Климатические условия Липецкой области регулярно изучаются с 1879 года, когда был организован метеопост в Ельце (с 1889 г. – в Конь-Колодезе, с 1890 г. – в Грязях). Лучше всего они были изучены в период инструментальных наблюдений (1960-1987 гг.), когда сеть метеорологических пунктов наблюдений в области составляла 5 метеостанций и 8 агропостов при Управлении сельского хозяйства. В настоящее время функционируют 4 метеостанции: в Липецке, Ельце, Льве Толстом и Конь-Колодезе. Климатическая карта
Климатообразующие факторы. Климат Липецкой области умеренно-континентальный с хорошо выраженными сезонами года. При климатическом районировании Б.И. Алисов (1984) отнес ее к атлантико-континентальной европейской области умеренного пояса. Многолетний режим погоды области зависит от многих климатообразующих процессов: теплообмена, влагообмена, циркуляции атмосферы, типов подстилающей поверхности и других. Взаимодействие всех этих процессов и факторов придают климату нашей области характерные черты.
Одним из таких факторов является географическая широта. От нее зависит зональность и сезонность в распределении приходящей на территорию области солнечной радиации, влияющей на температуру воздуха и подстилающей поверхности, атмосферное давление, условия формирования ветров и т.д.
Местоположение Липецкой области в средних широтах умеренного пояса (51°53 с.ш. и 53°35´с.ш.) в центре Восточно-Европейской равнины обуславливает поступление на ее территорию значительного количества солнечной радиации. В среднем за год в нашей области продолжительность солнечного сияния составляет около 1900 часов.
Продолжительность часов солнечного сияния по метеостанциям Липецкой области за 1991-2002 гг.
Суммарная солнечная радиация за год на юге области составляет 89 ккал/см2. По сезонам года эта величина распределяется следующим образом: зима – 7, весна – 29, лето – 40 и осень – 13 ккал/см2. Радиационный баланс – 36 ккал/см2. При этом с марта по сентябрь баланс положительный, а с ноября по февраль – отрицательный. Разница между показателями между радиационного режима из-за сравнительно небольшой протяженности территории области с севера на юг и с запада на восток невелика. От величины радиационного баланса зависят распределение температур в почве и прилегающем слое воздуха, интенсивность испарения и таяния снега.
Количество выпадающих осадков, температура воздуха, величина испарения зависят от особенностей циркуляции атмосферы, которая в свою очередь определяется положением территории по отношению к центрам действия атмосферы. Местоположение и характер выраженности центров действия атмосферы непостоянны. Они меняются по сезонам года, определяя направление господствующих ветров.
Липецкая область испытывает влияние воздушных потоков, оттекающих от центральной части материка Евразии, северной Атлантики и западной части Арктики. В целом над территорией области господствуют континентальные воздушные массы умеренных широт. Воздушные массы, поступающие с океанов, приходят сюда в значительной мере трансформированными, приобретая признаки, свойственные континентальному воздуху умеренных широт.
На циркуляцию атмосферы над территорией Липецкой области в зимний период большое влияние оказывает Азиатский максимум и его отрог повышенного атмосферного давления на запад – «ось Воейкова» и Азорский максимум в летнее время. С усилением действия этих барических центров атмосферы увеличивается повторяемость выхода антициклонов и количество дней с антициклональными типами погод. Воздушные массы всех направлений и различных свойств, взаимодействуя между собой, образуют фронтальные зоны, в которых развиваются циклоны, приносящие основную массу осадков. Воздушные потоки, приходящие зимой с Атлантического океана, приносят пасмурную погоду, обильные снегопады; летом – большую облачность и дожди. Холодный и прозрачный воздух Арктики (кАВ) и умеренных широт (кУВ) в зимний период формируют ясную морозную погоду.
Следующим важным климатообразующим фактором является подстилающая поверхность: возвышенные и низменные равнины, сильно и слабо расчлененные территории, сезонное состояние подстилающей поверхности существенно влияют на температурный режим и количество выпадающих осадков. Особенно заметно сказывается влияние рельефа на температурных условиях. Это связано в основном с изменением высоты местности. Разница в сумме температур выше 10°С в течение года из-за своеобразия рельефа на отдельных участках достигает 200°.
