Гребенюк Г.Н., Кузнецова В.П. (Grebenuk G.N., Kuznecova V.P.)

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижневартовский государственный гуманитарный университет» (NGGU)

Применение фенологического метода в исследовании динамики климатических и погодных условий (на примере г. Нижневартовска) (The application of phenology’s method to research climate and weather change (for instance Nizhnevartovsk city)

Аннотация. В работе представлены особенности реакции биоты на изменения погодных условий на территории г. Нижневартовска за 2007-2009 гг. Анализ метеоэлементов позволяет объяснить специфику сезонной ритмичности.

The article presents particular qualities biota’s reaction to changes of weather in Nizhnevartovsk from 2007 till 2009. The analysis of meteorology’s elements explained character seasonal rates.

Ключевые слова: динамика, погодные условия, климат фенология, фенологический метод, мониторинг сезонная ритмичность, феноявление, фенодата, феноиндикаторы, климатический сезон, календарь природы, анатомо-морфологические признаки, биота, адаптация, окружающая среда, метеорологические явления, метеоданные.

Basic terms: dynamics, weather conditions, climate, phenology, phenology’s method, monitoring, seasonal rates, phenomenon, phenology’s date, phenology’s indicator, climatically season, calendar of nature, anatomical morphological signs, biota, adaptation, environment, meteorological phenomenon, data.

I. Вступление

Современная трансформация природной среды, связанная с наблюдаемыми изменениями погодных условий и климата рассматривается как крупная проблема и вызывает огромный научный интерес. Мониторинг атмосферных процессов на региональном уровне позволяет наилучшим образом решать важные задачи и предотвращать негативные последствия, возникающие в результате климатических изменений (Соловьев, 2005).

Изменчивость в природных процессах особенно хорошо различима в условиях сурового климата северных территорий, где и располагается г. Нижневартовск. (Филандышева, 2002). Важное значение в исследовании погодных условий приобретает метод фенологических наблюдений, с помощью которого исследуются внешние проявления внутригодовых циклических изменений в природе, сроки их наступления и причины, определяющие эти сроки (Соловьев, 2005).

Узнать, как изменение климата влияет на состояние окружающей среды, можно проанализировав большой объем фактического материала по реакции на изменения климатического фактора самых разных представителей животного и растительного мира.

II. Материалы и методы исследования

Основными методами исследования являются фенологические и климатические наблюдения, описание, измерение, социологические методы (опрос), синтез, анализ, картографический.

В общей проблеме климатических сезонов, как самостоятельная и наиболее практически значимая, выделяется проблема исследования их структуры. В ее решении, изучение структуры сезонной ритмики в среднем многолетнем плане и, во-вторых, за конкретные годы (Филандышева, 2002).

Объектами фенологических наблюдений разнообразны: в атмосфере – первые и последние заморозки, появление первых и последних типичных кучевых облаков; первая и последняя грозы; в гидросфере - озера и пруды: замерзание осенью и вскрытие весной, т. е. появление первых закраин, первой полыньи, полное очищение водоема ото льда; реки: первая подвижка льда весной, начало и конец сплошного ледохода; ледостав: возможность перехода или переезда по льду на лошадях, машинах через реку, озеро или болото, разрушение зимних путей через водоемы; на поверхности почвы - установление и разрушение снежного покрова, отдельно - на открытых местах, в лесу, в оврагах; заморозки перед установлением снежного покрова и после стаивания снега: первый и последний иней; в биосфере — многообразные сезонные проявления жизнедеятельности отдельных видов организмов и их сообществ (Соловьев,2005).

Биофенологические наблюдения и исследования ведутся на уровне отдельных организмов, популяций, биоценозов (культурных и диких) и биосферы в целом. Географо-фенологические наблюдения и исследования имеют целью изучение сезонной динамики целых природных комплексов, включая их биотические и абиотические компоненты. Годичный круг природы геокомплексов и биоценозов подразделяется на естественные, или фенологические, сезоны и субсезоны Традиционный метод фенологической информации – визуальные наблюдения, т. е. регистрация сроков наступления сезонных явлений. Итог многолетних фенологических наблюдений в одной точке подводится в Календаре природы, т. е. в справочной таблице или графике со средними многолетними сроками наступления сезонных явлений местной природы. Календарь природы служит ориентиром в сроках наступления большого числа сезонных явлений. (Понятия, терминология…, 2007).

