Оценка современных и будущих изменений площади снежного покрова в Северном Казахстане

Казахстан относиться к странам с резко континентальным климатом. В северной половине республики продолжительность холодного периода составляет полгода. Между тем, снежный покров является не только аккумулятором всех осадков за зимний период, но и источником влаги в весенний период. Запас воды в снежном покрове определяет весеннее увлажнение почвы в предпосевной период, недостаточное количество снега становиться причиной засух. В то же время весеннее таяние снега обуславливает паводки, риски наводнений и ЧС. Кроме того, снежный покров, его границы залегания, высота и продолжительность залегания является чувствительным индикатором изменения климата. В этой связи изучение параметров снежного покрова, его особенностей как одного из составляющих элементов климата и одновременно как индикатора изменения климата представляет значительную важность.
В исследовании изучается текущие и будущие изменения площади снежного покрова. Для современных изменений были использованы данные Terra/Aqua MODIS c 2000 по 2020 гг. По данным NDSI было определено значение SCA -площади покрытой снегом территории, за период с 2000 года. Выявлена незначительная тенденция сокращения площади покрова и более раннего схода в Северном Казахстане.
Для изучения снежного покрова в Северном Казахстане в будущем были использованы фактические данные с метеостанций по высоте снежного покрова, данные сценарного моделирования RCP 4.5 (максимальная суточная температура) и спутниковые данные NASA в виде продукта NDSI Terra/MODIS Corrected Reflectance пространственным разрешением 1 км за период 2000-2020 годы на первую, вторую и третью декаду марта.
Методом наименьших квадратов определена аппроксимирующая функция взаимосвязи площади снежного покрова и максимальной суточной температуры . Коэффициент корреляции показал сильную связь 0,7 и значимость на уровне =0,01. Установлена сильная связь между площадью снежного покрова и высотой -коэффициент корреляции 0,69. На основе этой зависимости была построена регрессионная модель, по которой по значениям площади пересчитывались значения высоты снежного покрова.
По полученным апроксимирующим функциям был проведен расчет сумм температур в марте с 2006 по 2099 год. И по уравнению регрессии были рассчитаны значения площади снежного покрова. Для калибровки расчет производился на историческом периоде с 2006 по 2020 год. Исторический расчет показал хорошую согласованность, после калибровки уравнения на фактических данных среднее отклонение фактических данных от расчетных составило около 10%.
В целом по сценарию проекции, после 2020 года демонстрируется небольшой рост площади до значений близких к норме, при этом максимум ожидается в 2022 году и это значение как следует из динамики будет максимальным, повторившись лишь в середине 2030-ых годов. В целом площадь снежного покрова будет ниже нормы, минимум отмечается в 2028 году-60% от площади Северного Казахстана (Акмолинская, Костанайская и Северо-Казахстанская области).
Динамика изменения площади снежного покрова в период 2031-2050 гг. показывает более плавное сокращение снежного покрова, в первые годы около нормы (75%) и далее с 2035 года неустойчивое снижение к 2050 г. до 55%.
С 2050 года SCA уменьшится с 55 % до 40% к 2070 году, а с середины 2070-ых площадь снежного покрова стабилизируется на уровне около 40%. И сохранится на таком уровне до 2100 года.
Территория, где снежный покров будет сохраняться, это район Кокшетауской возвышенности, где в настоящий момент отмечается наибольшее количество снега и наиболее поздний сход, а также северная часть Костанайской и Северо-Казахстанской области.
Если рассматривать весь период в целом 2020-2099, то средний линейный темп сокращения площади значительно меняется, максимальные темпы примерно 10% за десятилетие проецируется на 2030-2050 гг. Затем темы снижаются до 5% за десятилетие до середины 2070-ых и далее стабилизируются. Средний темп около 4,5% за десятилетие.
Высота снежного покрова находясь в зависимости от площади, также как ожидается до 10-15 см к концу 21 века.
В связи с сокращением снежного покрова, наибольшее потенциально негативное воздействие будет оказано на сельское хозяйство. Участятся так называемые «снежные засухи», возможно учащение весенних засух и сокращение урожайности яровых зерновых культур. Оценочные изменения негативно скажутся на водном секторе и секторе рекреации. Для сектора ЧС, транспорта и строительства сокращение снежного периода и высоты снежного покрова, совместно с повышением температуры в целом окажет положительное воздействие за счет снижения суровости и продолжительности холодного периода.
Исследовательская работа проведена при поддержке Программы развития ООН в Республике Казахстан в рамках проекта "Разработка Восьмого Национального сообщения Республики Казахстан в рамках РКИК ООН".
.