ЗАКОНОМІРНОСТІ БАГАТОРІЧНИХ ЗМІН КЛІМАТУ У ЗОНІ СТЕПУ УКРАЇНИ
Ключові слова:
зміна клімату, температура повітря, атмосферні опади, аналіз часових рядів, багатомірна статистика, ланцюги Маркова.Анотація
Кліматичні зміни вирізняються різноманітністю, характеризуються різними рівнями інтенсивності проявів, частотою кліматичних аномалій, періодичністю екстремальних погодних явищ у просторі та часі. У статті проведено ретроспективний аналіз зміни кліматичних умов у південній підзоні Степу України. У дослідженні використано річні значення приземної температури повітря та суми опадів по станції Херсон, архівні дані спостереження за 120 років (1900–2019 рр.). Період спостережень із сильними проявами аномальних температур складає 45 років (37,5%) та 10 років (8,3%) із дуже сильними аномаліями температурного режиму. За цей період відбулося збільшення середньорічної температури повітря на 2,5° С. Абсолютна величина аномалій річних опадів становила 26,7%. Визначено три основні періоди середньорічної температури повітря та суми опадів за сто років: зниження (початок ХХ ст.), стабілізації або рівновага (середина ХХ ст.) та зростання (кінець ХХ та початок ХХІ ст.). Дослідженнями внутрішньорічних кліматичних змін встановлено, що в багаторічній динаміці спостерігається прояв потепління впродовж 10 перших місяців на 2,4° С і збільшення середньорічних сум опадів на 110 мм. З використанням ланцюгів Маркова визначено внутрішньоциклічні властивості кліматичних показників. Інерційна ймовірність повторення спекотних років оцінена в 0,48, а спекотних років після холодних – у 0,60. Інерційна ймовірність повторення вологих років становила 0,50, вологих років після сухих – 0,47. Встановлено, що спекотні періоди тривалістю 3–5 років більш ймовірні, ніж такі ж холодні періоди, а періоди без дощу тривалістю 3–5 років більш ймовірні, ніж періоди з опадами. Це вказує на циклічне підвищення середньорічної температури повітря та можливе зниження річних сум опадів у південній підзоні Степу України. В результаті розрахунків чергування кліматичних періодів встановлено максимальну ймовірність для спекотно-холодних періодів 0.275 (t = 2) та для волого-сухих періодів 0,242 (t = 3).Посилання
Wang Q. J., Shao Y., Song Y., Schepen A., Robertson D. E., Ryu D., Pappen-bergerd F. An evaluation of ECMWF SEAS5 seasonal climate forecasts for Australia using a new forecast calibration algorithm. Environmental Modelling & Software. 2019. Vol. 122. Р. 104550. URL: https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2019.104550. (да-та звернення: 30.07.2022). 2. Felice M. D., Soares M. B., Alessandri A., Troccoli A. 2019. Scoping the potential usefulness of seasonal climate forecasts for solar pow-er management. Renewable Energy. 2019. Vol. 142. P. 215–223. URL: https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.03.134. (дата звернення: 30.07.2022). 3. Dikshit A., Pradhan B., Alamri A. M. Long lead time drought forecasting using lagged climate variables and a stacked long short-term memory model. Science of The Total Environment. 2021. Vol. 755 (2). Р. 142638. URL: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142638. (дата звернення: 30.07.2022). 4. Zhang H., Huo S., Yeager K. M., Li C., Xi B., Zhang J.,, He Z., Ma C. Apparent relation-ships between anthropogenic factors and climate change indicators and POPs deposition in a lacustrine system. Journal of Environmental Sciences. 2019. Vol. 83. P. 174–182. URL: https://doi.org/10.1016/j.jes.2019.03.024. (дата звернення: 30.07.2022).
Christidis. N., Stott P.A. The influence of anthropogenic climate change on wet and dry summers in Europe. Science Bulletin. 2021. URL: https://doi.org/10.1016/j.scib.2021.01.020. (дата звернення: 30.07.2022).
Paraschiv S., Paraschiv L. S. Trends of carbon dioxide (CO2) emissions from fossil fuels combustion (coal, gas and oil) in the EU member states from 1960 to 2018. Energy Reports. 2020. Vol. 6. P. 237–242. URL: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.11.116. (дата звернення: 30.07.2022).
