SEASONAL WARMING AND COOLING PERIODS ON THE CRIMEAN PENINSULA: CAUSES AND CONSEQUENCES

Full Text

Обоснование

Современная изменчивость климата характеризуется экстремальными климатическими и погодными проявлениями – волны жары и холода, наводнения, засухи, при этом температурный режим характеризуется увеличением частоты, интенсивности и продолжительности [1-4], подобные тенденции приводят к сложностям в восстановлении здоровья населения, сельского хозяйства и городской инфраструктуры после пережитых воздействий [5-7]. Экстремальные температурные явления имеют различные последствия социально-экономического характера для здоровья и благосостояния всего общества: чрезмерная заболеваемость и смертность [8-10], негативное воздействие на психическое здоровье [9], благополучие людей и общества [9, 11, 12]. Так как климатические риски в большей степени опасны для наиболее уязвимых групп населения, пожилые люди и люди с сердечно-легочными заболеваниями признаны наиболее уязвимыми группами населения к последствиям эпизодов экстремальных температур [13-17]. По данным Всемирной организации здравоохранения, в европейском регионе (43 страны) в период с 2030 по 2050 год волны жары могут привести до 250 000 дополнительным смертям ежегодно [17, 18].

Для некоторых регионов России, включая южные части Европейской России и Западной Сибири, Якутию, северные части Чукотского автономного округа и Приморского края, увеличение числа дней с максимальными температурами, превышающими пороговые значения, прогнозируется к середине XXI века [17]. По сравнению с периодом 1961–1990 гг., за следующие 10 лет количество экстремально жарких дней в Волгограде увеличилось в три раза, в Краснодаре – в полтора раза; в Ростове-на-Дону увеличение было незначительным [17]. В следующие 30–40 лет темпы изменения климата в России значительно превысят средние темпы глобального потепления [19].

Для территории Крымского полуострова, ранее проведенные исследования [20, 21] показали зависимость рекреационного потенциала от современных климатических изменений, а также позволили выявить современную динамику комплексных биоклиматических показателей, в том числе индекса жары, рассчитанных на основании ряда метеорологических показателей для курортного сезона. В работе [22] показано, что значения 97 %-го процентиля для станций Крымского полуострова доходят до 28,1 ℃, что несколько ниже пороговых значений для ряда южных городов европейской части России [17]: +29,0 °С в Волгограде, +28,6 °С в Астрахани, +28,2 °С в Краснодаре. Такое распределение связано с географическим положением Крымского полуострова, который изолирован от континентальной части акваториями Черного и Азовского морей, что оказывает смягчающее влияние на суточные, сезонные и годовые колебания приземной температуры воздуха на всей территории полуострова. При этом применение 97%-го процентиля в качестве пороговой величины регламентировано Методическими рекомендациями Роспотребнадзора [23].

Наиболее часто исследования посвящены влиянию экстремально высоких температур приземного воздуха на здоровье человека, что, безусловно имеет огромное значение для южных регионов. Однако многие работы показывают, что эффект воздействий холодных воздушных масс на здоровье населения региона проявляется сильнее, чем от жары [11, 15-18]. Так, в обзоре, выполненном для южных стран, включая Республику Южная Корея, Таиланд, Австралию, Бразилию и др., показано, что холод наносит здоровью более значимый ущерб, чем жара и дополнительная смертность при волнах холода составляет 7,3 % (95 %, ДИ: 7,02–7,49 %) по сравнению с волнами жары – 0,42 % (95 %, ДИ: 0,39–0,44 %) [11]. Учитывая результаты, полученные в [22], несмотря на то, что Крымский полуостров характеризуется теплым и влажным климатом, суммарная интенсивность волн холода здесь, более чем в два раза превышает суммарную интенсивность волн жары, при этом, ежегодно на станциях Крымского полуострова формируются от 1 до 4 волн холода и жары [22]. Вопросам пространственно-временного изменения волн холода различного генезиса на территории Крымского полуострова на основании сравнительного анализа спутниковых данных, синоптической информации и данных дискретной сети метеорологических наблюдений посвящена работа [24].

В ряде работ указывается на изменение климата в южном регионе, характеризующееся значительным потеплением, так на юге европейской части России увеличение температуры составляет 3,0–4,0 °C, при этом, морские бассейны выступают в роли фактора, уменьшающего потепление в прибрежных областях (на 1,0–1,5 °C) [25].

Анализ приземного термического режима на территории Крымского полуострова, условий возникновения ноябрьских катастрофических штормов и выявление особенностей их реализации проведен в работе [26]. Результаты расчетов показали, что на территории Крымского полуострова в холодный период года, в ноябре, практически ежегодно, отмечаются только периоды потепления. Из всех месяцев холодного периода, именно в ноябре на всех станциях Крымского полуострова отмечается значимый тренд потепления, также для ноября характерны максимальные значения поступающего тепла в холодный период года [26].

Учитывая, что термический режим оказывает огромное воздействие на все стороны нашей жизни: на здоровье населения и кампании по борьбе с заболеваниями; на устойчивость сельскохозяйственного развития и городского планирования, безопасность водоснабжения и эффективность мер защиты от природных пожаров, влияет на разнообразие сельскохозяйственных культур и их урожайность, устойчивость транспортной инфраструктуры, изучение качественных и количественных характеристик приземной температуры воздуха, а также катастрофические проявления температурных экстремумов в разные сезоны года является актуальным научным исследованием.

