, оптимум голоцену) – за опублікованими матеріалами.
Здобувачем самостійно отримані і опубліковані в особистих працях наступні наукові результати:
·
часові ряди повторюваності природних катастрофічних явищ на території України та Західної Європи (для деяких явищ). Проведено також співставлення з часовими рядами, які побудовані іншими авторами;
·
в результаті статистичного дослідження доведено пуасоновість потоку катастрофічних процесів та явищ на території України;
·
існування ефекту немонотонного зв’язку повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України з віковим коливаннями глобальної температури;
·
обґрунтовано раніше запропоновану іншими вченими гіпотезу щодо причинно-наслідкового (або індикаторного) зв’язку між віковими коливаннями температури Європи та довгоперіодними ритмами сонячної активності (циклом Глайсберга).
Здобувачем проведено оригінальний статистичний аналіз відносної трансформації кліматичних полів температури повітря та інтенсивності атмосферних опадів, отримані і опубліковані (спільно з науковим керівником) наступні наукові результати:
·
ефекти вирівнювання кліматичного поля середньомісячних температур та інтенсивності атмосферних опадів на території України при глобальному потеплінні;
·
доведення гіпотези Берга А.С. для реґіону України (ефекту деконтиненталізації клімату при глобальному потеплінні);
·
ефекти можливих літніх похолодань та можливого різкого підвищення місячних сум атмосферних опадів, коли їх метеорологічна норма перевищує 60-65 мм/міс.
В спільних публікаціях здобувач самостійно отримав і обґрунтував наведені вище результати, а фізичний аналіз механізмів, які могли б формувати наведені ефекти, проведено спільно з науковим керівником. Також спільно з науковим керівником сформульовані напівемпіричні математичні співвідношення, які можуть скласти основу для побудови сценаріїв змін кліматичних умов України при подальшому глобальному потеплінні.
Апробація результатів дисертації. Основні наукові результати дисертації обговорені на Вчених радах географічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка та Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту, а також на конференціях (симпозіумах), в тому числі на:
·
Міжнародному симпозіумі “Фундаментальные и прикладные проблемы мониторинга и прогноза стихийных бедствий”, (Севастополь, 1998 р.);
·
щорічних конференціях: (ХХІІ-ХХІV) General Assembly of the European Geophysical Society (1997-2000 рр.);
·
The Second International Conference on Climate and Water (Finland, 1998);
·
4th European Conference on Applications of Meteorology (Sweden, 1999);
·
NATO Advanced Research Workshop on Source Control Measures for Stormwater Runoff (Germany, 2000);
·
Українському географічному з’їзді “Україна та глобальні процеси: географічний вимір” (Київ-Луцьк, 2000 р.).
Публікації. Наукові результати дисертації опубліковані в:
·
монографіях (у співавторстві) – [1];
·
статтях у наукових журналах – [2–8];
·
збірниках наукових праць – [9–13];
·
матеріалах і тезах конференцій – [14-20].
Структура і об’єм дисертації. Дисертаційна робота викладена на 142 сторінках машинописного тексту, містить 39 рисунків і 11 таблиць, складається з вступу, п’яти розділів, висновків та списку використаних джерел (119 найменувань), додатків немає.
ЗМІСТ РОБОТИ
У Вступі відмічена актуальність теми дисертації, сформульовані її мета та завдання, наукова новизна і практичне значення. Наведено отримані результати і основні положення, які виносяться на захист.
У першому розділі “Фізичні механізми та основні особливості коливань клімату в минулому” розглянуті основні фізичні механізми формування коливань глобального клімату земної кулі, ритми активності Сонця, які можуть впливати на коливання клімату Землі, зміни елементів земної орбіти та їх вплив на температурний режим Землі, вплив катастрофічного газо-аерозольного забруднення земної атмосфери в результаті зіткнення з іншими космічними тілами на кліматичні умови Землі, фізична природа атмосферного парникового ефекту та механізми його антропогенного підсилення. В цьому ж розділі наведений стислий критичний аналіз основних наукових досліджень українських кліматологів з питань трансформації кліматичних умов України в минулому, в тому числі за останні 100 років. Проведене дослідження є подальшим розвитком робіт українських вчених з питань впливу глобального потепління на регіональні кліматичні умови України.
Інтенсивні дослідження цієї проблеми проводились на кафедрі метеорології та кліматології Київського національного університету імені Тараса Шевченка, в Українському науково-дослідному гідрометеорологічному інституті, Одеському гідрометеорологічному інституті, Севастопольському морському гідрофізичному інституті, Інституті геологічних наук та Інституті географії Академії Наук України тощо.
Основні риси кліматичних умов України, розподіл кліматичних елементів та кліматичне районування території України розглянуті в працях видатного українського кліматолога І.Є. Бучинського. Особливо слід відмітити його праці щодо аналізу літописних записів про катастрофічні стихійні явища на території Руської рівнини за період часу 11-16 ст.ст.. Широкі дослідження мікрокліматичних умов України та їх динаміки провів Щербань М.І. В його працях викладаються закономірності формування мікроклімату, методи мікрокліматичних досліджень та визначення основних мікрокліматичних показників, розглядаються також мікрокліматичні особливості основних типів ландшафтів і їх елементів. Загальні питання, що стосуються динаміки кліматичних умов та її чинників, основних законів і закономірностей, які притаманні атмосферним процесам та явищам, детально розглянуті Школьним Є.П. Цікаві результати щодо сучасної трансформації регіональних кліматичних умов України отримані Волощуком В.М. та групою вчених УкрНДГМІ (Барабаш М.Б. та інші). Основу класичної української кліматології складають результати групи кліматологів, отримані під керівництвом Бабіченко В.М. Особливо слід відмітити дослідження Бабіченко В.М. щодо сучасного сезонно-географічного розподілу повторюваності природних катастрофічних процесів та явищ на території України та Прусова В.А. щодо геоінформаційних технологій оцінки впливу кліматичних умов на екологічний стан довкілля. Знайшли широкий відгук серед української наукової громадськості оригінальні методи довгострокових прогнозів погоди на території України Мартазінової В.Ф.
Надзвичайно перспективними є дослідження з питань довготермінової реакції погодно-кліматичних умов Центральної Європи на варіації океанічних течій Атлантичного океану, проведені Єфімовим В.М. і Полонським О.Б. Розроблені Степаненком С.М. оригінальні способи параметризації та математичного моделювання процесів перенесення тепла та маси в граничному шарі атмосфери над територією України можуть скласти основу регіональної кліматичної математичної моделі для оцінки впливу стрімкого сучасного глобального потепління на кліматичні умови України. В дослідженнях, проведених Веклич М.Ф. та ін., представлені результати кліматичних палеореконструкцій для території України, виділені і класифіковані палеокліматичні епохи.
Дослідження впливу кліматичних умов на агрометеорологічні аспекти народного господарства проведені українськими агрометеорологами Дмитренком В.П., Польовим А.М. та ін. Глибокий аналіз впливу глобального потепління на гідрологічний режим Чорного та Азовського морів зроблено в працях Полонського О.Б., Гожика П.Ф., Шуйського Ю.Д., Дорошенко І.А. та ін. Особливу цінність для даної роботи мало дослідження Гожика П.Ф. щодо палеокліматичних умов південних реґіонів України в епоху голоцену. Широко використані в дисертаційній роботі також геофізичні дослідження Старостенка В.І.
У другому розділі “Вікова трансформація кліматичного поля приземних температур на території України (період інструментальних спостережень)” розглянуті на основі опублікованих матеріалів основні закономірності динаміки глобальної температури Землі (за останні 100 років), сезонний та географічний розподіли сучасного глобального потепління клімату. В цьому ж розділі наведені результати оригінальних досліджень щодо характерних особливостей відносної реакції сучасного кліматичного поля температур на території України на глобальне потепління. Дано обґрунтування (шляхом оригінального статистичного аналізу матеріалів інструментальних гідрометспостережень на 22-х метеостанціях України) ефекту вирівнювання кліматичного поля температури повітря при глобальному потеплінні (рис.1).
Доведено існування ефекту деконтиненталізації кліматичного режиму України при глобальному потеплінні (гіпотеза Берга Л.С.), розглянуті можливі фізичні механізми його формування. Існування ефекту деконтиненталізації кліматичного режиму України виразно ілюструє рис.2. Зауважимо, що ефект похолодання на території України (на фоні глобального потепління) літніх місяців, який витікає з рис.2 та інших статистичних матеріалів, не є все-таки статистично значимим і потребує подальших досліджень.
У третьому розділі “Вікова трансформація кліматичного поля атмосферних опадів на території України” розглянуті за опублікованими матеріалами сучасний широтний розподіл річної суми атмосферних опадів в Північній півкулі та загальні характеристики сучасного кліматичного поля річної суми атмосферних опадів на території України і їх міжрічної мінливості. У цьому ж розділі наведені результати оригінальних досліджень щодо вікового лінійного тренду річної суми атмосферних опадів на території України (за останні 100 років) та трансформації кліматичного поля річної суми опадів на території України в епоху оптимуму голоцену (на основі кліматичних палеореконструкцій), а також розглянуті характерні особливості сучасної трансформації кліматичного поля місячних сум опадів на території України під впливом глобального потепління.
