En  Ru  Ua
 
 
 
 
 
 
Часопис картографії

 

 

 

 

 


Геодані

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

УДК 551.524

Писаренко Л. А.

Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України,

Круківська А. В.

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Особливості просторового розподілу ресурсів теплозабезпеченості території України у період активної вегетації сільськогосподарських культур

      У статті представлено результати досліджень закономірностей просторового розподілу сум активних температур повітря на території України у другій половині XX ? на початку XXI ст. Визначено регіональні особливості багаторічних змін ресурсів теплозабезпеченості у період активної вегетації сільськогосподарських культур.

      Ключові слова: агрокліматичні ресурси, тепло-забезпеченість, суми активних температур повітря, період активної вегетації.

 

      Вступ

      У зв’язку з глобальними та регіональними змінами клімату, оцінка «відклику» на них агрокліматичних ресурсів є одним із пріоритетних завдань агрокліматології. Уникнення та зменшення збитків у сільськогосподарському виробництві, зумовлених впливом несприятливих агрометеорологічних умов і явищ, а також підвищення ефективності діяльності його кліматозалежних галузей можливе на основі врахування багаторічних змін всіх складових агрокліматичних ресурсів із подальшою адаптацією до цих змін виробничих процесів.

      Як відомо, термічний режим, разом із умовами світло- і вологозабезпеченості, чинить визначальний вплив на формування урожайності сільськогосподарських культур. Від температури повітря залежать основні процеси життєдіяльності рослин – ріст, розвиток, фотосинтез і дихання. Тому вивчення багаторічної динаміки ресурсів тепла є першочерговим завданням у контексті актуальних досліджень закономірностей зміни агрокліматичних ресурсів території України.

      Одним із основних показників теплозабезпеченості рослин є сума активних температур повітря. Цей показник розраховується як сума температур повітря за період, що обмежується датами стійкого переходу середньої добової температури через 10°С навесні та восени (період активної вегетації).

      Метою даного дослідження є порівняльна оцінка особливостей просторового розподілу сум активних температур повітря на території України за сучасний період (1991–2015 рр.) і за період визначення кліматичної норми для другої половини XX ст. (1961–1990 рр.).

 

      Аналіз попередніх досліджень

      Різним аспектам методології оцінки теплових ресурсів, а також вивченню закономірностей формування, просторового розподілу і динаміки умов теплозабезпеченості території України за показниками дат переходу температури повітря через різні межі, тривалості вегетаційного періоду і періоду активної вегетації, сум активних і ефективних температур повітря та інших параметрів присвячені роботи С. О. Сапожникової, Н. І. Астахової, В. М. Бабіченко, З. С. Бондаренко, С.Ф. Рудишиної, Л. М. Гущиної, Н. В. Ніколаєвої, А. Я. Короткової, Н. М. Гавриленко, Н. І. Михайлової, В. П. Дмитренка, Н. К. Строкач, А. М. Польового, Л. Ю. Божко, З. А. Міщенко, Г. В. Ляшенко, М. Б. Барабаш, Т. І. Адаменко, В. М. Піщолки, С. І. Сніжка, О. А. Скриник, Щербань І. М., Т. М. Заболоцької та інших вчених.

      Для другої половини XX ст. (за період 1961–2000 рр.) комплексну оцінку ресурсів теплозабезпеченості території України представлено в монографії «Клімат України» [7]. Великий внесок у вивчення закономірностей просторово-часового розподілу показників теплозабезпеченості в сучасний період, зокрема дат переходу середньої добової температури повітря через різні межі, зроблено В. М. Бабіченко та вченими-кліматологами УкрГМІ [3], а також вченими КНУ імені Тараса Шевченка [11]. У працях А. М. Польового і представників його наукової школи досліджено зміни характеристик теплових ресурсів наприкінці минулого та на початку нинішнього століть і розроблено сценарії їх можливих змін до 2030 р. для різних регіонів країни [10]. У роботах Т. І. Адаменко досліджено багаторічну динаміку складових агрокліматичних ресурсів території України у вегетаційний період [2]. Вивченню закономірностей просторово-часового розподілу характеристик теплозабезпеченості сільськогосподарських культур із урахуванням їх мікрокліматичної мінливості, а також особливостей біоклімату дня і ночі присвячені роботи З. А. Міщенко і Г. В. Ляшенко [8, 9]. Оцінку багаторічної динаміки сум активних температур повітря в Україні за період 1951–2005 рр. проведено М. Б. Барабаш, Н. П. Гребенюк, О. Г. Татарчук [4]. У 2010 р. Українським гідрометеорологічним центром видано агрокліматичні довідники по всіх адміністративних областях України та АР Крим [1], у яких за період 1986?2005 рр. узагальнено статистичні показники мінливості основних характеристик агрокліматичних ресурсів, у тому числі сум активних температур повітря.