Цель исследования

Целью исследования является определение качественных и количественных показателей, а также условий возникновения и последствий периодов потепления и похолодания, возникающих в теплый и холодный периоды года на территории Крымского полуострова. Проведенные исследования позволят восполнить существующие пробелы в информации по характеристикам приземного температурного режима на территории полуострова, а также предложить подходы по адаптации к климатическим рискам, которые включают меры по снижению избыточной смертности от воздействия волн жары и холода.

Методы

Предметом исследования являются срочные значения приземной температуры воздуха, которые включают в себя восемь наблюдений в сутки через каждые три часа. На базе срочных наблюдений были рассчитаны среднесуточные значения температуры воздуха. В качестве исходных данных использована климатическая база данных («Расписание погоды» http://rp5.ru), по 19 станциям Крымского полуострова (рис. 1) за 18-летний период (2006-2023 гг.), который характеризует современный температурный режим Крымского полуострова. Необходимо уточнить, что в связи с энергетической блокадой полуострова большинство станций вынуждены были прекратить работу до полного восстановления энергоснабжения, в результате, из всего набора данных были изъят период лет 01.04.2015-31.05.2017 гг.

Рис. 1. Метеорологические станции Крымского полуострова, данные которых использованы в работе

Fig. 1. Meteorological stations of the Crimean Peninsula whose data were used in the research

Направление перемещения барических образований отслеживались по синоптическим приземным картам (https://www.wetter3.de) и спутниковым изображениям MODIS\Terra (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) (https://worldview.earthdata.nasa.gov/).

Методика определение периодов потепления и похолодания.

Ряд исследований [3, 4, 6, 8, 17, 27, 28] посвящен волнам жары и холода, которые определяются как период исключительно жаркой или холодной погоды. Однако, существует различие между тепловыми волнами как периодами, которые являются «чрезвычайно жаркими», и теплыми периодами как периодами, которые являются жаркими в относительном смысле. Такие периоды можно называть периодами потепления и, соответственно, похолодания [17, 29-31]. Эти периоды могут возникать в любое время года, даже в середине зимы [30, 31], тогда как волны жары, обязательно ограничены летним полугодием, а волны холода – зимнем полугодием.

Методические вопросы, посвященные подходам к вычислению пороговых значений изложены в [17, 22]. В отдельных исследованиях порог холода устанавливается на уровне 5 %-го процентиля распределения температуры в холодный сезон с ноября по март или декабрь-март [30, 31], что близко к 3-му процентилю круглогодичного распределения. Рассчитанные таким образом пороги являются аналогом гигиенических нормативов и зависят от климатической зоны [17]. Значения 3 %-го и 97 %-го процентилей распределения среднесуточной температуры в годовом ходе предложены как ориентировочные показатели наступления волны холода (жары), опасной для здоровья населения, по достижении которых необходимо проведение соответствующих профилактических мероприятий, эта пороговая величина включена в Методические рекомендации Роспотребнадзора [17, 23].

В работе предложен подход, который учитывает сезонный характер изменений приземной температуры воздуха. Для определения периодов потепления и похолодания использованы среднесуточные температуры воздуха сезонного распределения, основанные на процентилях, подобный метод позволяет учитывать интенсивность и продолжительность исследуемых событий. Учитывая географическое положение Крымского полуострова, за холодный сезон принят период с ноября по март (5 месяцев), а за теплый сезон принят период с апреля по октябрь (7 месяцев). Это деление года обусловлено результатами сравнительного анализа среднемесячных значений приземной температуры воздуха. Так в 92% случаев на станциях полуострова с апреля по октябрь зафиксирована среднемесячная температура приземного воздуха , исключение (8%) составили 3 случая: на ст. Ай-Петри (высота 1180 м) среднее значение в апреле 5 и в октябре ; на станции Ангарский Перевал (высота 760 м) среднее значение в апреле 7. Расчеты показали, что среднегодовая температура приземного воздуха на станциях полуострова составляет  и колеблется в пределах от 7, пространственное распределение значений имеет орографические черты, максимальные значения характерны для южнобережных станций. Среднее значение температуры приземного воздуха теплого периода года с апреля по октябрь составляет  и изменяется в пределах от 5, в зимний период года с ноября по март среднее значение температуры приземного воздуха соответствует  и изменяется от -2.

Далее для определения наиболее интенсивных периодов, следовательно, для достижения статистической значимости результатов, проведено определение порогов на основе 5-го и 95 %-го процентилей сезонного распределения суточных температур. Пороговые значения рассчитывались по отношению ко всему периоду лет, соответствующего сезона года. Таким образом, в наших расчетах периодов потепления и похолодания для территории Крымского полуострова использовались следующие градации:

- период похолодания – это последовательность ≥ 3 дней со среднесуточными температурами ≤ 5 %-го процентиля сезонного распределения среднесуточных температур в период с 2006 по 2023 год.

- период потепления – последовательность ≥ 3 дней со среднесуточными температурами ≥95 %-го процентиля сезонного распределения среднесуточных температур в период с 2006 по 2023 год.

Результаты

Исследования сезонного хода приземной температуры воздуха.

Многолетняя динамика (2006-2023 гг.) температуры приземного слоя воздуха представлена на графиках: сезонный ход температуры приземного слоя воздуха теплого периода года с апреля по октябрь (ст. Керчь) показывают слабовыраженные изменения за исследуемый период времени (рис. 2, а). В холодный период года с ноября по март показан устойчивый рост температуры приземного слоя воздуха (о чем свидетельствуют коэффициенты линейного тренда) и уменьшение амплитуды колебаний в ходе одного сезона почти в два раза (рис. 2, б).

