|
|
реферат. Реферат 2-ИННОВАЦИОННЫЕ ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО СТР. Инновационные подходы к изменению основных климатообразующих факторов и их оценка по основным трансграничным рекам юга рк
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ТАРАЗСКИЙ РЕГИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. М.Х. ДУЛАТИ
Кафедра «Водные ресурсы»
По дисциплине
«Инновационные формы организации водохозяйственного строительства»
СРД
Тема: Инновационные подходы к изменению основных климатообразующих факторов и их оценка по основным трансграничным рекам юга РК.
Образовательная программа: 8D07411 – «Гидротехническое строительство и сооружения»
Выполнила: Оралсынқызы М.
Проверил: Сенников М.Н.
Т араз 2022 г.
Содержание
1) Введение .............................................................................................................3
2) Основная часть .................................................................................................4
2.1 Факторы, влияющие на климат Казахстана ………………………………4
2.2 Тенденции изменения климата Казахстана ……………………….………..6
2.2.1 Глобальные климатические модели изменений климата в Казахстане....6
2.3 Анализ динамики повышения температур на территории РК …………….8
2.4 Последствия климатических изменений на территории республики Казахстан ………………………………………………………………………13
2.5 Приоритеты и стратегия РК по предотвращению изменения климата…..18
2.6 Реализация Киотского протокола в Республике Казахстан ……………..22
3) Заключение ......................................................................................................25
4) Использованная литература ........................................................................27
Введение
Проблема предсказуемости климата является центральной как с точки зрения его теории, так и значимости практических оценок будущего климата. Главная трудность, однако, состоит в том, что полной научной теории климата пока нет, эта теория только разрабатывается, а полученные результаты не более чем первые оценки, опирающиеся на современные неполные знания. Все дело в исключительной сложности поведения климатической системы (атмосфера – гидросфера – литосфера – криосфера – биосфера), ее интерактивности и нелинейности. Последнее означает, что для изменения климата вовсе не обязательно иметь сильные внешние или внутренние воздействия. Существенные колебательные изменения в климатической системе могут наступить за счет накопительного эффекта малых воздействий. Например, в роли такого интегратора малых атмосферных колебаний может выступать Мировой океан.
Одним из важных практических следствий разрабатываемой теории климата является создание глобальных климатических моделей (ГКМ), объединяющих собой модели общей циркуляции атмосферы и океана. ГКМ представляют собой систему дифференциальных уравнений, описывающих климатическую систему, и заданные начальные и граничные условия ее решения. Чтобы получить правдоподобную картину будущего климата, необходимо: 1) иметь адекватное математическое описание КС; 2) иметь надежный способ проверки правильности полученных результатов (верификации моделей). К сожалению, обе эти задачи пока не решены. При их настоящем решении присутствует много неопределенностей. Но, как только мы захотим учесть антропогенный фактор, для прогноза будущего климата потребуется: 1) сделать прогноз развития мировой экономики, технологий и населения; 2) сделать на его основе прогноз потребления различных видов топлива и других источников парниковых газов; 3) с учетом полученных сценариев выбросов парниковых газов рассчитать по ГКМ изменение температуры и других характеристик климата. Важно отметить при этом, что в настоящее время ни одна из известных ГКМ не может быть признана наилучшей». Ими не учитываются множество местных, но очень важных процессов. Все это – дело будущих более совершенных климатических моделей.
2 Основная часть
2.1Факторы, влияющие на климат Казахстана
Заметное влияние на климат оказывает угол наклона оси вращения Земли относительно плоскости орбиты (этот угол является основным виновником существования сезонного изменения температуры в течение года).(рис.1) Сейчас он равен около 23°26' (меряется от перпендикуляра к плоскости орбиты Земли), но с периодом в 41000 (по некоторым данным – 40700) лет меняется от 21°55' до 24°18', т.е. на 2°23'. Последний раз максимальное значение было в 4493 г. до н.э., а сейчас этот угол уменьшается.(рис.2) Соответственно, уменьшается и разница между зимней и летней температурой в одной и той же местности. При этом ввиду эллиптичности земной орбиты также несколько меняется и интегральная температура северного и южного полушарий. [2]
Если изменение эксцентриситета земной орбиты влияет на глобальную температуру планеты, то прецессия ее оси вносит дисбаланс в глобальное распределение тепла между северным и южным полушариям.
