Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Метеорология, климатология, агрометеорология

Диссертационная работа:

Александров Веселин Аврамович. Колебания и изменения климата и их влияние на экосистемы юго-восточной и центральной Европы, а также юго-восточных районов США : диссертация ... доктора физико-математических наук : 25.00.30 / Александров Веселин Аврамович; [Место защиты: Гл. геофиз. обсерватория им. А.И. Воейкова].- Санкт-Петербург, 2006.- 98 с.: ил. РГБ ОД, 71 07-1/337

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

1. ВВЕДЕНИЕ 5

1.1. СТАТУС ТЕМЫ 5

1.2. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ 6

1.3. АКТУАЛЬНОСТЬ 6

1.4. РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ 7

2. ДАННЫЕ И МЕТОДЫ 9

2.1. ВВЕДЕНИЕ 9

2.2. ДАННЫЕ 11

2.2.1. Метеорологические данные и другие связанные данные 11

2.2.1.1. Данные о метеорологических наблюдениях 11

2.2.1.2. Метеорологические грид данные 12

2.2.1.3. NAO и SOI индексы

2.2.2. Сценарии изменения климата и сценарии эмиссии парниковых газов и аэрозолей в атмосфере 13

2.2.3. Данные почв, посевов и агротехнологии 15

2.3. МЕТОДЫ 15

2.3.1. Статистические методы и модели 15

2.3.1.1. Создание однородных рядов климатических данных 15

2.3.1.2. Определение наблюдаемых колебаний климата и тенденций. Методы интерполяции 16

2.3.1.3. Статистические модели "погода - урожай" 16

2.3.1.4. Классификация зоны жизни Holdridge 17

2.3.2. Динамические модели 17

2.3.2.1. Модель регионального климата RegCM3 17

2.3.2.2. Динамические модели "погода — урожай "

2.3.2.2.1. Система поддержки принятия решений для передачи агротехнологии (DSSAT). Модели CERES и CROPGRO 17

2.3.2.2.2. Модель WOFOST 18

2.3.2.2.3. Модель ROIMPEL 18

2.3.2.2.4. Калибровка и проверка модели погоды-урожая 18

3. СОЗДАНИЕ ОДНОРОДНЫХ РЯДОВ КЛИМАТИЧЕСКИХ ДАННЫХ

НА ПРИМЕРЕ БОЛГАРИИ 19

3.1. ВВЕДЕНИЕ 19

3.2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 3.2.1. Контроль данных 19

3.2.2. Обнаружение нарушений 20

3.2.3. Коррекция нарушений 3.3. ОГРАНИЧЕНИЯ 27

3.4. ВЫВОДЫ 28

4. КОЛЕБАНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА В ТЕЧЕНИЕ 20-го СТОЛЕТИЯ 30

4.1. ВВЕДЕНИЕ 30

4.2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 30

4.2.1. Исследование для Балканского полуострова 30

4.2.1.1. Средняя температура воздуха и осадков 30

4.2.1.2. Влияние NAO в зимних осадках на юго-востоке Балканского полуострова 30

4.2.2. Исследование для Болгарии -..„ 32

4.2.2.1. Средняя температура воздуха 32

4.2.2.2. Минимальная и максимальная температура воздуха 36

4.2.2.3. Осадки 38

4.2.2.4. Длительность солнечного сияния

4.2.3. Исследование для Австрии 41

4.2.4. Исследование для юго-востока США

4.2.4.1. Минимальная, максимальная и средняя температура воздуха 43

4.2.4.2. Осадки 45

4.2.4.3. Влияние El Nino на климат в Джорджии 4.3. ОГРАНИЧЕНИЯ: 47

4.4. ВЫВОДЫ 47

5. СЦЕНАРИИ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА 49

5.1. ВВЕДЕНИЕ 49

5.2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 5.2.1. GCM сценарии изменения климата для Балканского полуострова 49

5.2.2. GCM сценарии изменения климата в Болгарии 49

5.2.3. GCM сценарии изменения климата для выбранных регионов в Австрии 53

5.2.4. GCM сценарии изменения климата для юго-востока США

5.3. ОГРАНИЧЕНИЯ 55

5.4. ВЫВОДЫ 57

6. ВЛИЯНИЕ КОЛЕБАНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА НА ЭКОСИСТЕМЫ 58

