Климатическая система Земли включает в себя атмосферу, океаны, поверхность земли, биосферу, криосферу, аэрозоли, поступающие в атмосферу и поступающее на Землю солнечное излучение, которые находятся в постоянном взаимодействии.
Взаимодействие составляющих этой системы в целом находится в равновесии, но эта динамическая система претерпевает изменения на протяжении десятков, тысяч, миллионов и миллиардов лет.
Исследования показывают, что климат Земли всегда менялся в результате причин природного характера. Естественными факторами изменения климата являются смещения орбиты и угла наклона Земли относительно оси, изменения солнечной активности, вулканические извержения и изменения в распределении атмосферных аэрозолей естественного происхождения. Оно может быть связано с длительным уменьшением или увеличением количества тепла, поступающего от Солнца на земную поверхность, с изменением характера этой поверхности, включая соотношения моря и суши, орографию, альбедо, и, наконец, с изменением поглощательной способности земной атмосферы в результате изменения ее состава (содержания углекислоты, водяного пара, озона, обусловливающих тепличный эффект). Многочисленные факты исторической геологии, палеонтологии, зоологии, палеоботаники и других наук подтверждают наличие изменений климата под влиянием этих причин.
Под изменением климата понимают направленное, прогрессивное его улучшение или ухудшение, в ходе которого происходит закономерное во времени изменение метеорологического режима. Направленное изменение метеорологических элементов возможно при изменении климатообразующих факторов. На сравнительно небольших отрезках времени нет возможности установить определенную направленность в изменении мете элементов. Понятие «изменение климата» с полным основанием можно применить только к большим промежуткам времени.
В геологическом прошлом изменения климата происходили достаточно медленно, а с начала XX века скорость изменений резко возросла. Нынешнее изменение климата отличается тем, что темп, и продолжительность потепления за последний век превышают этот показатель за любой другой период времени за последние несколько тысяч лет.
С начала 60-х годов в результате деятельности человека в атмосферу выбрасываются беспрецедентные объемы парниковых газов. Многочисленное население, мощная промышленность, интенсивное использование энергии воздействует на местный климат и окружающую среду, сельское хозяйство и здоровье человека. Урбанизация серьезно сказывается на обеспеченности ресурсами пресной воды и их использовании. Выбросы автомобилей и промышленности, урбанизация, современная сельскохозяйственная практика и вырубка лесов привели к повышению концентрации парниковых газов, превышающих природные пределы и усиливающих естественный парниковый эффект. Эти изменения сказываются на глобальном климате. Если эта тенденция будет продолжаться, прогнозируется дальнейшее изменение климата, хотя и разной величины в различных регионах мира.
Облачность над континентальными регионами средних и высоких широт северного полушария увеличилась с начала XX века почти на 2%. Уменьшение площади снежного покрова и континентального льда по-прежнему находится в прямой зависимости с увеличением температуры поверхности земли. Уменьшается объем морского льда в северном полушарии, тенденции изменения морского льда в Антарктике пока что несущественные. Продолжалось увеличение объема ежегодных осадков над сушей в средних и высоких широтах северного полушария, за исключением Восточной Азии. Паводки наблюдались даже в тех местах, где дождь обычно является редким событием.
Стихийные бедствия представляют серьезную угрозу, причем, на метеорологические и гидрологические явления приходится около 70% этих бедствий. Сегодня мы являемся свидетелями быстротечных картин подобных экстремальных событий.
Повторяющиеся и все более сильные наводнения в Европе являются лишь одним из примеров экстремальных климатических явлений, наблюдаемых в последние годы во всем мире. За последнее десятилетие XX века от наводнений пострадали около 1,5 миллиарда человек. В течение того же периода в некоторых частях Азии, Соединенных Штатов Америки и Австралии наблюдались засухи, достаточно суровые для того, чтобы поставить под угрозу судьбу урожая. В южной части Африки жестокие засухи создали опасность для жизни почти 13 миллионов человек.
Изменение климата оказало сильнейшее воздействие на глобальную окружающую среду. В XX веке уровень моря повышался в среднем на два миллиметра в год. Произошли значительные изменения в экосистемах. Многие виды растений, насекомых и птиц переместились в более высокие широты и на большие высоты. В средних и высоких широтах северного полушария увеличение количества осадков составило до 10 %, что вызвало такие необычные явления, как сильные наводнения в некоторых частях Европы, в то время как засухи стали более жестокими и частыми в определенных районах Африки и Азии.
