Пространственная неоднородность летнего турбулентного теплообмена на равнинах России
DOI:
https://doi.org/10.21513/2410-8758-2023-4-467-481Ключевые слова:
Турбулентный теплообмен, явное тепло, скрытое тепло, горизонтальные градиенты, тренды, ландшафты.Аннотация
Работа направлена на анализ статистических характеристик теплового баланса системы «подстилающая поверхность-атмосфера» на рав- нинах России с выявлением природных зон максимальных горизонтальных градиентов, а также оценку изменений пространственной неоднородности теплообмена в различных ландшафтных зонах на фоне интенсивного поте- пления. Горизонтальные градиенты турбулентного теплообмена рассматрива- лись на равнинах России от арктической тундры до сухой степи и полупустынь в среднем за летний период 1991-2020 гг. Для исследования привлечены параметры потока явного и скрытого тепла из архива реанализа ERA5-Land с разрешением 0.1х0.1° по долготе и широте. Произведен анализ среднего, абсолютной и относительной изменчивости турбулентного теплоо- бмена, а также их трендов с оценкой значимости и горизонтальных градиен- тов. По максимальным градиентам параметров выявлены районы повышенных горизонтальных градиентов турбулентного теплообмена.
В летний период одним из природных рубежей повышенных горизон- тальных градиентов теплообмена на Восточно-Европейской равнине и в Западной Сибири является зона средней тайги с примыкающими к ней частями северной и южной тайги. Неоднородность теплообмена на этой тер- ритории обусловлена квазистационарной вторичной ветвью Арктического фронта с повышенной повторяемостью выхода циклонов, поступающих из Атлантико-Европейского сектора, и положением здесь высотной фронтальной зоны, возникающей на стыке холодных и теплых воздушных масс. Второй природный рубеж повышенной неоднородности потоков тепла проходит в суббореальных ландшафтах, где также отмечаются повышенные горизон- тальные градиенты климатических параметров и характеристик поверхности. Здесь возрастает поток суммарной радиации, увеличивается дефицит почвен- ной влаги и уменьшается сумма летних осадков.
Пространственная неоднородность турбулентного теплообмена увели-
чилась в начале ХХI века севернее областей с максимальными горизонталь- ными градиентами турбулентного теплообмена. В субарктических ландшафтах Западной Сибири этот рост связан с общими положительными трендами приземной температуры и с участившимися положительными ано- малиями летней температуры. В суббореальных ландшафтах на значимый рост потоков теплообмена оказывает влияние в основном рост летних темпе
ратур и уменьшение увлажнения с одновременным ростом повторяемости атмосферных блокингов на востоке Восточно-Европейской равнины и в Западной Сибири.
Библиографические ссылки
Бардин, М.Ю., Платова, Т.В., Самохина, О.Ф. (2021) Долгопериодные изменения повторяемости циклонов в умеренных широтах Северного полу- шария, Фундаментальная и прикладная климатология, т. 7, № 2, с. 57-80, doi: 10.21513/2410-8758-2021-2-57-80.
Бардин, М.Ю., Платова, Т.В., Самохина, О.Ф. (2019) Изменчивость антициклонической активности в умеренных широтах Северного полушария, Фундаментальная и прикладная климатология, т. 3, с. 32-58, doi: 10.21513/ 0207-2564-2019-3-32-58.
Бардин, М.Ю., Платова, Т.В., Самохина, О.Ф. (2015) Особенности изменчивости циклонической активности в умеренных широтах Северного полушария, связанные с ведущими модами циркуляции в Атлантико-Европей- ском секторе, Фундаментальная и прикладная климатология, т. 2, c. 14-40.
Вязилова, Н.А., Вязилов, А.Е. (2020) Климатологии штормовых цикло- нов, выходящих на европейскую территорию России из различных районов генезиса, Труды ВНИИГМИ-МЦД, № 186, c. 90-100.
Григорьев, А.А., Будыко, М.И. (1965) Связь балансов тепла и влаги с интенсивностью географических процессов, Доклады Академии наук СССР, т. 162, № 1, с. 151.
Тепловодообмен в мерзлотных ландшафтах Восточной Сибири и его факторы (2007) Тверь, ИГРАН, ИМСО, Изд. Москва, 576 с.
Титкова, Т.Б., Золотокрылин, А.Н. (2023) Климат зональных ландшаф- тов равнин России при современном глобальном потеплении в летний период, Известия, серия географическая, т. 87, № 3, с. 391-402, doi: 10.31857/ S2587556623030111.
Титкова, Т.Б., Золотокрылин, А.Н. (2022) Летние климатические измене- ния на юге Европейской России, Фундаментальная и прикладная климатоло- гия, т. 8, № 1, с. 107-121, doi: 1021513/2410-8758-2022-1-107-121.
Титкова, Т.Б., Золотокрылин, А.Н., Виноградова, В.В. (2020) Климатиче- ский рубеж в Северном Прикаспии: индикаторы и размещение, Известия РАН, серия географическая, т. 84, № 6, с. 864-873, doi: 10.31857/ S2587556620050167.
Титкова, Т.Б., Виноградова, В.В., Михайлов, А.Ю. (2015) Климатиче- ские вариации Арктического фронта в теплый период года и их проявления в ландшафтах севера, Известия Российской академии наук. Серия географиче- ская, № 4, с. 39-46.
Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации (2022) под ред. В.М. Катцова, Росгидро- мет, Санкт-Петербург, Наукоемкие технологии, 676 с.
Bonan, G. (2015) Surface Energy Fluxes, Ecological Climatology: Concepts and Applications, 3rd edn., Cambridge University Press, available at: https:// doi.org/10.1017/CBО9781107339200.
Eugster, W. et al. (2000) Land-atmosphere energy exchange in Arctic tundra and boreal forest: available data and feedbacks to climate, Glob. Chang. Biol., vol. 6, pp. 84-115.
Gulev, S.K., Belyaev, K. (2012) Probability Distribution Characteristics for Surface Air-Sea Turbulent Heat Fluxes over the Global Оcean, Journal of Climate, vol. 25, no. 1, pp. 184-206, doi: 10.1175/2011jcli4211.1.
Guo, Zhang, Guang-Sheng, Zhou, Fu-Lin, Yang (2010) Dynamics of sensible and latent heat fluxes over a temperate desert steppe ecosystem in Inner Mongolia, Mar, 21(3), pp. 597-603.
Jacqueline, Оehri et al. (2022) Уegetation type is an important predictor of the arctic summer land surface energy budget, Nature Communications, vol. 13(1), p. 6379, doi: 10.1038/s41467-022-34049-3.
Mufioz-Sabater, J. et al. (2021) ERA5-Land: a state-of-the-art global reanalysis dataset for land applications, Earth Syst. Sci. Data, vol. 13, pp. 4349- 4383, available at: https://doi.org/10.5194/essd-13-4349-2021.
Kodama, Y., Ishii, Y., Nomura, M., Sato, N., Yabuki, H., Оhata, T. (2000) Seasonal energy exchange over tundra region near Tiksi, Eastern Siberia, Act. Rep. GAME-Siberia, pp. 13-14.
Kropp, H. et al. (2020) Shallow soils are warmer under trees and tall shrubs across Arctic and Boreal ecosystems, Environ. Res. Lett., no. 16, p. 015001.
Wild, M., Folini, D., Schar, C., Loeb, N., Dutton, E.G., Konig-Langlo, G. (2013) The global energy balance from a surface perspective, Clim. Dyn., no. 40, pp. 3107-3134.
Ru
En