sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556623030111QTNESRsergeogr-2293Research ArticleПриродные процессы и динамика геосистемNatural Processes and Dynamics of GeosystemsКлимат зональных ландшафтов равнин России при современном глобальном потеплении в летний периодThe Climate of Zonal Plain Landscapes of Russia during the Modern Global Warming in SummerТитковТ. Б.TitkovaT. B.

Москва

Moscow

titkova@igras.ruЗолотокрылинА. Н.ZolotokrylinA. N.

Москва

Moscow

zolotokrylin@igras.ruИнститут географии РАНРоссияInstitute of Geography RASRussian Federation202317122023873391–402Copyright © Титков Т.Б., Золотокрылин А.Н., 20232023Титков Т.Б., Золотокрылин А.Н.Titkova T.B., Zolotokrylin A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/2293

Изучены изменения климатических параметров в летний сезон между периодами 1961–1990 и 1991–2020 гг. в природных зонах равнинной части Европейской территории России и Западной Сибири. Для последнего тридцатилетия выявлены ландшафты со значимыми изменениями климатических параметров. Исследованы связи температуры воздуха и осадков с испарением и влажностью почвы. Установлено, что в суббореальных ландшафтах Европейской территории России отмечается ярко выраженное потепление, уменьшение суммарных осадков, испарения и влажности почвы. Показано, что статистически значимое потепление в июне и августе в арктических и бореальных ландшафтах Западной Сибири привело к росту испарения и иссушению почвы. На испарение и влажность верхнего слоя почвы наибольшее влияние оказывает температура: положительное в арктической и бореальной зонах и отрицательное в суббореальной. Влияние осадков на эти же параметры наиболее заметнo в суббореальных ландшафтах. Оценка трендов температуры воздуха и испарения показала, что они были значимыми в последнее тридцатилетие в суббореальной зоне Европейской территории России и арктических ландшафтах Западной Сибири. В суббореальной зоне значительный рост температуры приводит к заметному падению испарения, что не наблюдается в бореальных ландшафтах.

Changes in climate parameters and surface characteristics were considered between 1961–1990 and 1991– 2020 climate periods on the plains of the European part of Russia and Western Siberia in different landscape zones in summer. Zonal landscapes with a significant change in climate parameters in the 1991–2020 period of warming were identified, connections between changes of climate parameters and landscape characteristics were determined, climate trends of parameters in particular landscape zones were considered. In the 1991–2020 summer period of warming, significant changes in climate parameters were identified in subboreal landscapes from forest steppe to semi-desert on the European part of Russia. A pronounced warming, a decrease of precipitation total, evaporation and soil water are noted. In Western Siberia in arctic and boreal landscapes, a warming in June and August is observed, which led to an increase of evaporation and soil draining. In boreal landscapes of the European part of Russia and subboreal landscapes of Western Siberia, significant changes in climate parameters did not occur. The analysis of connection between evaporation with soil water and temperature with precipitation in landscape zones indicates about its reliance on landscape zone. Temperature has the most impact on evaporation and topsoil water, it is positive in arctic and boreal landscapes and negative in subboreal ones. Precipitation has the most positive impact in subboreal landscapes. In boreal landscapes, a significant temperature rise may be insufficient for a significant increase of evaporation, apparently due to the impact of dense vegetation cover with a slow heat exchange. In subboreal landscapes, a significant temperature rise leads to a significant negative response of evaporation due to a quick heat exchange.

