sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556624020045DSXTVRsergeogr-2720Research ArticleПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ДИНАМИКА ГЕОСИСТЕМNATURAL PROCESSES AND DYNAMICS OF GEOSYSTEMSОценка влияния климатических факторов на состояние наземных экосистем Северо-Западного региона РоссииAssessment of the Influence of Climatic Factors on the State of Terrestrial Ecosystems in the Northwestern Region of RussiaВасильевМ. П.VasilievM. P.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

mih.vasilev@mail.ruНестеровЕ. М.NesterovE. M.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

КаширинаЕ. В.KashirinaE. V.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

kashirina@yandex.ruЛюбимовА. В.LyubimovA. V.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности Российской академии наук (НИЦЭБ РАН – СПб ФИЦ РАН)РоссияScientific Research Centre for Ecological Safety of the Russian Academy of SciencesRussian FederationРоссийский государственный педагогический университет им. А.И. ГерценаРоссияHerzen State Pedagogical University of RussiaRussian Federation202404112024882145157Copyright © Васильев М.П., Нестеров Е.М., Каширина Е.В., Любимов А.В., 20242024Васильев М.П., Нестеров Е.М., Каширина Е.В., Любимов А.В.Vasiliev M.P., Nesterov E.M., Kashirina E.V., Lyubimov A.V.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/2720

В статье анализируется изменение климатических условий на Северо-Западе России, включая характеристики опасных гидрометеорологических явлений (волны холода и жары, сильные ветры, экстремальные ливни, снегопады, гололедно-изморозевые отложения, град) и медленные климатические изменения (увеличение числа дней с переходом температуры воздуха через 0°С) в контексте их негативного влияния на наземные экосистемы. На основе оценки характеристик опасных явлений, данных об изменении числа дней с переходом через 0°С и скорости отступления берегов был сформирован массив данных для расчета комплексного показателя, характеризующего негативные воздействия климатических факторов на наземные экосистемы. Было определено, что воздействия погодно-климатических факторов на наземные экосистемы наиболее сильно выражены в северной части рассматриваемого региона и, прежде всего, на побережье Баренцева моря. По мере продвижения на юг значения всех показателей постепенно снижаются, при этом меняется и их структура. В северной части рассматриваемого региона (Мурманская и Архангельская области, Ненецкий автономный округ) преобладают явления, связанные с сильным ветром и интенсивными гололедно-изморозевыми отложениями, способствующими образованию ледяной корки на поверхности земли. По мере удаления от побережья чаще наблюдается сильный мороз (Республика Коми). В центре и на юге региона наибольшую повторяемость имеют сильный дождь, сильный мороз и сильная жара, обуславливающая высокую степень пожароопасности. В работе выполнено ранжирование субъектов Северо-Западного федерального округа по степени интенсивности этого процесса. Комплексные оценки негативных воздействий изменяющихся климатических условий на наземные экосистемы могут быть использованы при принятии решений по разработке стратегии экологической безопасности регионов РФ.

The article analyzes the change of climatic conditions in the Northwest of Russia, including the characteristics of dangerous hydrometeorological events (cold and heat waves, strong winds, extreme rainfall, snow-fall, ice-frost deposits, hail) and slow climatic changes (increase in the number of days with the transition of air temperature through 0°С, coastal abrasion) in connection with their negative impact on terrestrial ecosystems. It was found that the influence of meteorological and climatic factors on terrestrial ecosystems is most pronounced in the northern part of the studied region, especially on the coast of the Barents Sea. Towards the south, the values of all indicators gradually decrease, and their structure changes. In the northern part of the study area (Murmansk and Arkhangelsk oblasts, the Nenets Autonomous Okrug), phenomena associated with strong winds and intensive ice-frost deposition, which contribute to the formation of an ice crust on the Earth’s surface, prevail. As one moves away from the coast, severe frost is observed more often (Komi Republic). In the center and south of the region, heavy rainfall, severe frost, and intense heat are the most frequent, resulting in a high fire hazard. The study carried out the ranking of the subjects of the Northwestern Federal District according to the degree of intensity of this process. Comprehensive assessments of the negative impact of changing climatic conditions on terrestrial ecosystems can be used to make decisions on the development of a strategy for environmental security of the regions of the Russian Federation.