Ледники тают беспрецедентными темпами, а лед в Арктике становится все тоньше.
Субтропические и тропические регионы также испытывают воздействия более высоких экстремальных температур, как это происходит в Агадезе (Нигер), где температуры в ночное время являются экстремально высокими, начиная с 1950г. То же самое характерно для Карибского бассейна, где данные 30 станций наблюдений показывают, что в этом регионе существует тенденция повышения экстремальной максимальной температуры. Необычно высокие ночные температуры могут оказывать еще более пагубное воздействие на здоровье человека, чем очень жаркие дни, а суточные минимальные температуры повышаются более быстро, чем максимальные дневные температуры в большинстве регионов. Тепловой стресс может явиться серьезным результатом более теплого климата. При том что, как минимальные, так и максимальные суточные температуры демонстрируют более высокие экстремальные значения, уменьшение охлаждения в ночное время означает и уменьшение облегчения для людей после тяжелых жарких дней.
Особенно уязвимыми являются озера; при небольших изменениях в количестве атмосферных осадков и в испарении в них довольно резко меняется уровень и качество воды. Изменения климата влияют на воду в озерах несколькими путями. Из-за более интенсивных дождей начинает возрастать эрозия почвы, при этом питательные и токсичные вещества соединяются с частичками донных отложений.
Увеличилось и количество тропических циклонов, также известных как тайфуны и ураганы. Основным условием их зарождения является достаточный прогрев, когда над поверхностью теплой воды в тропиках или субтропиках формируется зона низкого атмосферного давления. Они могут превращаться в гигантские воздушные вихри диаметром до нескольких сот километров с обильными дождями внутри них, уничтожающие все на своем пути по мере их продвижения с моря на сушу, вызывая сильное волнение в открытом море, а также штормовые нагоны, наводнения и торнадо.
Оползни и сели – это по существу полутвердые наводнения, которые зачастую вызываются сильными ливнями или быстрым таянием снега. Деградация почвы играет здесь важную роль ввиду того, что обезлесение и лесные пожары, обжигающие землю, приводят к тому, что почва становится менее устойчивой и более подверженной разрывам при насыщении водой. Возникновению оползней и селей так же способствует существующая практика землепользования: повреждение верхнего слоя земли при пахоте, интенсивный выпас скота, когда травяной покров, удерживающий почву, уничтожается почти полностью, распашка речных пойм и горных склонов. Сели представляют собой серьезное бедствие; они происходят совершенно неожиданно и бывают столь плотными и вязкими, что могут полностью похоронить под собой целые застроенные районы.
Волны тепла – повьппение максимальных температур и увеличение количества жарких дней – это уже реальность. Это связано со значительной долей риска: некоторые волны тепла связаны с загрязнением окружающей среды, они убивают или оказывают влияние на большее количество людей, чем торнадо, землетрясения и ураганы. Больше всего от этого сградают города, так как даже небольшое повышение глобальной температуры может усиливаться за счет эффекта “острова тепла”. За пределами городов высокие температуры становятся причиной того, что страдает скот и живая природа, имеют место потери урожая; они также могут отрицательно сказаться на туризме.
Исследования векового хода температуры воздуха и выпадения осадков в Таджикистане указывают на наличие существенных колебаний, в силу которых отдельные периоды, а тем более годы, оказывались то более теплыми или холодными, и более влажными или сухими. В прежние годы такие изменения носили естественный, природный характер, с развитием же промышленности, урбанизации, мелиорации на изменение климата стали оказывать в большей степени антропогенные факторы. С этого времени отмечается тенденция к систематическому повышению температуры воздуха. Наибольшие изменения климата, в особенности температурного режима, произошли в районах, характеризующихся активным вмешательством человека в природу: урбанизация, освоение земель, строительство водохранилищ и т.д.
Так, общее потепление 1930-40-х годов в целом не сказалось на изменении климата в республике. В последующее десятилетие наблюдалось понижение температурного фона, и середина 1950-х годов оказалась одним из самых холодных периодов за всю историю инструментальных наблюдений в Таджикистане. Тогда температура была в среднем на 1,0-1,5сС ниже нормы.