6.1. ВВЕДЕНИЕ 58

6.2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 58

6.2.1. Исследования в Болгарии 58

6.2.1.1. Влияние колебаний климата при водном потреблении кукурузы 58

6.2.2.2. Влияние изменения климата 59

6.2.2.2.1. Изменения в классификации зоны жизни Holdridge 59

6.2.2.2.2. Изменения в длительности вегетационного сезона 60

6.2.2.2.3. Изменения водного потребления кукурузы 61

6.2.2.2.4. Изменения вурожае посевов 62

6.2.2.2.5. Меры для адаптации посевов 63

6.2.2. Изменения урожаев посевов на Балканском полуострове и некоторых

регионах центральной и восточной Европы 64

6.2.3. Исследования для Австрии 67

6.2.3.1. Влияние колебаний климата - влияние засухи на посевы 67

6.2.3.2. Влияние изменения климата 67

6.2.3.2.!. Изменения в вегетационного сезона 67

6.2.3.2.2. Изменения на урожае посевов 68

6.2.3.2.3. Меры для адаптации посевов 73

6.2.4. Исследования для юго-востока США 74

6.2.4.1. Влияние колебаний климата 74

6.2.4.1.1. Водопотребление посевов в Джорджии 74

6.2.4.1.2. Урожай посевов в Джорджии и явления El Nino 74

6.2.5.2. Влияние изменения климата 77

6.2.4.2.1. Изменения в урожае посевов 77

6.2.4.2.2. Меры для адаптации посевов

6.3. ОГРАНИЧЕНИЯ 80

6.4. ВЫВОДЫ 7. ВЫВОДЫ 83

8. ВКЛАД В НАУКУ — 86

9. ПУБЛИКАЦИИ ИМЕЛИ ОТНОШЕНИЕ К ДОКТОРСКОМУ ТЕЗИСУ 87

10. ЛИТЕРАТУРА 90

ПРИЛОЖЕНИЕ 98 

Введение к работе:

Климат Земли показал значительные колебания и изменения, с масштабами времени, колеблющимися с разницей от одного года вплоть до миллионов лет. В периодах нескольких лет, колебания в глобальных поверхностных температурах несколько десятых градуса -считается нормальным. Некоторые из этих колебаний обусловливаются с El Nino - Южная Осцилляция (ENSO) , Северная Атлантическая Осцилляция (NAO)2 и другие естественные феномены, как например, основные вулканические извержения (напр., Jones et al., 2003; Power and Mills. 2005; Trenberth et al, 2002).

Необходимо подчеркнуть, что глобальные перемены климата вызваны природными (напр., земными и космическими) и антропогенетическими факторами. Природные факторы имеют влияние в глобальной атмосферной циркуляции, океанских течениях и криосфере и следовательно в колебаниях и изменении климата.

Большинство ученых принимают, что эмиссии углекислого газа (СОг) и других парниковых газов, отделенные в атмосфере главным образом из-за промышленной и сельскохозяйственной деятельности, могут вызвать нереверсивное изменение климата. Большое разнообразие прямых и косвенных данных показывает, что атмосферная концентрация СОэ возросла глобально около 100 ррт (35%) за последние 200 лег в диапазоне 275-285 (в пред-промышленным времени, то есть приблизительно с 1750 г.) на почти 380 ррт в 2004 г. в результате горения топлива и газов, обезлесения, и т.п. (напр., Keeling and Whorf. 2005). Увеличение в концентрации парниковых газов нагревает поверхность Земли и производит другие перемены климата (напр., IPCC, 2001а).

С 1976 года, средняя глобальная температура возросла приблизительно в три раза быстрее, чем тенденция (около 0.6°С) для целого 20-го столетия (напр., Rayner et al, 2003). Очень возможно, что это потепление показывает различимое человеческое влияние на глобальный климат. Последние 10 лет (1996-2005 гг.), за исключением 1996 г., - самые теплые зарегистрированные годы. Средняя глобальная поверхностная температура в 2005 г. к настоящему времени оценена, чтобы быть +0.48°С выше, чем годовая климатическая (1961-1990 гг.) норма. 1998 и 2005 гг. считаются самыми теплыми годами в температурной записи с 1861 г. (напр., WMO, 2005). В течение последних десятилетий наблюдалось также увеличение экстремальных метеорологических явлений, как например, сильные штормы, интенсивные осадки, наводнения и засухи (напр., NOAA, 1998; Obasi, 2003; Trenberth et al., 2003).