Из-за сплюснутости и неравномерного притяжения Земли Солнцем ее ось описывает конус с вышеуказанным углом и периодом 25920 лет, а северный полюс–незамкнуту окружность.(рис.1)
Поскольку планета движется не по окружности, а по эллипсу, что само по себе уже заметно влияет на ее тепловой режим, и при этом полюсами то поворачивается, то отворачивается от центра Галактики с его дополнительным теплом, то с этим же периодом в Северном или со сдвигом в полпериода в Южном полушарии наступают глобальные то потепления, то похолодания с образованием ледников.
Рисунок 1. Наклон оси Земли.
Рисунок 2. Вращение земли вокруг Солнца.
Рисунок 3. Наклон оси Земли к плоскости орбиты
2.2 Тенденции изменения климата Казахстана
2.2.1 Глобальные климатические модели изменений климата в Казахстане
Изменение климата является одной из важнейших международных проблем 21 века, которая выходит за рамки научной проблемы и представляет собой комплексную междисциплинарную проблему, охватывающую экологические, экономические и социальные аспекты устойчивого развития любой страны. Поэтому изучение климата и проведение ежегодного мониторинга изменения климата Казахстана является одной из приоритетных задач.
Ниже описываются климатические условия, наблюдавшиеся в Казахстане., включая оценку экстремальности метеорологических элементов, и предоставляет исторические перспективы относительно изменчивости и тенденций, которые имели место, начиная с 40-ых годов прошлого столетия. Принимая во внимание географическое положение Казахстана и его большую территорию, наблюдаемые изменения климатических условий в различных регионах Республики могут оказать как негативное, так и позитивное воздействие на биофизические системы, на экономическую деятельность и социальную сферу. В этой связи обеспечение устойчивого развития также требует лучшего понимания климатической системы, что дает возможность перспективной оценки будущих климатических изменений и их потенциальных последствий.
Как уже неоднократно подчеркивалось, современный уровень мировой науки пока не позволяет прогнозировать климат будущего. Для оценки возможных будущих климатических ситуаций используются климатические сценарии – правдоподобные будущие состояния климатической системы, рассчитанные на основе сценариев выбросов парниковых газов с использованием глобальных климатических моделей (ГКМ). По мнению МГЭИК, в целом качество расчетов климата по ГКМ «можно признать если не вполне удовлетворительным, то весьма обнадеживающим, по крайней мере, для субконтинентальных масштабов и более и от ее зонального до внутривекового разрешения». Ни одна из моделей и ни один из климатических сценариев не могут быть признаны лучшими в смысле их более высокой достоверности. Необходимо для любой территории иметь спектр климатических сценариев, описывающих весь диапазон возможных климатических условий будущего.
Наиболее перспективным научным подходом к описанию будущих климатов Земли является математическое моделирование процессов в климатической системе (атмосфера, океан, поверхность суши и биосфера), которая является очень сложной динамической системой. К настоящему времени разработано около двух десятков глобальных климатических моделей ГКМ, построенных на принципе интегрирования системы полных дифференциальных уравнений, описывающих физическое состояние климатической системы, что позволяет рассчитывать ее моделированные состояния как для прошлого, так и будущего. [2]
Это исключительные по сложности задачи, которые решаются в научных школах мирового уровня с использованием современных суперкомпьютеров. Все ГКМ дают не детерминированный прогноз климата, которому может быть сопоставлена определенная вероятность его осуществления (как, например, краткосрочному прогнозу погоды), а сценарии климатических условий будущего, т. е. возможные правдоподобные климатические ситуации, которые могут возникнуть при реализации определенных сценариев развития мировой экономики, технологий и народонаселения. Интегральным результатом такового развития являются сценарии антропогенных выбросов парниковых газов. Из этого следует, что основной задачей разработки ГКМ и описания с их помощью возможных будущих климатических условий является не прогноз климата, а определение набора
климатических сценариев, возможных в будущем. При этом ни один из сценариев, а следовательно, ни одна из ГКМ, не является предпочтительной. Главная цель – получить диапазон возможных климатических изменений при различных сценариях антропогенных выбросов. Другая проблема состоит в ограниченной разрешающей способности ГКМ воспроизводить климатические условия, т. е. в возможности региональной детализации климатов. Современные ГКМ, используемые в расчетах климата, включают в качестве интерактивных компонентов (взаимодействующих друг с другом) модели океана, верхних слоев почвы, криосферы и биосферы. Пространственное разрешение этих моделей по горизонтали до 250 км, а по вертикали – до 1 км. Процессы меньшего масштаба учитываются с помощью параметризации, т. е. усредненно через процессы больших масштабов. Таким образом, ГКМ «не замечают» таких деталей ландшафта, как оз. Балхаш, Уральские горы, а Тянь-Шань с Алтаем учитываются обобщенно без какого-либо детализированного отражения высот различных областей этих горных стран.