      За результатами аналізу значної кількості робіт, присвячених дослідженню теплових ресурсів території України у період активної вегетації, встановлено, що на сьогодні поглибленого вивчення потребує питання оцінки сучасних особливостей просторового розподілу і закономірностей багаторічних змін одного з найважливіших показників теплозабезпеченості сільськогосподарських культур ? сум активних температур повітря, від якого залежать ареали поширення видів і сортів культур, технології їх вирощування та урожайність.

 

      Вихідні дані та методика досліджень

      Для дослідження закономірностей просторового розподілу сум активних температур повітря використано дані спостережень 73 гідрометеорологічних станцій України по середній декадній температурі повітря і датах стійкого переходу середньої добової температури повітря через 10?С за період 1961?2015 рр.

      Розрахунки сум активних температур повітря виконано у програмі Excel (із використанням мови програмування VBA) за формулою:

Формула сум активних температур повітря(1)

      де T2,IY ? середня температура повітря за декаду (індекси відповідно позначають порядковий номер декади та місяць);
      N? кількість днів у певній декаді.

      Побудову карт просторового розподілу сум активних температур повітря за різні періоди виконано у програмі Surfer із застосуванням крігінг-інтерполяції.

 

      Результати досліджень

      На рис. 1 відображено просторовий розподіл середніх сум активних температур повітря за період 1961?2015 рр. на території України.

 

Середні багаторічні суми активних температур повітря за період 1961–2015 рр

Рис. 1. Середні багаторічні суми активних температур повітря (?С) за період 1961–2015 рр.

      Аналіз карти, побудованої за середніми значеннями за 55-річний період, дозволяє визначити загальні закономірності просторової мінливості ресурсів теплозабезпеченості у період активної вегетації сільськогосподарських культур.

      Як видно на рис. 1, суми активних температур повітря в основному мають близький до широтного розподіл (ізолінії спрямовані з північного заходу на південний схід), за винятком височинних, гірських і передгірських районів. У зв’язку з цим, порівняння просторової структури теплових ресурсів за різні багаторічні періоди здійснювалось шляхом оцінки розташування і конфігурації зон різної теплозабезпеченості.

      Найнижчі значення сум активних температур повітря спостерігаються в Українських Карпатах і в Прикарпатті (замкнені ізолінії 2300?С та 2500?С, що відокремлюють зону I з районами (а, б)). Найменша середня сума активних температур повітря тут змінюється у межах 2183?С (Славське) ? 2340?С (Яремче) на висотах 500?600 м над рівнем моря. Цей регіон характеризується умовами недостатньої теплозабезпеченості.

      До II зони з відносно невисокими показниками теплозабезпеченості (2500?2700?С), яка має широтне розташування, належить Українське Полісся, частина Прикарпаття, частина Східного та Західного Лісостепу.

      Із просуванням на південь суми активних температур підвищуються. III зона, яка виділяється ізолініями 2700?С та 2900?С, займає більшу частину Лісостепу.

      IV зона (із сумами температур 2900?С?3100?С) охоплює південь Лісостепу, північну частину Північного Степу і Закарпаття. Третя і четверта зони характеризуються умовами достатньої теплозабезпеченості.

      До V зони, з сумами активних температур повітря 3100–3300?С, належить південна частина Північного Степу і східна частина Південного Степу.

      VI зона охоплює більшу частину Південного Степу і Кримський півострів. Сума активних температур у підзоні VI а коливається від 3300?С до 3500?С. Найбільші значення сум активних температур повітря (понад 3500?С) спостерігаються у підзоні VI б. П’ята і шоста зони, до яких належить більша частина Степу і крайній південь України, є зонами високої теплозабезпеченості.