Рис. 2. График сезонного хода приземной температуры воздуха на ст. Керчь: а) теплого периода года; б) холодного периода года с линейным трендом

Fig. 2. Graph of the seasonal variation of surface air temperature at Kerch station: a) warm period of the year; b) cold period of the year with a linear trend

Применение порогового значения 5 %-го и 95 %-го процентилей к сезонному распределению среднесуточной температуры приземного воздуха на Крымском полуострове позволило выделить периоды потепления и похолодания, отмеченные на каждой станции.

Теплый период года. Теплый период года представлен с апреля по октябрь (7 месяцами). Пороговые значения 95 %-го процентиля, определяющие события потепления находятся в диапазоне от 20,9 до 28,1 ℃.

Значения 5 %-го процентиля, определяющие события похолодания варьируются от 1,5 до 9,8 ℃. Самые низкие значения характерны для высокогорных станций, самые высокие значения наблюдаются на станциях южного побережья Крымского полуострова. Пространственное распределение пороговых значений для высоты над уровнем моря от 1 до 280 м, без учета двух высокогорных станций (Ай-Петри и Ангарский Перевал) представлено на рисунке (3 а, б) и определяется орографическими особенностями региона. За период 2006-2023 гг. на территории Крымского полуострова в теплое время года выявлен 61 случай периодов потепления и 51 случай периодов похолодания.

Рис. 3. Пространственное распределение пороговых значений теплого времени года, для периодов потепления (а), для периодов похолодания (б), число событий потепления и похолодания суммарно по станциям за сезон (в), длительность (дни) событий потепления и похолодания суммарно по станциям за сезон (г) с линейным трендом

Fig. 3. Spatial distribution of threshold values for the warm season, for warming periods (a), for cooling periods (b), number of warming and cooling events in total for stations per season (c), duration (days) of warming and cooling events in total for stations per season (d) with a linear trend

Межгодовое изменение суммарного за сезон числа зафиксированных на станциях полуострова случаев периодов потепления и похолодания представлены на рисунке (3, в), изменение средних значений длительности этих периодов – (рис. 3, г). Длительность этих периодов определялась как сумма за год дней периодов потепления и похолодания по станциям полуострова. Для числа зафиксированных в теплое время года случаев периодов потепления и похолодания характерны разнонаправленные тенденции: с 2017 года наблюдается рост числа случаев периодов похолодания и уменьшение числа случаев периодов потепления, происходит это на фоне снижения длительности этих событий для всех эпизодов.

Качественные и количественные характеристики периодов потепления и похолодания для теплого времени года в виде средних значений представлены в таблице 1. Как видим, периоды потепления были зафиксированы с июня по сентябрь, причем для июня и сентября эти события являются редкими.

Таблица 1. Средние значения качественных и количественных характеристик периодов потепления и похолодания в теплое время года (2006-2023 гг.)

Table 1. Average values of qualitative and quantitative characteristics of warming and cooling periods in the warm season (2006–2023)

Характеристики		Месяц
		Апрель	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь	Октябрь
Периоды потепления	Число случаев	-	-	8	24	27	2	-
	Длительность периода, дни	-	-	3-8	3-14	3-25	3-4	-
	Интенсивность, ℃	-	-	4,9	8,5	11,4	1,9	-
	Фактор избыточного тепла, ℃	-	-	1,3	1,5	1,5	0,6	-
Периоды похолодания	Число случаев	31	2	-	-	-	-	18
	Длительность периода, дни	3-28	4	-	-	-	-	3-24
	Интенсивность, ℃	-11,4	-6,9	-	-	-	-	-15,8
	Фактор избыточного холода, ℃	-2,2	-1,7	-	-	-	-	-2,7

Так, за известный нам период наблюдений на станциях полуострова в июне зафиксировано 8 (13,1 %) случаев периодов потепления в разные годы, в сентябре всего 2 (3,3 %) случая зафиксированы на ст. Ай-Петри в 2015 и 2020 гг. На июль и август приходится 83,6 % от всех случаев выявленных периодов потепления, август характеризуется более высокими показателями: 27 числом случаев и наибольшей длительностью периодов. Причем, если период потепления охватывает несколько станций полуострова, то его длительность фиксируется от 3 до 7 дней. Более мощные периоды потепления, охватывающие весь полуостров, наблюдаются в августе и длятся до 25 дней (ст. Херсонесский маяк, 2010 г.).

Кроме продолжительности периодов анализировались также их интенсивность, определяемая как суммарное количество градусов ниже (в случае периода похолодания) или выше порогового значения (в случае периода потепления). Средняя интенсивность периода потепления в августе больше, чем в июле. Фактор избыточного тепла, определяемый как осреднённая за период суммарная разность температуры от порогового значения, в летние месяцы имеет почти одинаковые значения.

Периоды похолодания в теплое время года наблюдаются только в апреле, мае и октябре. Наиболее частые периоды похолодания в апреле 31 (60,8 %) число случаев, их средняя интенсивность составляет -11,4 ℃. На октябрь и май приходится 35,3 % и 3,9 % от всего числа случаев соответственно. При этом, интенсивность периодов похолодания, а также количество избыточного холода, приходящее на полуостров в теплое время года на треть больше интенсивности периодов потепления и приходящего избыточного тепла.