За период 1961-1990 гг. увеличение среднегодовой температуры воздуха на 0,7-1,2°С отмечается в широких долинах Таджикистана. В меньшей степени рост температуры произошел в горных и высокогорных районах на 0,1 – 0,7°С, и лишь в горах центрального Таджикистана, Рушане и низовье Зеравшана произошло небольшое понижение температуры на 0,1-0,3°С. В больших городах рост температуры особенно значителен и достигает 1,2-1,9°С, что, очевидно, связано с урбанизацией (строительство дорог, зданий, влияние транспорта, предприятий др). В зонах орошаемого земледелия, например, в новоорошаемой Яванской долине, температура имеет тенденцию к понижению, особенно в летнее время. На юге (Шаартуз) и севере (Худжанд) республики средняя годовая температура оставалась практически без изменений, что, очевидно, связано с влиянием местных факторов (освоение земель, строительство водохранилищ). Зимний период характеризуется повышением температуры, за исключением низовья р. Зеравшан, Кулябской, Яванской долин и восточной части Памира, где она понизилась на 0,1-0,4°С. Наибольшее повышение зимней температуры отмечено в Дехавзе, Файзабаде и Майхуре, а также в крупных городах. Весенние температуры в Таджикистане, в общем, имеют тенденцию к повышению в долинных, горных и высокогорных районах на 0,2-0,7°С. В ряде предгорных районов и орошаемых долинах, а также частично на Западном и Восточном Памире отмечено понижение температуры на 0,1-0,7°С. Летом в долинных и предгорных районах отмечается тенденция к росту летних температур на 0,2-0,8°С. Лишь в горах Центрального Таджикистана отмечено небольшое понижение температуры на 0,4°С, а также на юге республики на 0,3°С. Осенние температуры, в целом по республике, имеют тенденцию к значительному росту в среднем на 0,8-1,2°С, особенно на юге и востоке страны. Исключением является Центральный Таджикистан, где в ряде районов наблюдается тенденция к их понижению. 1990-е годы явились самыми теплыми за всю историю инструментальных наблюдений.Атмосферные осадки определяются, в основном, орографическими условиями и циркуляцией атмосферы. На усиление циклонических осадков оказывает заметное влияние высота и ориентация гор. Основное количество атмосферных осадков, выпадающих на территории Таджикистана, приносится воздушными массами со стороны Атлантического океана, Средиземного моря и Индийского океана. Для них характерна большая изменчивость от года к году, наличие очень засушливых или влажных периодов.
Сопоставление аномального количества осадков с повторяемостью широтных и меридиональных типов циркуляции указывает на формирование избытка осадков при меридиональных потоках, в то время как дефицит осадков наблюдается в периоды увеличения широтного переноса воздушных масс. В долинных районах дефицит осадков, также как и избыток, формируется чаще, чем в горных районах. В более сухие годы в республике выпадает до 30-70% осадков от нормы, а в более влажные 200-250%. Наиболее засушливым, за период инструментальных наблюдений в Таджикистане, можно считать 1944 год, когда дефицит осадков 30-70% наблюдался по всей территории республики, кроме высокогорных котловин. В 2000 г. в Таджикистане была отмечена небывалая и длительная засуха. Напротив, самым влажным, в целом по республике, за период инструментальных наблюдений был 1969 год, когда повсеместно выпало свыше 1,5 годовых норм осадков.
За период 1961-1990 гг. в горах Центрального Таджикистана, в долинах Юго-Западного и Северного Таджикистана, предгорьях Туркестанского хребта и высокогорных районах Восточного Памира наблюдается уменьшение количества годовых осадков на 1-20%. В предгорных и горных районах Хатлонской области отмечается уменьшение осадков на 6-22%. В Каратегино-Дарвазе с высоты более 1500 м количество осадков увеличилось на 14-18%. На Западном Памире увеличение осадков составило 12-17%. Наибольшее увеличение осадков отмечено на леднике Федченко – 36%.
Общих наиболее влажных или сухих периодов за 1961-1990 гг. для всей территории республики не наблюдается. В долинах происходило чередование влажных и сухих непродолжительных периодов. В аномально влажные годы сумма осадков превышает норму на 50-65%о, в Худжанде на 60-100%), и лишь в Кулябской зоне на 30%. В наиболее сухие годы дефицит осадков составляет в основном 35-50%).
Более значительные годовые отклонения осадков наблюдаются в горах и высокогорьях. Здесь отрицательные отклонения в основном составляют 10-20%, а положительные колеблются от 10-20% в Дехавзе, до 50-100%) в Мургабе. В аномально влажные годы осадков выпадает от 50 до 100 % выше нормы в верховьях Зеравшана, Западном Памире, а на Восточном Памире иногда более 150%.