      На рис. 2 відображено просторовий розподіл середніх багаторічних сум активних температур повітря за період 1961?1990 рр.

 

Середні багаторічні суми активних температур повітря (?С) за період 1961–1990 рр

Рис. 2. Середні багаторічні суми активних температур повітря (?С) за період 1961–1990 рр.

      За порівнянням рис. 1. і рис. 2 можна виявити розбіжності у розподілі сум температур повітря за різні періоди осереднення. Зокрема, на рис. 2. відсутня ізолінія 3500?C, яка наявна на рис. 1, що пояснюється збільшенням сум температур на півдні України протягом 1991?2015 рр. Крім того, на рис. 2. північна частина Східного та Західного Полісся, а також Прикарпаття обмежуються ізолінією 2500?С, яка відсутня на рис. 1 у зв’язку з підвищенням сум активних температур повітря в цьому регіоні після 1990 р. У цілому, за більш тривалий період осереднення (1961?2015 рр.) спостерігаються менші інтразональні контрасти сум активних температур повітря, особливо у західній частині Полісся та Лісостепу.

      У період 1961?1990 рр. (рис.2) зона з відносно невисокими показниками теплозабезпеченості (зона I, в якій виділяються три райони: Iа, Iб, Iв) має меридіональне розташування і осередкову просторову структуру. Сума активних температур повітря в межах зони змінюється від 2300?С до 2500?С. Найнижчі значення сум температур (менше 2300?С) спостерігаються в Українських Карпатах.

      Зона помірної теплозабезпеченості (II), яка має широтне розташування і до якої належить Центральне і частина Західного Полісся, а також північна і західна частина Лісостепу, у досліджуваний період характеризується сумою активних температур 2500–2700°С.

      У III зоні, яка займає більшу частину Лісостепу, сума активних температур повітря дорівнює 2700?С–2900?С.

      IV зона, до якої належать південна частина Лісостепу, північна і східна частини Північного Степу і Закарпаття, характеризується сумою активних температур від 2900?C до 3100?C.

      Південна частина Північного Степу і північна частина Південного Степу належать до V зони із сумами активних температур 3100–3300?С.

      Південне Причорномор’я і більша частина Кримського півострова відносяться до VI зони теплозабезпеченості; суми активних температур тут перевищують 3300?С.

      Розглянута зональність за умовами теплозабезпеченості рослин характерна для періоду 1961?1990 рр. Для виявлення просторових особливостей багаторічної динаміки ресурсів тепла на території України досліджено також просторовий розподіл сум активних температур за період 1991?2015 рр.

      На карті просторового розподілу середніх багаторічних сум активних температур повітря за період 1991–2015 рр. (рис. 3), порівняно з розподілом середніх значень за період 1961?1990 рр. (рис. 2), на всій території України прослідковуються «зміщення» ізоліній з півдня на північ. Як видно за легендою до карти за сучасний період, у значеннях картографованого параметру зникає нижня градація ? суми температур 2100?С і нижче (на півночі), натомість з’являється нова верхня градація ? суми температур 3500?С і вище (на півдні). Це свідчить про збільшення ресурсів теплозабезпеченості вегетаційного періоду в останні десятиріччя.

 

Середні багаторічні суми активних температур повітря (?С) за період 1991?2015 рр

Рис. 3. Середні багаторічні суми активних температур повітря (?С) за період 1991?2015 рр.

      Найбільші зміни у накопиченні сум активних температур повітря протягом теплого періоду відбулись у зоні найменшої теплозабезпеченості (I зона з районами Iа, Iб, Iв, Iг), до якої відноситься Східне і Центральне Полісся, частина Західного Лісостепу, Прикарпаття та Українські Карпати. Якщо за період 1961?1990 рр. (рис. 2) осередок з найнижчими значеннями сум температур в цій зоні оконтурювався ізолінією 2300°С, то за сучасний період 1991?2015 рр. (рис. 3) ? ізолінією 2500°С. Як видно на карті розподілу різниць між сумами активних температур повітря за два досліджувані періоди (рис. 4), вона є найбільшою в цьому регіоні і перевищує 270°С.