Холодный период года. Согласно принятому нами делению, к холодному времени года относится 5 месяцев с ноября по март. Пороговые значения 95 %-го процентиля, определяющие события потепления находятся в диапазоне от 8,3 до 13,8 ℃; значения 5 %-го процентиля, определяющие события похолодания варьируются от -8,7 до 0,5 ℃. Самые низкие значения порогов характерны для высокогорных станций, самые высокие значения наблюдаются на южнобережных станциях Крымского полуострова. Пространственное распределение пороговых значений для высоты над уровнем моря от 1 до 280 м, без учета двух высокогорных станций (Ай-Петри и Ангарский Перевал) представлено на рисунке (4 а, б) и имеет широтный рисунок с выраженными орографическими особенностями. Всего в холодное время года за период 2006-2023 гг. на территории Крымского полуострова выявлен 41 случай периодов потепления и 31 случай периодов похолодания.

Рис. 4. Пространственное распределение пороговых значений холодного времени года, для периодов потепления (а), для периодов похолодания (б), число событий потепления и похолодания суммарно по станциям за сезон (в), длительность (дни) событий потепления и похолодания суммарно по станциям за сезон (г) с линейным трендом

Fig. 4. Spatial distribution of threshold values for the cold season, for warming periods (a), for cooling periods (b), number of warming and cooling events in total for stations per season (c), duration (days) of warming and cooling events in total for stations per season (d) with a linear trend

Межгодовое изменение суммарного за сезон числа зафиксированных на станциях полуострова случаев периодов потепления и похолодания представлены на рисунке (4, в), изменение средних значений длительности этих периодов – (рис. 4, г). За исследуемый промежуток времени наблюдается рост числа случаев и длительности периодов потепления и уменьшение числа случаев и длительности периодов похолодания. Качественные и количественные характеристики периодов потепления и похолодания в холодное время года в виде средних значений представлены в таблице 2.

Таблица 2. Средние значения качественных и количественных характеристик периодов потепления и похолодания в холодное время года (2006-2023 гг.)

Table 2. Average values of qualitative and quantitative characteristics of warming and cooling periods in the cold season (2006-2023)

Характеристики		Месяц
		Ноябрь	Декабрь	Январь	Февраль	Март
Периоды потепления	Число случаев	22	6	-	-	4
	Длительность периода, дни	3-21	3-7	-	-	3-10
	Интенсивность, ℃	16,9	6,6	-	-	9,4
	Фактор избыточного тепла, ℃	2,2	2,0	-	-	2,1
Периоды похолодания	Число случаев	-	5	17	16	3
	Длительность периода, дни	-	3-7	3-13	3-22	4-6
	Интенсивность, ℃	-	-6,5	-25,0	-23,6	-4,2
	Фактор избыточного холода, ℃	-	-2,1	-4,0	-3,5	-0,9

Многолетние ряды приземной температуры воздуха на всех станциях Крымского полуострова отмечают в ноябре значимый тренд потепления, для ноября характерны максимальные значения поступающего тепла в холодный период года. В январе и феврале – только периоды похолодания, а в декабре и марте может наблюдаться как похолодание, так и потепление. Периоды похолодания в декабре отмечались с 2006 по 2013 гг. на всей территории полуострова раз в два-три года, с 2014 г. периоды похолодания зафиксированы только в 2016, 2021 гг. на двух южнобережных станциях, у которых порог холода, рассчитанный на основании 5 %-го процентиля имеет значение около нуля (ст. Никита: ; ст. Ялта: ). В марте периоды потепления регистрируются с 2014 г., периоды похолодания редкие и характерны для высокогорных станций.

Все декабрьские периоды потепления и похолодания, а также мартовские периоды похолодания являются короткими и 100 % случаев попадают в градацию от 3 до 7 дней. Длительность ноябрьских периодов потепления наблюдается от 3 до 21 дня, 89 % их них длительностью от 3 до 12 дней. На градации 3-7 и 8-12 дней приходится 100 % январских и 90 % февральских периодов похолодания. Периоды похолодания длительностью 22 дня наблюдались дважды только в феврале. Наибольшая средняя интенсивность периодов похолодания, а также приходящий на полуостров избыточный холод характерны для января и февраля. Диаграммы межгодовой изменчивости средних значений фактора избыточного холода и тепла, приходящих на полуостров в теплое и холодное время года представлены на рисунке (5 а, б).

Рис. 5. Средние значения фактора избыточного холода или тепла для теплого времени года (а), для холодного времени года (б)

Fig. 5. Average values of the excess cold or heat factor for the warm season (a), for the cold season (b)

Сравнительный анализ показал, что средние значения избыточного тепла в теплое и холодное время года практически одинаковы, в теплое время года избыток холода и тепла приблизительно уравновешивают друг друга (рис. 5, а). Избыток холода, приходящий на полуостров в холодное время года, почти вдвое превышает избыток тепла (рис. 5, б).

Причины возникновения периодов потепления и похолодания.

