site.btaПримерни резултати от анализа на климата над Централна и Югоизточна Европа с помощта на климатични индекси

Промените на климата през последните десетилетия в глобален и континентален, Пан-европейски мащаб, са неоспорим факт и са във фокуса на внимание на все по-многобройни обществени среди и експертни кръгове. Съгласно наскоро публикувания доклад на Работна Група 1 към шестия оценъчен доклад на Междуправителствения панел за климатични промени (https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/), мащабът на настоящите промени в климатичната система като цяло и в отделни аспекти е без аналог през изминалите столетия, дори хилядолетие.

Асоциираните с глобалните климатични промени тенденции на Централна и Югоизточна (ЦЮИ) Европа са предмет на множество съвременни изследвания. Повечето от тях разглеждат периода на втората половина на миналия и първите две десетилетия на настоящия век като обобщеното им заключение е, че подобно на континенталния многогодишен ход, регионалния климат става все по-топъл.

Балканският полуостров е част от Средиземноморския басейн, който е разположен в преходната зона на сухия климат на Северна Африка и умерения и сравнително влажен район на Централна Европа. По този начин той е повлиян от взаимодействието на циркулационните процеси в тропиците и умерените ширини и затова дори и сравнително малки смущения на тези процеси (като например отместване на траекториите на Средиземноморските циклони) са в състояние да предизвикат съществени промени на климата в Средиземноморието. Това прави района потенциално чувствителен на климатичните промени.

Сравнително плавните, по правило многогодишни, климатични промени, обаче, не са основната причина за непосредствените неблагоприятни въздействия от метеорологичен характер върху човека, околната среда и останалите чувствителни сфери. Тези нежелани последствия са резултат от проявите на така нареченото екстремно метеорологично време - относително редки събития и процеси, но с нетипична (по отношение на "регулярната" им проява за дадено място) интензивност и/или продължителност. Ако дадено екстремно метеорологично явление продължава по-дълго време, то може да бъде класифицирано като екстремно климатично събитие, особено ако средната му стойност или сумата, силно се отклонява от климатичната норма (например сухо време, продължаващо през целия сезон). Множество престижни изследвания от водещи авторитети сочат, че в условията на глобално затопляне проявите на екстремно метеорологично време се очаква да станат по-интензивни и по-чести.

От методологическа гледна точка съществуват различни подходи на описание на климатологията на средните състояния и екстремните събития. Анализът, основан на различни индикатори, в частност климатичните индекси (КИ), е вероятно един от най-често прилаганите. Климатичните индекси насочват фокуса на климатичния анализ върху съществени аспекти (индикативни характеристики) на климата, като по този начин го "представят" ясно и разбираемо, във вид, който е много удобен както за експертите, така и за широк кръг потребители. Климатичните индекси са сравнително прости, но статистически издържани, количествени индикатори, резултат от (сполучливия) опит за обективно извличане на информация за климатичните екстремуми от ежедневните метеорологични наблюдения или други данни на ежедневна база.

Наборът данни в равномерна изчислителна мрежа E-OBS на европейския проект European Climate Assessment & Dataset (https://www.ecad.eu/) е широко прилаган за изчисляване на КИ. Ще представим някои популярни индекси, изчислени в секция „Климатология“ на НИМХ по данни на E-OBS. Разглежданият период е 1950-2019 г. Промяната на регионалния климат се онагледява чрез съпоставка на многогодишните средни стойности (МСС) през първите тридесет години (1950-1979) с тези от последните тридесет (1980-2019) на периода.

Фигура 1, представя МСС за двата периода, абсолютното (стойностите през втория период минус тези за първия) и относителното (отношението на стойностите през втория период към тези за първия) изменение на броя дни с мраз (дни, в които минималната температура е под 0°С), означени с FD.

Фигура 1. От ляво надясно: Площно разпределение на МСС на FD през периода 1951-1980, 1990-2019, абсолютно и относително изменение. Единиците на МСС, както и на абсолютното изменение, са брой дни, а относителното изменение е в проценти.

Фигура 2 е сходна на фигура 1, но се отнася за индекса брой на летните (т.е. такива с максимална температура над 25°С) дни, означен със SU.

 Фигура 2. От ляво надясно: Площно разпределение на МСС на SU през периода 1951-1980, 1990-2019, абсолютно и относително изменение. Единиците на МСС, както и на абсолютното изменение, са брой дни, а относителното изменение е в проценти.

Площните разпределения на двата индекса са сходни, с ясно изразени екстремуми (максимум за FD и минимум за SU) над планинските райони. В непланинските области най-големите стойности на FD се наблюдават на североизток. Добре известен факт от синоптичната климатология е, че през зимата над Източноевропейската равнина преобладават антициклонални обстановки, водещи до силно охлаждане на приземния въздушен слой. Площното разпределение на SU е с подчертани хоризонтални и вертикални градиенти, с отчетливи минимуми над планините и максимуми над равнините райони (Дунавската равнина, Горнотракийската низина, Егейска и Одринска Тракия, части на Мала Азия). В известна степен е изненадващ фактът, че дори над високите (над 1500 м.) части на планините този индекс е ненулев.