Рельеф существенным образом влияет также на распространение атмосферных осадков. На водоразделах (плакорах) Среднерусской возвышенности выпадает осадков на 60-70 мм больше, чем на плакорах Окско-Донской равнины, находящихся в так называемой «ветровой тени» по отношению к западному переносу воздушных масс с Атлантики.
Как уже отмечалось, климат области умеренно-континентальный с теплым и влажным летом и сравнительно холодной зимой. Средняя температура воздуха за год составляет +4,1 – 5,1°С, а по отдельным годам колеблется от +2,9, до +7,2°С.
Самым холодным месяцем является январь. Средняя месячная температура колеблется по территории области от – 9,7°С на юге до – 10,9°С на севере. Средняя месячная температура самого теплого месяца (июля) составляет +18,9°С на северо-западе области до +20,2°С на юго-востоке.
Годовые амплитуды средних месячных температур воздуха составляют 30-30,5°С, а годовая температура абсолютно минимальных и абсолютно максимальных температур воздуха более значительна и составляет 75-78 о С.
Абсолютный минимум температуры воздуха по районам области колеблется от -37о до -40 о С. Самая низкая температура (-42о С) наблюдалась в январе 1940 г. на северо-западе области.
Максимальные летние температуры воздуха по области составляют 37-39 о С. Самая высокая температура наблюдалась в августе 1946 года (+39 о С).
Степень континентальности климата определяется по упрощенной формуле А. Ценкера.
,
где:
К – степень континентальности климата;
А – годовая амплитуда среднемесячных температур воздуха;
φ – широта местности.
Степень континентальности климата, определенная по формуле Ценкера для ряда метеостанций Липецкой области, дает следующие показатели: г. Лев Толстой – 56%, г. Липецк – 57%, с. Конь-Колодезь -57%. По классификации известного климатолога А.А. Борисова (1970) это умеренно-континен-тальный тип климата, однако близкий к другой градации – континентальному типу.
Годовой тип температуры воздуха классически соответствует материковому типу: минимум в январе, максимум в июле. Это тип характерен почти для всей территории России.
Определенный интерес представляет сравнение этих данных, считающихся нормой, с результатами наблюдений за последние 12 лет.
Более холодными, на 1-2° ниже нормы, на территории Липецкой области стали май, ноябрь и декабрь. Более теплыми – 3 зимних месяца – январь, февраль и март, а также апрель и июль. Самое заметное потепление относится к январю и февралю – за последние годы среднемесячная температура воздуха повысилась по сравнению с нормой на 2-3о С. В марте, апреле и июле повышение средней месячной температуры составляет 1-2оС.
Таким образом, есть основание для утверждения о том, что происходит потепления климата.
Атмосферные осадки на территории области распределяются неравномерно. Годовая сумма осадков уменьшается в направлении с северо-запада на юго-восток и на восток от 550 до 450 мм и менее. Подобное уменьшение количества осадков объясняется, прежде всего, усилением континентальности климата и понижением рельефа в юго-восточном направлении. Месячное количество осадков, мм
В теплую часть года преобладают дожди средней интенсивности, хорошо увлажняющие почву. Ливневые дожди часто сопровождаются грозами, а иногда и градом. Максимум осадков в летний период свидетельствует о континентальном режиме годового хода осадков в нашей области, что связано с движением циклонов по линии полярного фронта. Около трети годового количества осадков приходится на холодный период года.
В течение последних 12 лет в среднем по области заметно уменьшилось количество осадков в январе августе, ноябре и декабре и составляет 70-80% от многолетней месячной нормы.
Больше осадков стало выпадать в феврале, сентябре и октябре- около 120-140% от многолетней месячной нормы.
В остальные месяцы среднеобластное количество осадков близко к климатической норме.
Месячное количество осадков может колебаться по области от 25 до 36 мм в зимние месяцы, до 60-85 мм – в летние.
Территория области расположена в зоне неустойчивого увлажнения, радиационный индекс сухости (РИС) по М.И. Будыко равен 1,1 на северо-западе области и 1,3-1,4 на Окско-Донской равнине. В отдельные годы могут создаваться условия сухой степи, в другие же – условия увлажненности подзон южной и средней тайги. Это необходимо учитывать при строительстве мелиоративных систем для проведения гидротехнических (водных) мелиораций. Для области желательно строительство мелиоративных систем двустороннего действия работающих по принципу: осушение-орошение.