Встановлений в дисертаційному дослідженні ефект вирівнювання кліматичного поля річної суми атмосферних опадів на території України при глобальному потеплінні виразно ілюструє рис.3. Співставлення трансформації річної суми опадів на території України за останні 100 років з її змінами в епоху оптимуму голоцену наведені на рис.4. Зауважимо, що кліматичні умови епохи голоцену сформувалась 5-6 тис. років тому в результаті варіацій елементів земної орбіти та додаткового підсилення атмосферного парникового ефекту через підвищення в атмосфері вмісту вуглекислого газу, метану тощо. Аномалія глобальної температури, відрахована від доіндустріального рівня, складала 0,5-1,0 0С. Вважають, що оптимум голоцену є досить надійним палеоаналогом кліматичних умов на території України для другої половини ХХ ст. – першої половини ХХІ ст.
Ефект немонотонного характеру трансформації кліматичного поля місячної суми опадів на території України при глобальному потеплінні ілюструє рис.5. Підвищення місячних сум опадів за останні 100 років для тих реґіонів та місяців, для яких їх метеорологічна норма перевищує 65 мм/міс, потребує подальшого дослідження, особливо з точки зору виявлення можливих фізичних механізмів формування цього явища.
Зауважимо, що встановлений тип трансформації кліматичного поля інтенсивності атмосферних опадів на території України при більш високому глобальному потеплінні клімату може різко змінити свій характер в зв’язку з гіпотезою, запропонованою в дисертаційному дослідженні, щодо можливості появи ефекту “насичення”. Ефект “насичення” може бути пов’язаний з зсувом північної периферії поясу субтропічних антициклонів на південні реґіони України, коли рівень глобального потепління буде перевищувати 2-50С.
Ефект можливого зсуву північної периферії поясу субтропічних антициклонів на південні реґіони території України підтверджується як матеріалами кліматичних палеореконструкцій для микулинського міжльодовиків’є і оптимуму пліоцену, так і результатами модельних розрахунків за відомою програмою “Ядерна зима”.
У четвертому розділі “Основні закономірності вікового ходу повторюваності катастрофічних явищ природи на території України (за останнє тисячоліття)” розглянута методика дослідження вікового ходу повторюваності та загостреності природних катастрофічних явищ та процесів на території України на основі аналізу історичних (літописних) записів, визначені поняття “повторюваності” та “загостреності” катастрофічних процесів та явищ, побудовані часові ряди повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України в 800-1700 рр., проаналізовані однорідність та ергодичність цих часових рядів, розглянуті умови пуасоновості потоку катастрофічних процесів або явищ. Основними оригінальними результатами, обґрунтованими в цьому розділі, є:
·
часові ряди повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України в 800-1700 рр. (див. табл. 1);
·
характерні особливості вікового ходу повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України в 800-1700 рр.
таблиця 1.
Часові ряди повторюваності катастрофічних процесів та явищ природи на території України і вікові аномалії температури на території Європи
(800-1700 рр).
Катастрофічні
процеси та явища
природи | Роки
800-899 | 900-999 | 1000-1099 | 1100-1199 | 1200-1299 | 1300-1399 | 1400-1499 | 1500-1599 | 1600-1699
Посухи | 0 | 1 | 17 | 23 | 9 | 14 | 9 | 8 | 15
Дощові літа | 4 | 0 | 6 | 8 | 6 | 2 | 3 | 5 | 12
Повені | 0 | 2 | 4 | 16 | 6 | 9 | 8 | 5 | 7
Холодні зими | 5 | 1 | 9 | 13 | 1 | 5 | 16 | 11 | 23
М`які зими | 0 | 0 | 0 | 13 | 4 | 2 | 2 | 0 | 2
Пізні весни | 0 | 0 | 2 | 2 | 0 | 2 | 8 | 3 | 6
Ранні весни | 0 | 0 | 0 | 4 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0
Дощові осені | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | 1 | 5 | 1 | 1
Холоди на початку літа | 0 | 0 | 0 | 3 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2
Морози в кінці літа | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 3 | 1 | 0
Небувалі грози | 0 | 1 | 1 | 13 | 6 | 3 | 4 | 4 | 5
Небувалі бурі | 2 | 1 | 1 | 7 | 3 | 5 | 2 | 2 | 2
Землетруси | 1 | 1 | 5 | 12 | 2 | 0 | 0 | 1 | 5
Врожайні роки | 0 | 1 | 3 | 1 | 1 | 3 | 4 | 1 | 3
“Голодні” роки | 0 | 3 | 16 | 25 | 15 | 18 | 20 | 20 | 37
Епідемії, епізоотії,
пошесть сарани | 0 | 1 | 14 | 13 | 4 | 9 | 12 | 17 | 19
Вікові аномалії
температури Європи, в 0С | -0,15 | 0,10 | 0,08 | 0,27 | 0,14 | 0,09 | -0,57 | -0,42 | -0,56
У п’ятому розділі “Ефект немонотонної залежності повторюваності катастрофічних явищ природи на території України від кліматичних аномалій глобальної температуриcформульований та обґрунтований раніше невідомий в теорії клімату ефект підвищення повторюваності природних катастрофічних процесів та явищ на території України, коли температура планети відхиляється в той чи інший бік (потепління або похолодання) від деякого оптимального рівня.
В цьому розділі детально розглядається також відома гіпотеза щодо причинно-наслідкового (або індикаторного) зв’язку вікових аномалій глобальної температури повітря за останнє тисячоліття з довгоперіодними ритмами сонячної активності. Можливість такого зв’язку ілюструє рис. 6, на якому зіставлені вікові аномалії температури Європи в останньому тисячолітті з аномаліями відносного вмісту 14С в земній атмосфері (відомого індикатора сонячної активності), числа спостережень полярних сяйв та інтенсивних процесів плямоутворення на Сонці, які проведені неозброєним оком в країнах Сходу та на території України.
Ефект немонотонного зв’язку повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України з віковими аномаліями температури Європи досить наглядно ілюструє рис. 7.
Для кількісної оцінки встановленого ефекту побудовані наступні напівемпіричні математичні моделі:
·
квазілінійна модель (залежність повторюваності подій N від абсолютного значення відхилень вікових аномалій температури Європи T від деякого їх значення, рівного 0; вікові аномалії температури Європи, усереднені за 100 років, відраховуються від глобального рівня температури в 1875-1885 рр.):
(1)
·
параболічна модель (квадратична залежність повторюваності подій від відхилень вікових аномалій температури Європи):
(2)
Отримані оцінки емпіричних констант (a, , h1 i h2 ) цих математичних співвідношень для всіх подій, наведених в табл.1, а також оцінки статистичної значимості розглянутих залежностей.
Встановлений в цьому розділі ефект підвищення повторюваності подій на території України при потеплінні або похолоданні для деяких катастрофічних явищ (посух та катастрофічних бур) виразно ілюструє рис. 8.
Для підтвердження встановленого ефекту, а також доведення, що він носить не тільки регіональний характер, а притаманний, в крайньому разі, всій території Європи, в дисертації розглянута також залежність повторюваності природних катастрофічних процесів та явищ за останнє тисячоліття на території всієї Руської рівнини від вікових аномалій температури Європи (див.рис.10). Щоб зняти психологічний фактор, який може відігравати певну роль при обробці літописних записів, були використані безпосередньо (без додаткового узагальнення) матеріали вибірки Борисенкова-Пасецького. Крім того, використано плинне згладжування даних з періодом 100 років і кроком 50 років.
ВИСНОВКИ
1.
Встановлено ефект вирівнювання кліматичного поля середньомісячних температур на території України при глобальному потеплінні. За останні 100 років в тих реґіонах і для тих місяців, де температура на території України порівняно висока, вона практично не змінилась, а в тих реґіонах і для тих місяців, де було порівняно холодно, температура підвищилась.
2.
Доведено існування ефекту деконтиненталізації клімату України при глобальному потеплінні (гіпотеза Берга). За останні 100 років на території України амплітуда сезонного ходу температури повітря (точніше, його річної гармоніки) знизилась на ~ 0,40С (середня на території України місячна метеорологічна норма амплітуди температури, приведеної до рівня моря, складає 12,60С).
3.
Встановлено ефект вирівнювання кліматичного поля річних сум опадів на території України при глобальному потеплінні. В північно-західних реґіонах України, де річна сума опадів порівняно висока, за останні 100 років вона зменшилась приблизно на 5–10 %, а в південно-східних реґіонах, де річна сума опадів низька, вона підвищилась приблизно на 10–15 %.
4.