наземные экосистемыопасные гидрометеорологические явлениямедленные климатические измененияранжирование территорийСеверо-Западный федеральный округterrestrial ecosystemsdangerous hydrometeorological eventsslow climate changeranking of territoriesNorthwestern Federal DistrictReferencesАнаничева М.Д., Анохин Ю.А., Асарин А.Е. Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. Гл. 6. Природные экосистемы суши / науч. ред. С.М. Семенов. М.: Планета, 2012. С. 190–265.ACIA, 2004. Impacts of a Warming Arctic: Arctic Climate Impact Assessment. ACIA Overview report. Cambridge Univ. Press, 2004.Васильев М.П., Каширина Е.В., Акентьева Е.М. База данных “Погодно-климатические риски для отраслей экономики и социальной сферы субъектов Российской Федерации”: Свидетельство о государственной регистрации базы данных RU 2018620868, 19.06.2018. Заявка № 2018620494 от 26.04.2018. Федеральная служба по интеллектуальной собственности. М., 2018.Ananicheva M.D, Anokhin Yu.A., Asarin A.E. Natural Ecosystems of the Land. Chapter 6. In Metody otsenki posledstvii izmeneniya klimata dlya fizicheskikh i biologicheskikh system [Methods for Assessing the Effects of Climate Change on Physical and Biological Systems]. Semenov S.M., Ed. Moscow: Planeta Publ., 2012, pp. 190–265. (In Russ.).Васильев М.П., Каширина Е.В. Технология оценки погодно-климатических рисков на языке SQL // Некоторые актуальные проблемы современной математики и математического образования. Герценовские чтения: матер. науч. конф. СПб.: РГПУ им. А. И. Герцена, 2019. С. 243–248.Arctic Resilience Interim Report 2013. Stockholm: Arctic Council, 2013.Васильев М.П. Погодно-климатические и экологические риски для наземных экосистем в Северо-Западном регионе России // Геология, геоэкология, эволюционная география: колл. монография / ред. Е.М. Нестеров, В.А. Снытко. СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2020. Т. XIX. С. 233–238.De Groot W.J., Flannigan M.D., Cantin A.S. Climate change impacts on future boreal fire regimes. For. Ecol. Manag., 2013, no. 294, pp. 35–44.Воздействие изменения климата на российскую Арктику: анализ и пути решения проблемы / ред. А.О. Кокорин. М.: Всемирный фонд природы, 2008. 27 с.Doklad o klimaticheskikh riskakh na territorii Rossiiskoi Federatsii [Report on Climate Risks in the Territory of the Russian Federation]. Kattsov V.M., Ed. St. Petersburg: Glavn. Geofizich. Observatoria im. Voeikova, 2017. 106 p.Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. М.: Росгидромет, 2014. 59 с.Entsiklopediya klimaticheskikh resursov Rossiiskoi Federatsii [Encyclopedia of Climatic Resources of the Russian Federation]. Kobysheva N.V., Khairullin K.Sh., Ed. St. Petersburg: Hydrometeoizdat, 2005. 319 p.Доклад о климатических рисках на территории Российской Федерации / ред. В.М. Катцов. СПб.: ГГО им. А.И. Воейкова, 2017. 106 с.FAO, 2013. Climate change guidelines for forest managers. FAO Forestry Paper. Rome: FAO, 2013, no. 172. 110 p.Изменения климата Арктики: место климатической науки в планировании адаптации / ред. В.М. Катцов. СПб.: ГГО им. А.И. Воейкова, 2017. 104 с.Global Forest Watch, 2019. Available at: http://www. globalforestwatch.org (accessed: 04.12.2020).Информационный бюллетень о состоянии геологической среды прибрежно-шельфовых зон Баренцева, Белого и Балтийского морей в 2018 г. СПб.: ВСЕГЕИ, 2019. 