Снежный покров на территории области залегает в продолжении 125-135 дней, его толщина колеблется в значительных пределах. Это обуславливается не только количеством выпадающих осадков, но и состоянием общего характера погоды зимы (оттепели, дожди, ветры). Большая толщина снежного покрова обычно наблюдается в северо-западных районах, к юго-востоку высота снежного покрова уменьшается. Максимальной толщины снежного покрова достигает в последней декаде февраля- первой декаде марта, составляя в среднем 18-33см. Устойчивый снежный покров образуется в первой декаде декабря и сходит 5-10 апреля. Средний из наибольших запасов воды в снеге по территории области составляет 53-100мм.
В отдельные многосложные зимы запасы воды в снеге достигают 170-220 мм. Высота и плотность снежного покрова, а также механический состав почвы, оказывают существенное влияние на глубину ее промерзания, которая в среднем за многолетний период составляет 75- 107см. Повышенный температурный режим зимних месяцев, зафиксирован в последние годы, сказался на глубине промерзания почвы, которая промерзает только до 37-62см.
Но при отсутствии снега и резких понижениях температуры черноземные почвы промерзали до 76-113 см, супесчаные до 139 см.
Ветровой режим области характеризуется преобладанием северо-западных, западных и северо-восточных ветров в теплый период и юго-западных и южных в холодный период года, однако для конкретных метеостанций есть существенные различия. Анализ годовых роз ветров показывает, что в среднемноголетнем выводе в Конь – Колодезе ветры южного и юго-восточного румбов составляют 38% от общего числа наблюдений без штилей. В Грязях – 36% ветры западного и юго-западного румбов, в Ельце – 37% ветры юго-западного и западного румбов. В холодный период (ноябрь- март) средняя месячная скорость ветра
составляет 4,3-6, 2 м/сек. На открытых и возвышенных местах она заметно больше.
Летом скорость ветра уменьшается до 3,0-4,5м/сек.
Времена года – весна, лето, осень, зима – отражают общие закономерности сезонных измерений погоды, и следовательно климата.
Продолжительность сезонов года распределяется следующим образом: осень- 63 дня, зима – 140-143 дня, весна -47 дней и лето -109- 114 дней. Эти периоды выделены согласно температурной градации, т.е. датами перехода среднесуточной температуры воздуха через определенный интервал: период со среднесуточной температурой воздуха выше 15оС – лето, от +15оС до 0о С – осень, ниже 0оС – зима, от 0оС до + 15оС – весна.
Лето продолжается 86-95 дней на северо-западе области и 101-108 дней на Окско-Донской равнине. С15-17 мая на территории области среднесуточные температуры достигают + 15оС и выше. Осадков за теплый период выпадали 265-295 мм за счет усиления циклонической деятельности.
Преобладали дожди средней интенсивности, но нередки ливни, сопровождающиеся грозами и градом, однако почти ежегодно бывают засушливые периоды.
Осень начинается на территории Липецкой области примерно 10-15 сентября и продолжается до 4-10 ноября. В начале осеннего сезона стоит теплая и сухая погода, длящаяся от нескольких дней до 2-4 недель. Это время обычно называют «бабьим летом». Во второй половине осеннего периода солнечная и теплая погода сменяется пасмурной и дождливой. В это время на большей части территории области выпадает 110-120 мм осадков. Это обеспечивает хорошую влагозарядку почв и благоприятствует развитию озимых. Первые осенние заморозки наблюдаются с 1 октября.
Преобладают ветры западных и юго-западных румбов. В конце сентября – начале октября последний раз появляются массовые кучевые облака, затем они становятся слоистыми, облачность увеличивается, начинаются затяжные осенние дожди. В конце осени все чаще с дождем вперемежку идет снег – характерная черта предзимья.