 

Різниця між сумами активних температур повітря (?С) за періоди 1991–2015 рр. та 1961–1990 рр

Рис. 4. Різниця між сумами активних температур повітря (?С) за періоди 1991–2015 рр. та 1961–1990 рр.

      Значення сум температур у діапазоні 2300?2500?С, які на рис. 2 спостерігаються у Західному та Східному Поліссі, Західному Лісостепу і північно-східній частині Східного Лісостепу, на рис. 3 (період 1991?2015 рр.) вже фіксуються лише у Прикарпатті та в Українських Карпатах. На решті вказаної території сума активних температур зросла в середньому до 2550?2700°С. Найсуттєвіше ресурси теплозабезпеченості збільшились у сучасний період у Західному Поліссі і в Прикарпатті. Згідно з рис. 4, це підвищення досягає 300?320°С.

      Зона помірної і достатньої теплозабезпеченості (II), яка займає Центральне Полісся і північну частину Лісостепу, на рис. 3 оконтурюється з півдня ізотермою 2900°С, тоді як на рис. 2 тут проходила ізотерма 2700°С. Найбільша різниця середніх багаторічних сум температур за досліджувані періоди спостерігається на заході цієї зони і досягає 200°С (рис. 4).

      У зоні достатньої теплозабезпеченості (III), до якої належить південна частина Лісостепу, суми активних температур повітря за період 1991–2015 рр. також зросли, однак досить нерівномірно. Якщо у період 1961?1990 рр. їх значення тут коливались у межах 2700–2900 °С (рис.2), то в останні десятиріччя вони становлять 3000?3100°С (рис. 3). Найбільші зміни в умовах теплозабезпеченості виявлено в східній частині зони, де різниця сум температур, згідно з рис. 4, перевищує 260°С.

      Зона достатньої та високої теплозабезпеченості (IV), до якої належить Північний Степ та частина Південного Степу, за період 1991–2015 рр. обмежується ізолініями сум активних температур повітря 3100°С (на півночі) та 3300°С (на півдні) (рис.3). Порівняно з періодом 1961?1990 рр. ця зона «змістилася» на північ та значно розширилася на сході країни. Суми активних температур, як і в попередній зоні, зросли нерівномірно: в центральній частині ? на 120°С, на заході – на 170°C, на сході – в середньому на 110°С.

      До V зони високої теплозабезпеченості належить Південний Степ. За порівнянням рис. 2 і рис. 3. можна побачити, що на останньому з’явилась ще одна ізолінія зі значенням сум активних температур 3500°С, яка на рис. 2 за 1961?1990 рр. взагалі відсутня. Найбільші різниці середніх багаторічних сум активних температур повітря спостерігаються у західній та південній частинах зони – до 200°С (рис. 4).

      Карта багаторічних градієнтів сум активних температур на рис. 4 (різниці між середніми багаторічними значеннями за 1991–2015 рр. та 1961–1990 рр.) дозволяє надати кількісну регіональну оцінку ступеню зміни ресурсів теплозабезпеченості вегетаційного періоду на території України.

      Найбільша додатна різниця між сумами активних температур зафіксована у Західному Поліссі, Прикарпатті та в Українських Карпатах, де вона досягає максимальних значень ? 322°С (ГМС Ковель), 297°С (ГМС Львів), 276°С (ГМС Славське). Суттєві зміни ресурсів теплозабезпеченості також спостерігаються на сході Лісостепу (ГМС Богодухів ? 262°С) та у південно-західній частині Степу (ГМС Одеса ? 255°С). В окремим пунктам спостережень у Західному та Центральному Лісостепу, а також у південно-східній частині степової зони різниця набуває нульових, а то і від’ємних значень (наприклад, для ГМС Пришиб вона дорівнює -46°С), що може бути пов’язано із місцевими особливостями та потребує подальшого вивчення.