Теплый период года. Основные температурные события теплого времени года – это устойчивые жаркие периоды. Как показали исследования волн жары и холода на территории Крымского полуострова по круглогодичному распределению среднесуточных температур наиболее часто наблюдаются 3 и 4 дневные волны, на которые в Крыму приходится 48,5 % от всех выявленных волн жары и 61,8 % от всех выявленных волн холода [22]. Длина волны 3–4 дня соответствует временной шкале синоптического масштаба и хорошо соотносится с горизонтальными размерами атмосферных образований, приводящих к формированию термических волн. В наибольшей степени это относится к 3-4 дневным волнам холода, которые чаще всего образуются на холодных фронтах II типа, в этом случае волна холода сопровождается значительным и быстрым падением атмосферного давления, резким усилением ветра, сильными осадками, что может существенно увеличить риск сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний. В настоящих исследованиях в теплый сезон года выявлены периоды потепления идентичные волнам жары в годовом ходе, которые возникают при смещении антициклона на Черноморский регион.

Анализ направления перемещения барических образований по синоптическим приземным картам позволил выявить основные направления, откуда на территорию полуострова перемещается холодный воздух (табл. 3).

Таблица 3. Характеристики периодов похолодания в теплое время года (2006−2023 гг.)

Table 3. Characteristics of cooling periods in the warm season (2006−2023)

Направление периодов похолодания	Число периодов (%)	Длительность периодов (дни)	Количество пиков	Максимальная суммарная интенсивность периодов (°С)	Средний избыточный холод (°С)
Северное	37,9	3-8	1	-411,1	-63,8
Восточное	6,9	6-9	1-2	-167,5	-19,2
Южное	6,9	5-8	1	-209,6	-16,9
Юго-западное	48,3	3-24	1-4	-405,8	-14,9

Выявлено, что периоды похолодания в теплое время года в 37,9 % имеют северное направление, 6,9 % - восточное и 55,2 % - имеют южную составляющую (6,9 % - южное; 48,3 % – юго-западное). Потоки холода северного направления наблюдаются при меридиональном перемещении холодных воздушных масс и с этим направлением связан максимальное среднее значение избыточного холода (), восточное – это наиболее редкое событие, связанное с действием отрога сибирского антициклона. Что касается направления холодных потоков, имеющих южную составляющую, то этот процесс связан с обострением черноморской депрессии и формированием фронтов окклюзии.

Исследования показали, что 60,8 % всех случаев периодов похолодания приходятся на апрель, причем 87,5 % из них имеют южную составляющую. Анализ апрельских периодов похолодания проведен на основании данных минимальных значений суточной температуры воздуха. Результаты показали, что за период лет, подлежащих анализу, на полуострове было зафиксировано 411 случаев, когда минимальная температура приземного воздуха в апреле была  При этом, 357 случаев (86,9 %) приходится на градацию , 48 случаев (12,4 %) приходится на градацию  и всего 3 случая (1 %) соответствует минимальной температуре  Все 3 случая минимальных температур приземного воздуха (  и ) зафиксированы в апреле на ст. Нижнегорский. Таким образом, в апреле наблюдается наиболее широкий диапазон отрицательных значений температуры воздуха 411 случаев (), в октябре – 141 с диапазоном (), в мае – 8 случаев с диапазоном ().

Чаще всего (65,2 %) наблюдаются 3-х дневные периоды похолодания, когда минимальная температура приземного воздуха  4-х дневные периоды составляют 14,7 % и по 4,3 % приходится на 6 и 7 дневные периоды. Самые длительные периоды похолодания с отрицательными температурами характеры для центральной части Крымского полуострова (ст. Клепинино и ст. Нижнегорский).

Холодный период года. Проведенный ранее анализ волн холода на территории Крымского полуострова по круглогодичному распределению среднесуточных температур [22, 24], позволил выявить повторяемость волн холода различного направления. Всего было выявлено пять групп направлений, откуда эти волны пришли на территорию Крымского полуострова, три из них имеют северную составляющую в направлении (около 76 %), две группы южного направления (24 %). Самые мощные и длительные (14-30 дней) волны холода приходят на полуостров с северо-востока (6,9 %). Рассмотренные в [22, 24] волны холода соответствуют выявленным периодам похолодания в сезонном распределении среднесуточных температур.

Наибольший интерес представляют периоды потепления в холодное время года. Как мы уже отмечали ранее, максимальные значения поступающего тепла в холодный период года характерны для ноября, так, из рассмотренных нами случаев, 59,1 % приходится на ноябрь, 27,3 % - на декабрь и 13,6 % - на март. Как правило, ноябрьские периоды потепления являются продолжением повышенной приземной температуры воздуха октября. Это наиболее мощные притоки тепла в холодное время года, для них характерны максимальные значения осредненного за исследуемый период потепления избыточного тепла. Анализ приземных карт погоды в периоды потепления показал, что в 50 % случаев потепление наблюдается в последствии прохождения теплого фронта, в 27,3 % – в малоградиентных полях повышенного давления, в 18,2 % случаев – в теплом секторе обширного циклона и в 4,5 % случаев – в период действия фронта окклюзии по типу теплого. Также были выявлены основные направления, откуда на территорию полуострова перемещается теплый воздух (табл. 4).

Таблица 4. Характеристики периодов потепления в холодное время года (2006−2023 гг.)

Table 4. Characteristics of warming periods in the cold season (2006−2023)

Направление периодов потепления	Число периодов (%)	Длительность периодов (дни)	Количество пиков	Максимальная суммарная интенсивность периодов (°С)	Среднее избыточное тепло (°С)
Западное	27,3	3-13	1-3	644,2	17,0
Северо-западное	4,5	3	1	20,7	6,9
Юго-восточное	31,8	3-9	1-2	264,9	16,7
Южное	18,2	5-18	1-3	696,4	16,9
Юго-западное	18,2	4-16	1-2	524,2	24,3

Так, на направление, имеющее западную составляющую, приходится 31,8 %, на направление, имеющее южную составляющую – 68,2 % случаев, число температурных пиков в периодах потеплений от 1 до 3. Выявлено, что максимальные притоки тепла связаны с потоками, имеющими направления с южной составляющей, они же имеют максимальную длительность.