Виявлено ефект немонотонної трансформації кліматичного поля середньомісячних інтенсивностей атмосферних опадів на території України при глобальному потеплінні: підвищення інтенсивності опадів для тих реґіонів і місяців, для яких норма або мала, або висока, та зниження інтенсивності, де норма приймала середнє в Україні значення. Ефект вирівнювання кліматичного поля середньомісячних інтенсивностей атмосферних опадів спостерігався тільки для тих місяців та реґіонів України, для яких місячна метеорологічна норма була нижча, ніж ~65 мм/міс. Для тих же місяців та реґіонів України, для яких місячна метеорологічна норма опадів перевищує ~65 мм/міс, за останні 100 років відбулось певне підвищення середньомісячної інтенсивності опадів.
5.
Побудовані часові ряди повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України у 800–1700 рр. Проаналізовані однорідність та ергодичність часових рядів літописних свідчень про катастрофічні процеси та явища на території України. Проведено статистичне дослідження пуасоновості потоку катастрофічних процесів та явищ на території України.
6.
Встановлено немонотонний зв’язок повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України з віковим коливаннями глобальної температури. Повторюваність катастрофічних природних подій на території України була тим вища, чим більше відхилялась температура Європи в той чи інший бік від якогось фіксованого рівня.
7.
Підтверджено існування немонотонного зв’язку між повторюваністю катастрофічних процесів та явищ та віковими коливаннями глобальної температури шляхом аналізу літописних свідчень для Західної Європи та незалежної вибірки Борисенкова–Пасецького для Руської рівнини.
8.
Обґрунтована раніше запропонована іншими вченими гіпотеза щодо причинно-наслідкового (або індикаторного) зв’язку між віковими коливаннями температури Європи та довгоперіодними ритмами сонячної активності (циклом Глайсберга).
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ:
1.
Бабіченко В.М., Бойченко С.Г., Коршенко Ф.В. та ін. Клімат Києва. –Київ. –1995. –80 с.
2.
Волощук В.М., Бойченко С.Г. Полуэмпирические модели глобального климата //Метеорология и гидрология. –1992. -№8.-С.5-17.
3.
Волощук В.М., Бойченко С.Г. Реакція сезонного ходу приземної температури України на глобальне потепління клімату //Доповіді НАНУ. –1997. -№ 9. -С.113-118.
4.
Волощук В.М., Бойченко С.Г. Вплив загального глобального потепління клімату на середньорічну інтенсивність атмосферних опадів в Україні //Доповіді НАНУ. –1998. -№ 6. -С. 125-130.
5.
Бойченко С.Г., Волощук В.М., Дорошенко І.А. Глобальне потепління та його наслідки на території України //Український географічний журнал. –2000. -№3. -С. 59-68.
6.
Бойченко С.Г., Волощук В.М. Ефект різкого підвищення повторюваності катастрофічних процесів та явищ природи на території України при глобальному потеплінні або похолоданні клімату. //Доповіді НАН України. –2001. -№5.
7.
Бойченко С.Г., Волощук В.М. Ефект немонотонної залежності повторюваності катастрофічних явищ природи на території України від кліматичних аномалій приземної температури Європи //Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка, сер. Географія.-2001. -Вип. 47.
8.
Бойченко С.Г. Вплив кліматичних коливань температури приземного повітря на повторюваність катастрофічних явищ природи на території України //Наук. праці УкрНДГМІ. –1999. -Вип. 247. -С. 76-90.
9.
Бойченко С.Г. Статистичний аналіз повторюваності катастрофічних гідрометеорологічних явищ на території України минулого тисячоліття //Зб. праць “Ерозія Берегів Чорного і Азовського морів”, Київ. –1999. -С.89-92.
10.
Бойченко С.Г. Вероятностная пуассоновская модель повторяемости катастрофических стихийных явлений на территории Украины за последние 1000 лет (по материалам исторических записей) //Вісник науково-технічних розробок, ”Знання” –1999. -№3.-С.45-48.
11.
Бойченко С.Г. Основні закономірності вікового ходу повторюваності катастрофічних явищ природи на території України (за останнє тисячоліття). //Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка, сер. Географія. –2000. -Вип. 46. -С. 28–34.
12.
Бойченко С.Г. Вплив вікових коливань глобального температурного режиму на повторюваність катастрофічних гідрометеорологічних явищ на території України //Зб. праць “Україна та глобальні процеси: географічний вимір”, Київ-Луцьк. –2000. Т.2. -С. 228-233.
13.
Бойченко С.Г., Волощук В.М., Дорошенко І.А. Закономірності формування мікрокліматичних умов відкритих ландшафтів України //Зб. праць “Проблеми ландшафтного різноманіття України”, Київ. -2000. -С.243-247.
14.
Boychenko S.G., Voloshchuk V.M. Some features of the climate field transformation on the Ukraine for last 100 years. Annales Geophysicae,1997. –V.15 S. -Part II. –P. 478.
15.
Boychenko S.G. Main regularities of climate change of Ukraine in the past. Annales Geophysicae,1997. –V.16 S. –Part II. -P. 315.
16.
Boychenko S.G., Voloshchuk V.M. Тransformation of climatic field of precipitation in central Europe under influence of global warming. Climate and water. Finland, 1998. -P.1254-1262.
17.
Boychenko S.G. The analysis of statistical dependence of repeatability of hydrometeorological phenomena on the territory on the Ukraine from fluctuations of global temperature. Annales Geophysicae, 1999. –V.17 S. –Part II.–P. 257.
18.
Boychenko S.G., Doroshenko I.A., Voloshchuk V.M. Semi-empirical probability forecast models of possible changes of hуdrometeorological conditions on the Ukraine in the near future. 4th European Conference on Applications of Meteorology (ECAM) 1999. –Р.260-261.
19.
Boychenko S. The statistical model of catastrophic hydro-meteorological phenomena on the Ukraine (on the historical records). Annales Geophysicae, 2000. -V.18 S. –Part II. –P. 417.
20.
Boychenko S., Voloshchuk V. Repeatability of extreme stormwater runoff in Ukraine. Матеріали Симпозіуму NATO ARW, St. Marienthal (Germany), 2000.
АНОТАЦІЇ
Бойченко С.Г. Реакція кліматичних умов України та повторюваності природних катастрофічних явищ на глобальне потепління. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.09 – метеорологія, кліматологія, агрометеорологія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2001.
Дисертація присвячена розробці наукових основ сценаріїв можливих змін кліматичних умов України та повторюваності природних катастрофічних явищ і процесів на її території в близькому майбутньому (в ХХІ ст.). Досліджені особливості відносної трансформації кліматичних полів температур повітря та інтенсивності атмосферних опадів за останні 100 років на території України під впливом глобального потепління та характерні закономірності вікового ходу аномалій температури Європи і повторюваності природних катастрофічних явищ та процесів на території України в останньому тисячолітті. Побудовані та обґрунтовані відповідні напівемпіричні співвідношення, які характеризують реакцію кліматичних умов України та повторюваності природних катастрофічних явищ на глобальне потепління, якщо його рівень не перевищує 1–20С.
В дисертації використані матеріали інструментальних гідрометспостережень на метеостанціях України за останні 100 років, літописні свідчення щодо появи природних катастрофічних явищ та процесів на території України в останньому тисячолітті, результати опосередкованих оцінок аномалій приземної температури Європи в останньому тисячолітті та матеріали кліматичних палеореконструкцій для оптимуму голоцену і микулинського міжльодовиків’я.
Ключові слова: глобальне потепління, кліматичне поле приземних температур повітря, кліматичне поле інтенсивності атмосферних опадів, повторюваність природних катастрофічних процесів та явищ, вікові аномалії глобальної температури, кліматичні палеореконструкції, сценарії змін клімату.
Бойченко С.Г. Реакция климатических условий Украины и повторяемости природных катастрофических явлений на глобальное потепление. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук по специальности 11.00.09 – метеорология, климатология, агрометеорология. – Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2001.
Диссертация посвящена разработке научных основ сценариев возможных изменений климатических условий Украины и повторяемости природных катастрофических явлений и процессов на ее территории в близком будущем (в ХХІ ст.). Исследованы особенности относительной трансформации климатических полей приземных температур воздуха и интенсивности атмосферных осадков за последние 100 лет на территории Украины под влиянием глобального потепления и характерные закономерности векового хода аномалий приземной температуры Европы и повторяемости природных катастрофических явлений и процессов на территории Украины в последнем тысячелетии. Построены и обоснованы соответствующие полуэмпирические соотношения, характеризующие реакцию климатических условий Украины и повторяемости природных катастрофических явлений на глобальное потепление, если его уровень не превышает 1–20С.
Установлен эффект выравнивания климатического поля среднемесячных температур на территории Украины при глобальном потеплении. За последние 100 лет в тех регионах и для тех месяцев, где температура на территории Украины сравнительно высокая, она практически не изменилась, а в тех регионах и для тех месяцев, где было сравнительно холодно, приземная температура поднялась.