Эмиссии парниковых газов продолжают изменение атмосферной композиции в начале 21-го столетия и следовательно их влияния в глобальном климате. Ожидается, что климат продолжит изменяться в будущем. Изменения в парниковых газах и также в аэрозолях вместе взятых приведет к региональным и глобальным изменениям в температуре, осадках v других переменных климата, заканчивающихся глобальными изменениями в влажности почвы и водных ресурсах, увеличение на глобальном среднем уровне моря, и перспектива для более серьезных высоких температурных событий, наводнений и засух (напр., Pal et al. 2004). Во всех случаях, среднее потепление к 2100 году вероятно будет больше, чем любо? увиденный в течение последних 10 000 лет. Также ожидается, что потепление будет иметі значительное влияние в мировой экономике в течение следующих 100 лет (напр., Houghton е al, 1996).

Климат является первичным детерминантом сельскохозяйственно производительности. Влияние колебаний климата в сельскохозяйственном производстві важно в региональном, национальном, а также глобальным масштабах. Любые модификацш

ENSO - El Nifio - Southern Oscillation 2 NAO - North Atlantic Oscillation погоды из-за влияния колебаний климата непосредственно влияют на производство посевов (напр., Freckleton, 1999; Gadgil et al, 1999; Kaufmann and Snell, 1997; Perkey and Hayes, 1998; Rotter et al., 1998; Stooksbury and Michaels, 1994; Thompson. 1986). Урожаи посевов - под влиянием колебаний климатических показателей, как например, температура воздуха и осадков, частота и суровость экстремальных метеорологических явлений, как засух, наводнений, ураганов, бурь и града.

Глобальное изменение климата повлияет на все экономические секторы до некоторой степени, но наиболее чувствительные и уязвимые это производительность сельского хозяйства и лесоводства (напр., Holman et al., 2005; 1РСС, 2001b ; Watson et al., 1996). Мировое сельское хозяйство остается очень зависимым от ресурсов климата (напр., Maracchi et al, 2005; Tsvetsinskaya et al, 2003; Watson et al., 1996). Например, сельское хозяйство в Европе соответствует небольшой части валового национального продукта (GDP) и следовательно уязвимости общей экономики в изменении климата, который влияет на сельское хозяйство - маленькая (напр., Reilly, 1996). Тем не менее, влияние регионального климата в сельском хозяйстве областей, отдельных стран, местностей могло быть больше. США известны своим большим сельскохозяйственным производством и экспортом посевов (напр., FAOSTAT, 2005). Европейские леса также принадлежат к важному экономическому сектору, который находится под влиянием изменения климата (напр., 1РСС, 2001b; Nabuurs el al., 2003).

Нет сомнения, что вопрос глобальных и региональных колебаний и изменений климата, а также оказанное влияние на экосистемы - основная и важная проблема окружающей среды при встрече с миром в начале 21-го столетия (напр., 1РСС, 2001 а,Ь).

1.2. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

Вот почему, основная цель этого исследования должна оценить колебания и изменения климата и их влияние на экосистемы в выбранных регионах в Европе и Северной Америке. Выбранные регионы состоят из юго-восточной Европы (включая Болгарию и другие соседние страны Балканского Полуострова), центральной Европы (используя Австрию как пример) и юго-восток США (включая семь штатов США).

Следовательно, специфические задачи этого анализа были:

- приложение процедуры однородности в долгосрочных данных климата в Болгарии

- изучение колебания климата и возможных тенденций в изменении климата в течение 20-го столетия в выбранных регионах

- создание различных сценариев для изменения климата 21-го столетия, в выбранных регионах прилагая различные методы и модели

- оценка эффектов колебаний климата в течение 20-го столетия на посевах, а также уязвимости и опции адаптированных лесных и агро-экосистем для изменения климата 21-го столетия в соответствующих регионах

1.3. АКТУАЛЬНОСТЬ

Некоторые примеры актуальности проведенного исследования указаны ниже: Колебания и изменения климата в Болгарии в течение 20-го столетия были анализированы в нескольких предшествующих исследованиях (напр., Koleva, 1993; Koleva and lotova, 1994; Sharov et al, 2000; Velev, 1996). Пока тесты однородности практически не были приложены в стране. Тем не менее, для долгосрочного анализа климата - особенно анализа колебания и изменения климата использованные данные климата должны быть гомогенными, (напр., Peterson et al, 1998). Много климатологов обратили внимание на различные факторы, которые вводили прерывания в однородности долгосрочных серий

3 GDP - Gross Domestic Product климата (напр., Auer and Boehm, 1994: Easterlwg et al., 1996: Vincent, 1998). Эти факторы включают изменения в: метеорологические инструменты, методы наблюдения, позиции метеорологических станций, использование формул для вычисления средней температуры воздуха, окружающей среды станции и т.д. (напр., Peterson et al, 1998; Sneyers, 1999). Важно удалять неоднородность данных или по крайней мере определить возможную ошибку, которую она может вызвать (напр., Torok and Nicholls, 1996). Есть несколько прямых и косвенных методологий для испытания однородности (напр., Alexandersson and Moberg, 1997; Peterson eta!.. 1998; Szentimrey, 1999).