Национальное сообщение по изменению климата Республикой Казахстан было подготовлено в 1998 г. с использованием комплекса GRADS для сценария выбросов IS92a (средневысокие выбросы с удвоением концентрации СО2 в конце ХХI в.). Климатические сценарии определялись по пяти моделям первого поколения, которые имели несколько более высокую, чем в моделях последующего комплекса Magicc-ScenGen, чувствительность, и следовательно, давали более высокое повышение сценарных температур. [3]
По всем сценариям к концу ХХI в. ожидается значительный рост средней годовой приземной температуры воздуха. Согласно сценариям «максимального потепления» (модели UK89 и СССМ) потепление составит 6,9 °С, а осадки либо уменьшатся на 12%, либо практически не изменятся (рост –2%). Максимальный рост температуры и снижение осадков предполагается в весенний период.
По сценарию «минимального потепления» (модель GISS) ожидается повышение температуры на меньшую величину (4,5 °С). Однако при этом осадки существенно увеличатся (на 28%). Остальные два сценария дают повышение температуры на 4,9 °С и увеличение осадков на 7 и 24%.
Таким образом, сценарий модели GISS является наиболее «мягким» за счет роста осадков на 28%, а сценарий UK89 – наиболее «засушливым» за счет одновременного самого высокого потепления и заметного снижения осадков. Следуя логике возможного практического использования этих результатов, надо полагать возможным изменение климатических условий в Казахстане в диапазоне от названных «засушливого» до «мягкого» сценариев.
Однако с позиций 2006 г. следует считать, что полученные значения несколько завышены. Скорее всего, во Втором национальном сообщении по изменению климата Казахстана они будут откорректированы с учетом последних данных о влиянии облачности и аэрозолей. Таким образом, впервые на основе единого научно-методического подхода для стран Центральной Азии была рассмотрена динамика изменений климата за столетие инструментальных наблюдений 1901–2000 гг. и разработаны климатические сценарии на середину – конец ХХI в., когда, возможно, произойдет удвоение концентрации СО2 за счет антропогенных ветров. Полученные по сценариям результаты, несомненно, еще будут уточняться, но они уже могут рассматриваться как первая оценка спектра правдоподобных климатических ситуаций будущего, и именно в качестве спектра следует рассматривать их возможное практическое использование.
2.3Анализ динамики повышения температур на территории РК
По данным 13 метеостанций с периодом наблюдений около 100 лет, расположенных в различных районах, получено, что рост средней годовой температуры за 1884–1994 гг. в целом по территории составил 1,3 °С, а годовая сумма осадков уменьшилась на 17 мм. По сезонам эти изменения выглядели так:
Таблица 1.
Изменение кол-ва тепла и осадков на территории Казахстана за 1884-1994 г.