Доказано существование эффекта деконтинентализации климата Украины при глобальном потеплении. За последние 100 лет на территории Украины амплитуда сезонного хода (точнее, годовой гармоники) температуры приземного воздуха снизилась на ~0,40С (средняя по территории Украины месячная метеорологическая норма амплитуды температуры, приведенной к уровню моря, составляет 12,60С).
Установлен эффект выравнивания климатического поля годовых сумм осадков на территории Украины при глобальном потеплении. В северо-западных регионах Украины, где годовая сумма осадков сравнительно высокая, за последние 100 лет она понизилась приблизительно на 5–10 %, а в юго-восточных регионах, где годовая сумма осадков низкая, она повысилась приблизительно на 10–15 %.
Выявлен эффект немонотонной трансформации климатического поля среднемесячных интенсивностей атмосферных осадков на территории Украины при глобальном потеплении: повышение интенсивности осадков для тех регионов и месяцев, для которых норма или низкая, или высокая, и снижение интенсивности, где норма принимала среднее по Украине значение. Эффект выравнивания климатического поля среднемесячных интенсивностей атмосферных осадков наблюдался только для тех месяцев и регионов Украины, для которых месячная метеорологическая норма была ниже, чем ~65 мм/мес. Для тех же месяцев и регионов Украины, для которых месячная метеорологическая норма осадков превышает ~65 мм/мес, за последние 100 лет произошло определенное повышение среднемесячной интенсивности осадков.
Построены временные ряды повторяемости катастрофических процессов и явлений на территории Украины в 800–1700 гг. Проанализированы однородность и эргодичность временных рядов летописных свидетельств о катастрофических процессах и явлениях на территории Украины. Проведено статистическое исследование пуассоновости потока катастрофических процессов и явлений на территории Украины.
Установлена немонотонная связь повторяемости катастрофических процессов и явлений на территории Украины с вековыми колебаниями глобальной температуры. Повторяемость катастрофических природных событий на территории Украины была тем выше, чем сильнее отклонялась температура Европы в ту или другую сторону от какого-то оптимального уровня.
Подтверждено существование немонотонной связи между повторяемостью катастрофических процессов и явлений и вековыми колебаниями глобальной температуры путем анализа летописных свидетельств для Западной Европы и независимой выборки Борисенкова–Пасецкого для Русской равнины.
Обоснована ранее предложенная другими учеными гипотеза относительно причинно-следственной (или индикаторной) связи между вековыми колебаниями температуры Европы и долгопериодными ритмами солнечной активности (циклом Глайсберга).
В диссертации использованы материалы инструментальных гидрометнаблюдений на метеостанциях Украины за последние 100 лет, летописные свидетельства относительно появления природных катастрофических явлений и процессов на территории Украины в последнем тысячелетии, результаты опосредованных оценок аномалий температуры Европы в последнем тысячелетии и материалы климатических палеореконструкций для оптимума голоцена и микулинского межледниковья.
Ключевые слова: глобальное потепление, климатическое поле приземных температур воздуха, климатическое поле интенсивности атмосферных осадков, повторяемость природных катастрофических процессов и явлений, вековые аномалии глобальной температуры, климатические палеореконструкции, сценарии изменений климата.
Boychenko S.G. An influence of global warming on climatic conditions in the Ukraine and repeatability of the natural catastrophic phenomena. – Manuscript.
Thesis is for a scientific degree of a Candidate of Geographical Sciences in the speciality 11.00.09 – meteorology, climatology, agrometeorology. – Kyiv Taras Shevchenko National University, Kyiv, 2001.
In the thesis scientific base for construction of the scenarios of possible changes of climatic conditions of the Ukraine and repeatability of the natural catastrophic phenomena and processes in its territory in the near future (in ХХІ century) have been worked out. The features of relative transformation of climatic fields of temperatures and atmospheric precipitation intensity for last 100 years in the Ukraine and characteristics of age course of the natural catastrophic phenomena and processes in the Ukraine in last millenium under influence of global warming (or global cooling) have been investigated. Semi-empirical equations which are describing the influence of global warming, if its level does not exceed 1-20С, on climatic conditions of the Ukraine and repeatability of the natural catastrophic phenomena have been constructed and proved.
In the thesis the following data have been used: the data of instrumental hydrometeoobservations on meteostations of the Ukraine for last 100 years, historical recordings (manuscripts) concerning occurrence of the natural catastrophic phenomena and processes in the Ukraine in last millenium, assessments of temperature anomalies in Europe in last millenium, results of climatic paleo-reconstruction for an Holocene optimum and Mykulyn interglacial.
Keywords: global warming, climatic field of temperatures, climatic field of atmospheric precipitation intensity, repeatability of natural catastrophic processes and phenomena, century global temperature anomalies, climatic paleo-reconstruction, scenarios of climate changes.
БОЙЧЕНКО Світлана Григорівна
УДК 551.583: 551.588
РЕАКЦІЯ КЛІМАТИЧНИХ УМОВ УКРАЇНИ ТА ПОВТОРЮВАНОСТІ
ПРИРОДНИХ КАТАСТРОФІЧНИХ ЯВИЩ НА ГЛОБАЛЬНЕ ПОТЕПЛІННЯ
11.00.09–метеорологія, кліматологія, агрометеорологія
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата географічних наук
Київ – 2001
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі метеорології та кліматології Київського національного університету імені Тараса Шевченка
Науковий керівник
доктор фізико-математичних наук, професор
Волощук Володимир Михайлович
Київський національний університет імені Тараса Шевченка,
географічний факультет
завідувач кафедри метеорології та кліматології.
Офіційні опоненти:
доктор фізико-математичних наук
Прусов Віталій Арсенійович
Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут
головний науковий співробітник
доктор географічних наук, професор
Полонський Олександр Борисович
Морський гідрофізичний інститут НАН України
головний науковий співробітник
Провідна установа:
Одеський гідрометеорологічний інститут
Міністерства освіти і науки України.
Захист відбудеться 01.06.2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.22 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 03022, м. Київ-22, вул. Васильківська, 90, географічний факультет
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, Київ-33, вул. Володимирська, 64
Автореферат розісланий 25 квітня 2001 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Д 26.001.22
кандидат географічних наук В.В. Гребінь
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Повсюдна зацікавленість кліматичними проблемами в другій половині ХХ ст. пов’язаний з усвідомленням науковою громадськістю світу того факту, що земна кліматична система, будучи енергетично відкритою, може змінювати стан своєї термодинамічної рівноваги (причому і суто випадково, і детерміновано) під впливом змін природних кліматоформуючих факторів, а також через чинники антропогенного походження, особливо в результаті антропогенного забруднення атмосфери газо-аерозольними домішками. Щоправда, донедавна одна з найважливіших складових цієї проблеми – глобальне потепління клімату в результаті антропогенного підсилення парникового ефекту – мала все ж суто науковий характер. І лише в середині 80-х років різко визначились її екологічні та соціально-політичні аспекти.
Однією з важливих міжнародних дій з проблеми глобального потепління є розробка та прийняття Рамкової Конвенції зі змін клімату (Ріо-де-Жанейро, червень 1992 року). Ця Рамкова Конвенція ратифікована Україною і тим самим Україна взяла на себе певні обов’язки, серед яких вважаємо за доцільне виділити наступні:
·
впроваджувати заходи для зменшення забруднення атмосфери парниковими газо-аерозольними домішками і підвищувати ефективність поглиначів парникових газів на національній території;
·
підвищувати інтенсивність і ефективність наукових досліджень з питань глобальних та регіональних змін клімату та з питань оцінки екологічних і соціально-економічних наслідків від глобального потепління;
·
підняти рівень кваліфікації інженерних та наукових кадрів з питань сучасних глобальних і регіональних змін клімату;
·
створити можливості для широкого і об’єктивного інформування громадськості країни з питань змін клімату, їх екологічних та соціально-економічних наслідків.
При визначенні стратегії сталого соціально-економічного розвитку України необхідність урахування можливих змін клімату пов’язана з рядом обставин. Головні з них:
·
різко виражена чутливість сільського господарства, енергетики, гідроресурсів країни до коливань регіональних кліматичних умов у зв’язку зі специфічним географічним розташуванням території України. Особливу тривогу викликає можливість катастрофічного виснаження ресурсів прісної води при потеплінні;
·
висока повторюваність катастрофічних природних процесів та явищ на території України (посухи, повені, катастрофічні бурі, зледеніння об’єктів, градобої тощо), яка може несприятливо відреагувати на глобальне потепління;
·
можлива несприятлива реакція на глобальне потепління екосистем Чорного і Азовського морів та поверхневих вод, котрі відіграють дуже важливу роль в народному господарстві України.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові результати, наведені в дисертації, отримані при проведенні досліджень за темами:
·
“Дослідження фізичних механізмів, які відповідальні за формування змін реґіонального клімату України в результаті глобального потепління, викликаного різким антропогенним підсиленням атмосферного парникового ефекту” (План НДР НДЧ Київського національного університету імені Тараса Шевченка, 1996-2000 рр.);
·
“Розробка напівемпіричних статистичних моделей можливої трансформації кліматичного поля атмосферних опадів на території України в першій половині 21 століття” (розділ НДР Кліматичної програми України, 1999-2000 рр.);
·
“Дослідження закономірностей динаміки, мікрофізики та механізмів утворення хмар та опадів над Україною при їх природному розвитку та при активних впливах на них кристалізуючими та іншими реагентами” (План НДР НАНУ, УкрНДГМІ, 1996-2000 рр.).