Кроме этого, для анализа наблюдаемых природных явлений исследуются климатические и погодные особенности, характерные для г. Нижневартовска и его окрестностей.

III. Результаты и их обсуждение

На протяжении осенне-зимних и весенне-летних сезонов 2007-2009 годов зафиксированы даты явлений природы. Регистрируемые изменения анатомо-физиологических качеств и перемены в экологии растительного и животного мира являются следствием реакции биоты на смену погодных условий. При анализе календарей природы за исследуемый период времени обнаружены различия в реакции органического мира на изменение характеристик различных метеопоказателей (см. табл. 1).

В некоторых случаях отмечается более позднее наступление того или иного фенологического явления, особенно в осенний сезон (ненамного позже произошло пожелтение берез, переход среднесуточных температур ниже +10^оС, 0 ^оС -5 ^оС, -15^оС, установление постоянного снежного покрова, образование ледостава на реках и т. д.). Хорошо выражены границы осени – переходного сезона года, который наступает в сентябре. Увеличилась длительность безморозного периода. В осенний период отмечается значительное потепление. Зимний сезон 2008-2009 гг. оказался намного холоднее прошлого. В этот период отмечаются сильные и длительные морозы, пик которых приходится на февраль месяц. Установился антициклональный тип погоды, сопровождающийся высокими значениями атмосферного давления.

Весенне-летние сезоны значительно отличаются друг от друга по своим погодным характеристикам. Так, апрель 2008 года выдался аномально холодным – он отличается преобладанием отрицательных температур воздуха (до -30^оС) В 2009 году отмечаются ранние признаки начала теплого сезона (первая оттепель, атмосферные явления, вскрытие рек и озер, оживление фауны и развитие растительности), что является следствием господства благоприятной погодной обстановки.

Таблица 1. Календарь природы г. Нижневартовска 2007-2009 гг.