Sorokhtin O. G., Chilingar G. V., Sorokhtin N. O. Adiabatic Theory of the Green-house Effect. Developments in Earth and Environmental Sciences. 2011. Vol. 10. P. 469–498. URL: https://doi.org/10.1016/B978-0-444-53757-7.00013-1. (дата звер-нення: 30.07.2022). 8. Chaudhuri A. H., Gangopadhyay A., Bisagni J. J. Interannual variability of Gulf Stream warm-core rings in response to the North Atlantic Oscilla-tion. Continental Shelf Research. 2009. Vol. 29 (7). P. 856–869. URL: https://doi.org/10.1016/j.csr.2009.01.008. (дата звернення: 30.07.2022). 9. Weiser J., Titschack J., Kienast M., McCave I. N., Lochte A. A., Saini J., Stein R., Hebbeln D. Atlantic water inflow to Labrador Sea and its interaction with ice sheet dynamics during the Holocene. Quaternary Science Reviews. 2021. Vol. 256. Р. 106833. URL: https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2021.106833. (дата звернення: 30.07.2022). 10. Lisetskii F., Chepelev O. Quantitative substantiation of pedogenesis model key components. Advances in Environmental Biology. 2014. Vol. 8(4). P. 996–1000. 11. Lisetskii F., Pichura V. Steppe Ecosystem Functioning of East European Plain under Age-Long Climatic Change Influence. Indian Journal of Science and Technology. 2016. Vol. 9(18). P. 1–9. DOI: 10.17485/ijst/2016/v9i18/93780. 12. Dudiak N. V., Po-travka L. A., Stroganov A. A. Soil and climatic bonitation of agricultural lands of the steppe zone of Ukraine. Indian Journal of Ecology. 2019. Vol. 46(3). P. 534–540. 13. Pichura V. I., Malchykova D. S., Ukrainskij P. A., Shakhman I. A., Bystriantseva A. N. Anthropogenic transformation of hydrological regime of the Dnieper river. Indian Journal of Ecology. 2018. Vol. 45(3). P. 445–453. 14. Pichura V. I., Potravka L. A., Skrypchuk P. M., Stratichuk N. V. Anthropogenic and climatic causality of changes in the hydrological regime of the Dnieper river. Journal of Ecological Engineering. 2020. Vol. 21 (4). P. 1–10. DOI: https://doi.org/10.12911/22998993/119521. 15. Oti J. O., Kabo-Bah A. T., Ofosu E. Hydrologic response to climate change in the Densu River Basin in Ghana. Heliyon. 2020. Vol. 6 (8). URL: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e04722. (дата звернення: 30.07.2022). 16. Lisetskii F. Rivers in the focus of natural-anthropogenic situations at catchments. Geosciences (Switzerland). 2021. Vol. 11(2). P. 1–6. 17. Assan E., Suvedi M., Olabisi L. S., Bansah K. J. Climate change perceptions and challenges to adaptation among smallholder farmers in semi-arid Ghana: A gender analysis. Journal of Arid Envi-ronments. 2020. Vol. 182. Р. 104247. URL: https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2020.104247. (дата звернення: 30.07.2022). 18. Ukrainskiy P., Terekhin E., Gusarov A., Lisetskii F. Zelenskaya E. 2020. The influence of relief on the density of light-forest trees within the small-dry-valley network of uplands in the forest-steppe zone of eastern Europe. Geosciences (Switzerland). 2020. Vol. 10(11). P. 1–18. 19. Dudiak N. V., Pichura V. I., Potravka L. A., Stratichuk N. V. Geomodelling of destruction of soils of Ukrainian steppe due to water ero-sion. Journal of Ecological Engineering. 2019. Vol. 20(8). P. 192–198. URL: https://doi.org/10.12911/22998993/110789. (дата звернення: 30.07.2022). 20. Dudiak N. V., Pichura V. I., Potravka L. A., Stroganov A. A. Spatial modeling of the effects of deflation destruction of the steppe soils of Ukraine. Journal of Ecologi-cal Engineering. 2020. Vol. 21(2). P. 166–177. URL: https://doi.org/10.12911/22998993/116321. (дата звернення: 30.07.2022). 21. Breus D., Yevtushenko O., Skok S., Rutta O. Retrospective studies of soil fertility change on the example of the Kherson region (Ukraine). International Multidisci-plinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Manage-ment, SGEM. 2019. Vol. 19(5.1). Р. 645–652. 22. Breus D., Yevtushenko O., Skok S., Rutta O. 2020. Method of forecasting the agro-ecological state of soils on the ex-ample of the South of Ukraine. International Multidisciplinary Scientific GeoCon-ference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 2020. Vol. 20 (5.1). P. 523–528. 23. Lisetskii F. N.,
Pichura V. I. Catena linking of landscape-geochemical processes and reconstruc-tion of pedosedimentogenesis: A case study of defensive constructions of the mid-17th century, South Russia. Catena. 2020. Vol. 187. Р. 104300.