Абсолютните и относителните изменения са доминиращо отрицателни (за FD) и положителни (за SU) и това е най-отчетливият факт, ясно показващ тенденцията за затопляне.

 На фигура 3 са представени индексът на студените вълни CSDI и този за горещите (WSDI).

Фигура 3. От ляво надясно: Площно разпределение на МСС на CSDI (първи ред) и WSDI (втори ред) през периода 1951-1980, 1990-2019, абсолютно и относително изменение. Единиците на МСС, както и на абсолютното изменение, са брой дни, а относителното изменение е в проценти.

Площните разпределения CSDI и WSDI са сравнително еднородни, което е резултат от дефинициите им. Най-очевидният резултат за CSDI е пространствено преобладаващото намаление и това е пряко следствие от многогодишния ход и разпределение на минималната температура. В количествено отношение най-същественият извод е, че многогодишната средна стойност през втория период е близка до нулата. Екстраполирайки във времето тази тенденция, може да се окаже че феноменът "студена вълна" (поне в смисъла на МСС) може изобщо да изчезне, което не означава, че няма да се регистрират единични случаи с аномално студени зими.

По отношение на WSDI oбщата картина дава основание за още по-категорични изводи. Наблюдава се повсеместно увеличение на този индекс като в абсолютно изражение то е между две и три седмици, а в относително - над 150% над по-голямата част от района. Това е и най-голямото относително увеличение сред тези на разглежданите индекси изобщо. Резултатът е в съзвучие с регистрираните глобални и общо европейски тенденции и е в принципно съгласие с регионалните изследвания за района.

Анализът на тренда, т.е. на устойчивите във времето тенденции, заема крайъгълно място в климатологията. Основната причина за това е възможността да се даде отговор на въпроса кои промени имат устойчив и дълготраен характер.

В това изложение ще представим резултати от оценката на тренда на FD, показани на фигура 4 и на SU на фигура 5. България е предмет на специален интерес и затова част от резултатите се отнасят само за нейната територия.

Фигура 5. От ляво надясно: Стойности на тренда (единици: брой дни/10 год.) на FD. Мрежовите клетки, в които трендът не е статистически значим при α=5% са показани с точков растер. Хронограми на средноплощните стойности за целия район в червен и за района в зелената рамка вляво в син цвят. Центрираните пълзящи 5-годишни средни са дадени с удебелена, а правите на тренда - с двойно удебелена линия.

Многогодишното изменение на FD е с ясно подчертан отрицателен тренд (т.е. намаление), който над по-голямата част от района (и по-голямата част от България) е статистически значим.

Фигура 6 От ляво надясно: Стойности на тренда (единици: брой дни/10 год.) на SU. Мрежовите клетки, в които трендът не е статистически значим при α=5% са показани с точков растер. Хронограми на средноплощните стойности за целия район в червен и за района в зелената рамка вляво в син цвят. Центрираните пълзящи 5-годишни средни са дадени с удебелена, а правите на тренда - с двойно удебелена линия.

Изводите относно SU показват статистически значим положителен тренд практически над целия район. Той се регистрира и над повечето от планинските и полупланински части. Особено отчетлива е тенденцията към затопляне през последните 30 години от периода.

Това изложение представя само малка част от анализа, основан на КИ. Сравнително големият обем резултати, постигнат при успешното изпълнение на множество задачи в група „Моделиране на регионалния климат“ на секция „Климатология“, както и анализът им, дава възможност за разнообразни обобщения и множество изводи. Конспективно ще представим някои от най-важните:

• Най-същественият, с най-голяма научна и практическа стойност, същевременно и най-ясно отличим в анализа на постигнатите резултати, е регистрираното затопляне на климата през изследвания период, 1950-2019 г. и в района на ЦЮИ Европа. Това затопляне е отчетливо в изменението на многогодишните средни стойности на практически всички температурно-зависими климатични индекси.

Изразеното в термини на климатични индекси затопляне е, поне в най-общ план, в съзвучие с многогодишното изменение на среднодневните и екстремните температури през периода в района.

Регистрираното затопляне е нееднородно както по отношение на пространственото разпределение, така и в хронологичното си развитие.

• Степента на положително изменение на всички температурно-зависими индекси, чийто израз е големината на тренда е по-голяма над България, отколкото за района на ЦЮИ Европа като цяло.


• Трендът на повечето включително всички ключови, температурно-зависими индекси е значим при избрания праг на статистическа значимост от 5% над по-голямата част от района.

Всичките тези въпроси са с голямо научно значение от гледна точка на регионалната климатология. Съществено е подчертаем обаче и голямата им важност за редица чувствителни икономически сфери като селско и горско стопанство, воден сектор и пр. Ето защо всички изследвания в областта трябва винаги да са съпътствани от ясното съзнание за високата обществена чувствителност към постигнатите научни резултати.

НИМХ