Природные явления	Период
	2007	2008	2009
СЕЗОН - ОСЕНЬ
1 фаза – осенины или начало осени
Появление желтых прядей на березах	14. 08	19. 08
Массовый отлет береговых ласточек	25. 08	28. 08
Потемнение (созревание) кедровых орехов	05. 09	10. 09
Созревание (покраснение) ягод брусники	20. 08	25. 08
Последний гром	05. 09	27.08
Начало созревания ягод клюквы	25. 08	08. 09
Пожелтение травы в пойме реки	10. 10	10. 09
Переход среднесуточных температур ниже + 10 гр.	07. 09	04. 09
Начало предзимней перекочевки больших синиц из леса в город	12. 10	01. 10
2 фаза – «золотая осень»
Полное пожелтение берез	23. 09	03. 10
Полное покраснение осин	01. 09	03. 10
Последние появления муравьев	10. 09	04. 10
Появление первого льда на лужах	10. 10	23. 10
Последние «выползки» червей из почвы	01. 10	05. 10
Исчезновение мошек в лесу	15. 10	24. 09
Первый снег пролетает в воздухе	02. 10	15. 09
Начало листопада осин	25. 09	26. 09
Исчезновение комаров в лесу	10. 09	11. 09
Переход среднесуточных температур ниже +5 гр.	13. 09	05. 09
Первый снеговой покров	16. 10	11. 10
Обнажение осин	05. 10	10. 10
3 фаза – глубокая осень или предзимье
Полное обнажение берез	30. 09	03. 10
Конец пролета белолобых гусей на юг	30. 09	30.09
Конец отлета белых трясогузок	15. 09	30. 09
Конец отлета сизых чаек	25. 09	30. 09
Начало вылета тетеревов на березовые почки	01. 10	02. 10
Конец отлета скворцов	20. 09	18. 10
Конец отлета лебедей - кликунов	29. 09	18. 10
Конец отлета крякв	28. 09	16. 10
Первый мороз на почве (побеление суглинка)	11. 09	11. 10
Переход среднесуточных температур ниже 0 гр.	09. 10	12. 10
Последний дождь	12.10	30. 10
СЕЗОН - ЗИМА
1 фаза – умеренная зима
Установление постоянного снежного покрова	23. 10	02. 11
Переход среднесуточных температур ниже -5 гр.	01. 11	18. 10
Появление шуги на реке	12. 10	11. 11
Ледостав	06. 11	01,12
Переход среднесуточных температур ниже -10 гр.	08. 11	08. 11
2 фаза – морозная зима
Переход среднесуточных температур ниже -15 гр.	14. 11	11. 11
3 фаза - глухозимье
Переход среднесуточных температур выше -20 гр.	15. 12	30. 11
4 фаза – послезимье
Переход среднесуточных температур выше -15 гр.	16. 12	31. 12
Первая капель с крыш	24. 02	24. 02
СЕЗОН - ВЕСНА
1 фаза - предвесенье
Первая оттепель		02. 03	24. 02
Появление проталин на южных склонах		15. 03	10. 03
Переход ср. суточных температур выше -10 градусов		02. 02	01. 03
Средняя глубина снега в конце марта (см)		88,8	74,3
2 фаза - снеготай
Первый дождь		10. 04	04. 04
Прилет галок		22. 04	30. 03
Прилет серых ворон		20. 04	09. 04
Появление первых кучевых облаков		24. 04	05. 04
Оттаивание кочек в пойме по берегам проток		20. 04	23. 03
Переход среднесуточных температур выше -5 градусов		02. 03	12. 03
Образование наста в тайге		28. 03	20. 03
3 фаза – пестрая весна
Прилет коршунов		19. 04	10. 04
Переход среднесуточных температур выше 0 градусов		22. 03	26. 03
Появление закраин на реке		02. 05	18. 05
Прилет уток-крякв (селезней)		22. 05	03. 04.
Прилет белых трясогузок (синичек)		08. 05	01. 04
Пролетные стаи гусей		29. 05	01. 04
Первый рой комаров-звонцов (толкунцов)		25. 05	25. 05
4 фаза – «голая» весна
Сход снега в пойме реки		02. 05	27. 04
Ледоход на реке		03. 05	29. 04
Переход среднесуточных температур выше +5 градусов		07. 05	03. 04
Вскрытие пойменных озер		09. 05	21. 04
Начало половодья		19. 05	09. 05
Щучьи игры – начало нереста		19. 04	01. 05
Начало разворачивания листьев на березах – зеленая дымка		18. 05	22. 05
5 фаза – зеленая весна
Сход снега в темнохвойном лесу		30. 05	20. 05
Вылет бабочек		14. 05	10. 05
Первый гром		16. 05	28. 05
Последний снегопад		05. 05	20. 05
Установление среднесуточных температур выше +10 градусов		08. 05	08. 05
Вылет комаров – долгоножек («малярийных»)		25. 05	04. 06
СЕЗОН - ЛЕТО
1 фаза – предлетье или пролетье
Полное разворачивание листьев у березы – «зеленый шум»		06. 06	28. 05
Вылет первых слепней (паутов)		07. 06	04. 06
Сосны тронулись в рост, дали «свечи»		09. 06	30. 05
Зацветание рябины		15. 06	11.06
Зацветание морошки		25. 06	17. 06
Вылет мошек		07. 06	04. 06
Зацветание клюквы		30. 06	19. 06
Зацветание голубики на болотах		20. 06	15. 06
Вылет стрекоз – коромысел		18. 06	10. 06
Зацветание брусники		18. 06	11. 06
Полный цвет черемухи		18. 06	11. 06
Зацветание багульника на болотах		17. 06	11. 06
Вылет птенцов у полевых воробьев		21. 06	18. 06
Рассеивание семян одуванчиком		19. 06	06. 06
Рассеивание семян (пуха) осиной в лесу		17. 06	11. 06
Вылет мокрецов (мелкие кровососы)		17. 06	05. 06
Появление на озерах утят гоголя		20. 06	12. 06.
Зацветание клевера ползучего (кашки)		19. 06	15. 06
Зацветание шиповника		22. 06	18.06
2 фаза – умеренное лето или полное лето
Переход среднесуточных температур выше +15 градусов		14. 06
Появление грибов подосиновиков (красноголовиков)		05. 07
Появление белых грибов (боровиков)		03. 07
Зацветание тысячелистника обыкновенного		25. 06
Вылет птенцов у белой трясогузки		20. 07
3 фаза – жаркое лето или грозное лето
Начало созревания (посинения) ягод черники		05. 07
Начало созревания (посинения) ягод голубики		05. 07
Переход среднесуточных температур выше +20 градусов		11. 07
4 фаза – спад лета
Переход среднесуточных температур ниже +20 градусов		23. 07
Созревание плодов шиповника		30. 08
Созревание ягод смородины в пойме		12. 08
Переход среднесуточных температур ниже +15 градусов		02. 08

Выявление закономерностей и научное объяснение наблюдаемых явлений, происходящих в растительном и животном мире основано на тщательном изучении, а также анализе климатических и погодных показателей исследуемой территории (температура воздуха, атмосферное давление, количество выпавших осадков, относительная влажность воздуха, ветровой режим, мощность снежного покрова, длительность безморозного периода и др.).