99 с.Green R.E. Harley M., Spalding M., Zockler C. Impacts of climate change on wildlife. RSBP/UNEP WCMC Publication, 1999.Катцов В.М., Школьник И.М., Ефимов С.В., Константинов А.В., Павлова В.Н., Павлова Т.В., Хлебникова Е.И., Пикалева А.А., Байдин А.В., Борисенко В.А. Развитие технологии вероятностного прогнозирования регионального климата на территории России и построение на ее основе сценарных прогнозов изменения климатических воздействий. Ч. 1: Постановка задачи и численные эксперименты // Труды ГГО. 2016. Вып. 583. С. 7–29.Informatsionnyi byulleten’ o sostoyanii geologicheskoi sredy pribrezhno-shel’fovykh zon Barentseva, Belogo i Baltiiskogo morei v 2018 g. [Newsletter on the State of the Geological Environment of the Coastal Shelf Zones of the Barents, White and Baltic Seas in 2018]. St. Petersburg: VSEGEI, 2019. 99 p.Катцов В.М., Школьник И.М., Павлова В.Н., Хлебникова Е.И., Ефимов С.В., Константинов А.В., Павлова Т.В., Пикалева А.А., Рудакова Ю.А., Салль И.А., Байдин А.В., Задворных В.А. Развитие технологии вероятностного прогнозирования регионального климата на территории России и построение на ее основе сценарных прогнозов изменения климатических воздействий на секторы экономики. Ч. 2: Оценки климатических воздействий // Труды ГГО. 2019. Вып. 593. С. 6– 52.IPCC, 2012. Summary for Policymakers. In Managing the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation. A Special Report of Working Groups I and II of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, New York: CUP.Катцов В.М., Хлебникова Е.И., Школьник И.М., Рудакова Ю.Л. Вероятностное сценарное прогнозирование регионального климата как основа разработки адаптационных программ в экономике Российской Федерации // Метеорология и гидрология. 2020. № 5. С. 46–58. https://doi.org/10.3103/S1068373920050039IPCC, 2014. Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, New York: CUP.Королева Т.С., Константинов А.В., Шунькина Е.А. Угрозы и социально-экономические последствия изменения климата для лесного сектора // Труды Санкт-Петербург. науч.-исслед. ин-та лесного хозяйства. 2015. № 3. С. 55–71.Izmeneniya klimata Arktiki: mesto klimaticheskoi nauki v planirovanii adaptatsii [Arctic Climate Change: The Place of Climate Science in Adaptation Planning]. Kattsov V.M., Ed. St. Petersburg: Glavn. Geofizich. Observatoria im. Voeikova, 2017. 104 p.Королева Т.С., Константинов А.В., Кушнир Е.А., Торжков И.О. Результаты стандартизированной оценки уязвимости лесного сектора Российской Федерации в условиях наблюдаемых эффектов климатической изменчивости // Труды Санкт-Петербург. науч.-исслед. ин-та лесного хозяйства. 2017. № 3. С. 13–22.Kattsov V.M., Khlebnikova E.I., Shkolnik I.M., Rudakova Yu.L. Probabilistic regional climate project in gas a basis for development of adaptation programs in the economy of the Russian Federation. Russ. Meteorol. Hydrol., 2020, vol. 45, no. 5, pp. 330–338. https://doi.org/10.3103/S1068373920050039Леса России и изменение климата. Что нам может сказать наука 11 / ред. П. Лескинен, М. Линднер, П.Й. Веркерк, Г.Я. Набуурс, Й. Ван Брусселен, Е. Куликова, М. Хассегава, Б. Леринк. Европейский ин-т леса, 2020. https://doi.org/10.36333/wsctu11Kattsov V.M., Shkolnik I.M., Efimov S.V., Konstantinov A.V., Pavlova V.N., Pavlova T.V., Khlebnikova E.I., Pikaleva A.A., Baidin A.V., Borisenko V.A. Development of a technique for regional climate probabilistic projections over the territory of Russia aimed at building scenarios of climate impacts on economy sectors. Part 1: Task definition and numerical experiments. Trudy GGO, 2016, vol. 583, pp. 7–29. (In Russ.).