Зима – самый холодный и продолжительный период года, он длится 140-143 дня (с первой половины ноября по вторую половину марта). Дни короткие, пасмурные, ночи – длинные, темные, морозные. Средняя суточная температура воздуха через 00 С. Осадки выпадают в виде дождя или мокрого снега. Устойчивый снежный покров образуется в первой декаде декабря. Самая ранняя дата его образования отмечена 29 октября, самая поздняя 29 января. Высота снежного покрова нарастает постепенно, вплоть до второй половины марта, и к концу зимы достигает в среднем 18 – 33см
В течение зимы толщина снежного покрова изменяется под влиянием снегопадов, оттепелей и метелей. Кроме того, его распределение на территории области во многом зависит от местных условий. В больших количествах снег накапливается в понижениях рельефа (ложбинах, балках, оврагах), у различных преград, на лесных полянах и т. д. Снег лежит в среднем 107-123 дня, сходит в течение недели обычно в первой декаде апреля. Ветры зимой обычно юго-западных и западных румбов. В течение долгой зимы преобладает пасмурная погода с умеренными морозами, чередующимися с потеплениями и оттепелями, что определяется морским умеренным воздухом. В ясные, тихие дни при вторжении холодных арктических воздушных масс бывают сильные морозы.
Весна – самый короткий сезон (47 дней). Переход от зимы к весне происходит в последней декаде марта, когда средняя суточная температура воздуха становится выше 0о С.
С исчезновением снежного покрова лучше и быстрее прогревается приземный воздух. Восходящие потоки теплого воздуха способствуют образованию кучево-дождевых облаков. Возникают первые грозы (конец апреля – начало мая). Часты порывистые ветры. Осадков весной выпадает на территории области свыше 100 мм-это больше, чем за весь зимний период. К концу марта – началу апреля происходит вскрытие рек, начинается ледоход.
Однако потепление нередко прерывается весенними заморозками, которые представляют опасность для садов и теплолюбивых растений.
Климат следует понимать как природный ресурс отрицательные и положительные качества которого необходимо учитывать в хозяйственной деятельности общества.
Основными метеорологическими факторами, определяющими условия роста и развития сельскохозяйственных культур, является тепло, свет и влага. Другие метеорологические элементы только корректируют или ослабляют их.
Показателем теплообеспеченности вегетационного периода может служить сумма средних суточных температур за период с температурой выше +10о, которая изменяется от 2150о на северо-западе до 2500о на юго-востоке области.
ГТК изменяется от 1,3 на северо-западе до 1,1 на юго-востоке области. Таким образом, территория области в климатическом плане относится к незначительно засушливой зоне, особенно ее юго-восточные районы.
Учитывая тепло- и влагообеспеченность, а также рельеф, территория области разделена на три агроклиматических района. Границы между агроклиматическими районами проходят по изотермам сумм температур выше 10о равным 2300о и 2400о и имеют значительные отклонения от широтного направления, объясняющиеся неоднородностью физико-географических условий области.
Агроклиматический район I занимает северо-западную часть Липецкой области. Суммы активных температур за период вегетации растений колеблются в пределах 2150 – 2300о. Сумма осадков за этот период составляет 265 – 295 мм, ГТК I, 2 – I, 3.
Агроклиматический район II занимает центральную часть области. Суммы средних суточных температур за период активной вегетации растений колеблются в пределах 2300 – 2400о. Сумма осадков за этот период составляет 255 – 275 мм, ГТК равен I, I – I, 3.
Агроклиматический район III занимает юго-восточную часть области. Суммы активных температур за период вегетации растений колеблются в пределах 2400 – 2500о. Сумма осадков за этот период составляет 260 – 280 мм, ГТК равен 1,1.
Длительность периода активной вегетации сельскохозяйственных культур может быть ограничена поздними весенними и ранними осенними заморозками. Большое влияние на длительность безморозного периода оказывает форма рельефа. На выпуклых формах рельефа (вершинах и склонов холмов) длительность безморозного периода на 20 дней больше, чем на открытом ровном месте, а в долинах в холмистой местности на 15 дней меньше. С этой чисто местной особенностью в распределении безморозного периода необходимо считаться при выборе сроков сева теплолюбивых культур, или при высадке рассады в грунт.
На территории области хорошо обеспечены теплом почти все сельскохозяйственные культуры умеренного пояса. Однако кукуруза, среднеспелые сорта и позднеспелые сорта фасоли, подсолнечника, огурцов и помидор полностью теплом не обеспечены и созревают не ежегодно.