Температурный режим воздуха за осенне-зимние периоды 2007-2009 гг. весьма своеобразен. Начальная стадия осеннего периода в 2007 и 2008 гг. относительно рассматриваемого метеопоказателя практически равнозначны. Однако, в ноябре 2008 г. зафиксированы значительно высокие значения среднесуточных температур, которые достигают положительных значений. Зимний период 2008-2009 гг. отличается сильными продолжительными морозами, и, среднемесячные температуры воздуха намного ниже прошлогодних (рис. 1).

Рис.1. График средней температуры воздуха (^оС) г. Нижневартовска осенне – зимних сезонов 2006-2007, 2007-2008, 2008-2009 гг.

Весной 2008 г. температура воздуха достигает аномальных – отрицательных значений в апреле месяце и отклоняется от общеустановленных норм. В мае отмечается господство теплой погоды, в результате чего данный период отличен высокими температурными показателями. Среднемесячная температура летнего периода 2008 г. характеризуется невысокими показателями, в отличие от прошлого года. Средняя температура воздуха самого теплого месяца – июля равна всего 18,3^оС. (рис. 2).

Рис.2. График средней температуры воздуха (^оС) г. Нижневартовска. Весенне-летние сезоны 2207, 2008, 2009 гг.

Атмосферное давление воздуха определяет господство циклональных и антициклональных типов погод и максимальных значений в течение года достигает в холодные периоды. 2008 год отличается пониженным давлением (рис. 3).

Рис.3. Среднее атмосферное давление (мм рт. ст.) г. Нижневартовска за период 2007-2009 гг.

На протяжении сезонов осени и зимы 2007-2008 гг. количество выпавших осадков ниже уровня установленных норм (за исключением сентября). Среднее количество атмосферных осадков весной и летом 2008 г. находится в пределах допустимой нормы и характеризуется относительно небольшими значениями на протяжении сезонов. Однако, максимальная сумма осадков зафиксирована в июле, что происходит достаточно редко. А 2009 г. характеризуется минимальным количеством выпавших осадков за весь исследуемый период (рис. 4).

Рис.4. Среднее количество выпавших осадков (мм) г. Нижневартовска за 2007, 2008, 2009 гг.

В связи с потеплением климата наблюдается повышение влажности воздуха в осеннее - зимний период 2007-2008 гг., значения которой находятся в пределах 90%. Это подтверждает характеристику климатических особенностей исследуемой территории, которая находится в зоне избыточного увлажнения. За осенний период 2008 г. период выпало большое количество атмосферных осадков (максимум = 102.9 мм – в октябре), что является следствием интенсивной деятельности циклональных типов погод. Следовательно, среднемесячные показатели относительной влажности воздуха имеют также большие значения, которые превышают значения соответствующего сезона 2007-2008 г. Поскольку 2009 год характеризуется небольшим количеством осадков, показатели относительной влажности воздуха минимальны (рис. 5).

Рис.5. Среднемесячные показатели относительной влажности воздуха (%) в районе г. Нижневартовска за 2007, 2008, 2009 гг.

Средняя скорость ветра составляет 3,3 м/с, максимальное значение (5 м/с) зафиксировано в феврале (рис. 6). Общее количество облаков всех ярусов максимально в октябре, а средний показатель равен 8,6 балла. Горизонтальная дальность видимости минимальна в декабре, а максимальное значение приходится на сентябрь.

Рис. 6. Среднемесячные скорости ветра (м/с) в районе г. Нижневартовска

За 2007, 2008, 2009 гг.

На исследуемой территории в осенний период преобладают ветры юго-западной составляющей (рис. 7, 11). Зимой господствуют южные и юго-западные ветры, характерные для данной территории (рис. 8, 12).

Рис.7. Роза ветров.

Сезон - осень 2007 г.

Рис.8. Роза ветров.

Сезон – зима 2008 г.

Рис. 9. Роза ветров.

Сезон - весна 2008 г.

Рис. 10. Роза ветров.

Сезон - лето 2008 г.

Рис.11. Роза ветров.

Сезон - осень 2007, 2008 г.

Рис.12. Роза ветров.

Сезон - зима 2007-2008, 2008-2009 гг.