ландшафтыприродные зонытемператураосадкииспарениевлажность почвыERA5-Landевропейская часть РоссииЗападнаяlandscapesnatural zonestemperatureprecipitationevapotranspirationsoil waterERA5-landEuropean part of RussiaWestern SiberiaИсследование выполнено в рамках темы государственного задания Института географии РАН ААААА19-119022190173-2 (FMGE-2019-0009).The study was carried out within the framework of the state task of the Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences AAAA-A19-119022190173-2 (FMGE-20190009).ReferencesБардин М.Ю., Ранькова Э.Я., Самохина О.Ф. Температурные экстремумы июня и июля 2016 года // Фундаментальная и прикладная климатология. 2016. № 2. С. 143–148.Bardin M.Yu., Rankova E.Ya., Samokhina O.F. Temperature extremes in June and July 2016. Fundamental. i Prikladn. Klimatol., 2016, no. 2, pp. 143–148. (In Russ.).Бокучава Д.Д., Семенов В.А. Анализ аномалий приземной температуры воздуха в северном полушарии в течение XX века по данным наблюдений и реанализов // Фундаментальная и прикладная климатология. 2018. Т. 1. С. 28–51. https://doi.org/10.21513/2410-8758-2018-1-28-51Bokuchava D.D., Semenov V.A. Analysis of surface air temperature anomalies in the Northern hemisphere in the 20th century using observational and reanalysis data. Fundamental. i Prikladn. Klimatol., 2018, no. 1, pp. 28–51. (In Russ.). https://doi.org/10.21513/2410-8758-2018-1-28-51Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Гл.: 1.2.3.; 1.3.2. М.: Изд-во Росгидромета, 2014. 1009 с.Bouwer L.M. Observed and projected impacts from extreme weather events: Implications for loss and damage. In Loss and Damage from Climate Change. Springer: Cham, Switzerland, 2019, pp. 63–82.Глобальный климат и почвенный покров России: проявления засухи, меры предупреждения, борьбы, ликвидация последствий и адаптационные мероприятия (сельское и лесное хозяйство) // Национальный докл. М., 2021. Т. 3. 700 с. https://doi.org/10.52479/978-5-6045103-9-1Cherenkova E.A. Trends in changes in atmospheric and soil moisture at the beginning of the 21st century on the European territory of Russia according to satellite and ground data. In Proceedings of the 19th Intern. Conf. “Modern problems of remote sensing of the Earth from space”. Moscow: Kosmicheskie Issledovaniya Ross. Akad. Nauk, 2021. 390 p.Головинов Е.Э., Васильева Н.А. Сравнение многолетних метеорологических характеристик по данным реанализа и наземных наблюдений на территории Московской области // Мелиорация, водное хозяйство и агрофизика. 2022. Т. 12. № 3. С. 92–105. https://doi.org/10.31774/2712-9357-2022-12-3-92-105Cherenkova E.A. Influence of changes in large-scale atmospheric circulation and ocean surface temperature on trends in summer precipitation in the European North of Russia according to ground and satellite data. Sovrem. Probl. Distantsion. Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa, 2018, vol. 15, no. 5, pp. 229–238. (In Russ.).Григорьев В.Ю., Фролова Н.Л., Киреева М.Б., Степаненко В.М. Оценка точности данных реанализа ERA-5 / В сб.: Труды IX Международ. науч.-практ. конф. “Морские исследования и образование (MARESEDU-2020)”. Сборник. М., 2020. Т. 2. С. 47–50.Cherenkova E.A. Seasonal precipitation in the east European plain during the periods of warm and cool anomalies of the north Atlantic surface temperature. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2017, no. 5, pp. 72–81. (In Russ.). https://doi.org/10.7868/s0373244417050061Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Динамические климатические нормы температуры воздуха // Метеорология и гидрология. 