параметр
|
зима
|
Весна
|
лето
|
осень
|
год
|
Темпер.,t с
|
1.8
|
1.9
|
0.8
|
0.7
|
1.3
|
Осадки,мм
|
-7
|
3
|
1
|
1
|
-17
|
Как видно, потепление зимой и весной было более высоким (1,8 и 1,9 °С), чем летом и осенью (0,8 и 0,7 °С).(табл.1) Сравнение средних температур за 30летия 1931–1960 гг. и 1961–1990 гг. показало, что последний период был более теплым, особенно зимой–весной в северной части территории. Наиболее высокие температуры в последние годы наблюдались в 1995 и 1997 г., однако они не превысили экстремального значения, отмеченного в 1983 г. В целом по территории в 1961–1990 гг. осадки практически не изменились по сравнению с предшествующим 30летием. Однако сочетание повышения температуры на 1,3 °С и уменьшения осадков на 17мм в ХХ в. свидетельствует о повышении засушливости на основной части территории. На схеме 1 и 2 показаны графики временного хода средних годовых температур и годовых сумм осадков за 1894–1997 гг., осредненных по территории. Прямые линии на графиках – рассчитанные линейные тренды, т. е. основные временные тенденции изменения этих характеристик. Отчетливо видна сильная междугодовая изменчивость температур и осадков, на фоне которой все же отчетливо проявляется рост температуры (за почти столетие) на 1,3°С и уменьшение осадков примерно на 5% (с 305 до 288 мм). [3]
Однако, следует отметить, что по отдельным станциям как в году, так и особенно в различные сезоны, знаки изменений и температур, и осадков не были одинаковыми, т. е. потепление не было однородным.
График 1 - График временного хода средних годовых температур за 1894-1994г.
График 2 – График временного хода годовых сумм осадков за 1894-1994 г.
Для анализа динамики изменений среднегодовой температуры воздуха по территории Казахстана была проанализирована среднемесячная температура на 6 станциях республики: Астана, Актобе, Алматы, Аральск, Караганда, Семипалатинск за период с 1991 по 2008 год. Станции расположены в различных ландшафтных зонах страны, что позволит намного подробнее рассмотреть данный вопрос. Произведены расчеты среднегодовой и средней многолетней температуры воздуха за данный период.
В целом по Казахстану наблюдается тенденция к повышению средней годовой и средней сезонной температуры воздуха, причем в большей степени "теплеют" зимы. При сравнении сезонных трендов по разным регионам выделяется восточное побережье Каспия, где зима теплеет активнее, в то время как на юге положительная тенденция зимой и за год значительно слабее.
В результате проведенных расчетов изменения среднегодовых температур воздуха по станциям Казахстана, была составлена карта распределения температурного тренда по станциям Казахстана (рис.10). Как видно наибольшее изменение среднегодовой температуры воздуха в сторону ее повышения происходит в пустынной ландшафтной зоне республики, в районе Каспийского и Аральского морей, на юго-западе страны. В городе Аральск среднемноголетняя температура воздуха за период с 1959 по 2008 год увеличилась на 4,4ºС. Минимальное изменение среднегодовой температуры воздуха – в горных районах, на востоке и юго-востоке страны. В городе Алматы среднемноголетняя температура воздуха увеличилась на 0,7ºС. Также большая часть территории имеет тенденцию к возрастанию среднегодовой и среднемноголетней температуры воздуха. В городе Актобе среднегодовая температура воздуха увеличилась на 1,6ºС, в Астане на 2,0 ºС, в Караганде на 1,2ºС, в Семипалатинске на 1,3ºС.(табл.2) Отсюда можно сделать вывод, что степная зона также имеет тенденцию к повышению среднемноголетней температуры воздуха. В следующей таблице даны для сравнения среднемноголетние значения среднегодовой температуры воздуха и среднегодовая температура за рассматриваемый период по различным станциям Казахстана. В четвертой колонке приведены разница между ними - Δ tºC, которая показывает тенденцию изменения среднегодовой температуры воздуха.