МГЭИК, 2012 г. Резюме для политиков Специального доклада по управлению рисками экстремальных явлений и бедствий для содействия адаптации к изменению климата / Специальный докл. Рабочих I и II Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Cambridge, NY: Cambridge Univ. Press. 19 с.Kattsov V.M., Shkolnik I.M., Pavlova V.N., Khlebnikova E.I., Efimov S.V., Konstantinov A.V., Pavlova T.V., Pikaleva A.A., Rudakova Yu. L., Sall I.A., Baidin A.V., Zadvornykh V.A. Development of a technique for regional climate probabilistic projections over the territory of Russia aimed at building scenarios of climate impacts on economy sectors. Part 2: Climate impact projections. Trudy GGO, 2019, vol. 593, pp. 6–52. (In Russ.).МГЭИК, 2014. Изменение климата, 2014 г. Воздействия, адаптация и уязвимость – Резюме для политиков. Вклад Рабочей группы II в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Всемирная Метеорологическая Организация, Женева, Швейцария. Cambridge, NY: Cambridge Univ. Press. 34 с.Khlebnikova E.I., Kattsov V.M., Pikaleva A.A., Shkolnik I.M. Assessment of climate change impacts on economic development of the Russian arctic in the 21st century. Russ. Meteorol. Hydrol., 2018, vol. 43, no. 6, pp. 347–356. https://doi.org/10.3103/S1068373918060018Метеорологический ежемесячник. Росгидромет, 2017, 2018, 2019. Вып. 1, 2, 3.Khlebnikova E.I., Rudakova Yu.L., Shkolnik I.M. Changes in precipitation regime over the territory of Russia: Data of regional climate modeling and observations. Russ. Meteorol. Hydrol., 2019, vol. 44, no. 7, pp. 431–439. https://doi.org/10.3103/S106837391907001XМетодические рекомендации по расчету специализированных климатических характеристик для обслуживания различных отраслей экономики. Строительство. Транспорт. СПб.: ГГО им. А.И. Воейкова, 2017. 160 с.Koroleva T.S., Konstantinov A.V., Shunkina E.A. Threats and socio-economic impacts of climate change for the forest sector. Trudy S.-Peterb. Nauch.-Issled. Inst. Lesn. Khoz., 2015, no. 3, pp. 55–71. (In Russ.).Национальный Атлас России. Т. 2. Природа и экология. М.: ФГУП “ГОСГИСЦЕНТР”, 2004. 495 с.Koroleva, Konstantinov A.V., Kushnir E.A., Torzhkov I.O. Results of standardized vulnerability assessment of forestry in russia in the impact of climate variability. Trudy S.-Peterb. Nauch.-Issled. Inst. Lesn. Khoz., 2017, no. 3, pp. 13–22. (In Russ.).Олсон Р. Бореальные леса и изменение климата (пер. с англ.) // Устойчивое лесопользование. 2011. № 3 (28). С. 27–38.Li F., Lawrence D.M., Bond-Lamberty B. Impact of fire on global land surface air temperature and energy budget for the 20th century due to changes within ecosystems. Environ. Res. Lett., 2017, vol. 12, no. 4, pp. 10–53.РД 52.04.563–2002. Критерии опасных гидрометеорологических явлений и порядок подачи штормового сообщения. Росгидромет, 2002. 28 с.Meteorologicheskii ezhemesyachnik. Vyp. 1–3 [Meteorological Monthly. Vol. 1–3]. Rosgidromet, 2017–2019.РД 52.04.720–2009. Положение о реперных климатических станциях. Росгидромет, 2009. 15 с.Metodicheskie rekomendatsii po raschetu spetsializirovannykh klimaticheskikh kharakteristik dlya obsluzhivaniya razlichnykh otraslei ekonomiki. Stroitel’stvo. Transport [Methodological Recommendations for the Calculation of Specialized Climatic Characteristics for Servicing Various Sectors of the Economy. Construction. Transport]. St. Petersburg: Glavn. Geofizich. Observatoria im. Voeikova, 2017. 