2012а. № 12. С. 5–18.Demchenko P.F., Semenov V.A. Estimation of uncertainty in surface air temperature climatic trends related to the internal dynamics of the atmosphere. Dokl. Earth Sci., 2017, vol. 476, no. 1, pp. 1105–1108. https://doi.org/10.1134/S1028334X17090239Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Наблюдаемые и ожидаемые изменения климата России: температура воздуха. Обнинск: ФГБУ “ВНИИГМИ-МЦД”, 2012б. 194 с.Global climate and soil cover in Russia: manifestations of drought, prevention measures, control, elimination of consequences and adaptation measures (agriculture and forestry). Moscow, 2021, vol. 3, 700 p.Демченко П.Ф., Семенов В.А. Оценка неопределенности климатических трендов приповерхностной температуры, связанной с внутренней динамикой атмосферы // ДАН. 2017. Т. 476. № 3. С. 339–342. https://doi.org/10.7868/S0869565217270202Golovinov E.E., Vasil’yeva N.A. Comparison of long-term meteorological characteristics according to reanalysis and ground-based observations on the territory of the Moscow region. Melioratsiya, Upravlenie Vodnymi Resursami i Agrofizika, 2022, vol. 12, no. 3, pp. 92–105. (In Russ.). https://doi.org/10.31774/2712-9357-2022-12-3-92-105Золотокрылин А.Н., Титкова Т.Б. Климатический фактор динамики растительности засушливых земель Европейской территории России // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. М.: ИГКЭ, 2009. Т. XXII. С. 79–91.Grigor’ev V.Yu., Frolova N.L., Kireeva M.B., Stepanenko V.M. Otsenka tochnosti dannykh reanaliza ERA-5. In Trudy IX Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii “Morskie issledovaniya i obrazovanie (MARESEDU-2020)”. Moscow, 2020, vol. 2, pp. 47–50. (In Russ.).Золотокрылин А.Н., Титкова Т.Б., Черенкова Е.А. Увлажнение засушливых земель Европейской территории России: настоящее и будущее // Аридные экосистемы. 2014. Т. 20. № 2 (59). С. 5–11.Gruza G.V., Ran’kova E.Ya. Dynamic climatic norms of air temperature. Meteorol. i Gidrol., 2012a, no. 12, pp. 5–18. (In Russ.).Золотокрылин А.Н., Черенкова Е.А., Титкова Т.Б. Биоклиматическая субгумидная зона на равнинах России: засухи, опустынивание/деградация // Аридные экосистемы. 2018. Т. 24. № 1 (74). С. 13–20.Gruza G.V., Ran’kova E.Ya. Nablyudaemye i ozhidaemye izmeneniya klimata Rossii: temperatura vozdukha [Observed and Expected Climate Changes in Russia: Air Temperature]. Obninsk: FGBU “VNIIGMI-MCD”, 2012b. 194 p.Киктев Д.В., Сизе Д., Александер Л. Сравнение многолетних средних и тенденций изменения ежегодных экстремумов температуры и осадков по данным моделирования и наблюдений // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45. № 3. С. 305–315.IPCC. Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (AR5). Cambridge, United Kingdom; New York, USA: Cambridge University Press, 2013.Национальный Атлас России. Ландшафтная карта. 2007. Т. 2 / М-б: 1:30000000. С. 331. https://nationalatlas.ru/tom2/331.htmlKiktev D.V., Size D., Alexander L. Comparison of longterm averages and trends in annual temperature and precipitation extremes based on modeling and observational data. Izv. Akad. Nauk, Ser. Fizika Atmosfery i Okeana, 2009, vol. 45, no. 3, pp. 305–315. (In Russ.).Павленко В.А., Сергеев А.А. Потепление климата Западной Сибири и возможные эколого-экономические последствия // СГГА Новосибирск. 