Значительный интерес ученых также получили в течение последнего десятилетия влияния колебаний климата (некоторые из них вызванные феноменом ENSO) в сельскохозяйственной призводительности (напр., Carlson et al., 1996; Hansen et al, 1998a,b,c,d; Mauget and Upchurch 1999; Philips et al, 1998; Singels and Potgieter, 1997; Solow et al, 1998; Todey et al, 1999). Вот почему, например, одна конкретная задача этого анализа была исследование колебаний климата в Джорджии, США в течение 20-го столетия и связавшего колебания урожая важных сельскохозяйственных посевов, включая озимую пшеницу, кукурузу, соевый боб, арахис и хлопок.

Эффекты изменения глобального климата в региональном или национальном сельском хозяйстве и возможные меры адаптации присутствовали в многочисленных исследованиях в 1990-ых (напр., Adams et al., 1999; Brown and Rosenberg, 1999; Easterling et al., 1998; Haskett et al, 1997; Kaiser and Crosson, 1995; Kaiser and Drennen, 1993; Mearns et al, 1999; Phillips et al, 1996: Reilly and Fuglie, 1998; Schimmelpfenning, 1996; Smith, 1997; Тої et al, 1998) и начало 2000-ых годах (напр., Maracchi et al, 2005; Tsvetsinskaya et al, 2003; Wolf and van Oijen, 2002; Wolf et al, 2002; Zalud and Dubrovsky, 2002). Большинство предшествующих исследований, изучающих потенциальное влияние изменений климата в сельском хозяйстве на юго-востоке США имеет важный недостаток, то есть, ограниченный номер использованных метеорологических станций (напр., Adams et al, 1990; Allen, 1989; Cooler, 1990; Curry et al, 1990a,b; 1992; Dhakhwa et al, 1997; Jones and Curry, 1988; Papajorgji et al., 1994; Peart et al, 1995; Pickering et al, 1993; Rosenzweig and, Iglesias, 1994; Rosenzweig et al, 1995; 1996). Некоторые исследования включали только одну или две станции в одном штате. Тем не менее, в этом исследовании, был проведен подробный анализ уязвимости сельскохозяйственных посевов с изменением климата в около 500 метеорологических станций на юго-востоке США.

Считается что, современные исследования по влиянию изменения климата на посевах в Болгарии и Австрии были введены автором этого анализа (напр., Александров, 1995, 1998; Alexandrov, 1997; Alexandrov et al, 2000). Теперь изучен прямой эффект СОг на посевах в Болгарии, а также влияния новых сценариев изменении климата. Исследование, направленное в Австрии представляет обширную стратегию, включая также: примененные различные профили почвы, с различной влагоемкостью; прилагая поэтапные сценарии изменения климата и стохастическую модель, изменяющие колебания климата в будущем; сравнивая результаты различных моделей посевов, и т.п. 

Подобные работы
Белолуцкая Марина Арнольдовна
Влияние изменения климата на вечную мерзлоту и инженерную инфраструктуру Крайнего Севера
Вишнякова Татьяна Викторовна
Индикация тепло-влагообеспеченности по радиальному приросту деревьев применительно к исследованиям изменения климата отдельных регионов России
Чередниченко Александр Владимирович
Тенденции изменения климата и динамика загрязнения воздушного бассейна Казахстанского Алтая
Титкова Татьяна Борисовна
Изменение климата переходных природных зон Русской равнины
Салахова Рауиле Халимуловна
Многолетние изменения климата крупных городов Среднего Поволжья
Шерстюков Борис Георгиевич
Пространственные и сезонные особенности изменений климата в период интенсивного глобального потепления
Рубинштейн Константин Григорьевич
Моделирование общей циркуляции атмосферы для исследований изменения климата и переноса примесей
Горбатенко Валентина Петровна
Влияние географических факторов климата и синоптических процессов на грозовую активность
Ахсалба Асида Константиновна
Физико-статистические характеристики режима осадков и температуры, их влияние на наземные экосистемы Абхазии
Дышеков Мусса Мухадинович
Ландшафты Карачаево-Черкесии в условиях современных изменений климата

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net