Мета дослідження. Основною метою проведених досліджень було вияснити, яким чином і наскільки відреагували кліматичні умови України на глобальне потепління та розробити наукові основи для побудови сценаріїв можливих змін кліматичних умов України при подальшому глобальному потеплінні.
Завдання дослідження:
·
встановити характер трансформації кліматичного поля температури України при глобальному потеплінні;
·
виявити характерні особливості трансформації кліматичного поля інтенсивності атмосферних опадів на території України при глобальному потеплінні;
·
оцінити, яким чином може відреагувати повторюваність катастрофічних процесів та явищ на території України на глобальне потепління.
0б’єкт дослідження. Об’єктами дослідження в дисертації є кліматичні поля температури та інтенсивності атмосферних опадів на території України, повторюваність природних катастрофічних процесів та явищ на території України.
Предмет дослідження. Вікова трансформація кліматичних полів температури та інтенсивності атмосферних опадів на території України, динаміка повторюваності природних катастрофічних процесів та явищ на території України.
Методи дослідження:
·
побудова напівемпіричних математичних співвідношень на основі теорії подібності теплих епох;
·
оригінальний статистичний аналіз інструментальних гідрометспостережень на метеостанціях України за останні 100 років;
·
аналіз історичних (літописних) записів щодо появи природних катастрофічних процесів та явищ на території України за останнє тисячоліття.
Наукова цінність одержаних результатів (основні наукові положення, які захищаються в дисертації):
§
вперше встановлено ефект вирівнювання кліматичного поля середньомісячних температур на території України при глобальному потеплінні;
§
вперше доведено існування ефекту деконтиненталізації клімату України при глобальному потеплінні;
§
вперше встановлено ефект вирівнювання кліматичного поля річних сум опадів на території України при глобальному потеплінні;
§
вперше виявлено ефект немонотонної трансформації кліматичного поля середньомісячних інтенсивностей атмосферних опадів на території України при глобальному потеплінні;
§
побудовані часові ряди повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України у 800–1700 рр.;
§
вперше встановлено немонотонний зв’язок повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України з віковими коливаннями глобальної температури.
Практичне значення одержаних результатів. Одержані в дисертації результати складають наукову основу для побудови сценаріїв можливих змін клімату України при подальшому глобальному потеплінні і можуть бути використані:
·
при розробці позиції України з питань міжнародних та регіональних заходів для реалізації Рамкової Конвенції зі змін клімату;
·
при плануванні національної стратегії з адаптації народного господарства України до нових кліматичних умов та при розробці заходів для пом’якшення несприятливих екологічних та соціально-економічних наслідків від глобального потепління.
Одержані в дисертації наукові результати використані при розробці спецкурсів “Клімат України” та “Історія клімату”, які читає здобувач наукового ступеня на географічному факультеті Київського національного університету імені Тараса Шевченка.
Особистий внесок здобувача. Постановка наукових завдань дослідження розроблена здобувачем спільно з науковим керівником. Для вирішення завдань дисертаційного дослідження здобувачем самостійно:
·
проведено збір необхідного фактичного матеріалу (середньомісячні температури та інтенсивність атмосферних опадів – за матеріалами інструментальних гідрометспостережень, повторюваність природних катастрофічних явищ – за матеріалами історичних записів);
·
створено комп’ютерний банк використаних емпіричних даних;
·
підібрані палеоаналоги з температурним режимом на 1–30С вище доіндустріального рівня (оптимум пліоцену, микулинське міжльодовиків’я, оптимум голоцену) – за опублікованими матеріалами.
Здобувачем самостійно отримані і опубліковані в особистих працях наступні наукові результати:
·
часові ряди повторюваності природних катастрофічних явищ на території України та Західної Європи (для деяких явищ). Проведено також співставлення з часовими рядами, які побудовані іншими авторами;
·
в результаті статистичного дослідження доведено пуасоновість потоку катастрофічних процесів та явищ на території України;
·
існування ефекту немонотонного зв’язку повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України з віковим коливаннями глобальної температури;
·
обґрунтовано раніше запропоновану іншими вченими гіпотезу щодо причинно-наслідкового (або індикаторного) зв’язку між віковими коливаннями температури Європи та довгоперіодними ритмами сонячної активності (циклом Глайсберга).
Здобувачем проведено оригінальний статистичний аналіз відносної трансформації кліматичних полів температури повітря та інтенсивності атмосферних опадів, отримані і опубліковані (спільно з науковим керівником) наступні наукові результати:
·
ефекти вирівнювання кліматичного поля середньомісячних температур та інтенсивності атмосферних опадів на території України при глобальному потеплінні;
·
доведення гіпотези Берга А.С. для реґіону України (ефекту деконтиненталізації клімату при глобальному потеплінні);
·
ефекти можливих літніх похолодань та можливого різкого підвищення місячних сум атмосферних опадів, коли їх метеорологічна норма перевищує 60-65 мм/міс.
В спільних публікаціях здобувач самостійно отримав і обґрунтував наведені вище результати, а фізичний аналіз механізмів, які могли б формувати наведені ефекти, проведено спільно з науковим керівником. Також спільно з науковим керівником сформульовані напівемпіричні математичні співвідношення, які можуть скласти основу для побудови сценаріїв змін кліматичних умов України при подальшому глобальному потеплінні.
Апробація результатів дисертації. Основні наукові результати дисертації обговорені на Вчених радах географічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка та Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту, а також на конференціях (симпозіумах), в тому числі на:
·
Міжнародному симпозіумі “Фундаментальные и прикладные проблемы мониторинга и прогноза стихийных бедствий”, (Севастополь, 1998 р.);
·
щорічних конференціях: (ХХІІ-ХХІV) General Assembly of the European Geophysical Society (1997-2000 рр.);
·
The Second International Conference on Climate and Water (Finland, 1998);
·
4th European Conference on Applications of Meteorology (Sweden, 1999);
·
NATO Advanced Research Workshop on Source Control Measures for Stormwater Runoff (Germany, 2000);
·
Українському географічному з’їзді “Україна та глобальні процеси: географічний вимір” (Київ-Луцьк, 2000 р.).
Публікації. Наукові результати дисертації опубліковані в:
·
монографіях (у співавторстві) – [1];
·
статтях у наукових журналах – [2–8];
·
збірниках наукових праць – [9–13];
·
матеріалах і тезах конференцій – [14-20].
Структура і об’єм дисертації. Дисертаційна робота викладена на 142 сторінках машинописного тексту, містить 39 рисунків і 11 таблиць, складається з вступу, п’яти розділів, висновків та списку використаних джерел (119 найменувань), додатків немає.
ЗМІСТ РОБОТИ
У Вступі відмічена актуальність теми дисертації, сформульовані її мета та завдання, наукова новизна і практичне значення. Наведено отримані результати і основні положення, які виносяться на захист.
У першому розділі “Фізичні механізми та основні особливості коливань клімату в минулому” розглянуті основні фізичні механізми формування коливань глобального клімату земної кулі, ритми активності Сонця, які можуть впливати на коливання клімату Землі, зміни елементів земної орбіти та їх вплив на температурний режим Землі, вплив катастрофічного газо-аерозольного забруднення земної атмосфери в результаті зіткнення з іншими космічними тілами на кліматичні умови Землі, фізична природа атмосферного парникового ефекту та механізми його антропогенного підсилення. В цьому ж розділі наведений стислий критичний аналіз основних наукових досліджень українських кліматологів з питань трансформації кліматичних умов України в минулому, в тому числі за останні 100 років. Проведене дослідження є подальшим розвитком робіт українських вчених з питань впливу глобального потепління на регіональні кліматичні умови України.
Інтенсивні дослідження цієї проблеми проводились на кафедрі метеорології та кліматології Київського національного університету імені Тараса Шевченка, в Українському науково-дослідному гідрометеорологічному інституті, Одеському гідрометеорологічному інституті, Севастопольському морському гідрофізичному інституті, Інституті геологічних наук та Інституті географії Академії Наук України тощо.