2006. С. 1–7.Klein C., Bliefernicht J., Heinzeller D., Gessner U., Klein I., Kunstmann H. Feedback of observed interannual vegetation change: A regional climate model analysis for the West African monsoon. Clim. Dyn., 2017, vol. 48, pp. 2837–2858.Переведенцев Ю.П., Васильев А.А., Шерстюков Б.Г., Шанталинский К.М. Климатические изменения на территории России в конце ХХ – начале ХХI века // Метеорология и гидрология. 2021. № 10. С. 14–26.Munang R., Thiaw I., Alverson K., Liu J., Han Z. The role of ecosystem services in climate change adaptation and disaster risk reduction. Curr Opin Environ Sustain, 2013, no. 5, pp. 1–6. https://dx.doi.org/10.1016/j.cosust.2013.02.002Попова В.В. Современные изменения климата на севере Евразии как проявление вариаций крупномасштабной атмосферной циркуляции // Фундаментальная и прикладная климатология. 2018. № 1. С. 84–111. https://doi.org/10.21513/2410-8758-2018-1-84-111Muñoz-Sabater J., Dutra E., Agustí-Panareda A., Albergel C., Arduini G., Balsamo G., Boussetta S., Choulga M., Harrigan S., Hersbach H., Martens B., Miralles D., Piles M., Rodríguez-Fernández J., Zsoter E., Buontempo C., Thépaut J. ERA5-Land: a state-of-the-art global reanalysis dataset for land applications. Earth Syst. Sci. Data, 2021, no. 13, pp. 4349–4383. https://doi.org/10.5194/essd-13-4349-2021Титкова Т.Б., Золотокрылин А.Н. Региональная неравномерность летнего потепления материковой Арктики // Арктика: экология и экономика. 2021. № 3. С. 374–384.National Atlas of Russia. Landscape map. 1 : 30000000. Moscow, 2007, vol. 2, 331 p. https://nationalatlas.ru/tom2/331.htmlТиткова Т.Б., Виноградова В.В. Отклик растительности на изменение климатических условий в бореальных и субарктических ландшафтах в начале XXI века // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2015. Т. 12. № 3. С. 75–86.Overland J., Dethloff K., Francis J., Hall R., Hanna E., Kim S.J., Screen J., Shepherd T.G., Vihma T. Nonlinear response of midlatitude weather to the changing Arctic. Nat. Clim. Chang., 2016, vol. 6, pp. 992–999. https://doi.org/10.1038/NCLIMATE3121Титкова Т.Б., Золотокрылин А.Н. Летние климатические изменения на юге европейской России // Фундаментальная и прикладная климатология. 2022. Т. 8. № 1. С. 107–121. https://doi.org/10.21513/2410-8758-2022-1-107-121Pavlenko V.A., Sergeev A.A. Climate warming in Western Siberia and possible environmental and economic consequences. SGGA Novosibirsk, 2006, pp. 1–7. (In Russ.).Тишков А.А., Белоновская Е.А., Вайсфельд М.А., Глазов П.М., Лаппо Е.Г., Морозова О.В., Покровская И.В., Тертицкий Г.М., Титова С.В., Царевская Н.Г. Региональные биогеографические эффекты “быстрых” изменений климата в Российской Арктике в XXI в. // Арктика: экология и экономика. 2020. № 2 (38). С. 31–44. https://doi.org/10.25283/2223-4594-2020-2-31-44Perevedentsev Yu.P., Vasiliev A.A., Sherstyukov B.G., Shantalinsky K.M. Climatic changes in Russia in the late 20th – early 21st century. Meteorol. i Gidrol, 2021, no. 10, pp. 14–26. (In Russ.).Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / под ред. В.М. Катцова. СПб.: Росгидромет. Наукоемкие технологии, 2022. 676 с.Popova V.V. Modern climate changes in the north of Eurasia as a manifestation of large-scale atmospheric circulation variations. Fundamental. i Priklad. Klimatol., 2018, no. 1, pp. 84–111. (In Russ.). https://doi.org/10.21513/2410-8758-2018-1-84-111Черенкова Е.