 

      Висновки

      За результатами порівняльного аналізу закономірностей просторового розподілу і багаторічної динаміки сум активних температур повітря за сучасний період (1991–2015 рр.) і за період визначення кліматичної норми для другої половини XX ст. (1961–1990 рр.) на території України виявлено загальну тенденцію до збільшення ресурсів тепла у період активної вегетації сільськогосподарських культур. Прослідковується зміщення всіх зон теплозабезпеченості з півдня на північ. Найсуттєвіші зміни у накопиченні сум активних температур повітря спостерігаються в зоні найменшої теплозабезпеченості, до якої відноситься Західне Полісся, Прикарпаття та Українські Карпати, а також у зоні високої теплозабезпеченості на півдні країни. Багаторічні градієнти сум активних температур повітря тут досягають 300?С. За певних змін конфігурації і розташування меж зон помірної і достатньої теплозабезпеченості збільшення ресурсів тепла в окремих регіонах Західного і Центрального Лісостепу є незначним. Так само невеликі кількісні зміни в багаторічному ході сум температур спостерігаються в східній частині Степу, водночас відповідна зона з підвищеним потенціалом теплозабезпеченості збільшується за площею, розширюючись на північ.

      Рецензент – доцент, кандидат географічних наук О. Г. Шевченко

      Література:

  1. Агрокліматичний довідник по Київській області / За ред. Т. І. Адаменко, М. І. Кульбіди, А. Л. Прокопенка. Кам’янець-Подільський : ПП Буйницький О. А., 2010. 184 с.

  2. Адаменко Т. І. Зміни тепловологозабезпеченості вегетаційного періоду у зв’язку з потеплінням глобального і регіонального клімату в Україні // Метеорологія, кліматологія та гідрологія : тези доповіді до Ювілейної міжнар. наук. конф. «Гідрометеорологія і охорона навколишнього середовища». Одеса, 2003. С. 120?121.

  3. Бабіченко В. М., Ніколаєва Н. В., Гущина Л. М. Зміни температури повітря на території України наприкінці XX та на початку XXI століття // Український географічний журнал. 2007. № 4. С. 3?12.

  4. Барабаш М. Б., Гребенюк Н. П., Татарчук О. Г. Особливості зміни ресурсів тепла та вологи в Україні при сучасному потеплінні клімату // Наукові праці УкрНДГМІ. 2007. № 256. С. 174–186.

  5. Гулинова Н. В. Методы агроклиматической обработки наблюдений / Под ред. Ю. И. Чиркова. Л. : Гидрометеоиздат, 1974. 152 с.

  6. Дати переходу температури повітря в Україні за сучасних умов клімату / За ред. В. І. Осадчого, В. М. Бабіченко. К. : Ніка-Центр, 2010. 304 с.

  7. Дмитренко В. П., Круківська А. В., Строкач Н. К. Агрокліматичні і агрогідрологічні ресурси. Агрокліматичне і агрогідрологічне районування // Клімат України / За ред. В. М. Ліпінського, В. А. Дячука, В. М. Бабіченко. – Київ : Вид-во Раєвського, 2003. 343 с.

  8. Ляшенко Г. В. Агроклиматическое районирование Украины // Наукові праці УкрНДГМІ. 2008. Вип. 3. С. 98?108.

  9. Мищенко З. А. Агроклиматология : учебник. Київ : КНТ. 2009. 512 с.

  10. Зміна показників термічного режиму повітря в Україні на період до 2030 р. / А. М. Польовий та ін. // Український гідрометеорологічний журнал. 2014. № 14. С. 95?104.

  11. Сніжко С. І., Заболоцька Т. М., Скриник О. А. Особливості теплого і вегетаційного періодів в Україні: тенденції змін внаслідок глобального потепління // Науковий часопис Національного педагогічного університету імені М. П. Драгоманова. Сер.4. Географія і сучасність. 2008. №20. С. 52-56.

      Надійшла до редакції 27 жовтня 2017 р.

 
 

 
 
  +38 098-456-90-20
  +38 095-311-69-98
UkrNetMail logograd@ukr.net  
Gmail

inventlib@gmail.com

 

FBMessenger https://www.facebook.com/logograd FaceBook facebook.com/logograd  
Viber +38 098 456 90 20 linkedin.com/in/andrey-oreshchenko  
Telegram +38 098 456 90 20 Instagramm andrey_oreshchenko  
WhatsUp +38 098 456 90 20