Основні риси кліматичних умов України, розподіл кліматичних елементів та кліматичне районування території України розглянуті в працях видатного українського кліматолога І.Є. Бучинського. Особливо слід відмітити його праці щодо аналізу літописних записів про катастрофічні стихійні явища на території Руської рівнини за період часу 11-16 ст.ст.. Широкі дослідження мікрокліматичних умов України та їх динаміки провів Щербань М.І. В його працях викладаються закономірності формування мікроклімату, методи мікрокліматичних досліджень та визначення основних мікрокліматичних показників, розглядаються також мікрокліматичні особливості основних типів ландшафтів і їх елементів. Загальні питання, що стосуються динаміки кліматичних умов та її чинників, основних законів і закономірностей, які притаманні атмосферним процесам та явищам, детально розглянуті Школьним Є.П. Цікаві результати щодо сучасної трансформації регіональних кліматичних умов України отримані Волощуком В.М. та групою вчених УкрНДГМІ (Барабаш М.Б. та інші). Основу класичної української кліматології складають результати групи кліматологів, отримані під керівництвом Бабіченко В.М. Особливо слід відмітити дослідження Бабіченко В.М. щодо сучасного сезонно-географічного розподілу повторюваності природних катастрофічних процесів та явищ на території України та Прусова В.А. щодо геоінформаційних технологій оцінки впливу кліматичних умов на екологічний стан довкілля. Знайшли широкий відгук серед української наукової громадськості оригінальні методи довгострокових прогнозів погоди на території України Мартазінової В.Ф.
Надзвичайно перспективними є дослідження з питань довготермінової реакції погодно-кліматичних умов Центральної Європи на варіації океанічних течій Атлантичного океану, проведені Єфімовим В.М. і Полонським О.Б. Розроблені Степаненком С.М. оригінальні способи параметризації та математичного моделювання процесів перенесення тепла та маси в граничному шарі атмосфери над територією України можуть скласти основу регіональної кліматичної математичної моделі для оцінки впливу стрімкого сучасного глобального потепління на кліматичні умови України. В дослідженнях, проведених Веклич М.Ф. та ін., представлені результати кліматичних палеореконструкцій для території України, виділені і класифіковані палеокліматичні епохи.
Дослідження впливу кліматичних умов на агрометеорологічні аспекти народного господарства проведені українськими агрометеорологами Дмитренком В.П., Польовим А.М. та ін. Глибокий аналіз впливу глобального потепління на гідрологічний режим Чорного та Азовського морів зроблено в працях Полонського О.Б., Гожика П.Ф., Шуйського Ю.Д., Дорошенко І.А. та ін. Особливу цінність для даної роботи мало дослідження Гожика П.Ф. щодо палеокліматичних умов південних реґіонів України в епоху голоцену. Широко використані в дисертаційній роботі також геофізичні дослідження Старостенка В.І.
У другому розділі “Вікова трансформація кліматичного поля приземних температур на території України (період інструментальних спостережень)” розглянуті на основі опублікованих матеріалів основні закономірності динаміки глобальної температури Землі (за останні 100 років), сезонний та географічний розподіли сучасного глобального потепління клімату. В цьому ж розділі наведені результати оригінальних досліджень щодо характерних особливостей відносної реакції сучасного кліматичного поля температур на території України на глобальне потепління. Дано обґрунтування (шляхом оригінального статистичного аналізу матеріалів інструментальних гідрометспостережень на 22-х метеостанціях України) ефекту вирівнювання кліматичного поля температури повітря при глобальному потеплінні (рис.1).
Доведено існування ефекту деконтиненталізації кліматичного режиму України при глобальному потеплінні (гіпотеза Берга Л.С.), розглянуті можливі фізичні механізми його формування. Існування ефекту деконтиненталізації кліматичного режиму України виразно ілюструє рис.2. Зауважимо, що ефект похолодання на території України (на фоні глобального потепління) літніх місяців, який витікає з рис.2 та інших статистичних матеріалів, не є все-таки статистично значимим і потребує подальших досліджень.
У третьому розділі “Вікова трансформація кліматичного поля атмосферних опадів на території України” розглянуті за опублікованими матеріалами сучасний широтний розподіл річної суми атмосферних опадів в Північній півкулі та загальні характеристики сучасного кліматичного поля річної суми атмосферних опадів на території України і їх міжрічної мінливості. У цьому ж розділі наведені результати оригінальних досліджень щодо вікового лінійного тренду річної суми атмосферних опадів на території України (за останні 100 років) та трансформації кліматичного поля річної суми опадів на території України в епоху оптимуму голоцену (на основі кліматичних палеореконструкцій), а також розглянуті характерні особливості сучасної трансформації кліматичного поля місячних сум опадів на території України під впливом глобального потепління.
Встановлений в дисертаційному дослідженні ефект вирівнювання кліматичного поля річної суми атмосферних опадів на території України при глобальному потеплінні виразно ілюструє рис.3. Співставлення трансформації річної суми опадів на території України за останні 100 років з її змінами в епоху оптимуму голоцену наведені на рис.4. Зауважимо, що кліматичні умови епохи голоцену сформувалась 5-6 тис. років тому в результаті варіацій елементів земної орбіти та додаткового підсилення атмосферного парникового ефекту через підвищення в атмосфері вмісту вуглекислого газу, метану тощо. Аномалія глобальної температури, відрахована від доіндустріального рівня, складала 0,5-1,0 0С. Вважають, що оптимум голоцену є досить надійним палеоаналогом кліматичних умов на території України для другої половини ХХ ст. – першої половини ХХІ ст.
Ефект немонотонного характеру трансформації кліматичного поля місячної суми опадів на території України при глобальному потеплінні ілюструє рис.5. Підвищення місячних сум опадів за останні 100 років для тих реґіонів та місяців, для яких їх метеорологічна норма перевищує 65 мм/міс, потребує подальшого дослідження, особливо з точки зору виявлення можливих фізичних механізмів формування цього явища.
Зауважимо, що встановлений тип трансформації кліматичного поля інтенсивності атмосферних опадів на території України при більш високому глобальному потеплінні клімату може різко змінити свій характер в зв’язку з гіпотезою, запропонованою в дисертаційному дослідженні, щодо можливості появи ефекту “насичення”. Ефект “насичення” може бути пов’язаний з зсувом північної периферії поясу субтропічних антициклонів на південні реґіони України, коли рівень глобального потепління буде перевищувати 2-50С.
Ефект можливого зсуву північної периферії поясу субтропічних антициклонів на південні реґіони території України підтверджується як матеріалами кліматичних палеореконструкцій для микулинського міжльодовиків’є і оптимуму пліоцену, так і результатами модельних розрахунків за відомою програмою “Ядерна зима”.
У четвертому розділі “Основні закономірності вікового ходу повторюваності катастрофічних явищ природи на території України (за останнє тисячоліття)” розглянута методика дослідження вікового ходу повторюваності та загостреності природних катастрофічних явищ та процесів на території України на основі аналізу історичних (літописних) записів, визначені поняття “повторюваності” та “загостреності” катастрофічних процесів та явищ, побудовані часові ряди повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України в 800-1700 рр., проаналізовані однорідність та ергодичність цих часових рядів, розглянуті умови пуасоновості потоку катастрофічних процесів або явищ. Основними оригінальними результатами, обґрунтованими в цьому розділі, є:
·
часові ряди повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України в 800-1700 рр. (див. табл. 1);
·
характерні особливості вікового ходу повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України в 800-1700 рр.
таблиця 1.
Часові ряди повторюваності катастрофічних процесів та явищ природи на території України і вікові аномалії температури на території Європи
(800-1700 рр).
Катастрофічні
процеси та явища
природи | Роки
800-899 | 900-999 | 1000-1099 | 1100-1199 | 1200-1299 | 1300-1399 | 1400-1499 | 1500-1599 | 1600-1699
Посухи | 0 | 1 | 17 | 23 | 9 | 14 | 9 | 8 | 15
Дощові літа | 4 | 0 | 6 | 8 | 6 | 2 | 3 | 5 | 12
Повені | 0 | 2 | 4 | 16 | 6 | 9 | 8 | 5 | 7
Холодні зими | 5 | 1 | 9 | 13 | 1 | 5 | 16 | 11 | 23
М`які зими | 0 | 0 | 0 | 13 | 4 | 2 | 2 | 0 | 2
Пізні весни | 0 | 0 | 2 | 2 | 0 | 2 | 8 | 3 | 6
Ранні весни | 0 | 0 | 0 | 4 | 0 | 0 | 2 | 0 | 0
Дощові осені | 0 | 0 | 2 | 0 | 0 | 1 | 5 | 1 | 1
Холоди на початку літа | 0 | 0 | 0 | 3 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2
Морози в кінці літа | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 3 | 1 | 0
Небувалі грози | 0 | 1 | 1 | 13 | 6 | 3 | 4 | 4 | 5
Небувалі бурі | 2 | 1 | 1 | 7 | 3 | 5 | 2 | 2 | 2
Землетруси | 1 | 1 | 5 | 12 | 2 | 0 | 0 | 1 | 5
Врожайні роки | 0 | 1 | 3 | 1 | 1 | 3 | 4 | 1 | 3
“Голодні” роки | 0 | 3 | 16 | 25 | 15 | 18 | 20 | 20 | 37
Епідемії, епізоотії,
пошесть сарани | 0 | 1 | 14 | 13 | 4 | 9 | 12 | 17 | 19
Вікові аномалії
температури Європи, в 0С | -0,15 | 0,10 | 0,08 | 0,27 | 0,14 | 0,09 | -0,57 | -0,42 | -0,56
У п’ятому розділі “Ефект немонотонної залежності повторюваності катастрофічних явищ природи на території України від кліматичних аномалій глобальної температуриcформульований та обґрунтований раніше невідомий в теорії клімату ефект підвищення повторюваності природних катастрофічних процесів та явищ на території України, коли температура планети відхиляється в той чи інший бік (потепління або похолодання) від деякого оптимального рівня.