А. Влияние изменений крупномасштабной атмосферной циркуляции и температуры поверхности океана на тренды летних осадков на европейском севере России по наземным и спутниковым данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 5. С. 229–238.Semenov V.A., Latif M., Dommenget D., Keenlyside N.S., Strehz A., Martin T., Park W. The impact of North Atlantic-Arctic multidecadal variability on Northern Hemisphere surface air temperature. J. Clim., 2010, vol. 23 (21), pp. 5668–5677. https://doi.org/10.1175/2010JCLI3347.1Черенкова Е.А. Сезонные осадки на территории Восточно-Европейской равнины в периоды теплых и холодных аномалий температуры поверхности северной Атлантики // Изв. РАН. Сер. геогр. 2017. № 5. С. 72–81. https://doi.org/10.7868/s0373244417050061Singh R.P., Roy S., Kogan F. Vegetation and temperature condition indices from NOAA AVHRR data for drought monitoring over India. Int. J. Remote Sens., 2003, no. 24, pp. 4393–4402. https://doi.org/10.1080/0143116031000084323Черенкова Е.А. Тренды изменений атмосферного и почвенного увлажнения в начале XXI-го века на европейской территории России по спутниковым и наземным данным / В кн.: Материалы 19-й Международ. конф. “Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса”. М.: Институт космических исследований РАН, 2021. С. 390.Vtoroi otsenochnyi doklad Rosgidrometa ob izmeneniyakh klimata i ikh posledstviyakh na territorii Rossiiskoi Federatsii [The Second Assessment Report of Roshydromet on Climate Change and its Consequences on the Territory of the Russian Federation]. Chapters: 1.2.3.; 1.3.2. Moscow: Roshydromet, 2014. 1009 p.Bouwer L.M. Observed and projected impacts from extreme weather events: Implications for loss and damage. In: Loss and Damage from Climate Change. Switzerland, Cham: Springer, 2019. P. 63–82.Tretii otsenochnyi doklad ob izmeneniyakh klimata i ikh posledstviyakh na territorii Rossiiskoi Federatsii [The Third Assessment Report on Climate Change and Their Consequences on the Territory of the Russian Federation]. St.-Petersburg: Haukoemkie Tekhnologii; Roshydromet. 2022. 676 p.IPCC. Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (AR5). Cambridge, United Kingdom; New York, USA: Cambridge Univ. Press, 2013.Ting M., Kushnir Y., Seager R., Li C. Forced and internal twentieth-century SST trends in the North Atlantic. J. Clim., 2009, no. 22, pp. 1469–1481. https://doi.org/10.1175/2008JCLI2561.1Klein C., Bliefernicht J., Heinzeller D., Gessner U., Klein I., Kunstmann H. Feedback of observed interannual vegetation change: A regional climate model analysis for the West African monsoon // Clim. Dyn. 2017. Vol. 48. P. 2837–2858.Tishkov A.A., Belonovskaya E.A., Weisfeld M.A., Glazov P.M., Lappo E.G., Morozova O.V., Pokrovskaya I.V., Tertitsky G.M., Titova S. V., Tsarevskaya N.G. Regional biogeographic effects of “fast” climate changes in the Russian arctic in the 21st century. Arktika: Ekol. i Ekon., 2020, no. 2 (38), pp. 31–44. (In Russ.). https://doi.org/10.25283/2223-4594-2020-2-31-44Munang R., Thiaw I., Alverson K., Liu J., Han Z. The role of ecosystem services in climate change adaptation and disaster risk reduction // Current Opinion in Environ. Sustainability. 