160 p.Состояние арктических морей и территорий в условиях изменения климата: Сб. тезисов Всерос. конф. с международ. уч. Архангельск: ИД САФУ, 2014. 199 с.Natsional’nyi atlas Rossii. Tom 2. Priroda i ekologiya [The National Atlas of Russia. Vol. 2. Nature and Ecology]. Moscow: FGUP “GosGISTsentr”, 2004. 495 p.Торжков И.О., Кушнир Е.А., Константинов А.В., Королева Т.С., Ефимов С.В., Школьник И.М. Оценка влияния ожидаемых изменений климата на лесное хозяйство // Метеорология и гидрология. 2019. № 3. С. 40–49. https://doi.org/10.3103/S1068373919030038Ohlsson R. Boreal Forest and climate change. Ustoichivoe Lesopol., 2011, vol. 28, no. 3, pp. 27–38. (In Russ.).Хлебникова Е.И., Катцов В.М., Пикалева А.А., Школьник И.М. Оценка изменения климатических воздействий на экономическое развитие территории российской Арктики в XXI веке // Метеорология и гидрология. 2018. № 6. С. 5–19. https://doi.org/10.3103/S1068373918060018RD 52.04.563–2002. Kriterii opasnykh gidrometeorologicheskikh yavlenii i poryadok podachi shtormovogo soobshcheniya [Guidance Document 52.04.563–2002. Criteria for Dangerous Hydrometeorological Phenomena and the Procedure for Submitting a Storm Message]. Rosgidromet, 2002. 28 p.Хлебникова Е.И., Рудакова Ю.Л., Школьник И.М. Изменение режима атмосферных осадков на территории России: результаты регионального климатического моделирования и данные наблюдений // Метеорология и гидрология. 2019. № 7. С. 5–16. https://doi.org/10.3103/S106837391907001XRD 52.04.720–2009. Polozhenie o repernykh klimaticheskikh stantsiyakh [Guidance Document 52.04.720–2009. Regulations on Reference Climate Stations]. Rosgidromet, 2009. 15 p.Школьник И.М., Ефимов С.В. Региональная модель нового поколения для территории северной Евразии // Труды ГГО. 2015. Вып. 576. С. 201–211.Russian forests and climate change. What Science Can Tell Us 11. Leskinen P., Lindner M., Verkerk P.J., Nabuurs G.J., Van Brusselen J., Kulikova E., Hassegawa M., Lerink B., Eds. European Forest Institute, 2020. https://doi.org/10.36333/wsctu11Энциклопедия климатических ресурсов Российской Федерации / ред. Н.В. Кобышева, К.Ш. Хайруллин. СПб.: Гидрометеоиздат, 2005. 319 с.Shkolnik I.M., Efimov S.V. A new generation regional climate model for northern Eurasia. Trudy GGO, 2015, vol. 576, pp. 201–211. (In Russ.).ACIA, 2004. Impacts of a Warming Arctic: Arctic Climate Impact Assessment. ACIA Overview report. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2004. 140 p.Sostoyanie arkticheskikh morei i territorii v usloviyakh izmeneniya klimata. Sb. tezisov Vseross. Konf. s mezhdun. uchastiem [The State of the Arctic Seas and Territories in the Conditions of Climate Change: Abstracts of the All-Russian Conf. with Int. Participation]. Arkhangelsk: ID SAFU. 199 p.Arctic Resilience Interim Report 2013. Stockholm: Arctic Council, 2013. 117 p.Torzhkov I.O., Kushnir E.A., Konstantinov A.V., Koroleva T.S., Efimov S.V., Shkolnik I.M. Assessment of future climate change impacts on forestry in Russia. Russ. Meteorol. Hydrol., 2019, vol. 44, no. 3, pp. 180–186. https://doi.org/10.3103/S1068373919030038De Groot W.J., Flannigan M.D., Cantin A.S. Climate change impacts on future boreal fire regimes // Forest Ecology and Management. 