В цьому розділі детально розглядається також відома гіпотеза щодо причинно-наслідкового (або індикаторного) зв’язку вікових аномалій глобальної температури повітря за останнє тисячоліття з довгоперіодними ритмами сонячної активності. Можливість такого зв’язку ілюструє рис. 6, на якому зіставлені вікові аномалії температури Європи в останньому тисячолітті з аномаліями відносного вмісту 14С в земній атмосфері (відомого індикатора сонячної активності), числа спостережень полярних сяйв та інтенсивних процесів плямоутворення на Сонці, які проведені неозброєним оком в країнах Сходу та на території України.
Ефект немонотонного зв’язку повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України з віковими аномаліями температури Європи досить наглядно ілюструє рис. 7.
Для кількісної оцінки встановленого ефекту побудовані наступні напівемпіричні математичні моделі:
·
квазілінійна модель (залежність повторюваності подій N від абсолютного значення відхилень вікових аномалій температури Європи T від деякого їх значення, рівного 0; вікові аномалії температури Європи, усереднені за 100 років, відраховуються від глобального рівня температури в 1875-1885 рр.):
(1)
·
параболічна модель (квадратична залежність повторюваності подій від відхилень вікових аномалій температури Європи):
(2)
Отримані оцінки емпіричних констант (a, , h1 i h2 ) цих математичних співвідношень для всіх подій, наведених в табл.1, а також оцінки статистичної значимості розглянутих залежностей.
Встановлений в цьому розділі ефект підвищення повторюваності подій на території України при потеплінні або похолоданні для деяких катастрофічних явищ (посух та катастрофічних бур) виразно ілюструє рис. 8.
Для підтвердження встановленого ефекту, а також доведення, що він носить не тільки регіональний характер, а притаманний, в крайньому разі, всій території Європи, в дисертації розглянута також залежність повторюваності природних катастрофічних процесів та явищ за останнє тисячоліття на території всієї Руської рівнини від вікових аномалій температури Європи (див.рис.10). Щоб зняти психологічний фактор, який може відігравати певну роль при обробці літописних записів, були використані безпосередньо (без додаткового узагальнення) матеріали вибірки Борисенкова-Пасецького. Крім того, використано плинне згладжування даних з періодом 100 років і кроком 50 років.
ВИСНОВКИ
1.
Встановлено ефект вирівнювання кліматичного поля середньомісячних температур на території України при глобальному потеплінні. За останні 100 років в тих реґіонах і для тих місяців, де температура на території України порівняно висока, вона практично не змінилась, а в тих реґіонах і для тих місяців, де було порівняно холодно, температура підвищилась.
2.
Доведено існування ефекту деконтиненталізації клімату України при глобальному потеплінні (гіпотеза Берга). За останні 100 років на території України амплітуда сезонного ходу температури повітря (точніше, його річної гармоніки) знизилась на ~ 0,40С (середня на території України місячна метеорологічна норма амплітуди температури, приведеної до рівня моря, складає 12,60С).
3.
Встановлено ефект вирівнювання кліматичного поля річних сум опадів на території України при глобальному потеплінні. В північно-західних реґіонах України, де річна сума опадів порівняно висока, за останні 100 років вона зменшилась приблизно на 5–10 %, а в південно-східних реґіонах, де річна сума опадів низька, вона підвищилась приблизно на 10–15 %.
4.
Виявлено ефект немонотонної трансформації кліматичного поля середньомісячних інтенсивностей атмосферних опадів на території України при глобальному потеплінні: підвищення інтенсивності опадів для тих реґіонів і місяців, для яких норма або мала, або висока, та зниження інтенсивності, де норма приймала середнє в Україні значення. Ефект вирівнювання кліматичного поля середньомісячних інтенсивностей атмосферних опадів спостерігався тільки для тих місяців та реґіонів України, для яких місячна метеорологічна норма була нижча, ніж ~65 мм/міс. Для тих же місяців та реґіонів України, для яких місячна метеорологічна норма опадів перевищує ~65 мм/міс, за останні 100 років відбулось певне підвищення середньомісячної інтенсивності опадів.
5.
Побудовані часові ряди повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України у 800–1700 рр. Проаналізовані однорідність та ергодичність часових рядів літописних свідчень про катастрофічні процеси та явища на території України. Проведено статистичне дослідження пуасоновості потоку катастрофічних процесів та явищ на території України.
6.
Встановлено немонотонний зв’язок повторюваності катастрофічних процесів та явищ на території України з віковим коливаннями глобальної температури. Повторюваність катастрофічних природних подій на території України була тим вища, чим більше відхилялась температура Європи в той чи інший бік від якогось фіксованого рівня.
7.
Підтверджено існування немонотонного зв’язку між повторюваністю катастрофічних процесів та явищ та віковими коливаннями глобальної температури шляхом аналізу літописних свідчень для Західної Європи та незалежної вибірки Борисенкова–Пасецького для Руської рівнини.
8.
Обґрунтована раніше запропонована іншими вченими гіпотеза щодо причинно-наслідкового (або індикаторного) зв’язку між віковими коливаннями температури Європи та довгоперіодними ритмами сонячної активності (циклом Глайсберга).
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ:
1.
Бабіченко В.М., Бойченко С.Г., Коршенко Ф.В. та ін. Клімат Києва. –Київ. –1995. –80 с.
2.
Волощук В.М., Бойченко С.Г. Полуэмпирические модели глобального климата //Метеорология и гидрология. –1992. -№8.-С.5-17.
3.
Волощук В.М., Бойченко С.Г. Реакція сезонного ходу приземної температури України на глобальне потепління клімату //Доповіді НАНУ. –1997. -№ 9. -С.113-118.
4.
Волощук В.М., Бойченко С.Г. Вплив загального глобального потепління клімату на середньорічну інтенсивність атмосферних опадів в Україні //Доповіді НАНУ. –1998. -№ 6. -С. 125-130.
5.
Бойченко С.Г., Волощук В.М., Дорошенко І.А. Глобальне потепління та його наслідки на території України //Український географічний журнал. –2000. -№3. -С. 59-68.
6.
Бойченко С.Г., Волощук В.М. Ефект різкого підвищення повторюваності катастрофічних процесів та явищ природи на території України при глобальному потеплінні або похолоданні клімату. //Доповіді НАН України. –2001. -№5.
7.
Бойченко С.Г., Волощук В.М. Ефект немонотонної залежності повторюваності катастрофічних явищ природи на території України від кліматичних аномалій приземної температури Європи //Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка, сер. Географія.-2001. -Вип. 47.
8.
Бойченко С.Г. Вплив кліматичних коливань температури приземного повітря на повторюваність катастрофічних явищ природи на території України //Наук. праці УкрНДГМІ. –1999. -Вип. 247. -С. 76-90.
9.
Бойченко С.Г. Статистичний аналіз повторюваності катастрофічних гідрометеорологічних явищ на території України минулого тисячоліття //Зб. праць “Ерозія Берегів Чорного і Азовського морів”, Київ. –1999. -С.89-92.
10.
Бойченко С.Г. Вероятностная пуассоновская модель повторяемости катастрофических стихийных явлений на территории Украины за последние 1000 лет (по материалам исторических записей) //Вісник науково-технічних розробок, ”Знання” –1999. -№3.-С.45-48.
11.
Бойченко С.Г. Основні закономірності вікового ходу повторюваності катастрофічних явищ природи на території України (за останнє тисячоліття). //Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка, сер. Географія. –2000. -Вип. 46. -С. 28–34.
12.
Бойченко С.Г. Вплив вікових коливань глобального температурного режиму на повторюваність катастрофічних гідрометеорологічних явищ на території України //Зб. праць “Україна та глобальні процеси: географічний вимір”, Київ-Луцьк. –2000. Т.2. -С. 228-233.
13.
Бойченко С.Г., Волощук В.М., Дорошенко І.А. Закономірності формування мікрокліматичних умов відкритих ландшафтів України //Зб. праць “Проблеми ландшафтного різноманіття України”, Київ. -2000. -С.243-247.
14.
Boychenko S.G., Voloshchuk V.M. Some features of the climate field transformation on the Ukraine for last 100 years. Annales Geophysicae,1997. –V.15 S. -Part II. –P. 478.