2013. № 5. P. 1–6. https://doi.org/10.1016/j.cosust.2013.02.002Titkova T.B., Zolotokrylin A.N. Regional irregularity of summer warming in the continental Arctic. Arktika: Ekol. i Ekon., 2021, no. 3, pp. 374–384. (In Russ.).Muñoz-Sabater J., Dutra E., Agustí-Panareda A., Albergel C., Arduini G., Balsamo G., Boussetta S., Choulga M., Harrigan S., Hersbach H., Martens B., Miralles D., Piles M., Rodríguez-Fernández J., Zsoter E., Buontempo C., Thépaut J. ERA5-Land: a state-of-the-art global reanalysis dataset for land applications // Earth Syst. Sci. Data. 2021. № 13. P. 4349–4383. https://doi.org/10.5194/essd-13-4349-2021Titkova T.B., Vinogradova V.V. The response of vegetation to climate change in boreal and subarctic landscapes at the beginning of 21 century. Sovrem. Probl. Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa, 2015, vol. 12, no. 3, pp. 75–86. (In Russ.).Overland J., Dethloff K., Francis J., Hall R., Hanna E., Kim S.J., Screen J., Shepherd T.G., Vihma T. Nonlinear response of midlatitude weather to the changing Arctic // Nature Climate Change. 2016. Vol. 6. P. 992–999. https://doi.org/10.1038/NCLIMATE3121Titkova T.B., Zolotokrylin A.N. Summer climatic changes in the south of European Russia. Fundamental. i Priklad. Klimatol., 2022, vol. 8, no. 1, pp. 107–121. (In Russ.). https://doi.org/10.21513/2410-8758-2022-1-107-121Semenov V.A., Latif M., Dommenget D., Keenlyside N.S., Strehz A., Martin T., Park W. The impact of North Atlantic-Arctic multidecadal variability on Northern Hemisphere surface air temperature // J. Climate. 2010. Vol. 23 (21). P. 5668–5677. https://doi.org/10.1175/2010JCLI3347.1Wang X., Wu C., Peng D., Gonsamo A., Liu Z. Snow cover phenology affects alpine vegetation growth dynamics on the Tibetan Plateau: Satellite observed evidence, impacts of different biomes, and climate drivers. Agric. For. Meteorol., 2018, no. 256, pp. 61–74.Singh R.P., Roy S., Kogan F. Vegetation and temperature condition indices from NOAA AVHRR data for drought monitoring over India // Int. J. Remote Sens. 2003. № 24. P. 4393–4402. https://doi.org/10.1080/0143116031000084323Wu M., Schurgers G., Rummukainen M., Smith B., Samuelsson P., Jansson C., Siltberg J., May W. Vegetation–climate feedbacks modulate rainfall patterns in Africa under future climate change. Earth Syst. Dyn., 2016, no. 7, pp. 627–647. https://doi.org/10.5194/esd-7-627-2016Ting M., Kushnir Y., Seager R., Li C. Forced and internal twentieth-century SST trends in the North Atlantic // J. Climate. 2009. № 22. P. 1469–1481. https://doi.org/10.1175/2008JCLI2561.1Zolotokrylin A.N., Cherenkova E.A., Titkova T.B. Bioclimatic sub-humid zone on the plains of Russia: droughts, desertification/degradation. Arid. Ekosist., 2018, vol. 24, no. 1 (74), pp. 13–20. (In Russ.).Wang X., Wu C., Peng D., Gonsamo A., Liu Z. Snow cover phenology affects alpine vegetation growth dynamics on the Tibetan Plateau: Satellite observed evidence, impacts of different biomes, and climate drivers // Agric. For. Meteorol. 2018. № 256. P. 61–74.Zolotokrylin A.N., Titkova T.B. Climatic factor of vegetation dynamics in arid lands of the European territory of Russia. In Problemy ekologicheskogo monitoringa i modelirovaniya ekosistem [Problems of Ecological Monitoring and Modeling of Ecosystems]. Moscow: IGKE, 2009, vol. 22, pp. 79–91.Wu M., Schurgers G., Rummukainen M., Smith B., Samuelsson P., Jansson C., Siltberg J., May W. Vegetation–climate feedbacks modulate rainfall patterns in Africa under future climate change // Earth Syst. Dyn. 2016. № 7. P. 627–647. https://doi.org/10.5194/esd-7-627-2016Zolotokrylin A.N., Titkova T.B., Cherenkova E.A. Humidification of drylands in European Russia: the present and future. Arid. Ekosist., 2014, vol. 4, no. 2, pp. 49–54. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.