Основным показателем фактического тепла, поступающего на территорию полуострова является максимальные значения суточной температуры приземного воздуха. Выполнена выборка максимальных значений в периоды потеплений, наблюдавшихся в холодное время года на полуострове с 2006 по 2023 гг. Из выборки удалены значения двух высокогорных станций Ай-Петри – высота 1136 м над уровнем моря и Ангарский Перевал – высота 765 м. На основании полученных данных был построен сгруппированный ряд максимальных значений суточной температуры воздуха периодов потепления (табл. 5). Всего за весь исследуемый период (2006−2023 гг.) в холодное время года было проанализировано 2890 максимальных значений, наблюдавшиеся в периоды потепления, из них на ноябрь приходится 2227 значений, на декабрь – 340 и на март – 323 значения.

Таблица 5. Сгруппированный ряд максимальных значений суточной температуры воздуха (%) периодов потепления в холодное время года (2006−2023 гг.)

Table 5. Grouped series of maximum values of daily air temperature (%) during warming periods in the cold season (2006−2023)

Период	Градации							Число случаев
	[-0,1; 4,0[	[4,0; 7,9[	[7,9; 11,8[	[11,8; 15,7[	[15,7; 19,6[	[19,6; 23,5[	[23, 5; 27, 4]
Ноябрь	0,5	2,4	8,0	33,4	40,9	12,3	2,5	2227
Декабрь		2,4	8,5	61,8	22,6	4,7		340
Март		3,4	14,9	34,1	30,0	13,3	4,3	323
Сумма	0,4 %	2,5 %	8,8 %	36,8 %	37,5 %	11,5 %	2,4 %	2890

Определены количество градаций, их длина, а также просчитаны количество значений, попадающие в градации для каждого месяца, в которые наблюдаются периоды потепления. Анализ полученных результатов показал, что 74,4 % от всех максимальных значений суточной температуры воздуха, зафиксированных во время наступления периодов потепления, колеблются в пределах двух градаций [11,8; 15,7[ и [15,7; 19,6[, первая из них является максимальной по числу попаданий в нее значений для декабрьских (58,2 %) и мартовских (31,9 %) периодов потепления, в ноябре максимум (40,9%) приходится на градацию [15,7; 19,6[.

Максимальные значения суточной температуры воздуха в периоды потепления отмечались на ст. Почтовое в ноябре 19.11.2010 г. (), в декабре 01.12.2008 г. , в марте максимальное значение отмечалось на ст. Клепинино 04.03.2020 г.  Следует отметить, что в ноябре в градацию с максимальными значениями температуры воздуха [23, 5; 27, 4] попали 55 значений, в декабре – ни одного, в марте – 14.

Обсуждение

Резюме основного результата исследования

Исследования показали, что на территории Крымского полуострова наибольшей изменчивостью характеризуется температурный режим холодного сезона года, когда наблюдается рост числа случаев и длительности периодов потепления и уменьшение числа случаев и длительности периодов похолодания. Экстремальные максимальные и минимальные значения приземной температуры воздуха отмечаются на полуострове регулярно. Серьезные проблемы со здоровьем, которые могут привести к смертельному исходу, являются следствием длительных периодов с экстремально высокими или низкими температурами воздуха, длительность которых на полуострове достигает 20-30 суток.

Интерпретация результатов исследования

Как показали результаты исследований, в сезонном ходе приземной температуры воздуха для территории Крымского полуострова за период 2006-2023 гг. характерны экстремальные температурные минимумы в центральной части полуострова:  (ст. Нижнегорский) и на южном берегу Крыма  (ст. Херсонесский маяк) и  (ст. Ялта); а также максимумы:  (ст. Ялта),  (ст. Херсонесский маяк), что соответствует результатам, полученным для годового хода приземной температуры воздуха [22]. При этом фактические максимальные и минимальные значения температуры воздуха за 50 лет (1973-2022 гг.) для ряда станций полуострова имеют несколько другие значения:  (ст. Севастополь),  (ст. Ялта),  (ст. Клепинино), 40 (ст. Симферополь),  (ст. Ялта) [32].

Полученные максимальные и минимальные значения приземной температуры воздуха можно охарактеризовать как экстремальные для огромного количества пациентов с различными патологиями, которые составляют значительную часть туристического потока в рамках рекреационного освоения территорий Крымского полуострова. Внезапные экстремальные высокие или низкие температуры вполне могут вызвать серьезные проблемы со здоровьем или даже смерть. Организм человека способен достаточно эффективно адаптироваться к условиям окружающей среды, однако процесс акклиматизации является длительным, и адаптация к жаре может не быть достигнута в должной степени в связи с резкими изменениями температуры воздуха, либо, адаптация организма может быть ограничена, особенно в случаях длительных волн жары, имеющих несколько максимумов [27]. Как показано в работах [28, 29], предположение о том, что жители южных городов в достаточной степени адаптированы к высоким температурам, не подтвердилось. Исследования показали, что относительный прирост смертности в южных городах, выражен в большей степени, чем в северных. Избыточная метеозависимая смертность при превышении среднесуточными температурами пороговой величины возрастает в европейских города с умеренным климатом: на  на 1,0 °С, а в городах с субтропическим муссонным климатом – на 2 на 1,0 °С [28, 29]. По мнению авторов [28, 29], к наиболее уязвимым группам населения можно отнести жителей центров исследованных 16-и городов России с населением более 1 млн. чел., особенно большое значение это имеет для южных городов: Ростова-на-Дону, Краснодара и Севастополя.