Показателем обеспеченности влагой вегетационного периода может служить количество выпавших осадков, которое выражается в мм слоя воды (1 мм осадков составляет 10 м3 или 10 т воды на 1 га). Как уже отмечалось, сумма осадков за период активной вегетации растений составляет по области 255-295 мм. Однако изменчивость их очень велика. В каждый из летних месяцев, выпадает от 54 до 81 мм осадков. Осадки и температурный режим периода активной вегетации создают условия влагообеспеченности сельскохозяйственных культур, которые оцениваются ГТК. Условия увлажнения бывают избыточно влажными при ГТК более 2,0, засушливыми при ГТК равном 1,0 и ниже и сухими при ГТК – 0,5 и ниже. Засушливые условия на территории области складываются 2-4 раза за 10 лет. Потребность в воде культурных растений за весь период вегетации в разных почвенных зонах почти совпадает с испаряемостью за тот же период.
К неблагоприятным метеорологическим явлениям, наносящим значительный ущерб хозяйству, относятся сильные морозы, поздние весенние и ранние осенние заморозки, засухи, сильные ветры, грозы, сопровождающиеся ливнями, град. На территории Липецкой области эти явления наблюдаются крайне редко.
Решающее значение на перезимовку озимых и плодовых культур оказывают низкие температуры воздуха, высота и плотность снежного покрова. Повреждение корней низкими температурами наблюдаются в малоснежные зимы или осенью при сильных морозах, когда снежный покров еще не установился. Температура почвы ниже -10оС на глубине 20 см бывает в I и II агроклиматическом районе 1раз в 10 лет. Средняя глубина промерзания суглинистых почв составляет 70 – 110 см.
Для сельского хозяйства опасны заморозки, которые приводят к частичной или полной гибели растений. Например, заморозками, наблюдавшимися 3 – 4 июня 1967 г., повреждено на территории области около 200 тыс. га различных сельскохозяйственных культур, Наиболее морозоопасными являются обширные лесные поляны, пониженные защищенные участки, окруженные склонами.
С сильными снегопадами связаны заносы на дорогах, нарушение движения транспорта, повреждение линий связи и электропередач. Наибольшая их повторяемость наблюдается в январе – феврале, когда регистрируется до 4-5 случаев в месяц.
К неблагоприятным явлениям зимнего периода относятся метели, во время которых снег с открытых мест переносится в балки и овраги, что вызывает неравномерное залегание снежного покрова. Среднее число метелей за зиму составляет 33-51 день, а наибольшее – 84 дня.
Большой ущерб хозяйству приносит гололед. Он наблюдается с октября по апрель, чаще всего в декабре.
К неблагоприятным климатическим явлениям в летний период относятся суховеи. Днями с суховеями различной интенсивности считаются дни с определенным сочетанием дефицита влажности воздуха и скорости ветра. Иссушение верхних слоев почвы в период вегетации является важнейшим показателем засухи. По интенсивности суховеи различают: слабые, средней интенсивности, интенсивные, очень интенсивные. Наиболее часто засухи и суховеи бывают в июне и июле. В период наибольшей повторяемости засух и суховеев запасы влаги в пахотном слое почвы снижаются до 10 мм в отдельных декадах, а метровом слое до 30 мм и ниже, при этом интенсивность засух на супесчаных почвах более значительна, по сравнению с суглинистыми почвами. На территории области засухи случаются 3, реже 4 раза в 10 лет, иногда 2-3 года подряд через 5-6 лет.
Град – опасное природное явление. Оно наблюдается в период с апреля по октябрь. Наиболее часто, 1-2 раза в месяц, град выпадает в мае-июне.
Число дней с грозой колеблется от 24 до 34 в год. Первые грозы отмечаются в апреле, последние – в сентябре. Большое число гроз наблюдается в период с июня по сентябрь, максимальное (8-10) – в июле. В отдельные годы в июле бывает 14-17 дней с грозой.
Туман – довольно частое явление на территории области – 33-34 дня в году, причем на севере области – 53 дня. В отдельные годы число дней с туманами составляет 60-90 дней, что осложняет работу транспорта.
Особо опасно природное явление – ураганы, достаточно редки для нашей территории.
Для уменьшения ущерба сельскохозяйственному производству от неблагоприятных климатических явлений должны проводиться мелиоративные мероприятия: снежные (снегонакопление и снегозадержание), фитомелиорация, орошение и осушение, микроклиматические и определенные агрономические приемы.