2013. № 294. P. 35–44.Tyler N.J.C., Turi J.M., Sundset M.A., et al. Saami reindeer pastoralism under climate change: Applying a generalized framework for vulnerability studies to a sub-arctic social-ecological system. Glob. Environ. Change, 2007, vol. 17, no. 2, pp. 191–206. https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2006.06.001FAO, 2013. Climate change guidelines for forest managers. FAO Forestry Paper Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2013. № 172. 110 p.Vasilev M.P., Kashirina E.V. Technology of weather and climate risks assessment in terms of SQL language. In Nekotorye aktual’nye problemy sovremennoi matematiki i matematicheskogo obrazovaniya. Gertsenovskie chteniya: Materialy Nauch. Konf. [Some Actual Problems of Modern Mathematics and Mathematical Education. Herzen Readings: Materials of the Sci. Conf.]. St. Petersburg: RGPU im. Gertsena, 2019, pp. 243–248. (In Russ.).Global Forest Watch. 2019. http://www.globalforestwatch.orgVasilev M.P., Kashirina E.V., Akentieva E.M. Database “Weather and Climate Risks for Economic and Social Sectors of the Subjects of the Russian Federation”. Certificate of state registration of the database RU 2018620868, 19.06.2018. № 2018620494, 26.04.2018. Federal Service for Intellectual Property. Moscow, 2018.Green R.E., Harley M., Spalding M., Zockler C. Impacts of Climate Change on Wildlife. RSBP/UNEP WCMC Publication, 1999. 79 p.Vasiliev M.P. Weather, climate, and environmental risks for terrestrial ecosystems in the north-western region of Russia. In Geologiya, geoekologiya, evolyutsionnaya geografiya: kollektivnaya monografiya. Tom 19 [Geology, Geoecology, Evolutionary Geography: A Collective Monograph. Vol. 19]. Nesterov E.M., Snytko V.A., Eds. St. Petersburg: RGPU im. Gertsena, 2020, pp. 233–238. (In Russ.).Li F., Lawrence D.M., Bond-Lamberty B. Impact of fire on global land surface air temperature and energy budget for the 20th century due to changes within ecosystems // Environmental Research Let. 2017. Vol. 12. № 4. P. 10–53.Vozdeistvie izmeneniya klimata na rossiiskuyu Arktiku: analiz i puti resheniya problemy [The Impact of Climate Change on the Russian Arctic: Analysis and Solutions to the Problem]. Kokorin A.O., Ed. Moscow: WWF, 2008. 27 p.Tyler N.J.C., Turi J.M., Sundset M.A., et al. Saami reindeer pastoralism under climate change: Applying a generalized framework for vulnerability studies to a sub-arctic social-ecological system // Global Environmental Change. 2007. Vol. 17. № 2. P. 191–206. https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2006.06.001Vtoroi otsenochnyi doklad Rosgidrometa ob izmeneniyakh klimata i ikh posledstviyakh na territorii Rossiiskoi Federatsii. Obshchee rezyume [The Second Evaluation Report of Roshydromet on Climate Change and Its Consequences on the Territory of the Russian Federation. General Summary]. Moscow: Rosgidromet, 2014. 59 p.Walker X.J., Baltzer J.L., Cumming S.G., et al. Increasing wildfires threaten historic carbon sink of boreal forest soils // Nature. 2019. Vol. 572. P. 520–523. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1474-yWalker, X.J., Baltzer, J.L., Cumming, S.G., et al. Increasing wildfires threaten historic carbon sink of boreal forest soils. Nature, 2019, vol. 572, pp. 520–523. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1474-y

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