15.
Boychenko S.G. Main regularities of climate change of Ukraine in the past. Annales Geophysicae,1997. –V.16 S. –Part II. -P. 315.
16.
Boychenko S.G., Voloshchuk V.M. Тransformation of climatic field of precipitation in central Europe under influence of global warming. Climate and water. Finland, 1998. -P.1254-1262.
17.
Boychenko S.G. The analysis of statistical dependence of repeatability of hydrometeorological phenomena on the territory on the Ukraine from fluctuations of global temperature. Annales Geophysicae, 1999. –V.17 S. –Part II.–P. 257.
18.
Boychenko S.G., Doroshenko I.A., Voloshchuk V.M. Semi-empirical probability forecast models of possible changes of hуdrometeorological conditions on the Ukraine in the near future. 4th European Conference on Applications of Meteorology (ECAM) 1999. –Р.260-261.
19.
Boychenko S. The statistical model of catastrophic hydro-meteorological phenomena on the Ukraine (on the historical records). Annales Geophysicae, 2000. -V.18 S. –Part II. –P. 417.
20.
Boychenko S., Voloshchuk V. Repeatability of extreme stormwater runoff in Ukraine. Матеріали Симпозіуму NATO ARW, St. Marienthal (Germany), 2000.
АНОТАЦІЇ
Бойченко С.Г. Реакція кліматичних умов України та повторюваності природних катастрофічних явищ на глобальне потепління. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.09 – метеорологія, кліматологія, агрометеорологія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2001.
Дисертація присвячена розробці наукових основ сценаріїв можливих змін кліматичних умов України та повторюваності природних катастрофічних явищ і процесів на її території в близькому майбутньому (в ХХІ ст.). Досліджені особливості відносної трансформації кліматичних полів температур повітря та інтенсивності атмосферних опадів за останні 100 років на території України під впливом глобального потепління та характерні закономірності вікового ходу аномалій температури Європи і повторюваності природних катастрофічних явищ та процесів на території України в останньому тисячолітті. Побудовані та обґрунтовані відповідні напівемпіричні співвідношення, які характеризують реакцію кліматичних умов України та повторюваності природних катастрофічних явищ на глобальне потепління, якщо його рівень не перевищує 1–20С.
В дисертації використані матеріали інструментальних гідрометспостережень на метеостанціях України за останні 100 років, літописні свідчення щодо появи природних катастрофічних явищ та процесів на території України в останньому тисячолітті, результати опосередкованих оцінок аномалій приземної температури Європи в останньому тисячолітті та матеріали кліматичних палеореконструкцій для оптимуму голоцену і микулинського міжльодовиків’я.
Ключові слова: глобальне потепління, кліматичне поле приземних температур повітря, кліматичне поле інтенсивності атмосферних опадів, повторюваність природних катастрофічних процесів та явищ, вікові аномалії глобальної температури, кліматичні палеореконструкції, сценарії змін клімату.
Бойченко С.Г. Реакция климатических условий Украины и повторяемости природных катастрофических явлений на глобальное потепление. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук по специальности 11.00.09 – метеорология, климатология, агрометеорология. – Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2001.
Диссертация посвящена разработке научных основ сценариев возможных изменений климатических условий Украины и повторяемости природных катастрофических явлений и процессов на ее территории в близком будущем (в ХХІ ст.). Исследованы особенности относительной трансформации климатических полей приземных температур воздуха и интенсивности атмосферных осадков за последние 100 лет на территории Украины под влиянием глобального потепления и характерные закономерности векового хода аномалий приземной температуры Европы и повторяемости природных катастрофических явлений и процессов на территории Украины в последнем тысячелетии. Построены и обоснованы соответствующие полуэмпирические соотношения, характеризующие реакцию климатических условий Украины и повторяемости природных катастрофических явлений на глобальное потепление, если его уровень не превышает 1–20С.
Установлен эффект выравнивания климатического поля среднемесячных температур на территории Украины при глобальном потеплении. За последние 100 лет в тех регионах и для тех месяцев, где температура на территории Украины сравнительно высокая, она практически не изменилась, а в тех регионах и для тех месяцев, где было сравнительно холодно, приземная температура поднялась.
Доказано существование эффекта деконтинентализации климата Украины при глобальном потеплении. За последние 100 лет на территории Украины амплитуда сезонного хода (точнее, годовой гармоники) температуры приземного воздуха снизилась на ~0,40С (средняя по территории Украины месячная метеорологическая норма амплитуды температуры, приведенной к уровню моря, составляет 12,60С).
Установлен эффект выравнивания климатического поля годовых сумм осадков на территории Украины при глобальном потеплении. В северо-западных регионах Украины, где годовая сумма осадков сравнительно высокая, за последние 100 лет она понизилась приблизительно на 5–10 %, а в юго-восточных регионах, где годовая сумма осадков низкая, она повысилась приблизительно на 10–15 %.
Выявлен эффект немонотонной трансформации климатического поля среднемесячных интенсивностей атмосферных осадков на территории Украины при глобальном потеплении: повышение интенсивности осадков для тех регионов и месяцев, для которых норма или низкая, или высокая, и снижение интенсивности, где норма принимала среднее по Украине значение. Эффект выравнивания климатического поля среднемесячных интенсивностей атмосферных осадков наблюдался только для тех месяцев и регионов Украины, для которых месячная метеорологическая норма была ниже, чем ~65 мм/мес. Для тех же месяцев и регионов Украины, для которых месячная метеорологическая норма осадков превышает ~65 мм/мес, за последние 100 лет произошло определенное повышение среднемесячной интенсивности осадков.
Построены временные ряды повторяемости катастрофических процессов и явлений на территории Украины в 800–1700 гг. Проанализированы однородность и эргодичность временных рядов летописных свидетельств о катастрофических процессах и явлениях на территории Украины. Проведено статистическое исследование пуассоновости потока катастрофических процессов и явлений на территории Украины.
Установлена немонотонная связь повторяемости катастрофических процессов и явлений на территории Украины с вековыми колебаниями глобальной температуры. Повторяемость катастрофических природных событий на территории Украины была тем выше, чем сильнее отклонялась температура Европы в ту или другую сторону от какого-то оптимального уровня.
Подтверждено существование немонотонной связи между повторяемостью катастрофических процессов и явлений и вековыми колебаниями глобальной температуры путем анализа летописных свидетельств для Западной Европы и независимой выборки Борисенкова–Пасецкого для Русской равнины.
Обоснована ранее предложенная другими учеными гипотеза относительно причинно-следственной (или индикаторной) связи между вековыми колебаниями температуры Европы и долгопериодными ритмами солнечной активности (циклом Глайсберга).
В диссертации использованы материалы инструментальных гидрометнаблюдений на метеостанциях Украины за последние 100 лет, летописные свидетельства относительно появления природных катастрофических явлений и процессов на территории Украины в последнем тысячелетии, результаты опосредованных оценок аномалий температуры Европы в последнем тысячелетии и материалы климатических палеореконструкций для оптимума голоцена и микулинского межледниковья.
Ключевые слова: глобальное потепление, климатическое поле приземных температур воздуха, климатическое поле интенсивности атмосферных осадков, повторяемость природных катастрофических процессов и явлений, вековые аномалии глобальной температуры, климатические палеореконструкции, сценарии изменений климата.
Boychenko S.G. An influence of global warming on climatic conditions in the Ukraine and repeatability of the natural catastrophic phenomena. – Manuscript.
Thesis is for a scientific degree of a Candidate of Geographical Sciences in the speciality 11.00.09 – meteorology, climatology, agrometeorology. – Kyiv Taras Shevchenko National University, Kyiv, 2001.
In the thesis scientific base for construction of the scenarios of possible changes of climatic conditions of the Ukraine and repeatability of the natural catastrophic phenomena and processes in its territory in the near future (in ХХІ century) have been worked out. The features of relative transformation of climatic fields of temperatures and atmospheric precipitation intensity for last 100 years in the Ukraine and characteristics of age course of the natural catastrophic phenomena and processes in the Ukraine in last millenium under influence of global warming (or global cooling) have been investigated. Semi-empirical equations which are describing the influence of global warming, if its level does not exceed 1-20С, on climatic conditions of the Ukraine and repeatability of the natural catastrophic phenomena have been constructed and proved.
In the thesis the following data have been used: the data of instrumental hydrometeoobservations on meteostations of the Ukraine for last 100 years, historical recordings (manuscripts) concerning occurrence of the natural catastrophic phenomena and processes in the Ukraine in last millenium, assessments of temperature anomalies in Europe in last millenium, results of climatic paleo-reconstruction for an Holocene optimum and Mykulyn interglacial.
Keywords: global warming, climatic field of temperatures, climatic field of atmospheric precipitation intensity, repeatability of natural catastrophic processes and phenomena, century global temperature anomalies, climatic paleo-reconstruction, scenarios of climate changes.