Как показал анализ данных «Росстата» (https://82.rosstat.gov.ru), на 1 января 2023г. в Крыму постоянно проживает 1 916,8 тыс. граждан, в г. Севастополе около 558,3 тыс. жителей. Если в Крыму городское население составляет около 50,3%, сельское население около 49,7%, то в г. Севастополе городское население составляет около 92,5%, сельское население около 7,5% от общего количества. Таким образом, около половины жителей на территории полуострова (43,5%), относятся к группе повышенного риска при экстремальных температурах воздуха, из них лица пенсионного возраста составляют около 27%, несколько меньше детей до 16 лет – 16,5% [22]. Исследования [33] показали, что главным типом миграционного движения населения на полуострове являются ежедневные маятниковые миграции: дефицит предложений на рынке труда в сельской местности заставляет население ежедневно приезжать в города для работы и получения образования. Главным фактором, стимулирующим раскачивание маятника миграций, служит развитие и стабильное функционирование системы общественного транспорта [33]. Наиболее высокой миграционной привлекательностью отличается территория столичного региона – главного фокуса социально-экономического развития полуострова [34]. Учитывая, характерную для полуострова, маятниковую миграцию, в группу повышенного риска при экстремальных температурах воздуха, может попадать большее количество людей: не только жители крупных городов, но и та часть населения сельской местности, которая вынуждена совершать регулярные поездки в крупные города.

При оценке воздействия волн жары на показатели смертности населения в городах установлено достоверное повышение смертности при среднесуточной температуре, превышающей 97–98 %-й процентиль в течение 5–7 последовательных дней (короткие волны) или более 7 дней (длинные волны) [35], выявлено, что при высоких температурах в наибольшей степени увеличивалась избыточная смертность от ишемической болезни сердца и инсультов [35, 36]. Подобная статистика свидетельствует о том, что для жителей и гостей Крымского полуострова и, в особенности крупных городов: Севастополя, Симферополя, наибольшее значение приобретает влияние городского теплового острова в теплый период года, выражающееся в дополнительном притоке искусственного тепла от городской инфраструктуры, что усугубляет воздействие экстремально высоких температур на здоровье человека [36-38]. Во время аномальной жары происходит не только рост смертности среди страдающих повышенным весом, диабетом и особенно лиц старше 80 лет, но прослеживается также и резкий рост сердечно-сосудистых осложнений [36]. В целях зашиты населения городов южных регионов, чтобы снизить тепловой стресс, могут быть использованы «голубые» или «зеленые» стратегии, которые помогут уменьшить влияние повышенных температур на здоровье населения, а также улучшить качество атмосферного воздуха [36-38].

Влияние суточных максимальных температур на здоровье человека является лишь частью широкого спектра популяционных рисков, возникающих в периоды потепления в теплое время года. Особая нагрузка приходится на курортную зону, где число потребителей коммунальных услуг в летние месяцы вырастает в несколько раз. Так в Ялте, в курортный сезон, средний расход воды колеблется в пределах 103-109 тыс.м³/сутки, а после окончания курортного сезона показатели падают на 25 % до 75-80 тыс.м³/сутки. Как видим, значительная часть климатических рисков приходится на городскую инфраструктуру, где в периоды максимальных температур резко возрастает спрос на коммунальные услуги (вода, электричество и т.д.).

Проведенные исследования также показали устойчивое увеличение длительности периодов с экстремально высокими температурами, для сельского хозяйства, эта тенденция сказывается на увеличение водопотребления в отрасли, в случае отсутствия поливных систем приводит к потере урожая. Так, по данным Счетной палаты, прямой ущерб сельского хозяйства в результате засухи в России летом 2010 года, вызванной аномальной жарой, составил 41,8 млрд рублей. В июле 2025 года в Крыму была объявлена чрезвычайная ситуация сразу в восьми районах полуострова, где зафиксированы самые тяжелые последствия отсутствия осадков и высоких температур, в том числе, почвенная засуха привела к частичной гибели урожая и потере до 25 % урожая популярных белых сортов винограда.

В тоже время, для Крымского полуострова получены более низкие пороговые значения для волн жары и, соответственно, периодов потепления в теплое время года, чем для ряда южных городов европейской части России [17]. Связано это с географическим положением Крымского полуострова, который изолирован от континентальной части акваториями Черного и Азовского морей, что оказывает смягчающее влияние на суточные, сезонные и годовые колебания приземной температуры воздуха. Полученные результаты хорошо соответствуют выводам, представленным в [25], где указывается, что морские бассейны выступают в роли фактора, уменьшающего потепление в прибрежных областях (на 1,0–1,5 °C). При этом, по нашим данным, более низкие пороговые значения для периодов потепления в теплое время года характерны для всей территории полуострова, это безусловно способствует развитию центров климатотерапии на территории Крымского полуострова не только берегового, но и материкового расположения. Следовательно, даже в условиях современных климатических изменений, благодаря уникальным физико-географическим условиям, жаркие события на территории полуострова, будут переносится жителями и гостями Крыма значительно легче, чем на материковой части юга России. В связи с этим, актуальным является планируемое создание на Крымском полуострове, как минимум, двух крупных круглогодичных морских курортов на западе полуострова от города Евпатории до города Саки. Территория которых, охватит набережную протяженностью около 12 км. Площадь морского курорта «Золотые пески России» составит около 212 га. Круглогодичная инфраструктура курорта позволит принимать около 1 млн туристов в год. Площадь второго морского курорта «Крымская Ривьера» составит около 13 га, что дает возможность отдыхать здесь круглогодично более 90 тыс. туристов ежегодно.