Domaratskiy E. O., Bazaliy V. V., Domaratskiy O. O., Dobrovolskiy A. V., Kyrychenko N. V., Kozlova O. P. Influence of mineral nutrition and combined growth regulating chemical on nutrient status of sunflower. Indian Journal of Ecol-ogy. 2018. Vol. 45(1). P. 126–129. 25. Maheras P. Changes in precipitation conditions in the western Mediterranean over the last century. J. Climatol. 1988. Vol. 8. P. 179–189. 26. Maheras P. Principal component analysis of western Mediterranean air temperature variations 1866–1985. Theor. Appl. Climatol. 1989. Vol. 39. P. 137–145.
REFERENCES:
Wang Q. J., Shao Y., Song Y., Schepen A., Robertson D. E., Ryu D., Pappen-bergerd F. An evaluation of ECMWF SEAS5 seasonal climate forecasts for Australia using a new forecast calibration algorithm. Environmental Modelling & Software. 2019. Vol. 122. Р. 104550. URL: https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2019.104550. (data zvernennia: 30.07.2022). 2. Felice M. D., Soares M. B., Alessandri A., Troccoli A. 2019. Scoping the potential usefulness of seasonal climate forecasts for solar power management. Renewable Energy. 2019. Vol. 142. P. 215–223. URL: https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.03.134. (data zvernennia: 30.07.2022). 3. Dikshit A., Pradhan B., Alamri A. M. Long lead time drought forecasting using lagged climate variables and a stacked long short-term memory model. Science of The Total Environment. 2021. Vol. 755 (2). Р. 142638. URL: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142638. (data zvernennia: 30.07.2022). 4. Zhang H., Huo S., Yeager K. M., Li C., Xi B., Zhang J.,, He Z., Ma C. Apparent relation-ships between anthropogenic factors and climate change indicators and POPs deposition in a lacustrine system. Journal of Environmental Sciences. 2019. Vol. 83. P. 174–182. URL: https://doi.org/10.1016/j.jes.2019.03.024. (data zvernennia: 30.07.2022).
Christidis. N., Stott P.A. The influence of anthropogenic climate change on wet and dry summers in Europe. Science Bulletin. 2021. URL: https://doi.org/10.1016/j.scib.2021.01.020. (data zvernennia: 30.07.2022).
Paraschiv S., Paraschiv L. S. Trends of carbon dioxide (CO2) emissions from fossil fuels combustion (coal, gas and oil) in the EU member states from 1960 to 2018. Energy Reports. 2020. Vol. 6. P. 237–242. URL: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.11.116. (data zvernennia: 30.07.2022).
Sorokhtin O. G., Chilingar G. V., Sorokhtin N. O. Adiabatic Theory of the Green-house Effect. Developments in Earth and Environmental Sciences. 2011. Vol. 10. P. 469–498. URL: https://doi.org/10.1016/B978-0-444-53757-7.00013-1. (data zvernennia: 30.07.2022). 8. Chaudhuri A. H., Gangopadhyay A.,
Bisagni J. J. Interannual variability of Gulf Stream warm-core rings in response to the North Atlantic Oscillation. Continental Shelf Research. 2009. Vol. 29 (7). P. 856–869. URL: https://doi.org/10.1016/j.csr.2009.01.008. (data zvernennia: 30.07.2022). 9. Weiser J., Titschack J., Kienast M., McCave I. N., Lochte A. A., Saini J., Stein R., Hebbeln D. Atlantic water inflow to Labrador Sea and its interaction with ice sheet dynamics during the Holocene. Quaternary Science Reviews. 2021. Vol. 256. Р. 106833. URL: https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2021.106833. (data zvernennia: 30.07.2022). 10. Lisetskii F., Chepelev O. Quantitative substantiation of pedogene-sis model key components. Advances in Environmental Biology. 2014.