Исследования показали, что количество осадков в холодный период за 1961-1990 гг. увеличилось в равнинных и предгорных долинах. Незначительно увеличились осадки в верховье Зеравшана и на Западном Памире. Наибольшее увеличение осадков в холодный период отмечено на леднике Федченко – 29%. На Восточном Памире наблюдается резкое уменьшение осадков холодного периода, что связано с орографической затененностью данного района горными хребтами.
Теплый период характерен неравномерным распределением осадков во времени. Наибольшее их количество выпадает в апреле и начале мая, затем идет их уменьшение, а с июля по сентябрь в долинах они практически не наблюдаются. В теплый период за 1961-1990 гг. отмечено уменьшение осадков в долинно-предгорных районах республики на 6-57%, в верховьях р.
Зеравшан (6%) и особенно заметное уменьшение произошло на Восточном Памире (70%). В то же время на остальной горной части республики (выше 1500 м) количество осадков увеличилось от 9% до 36%. На леднике Федченко осадки увеличились на 44%).Анализ изменения снегозапасов за весь период инструментальных наблюдений и отдельно за период 1961-1990 гг. показал их увеличение в предгорных и среднегорных районах на высотах до 2000 м в среднем на 35%о. Напротив, в зоне от 2000 до 3500 м отмечено повсеместное уменьшение снегозапасов так же на 35%. Однако тенденция уменьшения снегозапасов в зоне свыше 2000 м прослеживается не во всех районах. Увеличение снегозапасов отмечено в горных районах Хатлонской области (Санглок 2230 м), и на леднике Федченко (4169 м). Следует отметить, что в этих районах до 1960 г снегозапасы убывали. Наиболее многоснежными были зимы 1949-1950 и 1964-1965 гг., когда более чем на 50%> территории снегозапасы в 1,5-2 раза были выше среднемноголетних значений. Зима 1969 г. была особенно многоснежной, когда на всей территории республики снежность была в 2-2,5 раза больше обычного. Малоснежными были зимы 1955-1963 гг. С 1964 по 1984 гг. происходило чередование различных по снежности зим. С 1985 г. по 1990 г. на высотах до 3000 м снегозапасы уменьшались. Изучение тенденции изменения стихийных гидрометеорологических явлений показало.
Высокие температуры. Зона неблагоприятного теплового режима (равно и выше 40°С) охватывает всю равнинную часть республики. На основании анализа данных наблюдений выявлена тенденция увеличения числа дней с температурой выше 40°С практически во всех равнинных районах республики на 30% и более. В 1984 г в Шаартузе было зафиксировано 48 дней с температурой воздуха выше 40°С. Наименьшее число дней с температурой выше 40°С наблюдалось в 1972 г.
Низкие температуры. К опасным явлениям погоды относятся также среднесуточные температуры воздуха равной и ниже -10°С. Наименьшее среднее число дней в году с низкими температурами отмечается на равнинной территории (0,2-0,8 дня), хотя в отдельные годы их число увеличивается до 5-15. Наибольшая повторяемость низких температур отмечается в горных районах, особенно в котловинах, на перевалах и вершинах высоких хребтов. В предгорных районах среднее число дней с низкой температурой изменяется с 6 до 16, и в отдельные годы 25-80 дней. В общем, наблюдается тенденция к уменьшению числа дней в году со среднесуточной температурой ниже -10°С на 30-50%.
Сильные осадки – это одно из наиболее опасных гидрометеорологических явлений по своим последствиям. Среднее число случаев с сильными осадками по территории республики невелико и колеблется ог 0,1 до 6 дней в году. В некоторых районах сильные осадки не наблюдаются вообще. В отдельные годы, например в 1969 г, число полу суток с сильными осадками превосходит среднее значение в 3,5-5,5 раз. Максимум числа дней с сильными осадками приходится, преимущественно, на весенние месяцы, и в высокогорных районах – на летние. За период 1961-1990 гг. число дней с сильными твердыми осадками имеет тенденцию к сокращению. Изменение числа дней с сильными жидкими осадками неоднозначно. Например, в Кулябской долине число дней с сильными жидкими осадками увеличилось в 1,5 раза. В г. Душанбе наблюдается тенденция уменьшения в 1,5-2 раза. Выпадение 1рада часто приносит ущерб сельскому хозяйству. Очаг наибольших градовых явлений расположен вдоль Гиссарского хребта, в основном по предгорьям.