За исследованные 70 лет самым холодным для Казахстана был 1969 год, когда среднеплощадная аномалия среднегодовой температуры воздуха составила минус 2,40˚С, а самым тёплым стал 1983 год, когда аномалия среднегодовой температуры воздуха составила 1,55˚С. 2009 год (январь-декабрь) в целом для Казахстана занял 19 место в ранжированном по убыванию ряду наблюдений с 1940 года. Среднегодовая аномалия температуры воздуха, осреднённая по Казахстану, в 2009 г. составила 0,45˚С. С 80-ых годов прошлого века преобладают положительные аномалии температуры приземного воздуха и потепление идет более высокими темпами. Например, если в период 1941-2009 гг. среднегодовая температура воздуха увеличивалась в среднем по Казахстану на 0,30˚С, то в период 1976-2009 гг. на 0,43˚С, при этом доля объяснённой трендом дисперсии более 25 %.
Повышение температуры в различных регионах Казахстана происходило различными темпами, но все тренды статистически значимы для 95 % доверительного интервала, а вклад тренда в суммарную дисперсию среднегодовых температур превышает 20 %. Рост среднегодовых температур воздуха в отдельных регионах Казахстана за период 1941-2009 гг. составлял от 0,27˚С (Балкаш-Алакольский бассейн) до 0,32˚С(Тобол-Торгайский, Жаик-Каспийский бассейны). В последнее тридцатилетие рост среднегодовых температур воздуха наиболее значительный – от 0,35˚С (Балкаш-Алакольский бассейн) до 0,52˚С(Арало-Сырдарьинский бассейн).
Рост температуры воздуха наблюдается во все сезоны, однако имеются некоторые сезонные и региональные особенности. В среднем по Казахстану наибольшая скорость потепления характерна для зимы и составляет 0,42˚С, осенью и весной температура повышалась на 0,31 и 0,27˚С каждые 10 лет, соответственно, летом темпы были несколько ниже – на 0,18˚С. За период 1976-2009 гг. наибольшими темпами повышалась температура в весенний период – на 0,66˚С, немного ниже темпы потепления осенью – на 0,54˚С, и зимой – на 0,42˚С. Летом рост температуры воздуха составлял 0,13˚С.
Рисунок 10. Распределение температурного тренда по территории Казахстана
Временные ряды аномалий годовых сумм осадков для периода 1941 по 2009 г., пространственно осреднённых по Казахстану и по 8 водохозяйственным бассейнам, рассчитанных относительно базового периода 1971-2000 гг. в целом незначительно уменьшались – на 0,4 мм/10 лет. В межбассейновом разрезе есть некоторые различия: в Есильском, Нура-Сарысуйском бассейнах наблюдалась слабая тенденция увеличения годового количества осадков – на 0,1…0,6 мм/10 лет, а на территории остальных бассейнов годовое количество осадков уменьшалось. Все полученные тренды статистически незначимы. Зимой в среднем по Казахстану наблюдается тенденция увеличения количества осадков на 1,8 мм/10 лет, во все остальные сезоны количество осадков незначительно уменьшается – примерно на 1 мм/10 лет.
Проделанная работа подтверждает многочисленные данные о повышении уровня средней температуры воздуха на территории страны на 1,8°С. Учитывая, что большую часть территории Казахстана занимают пустынные и полупустынные ландшафтные зоны, их экосистемы, в особенности, сельское и водное хозяйство, являются уязвимыми к наблюдаемым аномалиям изменения климатических условий. В результате изменения климата, границы зон увлажнения могут сдвинуться к северу и, следовательно, следует ожидать ухудшения условий увлажнения в регионе.
Метеорологическая и климатическая информация с учетом природных ландшафтов, освоенности тех или иных районов, численности населения и пр., способствует более эффективному использованию природного и промышленного потенциала региона и устойчивому развитию приоритетных отраслей экономики. Так же, результаты исследования и дальнейшие исследования по данной проблеме позволят вести качественный мониторинг температурного режима климата территории Казахстана.
Таким образом, можно отметить, что наряду с высокой уязвимостью наблюдается достаточно низкий адаптационный потенциал антропогенных систем Республики Казахстан. В этой связи разработка и проведение своевременных адаптационных мероприятий к предстоящему изменению климата является весьма актуальной задачей, определенной также подписанием Киотского протокола многими странами.
|
|
|
Скачать 228.18 Kb.