Vol. 8(4). P. 996–1000. 11. Lisetskii F., Pichura V. Steppe Ecosystem Functioning of East European Plain under Age-Long Climatic Change Influence. Indian Journal of Science and Technology. 2016. Vol. 9(18). P. 1–9. DOI: 10.17485/ijst/2016/v9i18/93780. 12. Dudiak N. V., Potravka L. A., Stroganov A. A. Soil and climatic bonitation of agricultural lands of the steppe zone of Ukraine. In-dian Journal of Ecology. 2019. Vol. 46(3). P. 534–540. 13. Pichura V. I., Malchykova D. S., Ukrainskij P. A., Shakhman I. A., Bystriantseva A. N. Anthropogenic trans-formation of hydrological regime of the Dnieper river. Indian Journal of Ecology. 2018. Vol. 45(3). P. 445–453. 14. Pichura V. I., Potravka L. A., Skrypchuk P. M., Stratichuk N. V. Anthropogenic and climatic causality of changes in the hydrological regime of the Dnieper river. Journal of Ecological Engineering. 2020. Vol. 21 (4). P. 1–10. DOI: https://doi.org/10.12911/22998993/119521.
Oti J. O., Kabo-Bah A. T., Ofosu E. Hydrologic response to climate change in the Densu River Basin in Ghana. Heliyon. 2020. Vol. 6 (8). URL: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2020.e04722. (data zvernennia: 30.07.2022). 16. Lisetskii F. Rivers in the focus of natural-anthropogenic situations at catchments. Geosciences (Switzerland). 2021. Vol. 11(2). P. 1–6. 17. Assan E., Suvedi M., Olabisi L. S., Bansah K. J. Climate change perceptions and challenges to adaptation among smallholder farmers in semi-arid Ghana: A gender analysis. Journal of Arid Envi-ronments. 2020. Vol. 182. Р. 104247. URL: https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2020.104247. (data zvernennia: 30.07.2022). 18. Ukrainskiy P., Terekhin E., Gusarov A., Lisetskii F. Zelenskaya E. 2020. The influence of relief on the density of light-forest trees within the small-dry-valley network of up-lands in the forest-steppe zone of eastern Europe. Geosciences (Switzerland). 2020. Vol. 10(11). P. 1–18. 19. Dudiak N. V., Pichura V. I., Potravka L. A., Stratichuk N. V. Ge-omodelling of destruction of soils of Ukrainian steppe due to water erosion. Jour-nal of Ecological Engineering. 2019. Vol. 20(8). P. 192–198. URL: https://doi.org/10.12911/22998993/110789. (data zvernennia: 30.07.2022). 20. Dudiak N. V., Pichura V. I., Potravka L. A., Stroganov A. A. Spatial modeling of the effects of deflation destruction of the steppe soils of Ukraine. Journal of Ecologi-cal Engineering. 2020. Vol. 21(2). P. 166–177. URL: https://doi.org/10.12911/22998993/116321. (data zvernennia: 30.07.2022). 21. Breus D., Yevtushenko O., Skok S., Rutta O. Retrospective studies of soil fertility change on the example of the Kherson region (Ukraine). International Multidisci-plinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Manage-ment, SGEM. 2019. Vol. 19(5.1). Р. 645–652. 22. Breus D., Yevtushenko O.,
Skok S., Rutta O. 2020. Method of forecasting the agro-ecological state of soils on the example of the South of Ukraine. International Multidisciplinary Scientific Ge-oConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. 2020. Vol. 20 (5.1). P. 523–528. 23. Lisetskii F. N., Pichura V. I. Catena linking of landscape-geochemical processes and reconstruction of pedosedimentogenesis: A case study of defensive constructions of the mid-17th century, South Russia. Catena. 2020. Vol. 187. Р. 104300. 24. Domaratskiy E. O., Bazaliy V. V., Domaratskiy O. O., Dobrovolskiy A. V., Kyrychenko N. V., Kozlova O. P. Influence of mineral nutrition and combined growth regulating chemical on nutrient status of sunflower. Indian Journal of Ecology. 2018. Vol. 45(1). P. 126–129. 25. Maheras P. Changes in precipitation conditions in the western Mediterranean over the last century. J. Climatol. 1988. Vol. 8. P. 179–189. 26. Maheras P. Principal component analysis of western Mediterranean air temperature variations 1866–1985. Theor. Appl. Climatol. 1989. Vol. 39. P. 137–145.