В теплое время года преобладают ветры различных направлений, характеризующиеся высокой скоростью, особенно в весенний сезон (рис. 9, 10, 13).

Рис. 13. Роза ветров. Сезон – весна 2009 г.

Зафиксированы сроки образования и схода снежного покрова. Данные показатели являются одним из главных индикатором динамики климатических условий нашей местности (см. табл.2).

Таблица 2 .Образование и сход снежного покрова г. Нижневартовска в 2007-2008 гг.

Год	Образование снежного покрова	Сход снежного покрова
2008	2 ноября	10 мая
2007	21 октября	21 апреля

IV. Выводы

Анализируя полученные результаты можно выделить некоторые характерные закономерности для каждого сезона года:

Более раннее наступление фенологических явлений характерно для участков расположенных на направлениях Юг, Юго-восток и Восток соответственно, а более позднее для участков расположенных на направлениях Запад, Северо-запад и Север. Данные различия проявляются территориально, что напрямую зависит от природных параметров.

Причиной смещения дат наступления фенологических явлений явилось то что всвязи с более холодным апрелем в 2008г. чем в 2007г., произошло более позднее наступление фенофаз. В результате наблюдений за природными параметрами были выявлены следующие закономерности: выпадение осадков в первой половине года включая июль и август преобладает в вечернее время, а в период с сентября по декабрь в утренние часы.

Влажность воздуха в вечерние и утренние часы практически одинакова в периоды с января по апрель и с октября по декабрь. Начиная с мая месяца влажность воздуха в вечернее время суток начинает уменьшаться по с равнению с утренними значениями и достигает своего минимума в июле месяце.

Различие утренних и вечерних температур начинает наблюдаться с апреля месяца (вечерняя температура больше утреней) наибольшие различия наблюдаются в июле месяце и примерно в начале ноября разница утренних и вечерних температур практически незаметна. Сравнивая разницу среднемесячных температур 2007 и 2008 годов, можно сделать вывод о том, что с июня по октябрь температура воздуха держится на одном уровне. В январе и декабре температура в 2007 году была выше, а в феврале и ноябре ниже, чем в 2008 году. Большая разница наблюдается в апреле, в 2008 году температура значительно ниже, чем в 2007.

Значение давления на протяжении всего 2007 года в утренние и вечерние часы практически одинаково, но меньше нормы (765мм.рт.ст). В 2008 году наблюдается большее различие между утренними и вечерними показателями, более повышенное давление в вечерние часы с января по август, и более повышенное в утренние часы с сентября по декабрь.

В весенний период наблюдается повышение температуры и появление различий в вечернее и утреннее время, а также колебания количества выпадения осадков с минимумом в середине апреля и уменьшение атмосферного давления и влажности воздуха в мае.

В летние месяцы (конец июня – июль) на территории города устанавливается сухая жаркая погода, в связи с незначительным выпадением осадков и, с атмосферным давлением ниже установленного норматива (765 мм рт. ст.). В осенний период наблюдается рост атмосферного давления, стабилизация влажности и уменьшение количества выпадения осадков, а так же понижение температуры. В зимние месяцы наблюдается рост количества выпадения осадков, давления, стабильные значениях влажности воздуха и уменьшением температуры до февраля месяца (Чернявская, 2009).

Таким образом, мониторинг метеопоказателей и сезонной ритмичности окружающей среды позволяет изучить и проанализировать особенности изменчивости погодных условий и климата в целом.

Список использованной литературы:

1. Архивные материалы метеостанции города Нижневартовска.

2. Л. Б. Филандышева, Л.Н. Окишева.— Томск: Пеленг, 2002. - 404 с.

3. Понятия, терминология из всех областей знаний - для рефератов, контрольных и экзаменов [Электронный ресурс]. - 2007. – Фенология. http:// sholast.ru.html.

4. Соловьев А.Н. Биота и климат в XX столетии. Региональная фенология / А.Н. Соловьев. – М.: Пасьва, 2005.–288 с.

5. Федерального агентства лесного хозяйства [Электронный ресурс]. http://www.rosleshoz.gov.ru/media/about.

6. Филандышева Л.Б. Сезонные ритмы природы Западно-Сибирской равнины /

7. Чернявская Е.В. Использование методики фенологических наблюдений за древесными растениями городских ландшафтов для целей мониторинга (на примере г. Нижневартовска) / Е.В. Чернявская: дипломная работа – НГГУ, Нижневартовск, 2009. – 70 с.: ил.