С высотой местности число дней с градом увеличивается. При этом максимум повторяемости возрастает от 0,7-1 дня в долинных районах, до 4-8 дней в высокогорьях. Большой частотой градовых явлений отличается Гиссарская долина, где среднее количество дней в году с градом составляет 1,9-3,5 дней. За период 1961-1990 гг. в долинных и предгорных районах количество дней с градом уменьшилось на 60-80%. В горных районах повторяемость выпадения града не изменилась, а в некоторых районах увеличилась.
Селевые паводки. Одним из последствий выпадения ливневых осадков являются селевые паводки, которые часто наблюдаются в предгорных и горных районах Таджикистана в пределах высот до 2000 м, В высокогорных районах сели могут формироваться в результате прорыва временных озер. Как правило, селевые паводки имеют кратковременный характер, но причиняют огромный ущерб населенным пунктам и народному хозяйству. За исследуемый период наибольшее число катастрофических селей наблюдалось в 1969, 1970, 1985 и 1988 годах. Юго-восточные склоны Гиссарского хребта, северные склоны Туркестанского и южные склоны Кураминского хребта являются районами с наибольшей селевой активностью, особенно бассейны рек Яхсу, Варзоб, Вахш, Обихингоу. За 1961-1990 гг., наблюдается увеличение числа дней с катастрофическими селями на 50-60%. В последнее время мощные селевые паводки наблюдались в 1993 и 1998 гг., когда ими были разрушены многие объекты экономики (плотина строящейся Рогу некой ГЭС, дороги, дома в Хатлонской и Согдийской областях) и причинен огромный ущерб.
Снежные лавины. Основные условия схода лавин заключаются в наличии склонов крутизной 30-50°, снежного покрова мощностью более 30 см и соответствующей метеорологической обстановки. В условиях Таджикистана на большей части горной территории основной причиной формирования лавин является свежевыпавший снег (60-70%). Наибольшая повторяемость схода лавин отмечается на склонах северных экспозиций. Максимум лавин приходится на февраль-март месяцы. Наибольшее число дней было отмечено в 1978 г, когда практически во всех горных районах наблюдался массовый сход лавин. В результате перекрывалось движение автотранспорта, во многих местах были повалены линии связи и электропередачи. В 1969 г исключительная лавинная активность наблюдалась на Западном Памире. Число дней с лавинами, превышающими в 2 раза средиемноголетние значения, отмечалось в 1976, 1984 и 1987 гг. За период 1961-1990 гг. прослеживается тенденция увеличения числа дней с лавинами на 50-70%.
Длительные туманы, наблюдающиеся более 24 часов, с видимостью 50 м и менее, считаются особо опасными явлениями, но в Таджикистане наблюдаются редко. Туманы начинаются в ноябре и, достигая максимума в декабре-январе, заканчиваются в марте. Исключение составляют высокогорные районы, расположенные в зоне облакообразования, где туманы наблюдаются круглый год. В большинстве районов суммарная продолжительность туманов не превышает 50-70 часов. На перевалах и в районах открытых влажным воздушным массам, продолжительность туманов увеличивается до 1200 часов в год. При большой суммарной продолжительности туманов следует отметить, что они длятся до 3-5 часов. За период 1961-1990 гг. число дней с туманом увеличилось на 20-50%. В районе г. Худжанда число дней с туманом увеличилось на 80%.
Пыльные бури по генезису подразделяются на местные и фронтальные. В первом случае эти явления охватывают небольшие районы, где имеются сухие мелкоземистые почвы и дуют умеренные ветры. Такое явление часто встречается на юге республики. Фронтальные пыльные бури, сопровождающие в основном холодные фронты, устремляются вверх по долинам Кафирнигана и Вахша. При этом сильный сухой ветер (18-20 м/с) с пыльной бурей и мглой может иметь продолжительность несколько часов. Самое большое число дней в году с пыльными бурями, в среднем 14 дней, наблюдается на юге республики. При рассмотрении повторяемости пыльных бурь за период 1961-1990 гг. обнаружена тенденция уменьшения числа дней с пыльной бурей в 1,5-2 раза. Однако, в последние годы их число значительно возросло.
Исследования изменений регионального климата в Таджикистане подтвердило то, что климатические изменения в Таджикистане аналогичны глобальным, хоть и имеют свои региональные особенности.
С.О.Мирзохонова к.т.н., старящий преподаватель кафедры метеорологии и климатологии физический факультет ТНУ