Согласно полученным данным, в холодное время года 68,2 % от всех случаев, наблюдающихся на полуострове периодов потепления, имеют южную составляющую, это является следствием усиления южного приземного атмосферного переноса в Азово-Черноморском бассейне в современном климатическом периоде [36, 40]. Наряду с этим, о значительных рисках свидетельствуют, выявленные в исследовании в теплый время года, периоды похолоданий с отрицательными температурами воздуха более 3 дней. По данным Гидрометцентра России, за последние восемь лет установлен рост числа экстремальных явлений в Крыму: заморозки в апреле и мае, аномальная жара в марте 2023 года, теплый и сухой март 2025 года. Проведенный анализ, сезонных экстремальных значений приземной температуры воздуха, позволил выявить в теплое время года, периоды похолодания в апреле, мае и октябре, наиболее опасными из них являются апрельские и майские похолодания. Даже кратковременное похолодание (около 3 дней) с ночными температурами до  может угрожать ранним культурам [41]. Например, резкие заморозки после тёплой погоды или в ночное время являются серьёзной угрозой для плодовых культур, таких как персики, абрикосы и вишня, которые в Крыму начинают цвести уже в марте – апреле, особенно при аномально тёплой погоде. При нынешних климатических изменениях, цветение растений на 10–14 дней раньше нормы фиксируется всё чаще, что увеличивает их уязвимость. Как показали исследования [42, 43], вековые изменения агроклиматических ресурсов свидетельствуют о более раннем окончании холодного периода в конце ХХ века и более раннем начале периода активной вегетации по сравнению с началом ХХ века, при этом формирование условий для устойчивого затока холодных масс воздуха в весенний период значительно увеличивают риски потерь сельскохозяйственной продукции. Современные методы аграриев позволяют лишь частично адаптироваться под изменчивые погодные условия, укрывая деревья агроволокном или плёнкой для защиты цветков и молодых побегов, либо используя основанные на биологических или химических свойствах составы, снижающие точку замерзания клеточного сока растений.

Одной из причин погодных аномалии в Крыму является ослабление зональных потоков, что приводит к частым вторжениям холодных масс с севера в весенние месяцы. Характерным переносом воздушных масс в зимний период является широтный (зональный) перенос, наиболее интенсивный межширотный обмен воздуха происходит при меридиональной циркуляции, часто такая циркуляция наблюдается весной и вначале лета [42-44]. Согласно полученным данным, 60,8 % всех случаев периодов похолодания теплого периода года приходятся на апрель, причем 87,5 % из них имеют южную составляющую. Настолько значительный процент весенних периодов похолодания на территории Крымского полуострова, приходящих с юга, связан в первую очередь с формирование циклона над Черным морем, а при определенных синоптических условиях происходит обострение Черноморской депрессии [45]. При этом, в ряде исследований [39, 40] показано, что весенний период отличается от осеннего, градиентами давления и количеством замкнутых циклонических изолиний над Черным морем. Полученные результаты свидетельствуют о том, что характерные особенности структуры среднего годового поля приземного давления в Азово-Черноморском регионе в современный период определяются процессами весеннего и осеннего сезонов.

Заключение

Благодаря уникальному физико-географическому положению полуострова, жаркие события будут переносится жителями и гостями Крыма значительно легче, чем на материковой части юга России, что способствует развитию центров климатотерапии не только берегового, но и материкового расположения с достаточно комфортными условиями. Полученные максимальные и минимальные значения приземной температуры воздуха можно охарактеризовать как экстремальные для огромного количества не только пациентов с различными патологиями, которые составляют значительную часть туристического потока, но и для жителей и гостей Крымского полуострова. Учитывая, что около половины жителей полуострова относятся к группе повышенного риска при экстремальных температурах воздуха, маятниковая миграция населения приводит к увеличению популяционных рисков от волн жары. Для успешной адаптации к местным проявлениям изменения климата существенное значение имеет планирование развития городских территорий, так как значительная часть климатических рисков приходится на городские районы. Полученные результаты могут быть использованы для правильного освоения рекреационного потенциала, а также при подготовке планов адаптации к климатическим рискам, которые включают меры по снижению избыточной смертности от воздействия волн жары и холода.

 

About the authors

Tatiana Danova

Federal Research Center Marine Hydrophysical Institute of RAS Federal State Institution of Science

Author for correspondence.
Email: danova8@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9660-8971
SPIN-code: 7932-0070
Scopus Author ID: 57190571600
ResearcherId: J-4205-2017

PhD. in Geographic, Associate Professor, Researcher of department interaction between the atmosphere and ocean

Russian Federation, st. Captainskaya, 2, Sevastopol, 299011, Russian Federation

References

Supplementary files