XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке. Летняя площадка 2022

Динамика температур, как показатель изменения арктического климата

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Хасянова А.М. 1

---

1МАОУ "СШ "Земля родная"

Садыкова А.Ж. 1

---

1МАОУ "СШ "Земля родная"

Работа в формате PDF

2.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Изменение климата – одна из самых важных проблем современности. Если двадцать лет назад её обсуждали только в научных кругах, то сегодня она стала очевидной для большинства. Мы замечаем, что становится теплее, а погода в целом – всё более изменчивой. Наблюдаемое в последние десятилетия глобальное потепление привело к изменению климатических условий на Земле. Оно отразилось в первую очередь в изменении температурного режима, уровня влажности, содержании кислорода, ветрового режима и многих других показателей [1]. Согласно докладам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК, 2007 и 2013 гг.), факт глобального потепления климата не вызывает сомнений. При этом в Арктике потепление происходит быстрее, чем в остальных регионах планеты, на фоне значительных естественных колебаний температуры [2]. К концу века зимы на Крайнем Севере могут стать теплее на десять градусов, а лето - на пять [3]. Неутешительные прогнозы публикуются в различных источниках, показываются в системах массовой информации (СМИ). Так ли это?

Предмет исследования: динамика температур воздуха в арктической зоне.

Объект исследования: город Новый Уренгой и города арктической зоны на примере: город Архангельск (Архангельская область), город Воркута (Республика Коми), город Норильск (Красноярский край), город Белая гора (Якутия).

Цель работы: анализ динамики температуры воздуха в г. Новый Уренгой и городов арктической зоны, как показатель факторов риска экологических катастроф.

Задачи:

1) изучить научную литературу и статистические данные;

2) изучить фактический материал по изменению климата;

3) провести сравнительный анализ изменения температурного режима на примере г. Новый Уренгой за последние 15 лет;

4) рассмотреть динамику изменения температуры городов арктической зоны на примере: г. Архангельск (Архангельская область), г. Воркута (Республика Коми), г. Норильск (Красноярский край), г. Белая гора (Якутия) за последние 15 лет;

5) изучить спутниковые снимки районов Арктики в сервисе Google Earth и проследить изменения влияния климата на протяжении c 1984 -2021 гг.

6) подвести итоги проделанной работы и выяснить последствия глобального потепления климата на примере субъектов Российской Федерации (далее РФ), расположенных в арктической зоне.

Методы исследования:

теоретический анализ научной литературы;

анализ статистических данных динамики температур и их сравнение;

графический анализ.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Изучение глобального потепления арктической зоны России

Глобальное потепление — долгосрочное повышение средней температуры климатической системы Земли, происходящее уже более века, основной причиной чего является человеческая деятельность (антропогенный фактор) [4].

Впервые Россия заявила о своих правах на арктические территории в 1916 году. Вопрос о границах был урегулирован в постановлении Президиума ЦИК СССР от 15.04.1926 года [5]. Сухопутные территории Арктической зоны Российской Федерации определены в соответствии с указом Президента РФ от 02.05.2014 № 296 «О сухопутных территориях Арктической зоны Российской Федерации» [6] (прил.1, рис. 1). К арктической проблематике приковано внимание Арктического совета [7]. Государственную политику в сфере развития научно-исследовательских, культурных, социально-экономических, экологических и других связей регионов Арктической зоны РФ, проводит Комитет Санкт-Петербурга по делам Арктики [8]. Стратегия развития Арктической зоны РФ на период до 2035 года прописана в указе Президента РФ от 26 октября 2020 № 645 «О стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года» [9]. Вопросы климатической тематики в Арктике обсуждались за круглым столом «Актуальные направления развития российской Арктики как геостратегического региона», проходившего 15 июля 2021 года на базе РАНХиГС [10].

1.2. Почему так важно изучать изменение арктического климата?

Арктика – одна из самых хрупких мировых экосистем. Из-за географического положения и природной специфики её воздействие на окружающую среду так велико, что любое значимое изменение здесь становится причиной цепочки изменений в других регионах мира. В работе [11] приводятся возможные последствия в результате изменений климата в Арктике, а именно:

изменение крупномасштабной циркуляции Мирового океана в результате увеличения экспорта пресной воды из Арктики в Северную Атлантику;

рост уровня Мирового океана вследствие таяния Гренландского ледникового щита, который содержит достаточно воды для подъема уровня до 7 м;

изменений ледяного покрова Северного Ледовитого океана важны как для экосистем, так и для экономики, социальной сферы и национальной безопасности Российской Федерации;

изменений районов обитания и путей миграции многих видов рыб;

деградация вечной мерзлоты, включая увеличение толщины сезонно-талого слоя;

изменения гидрологического режима сопряжены с ростом риска наводнений в устьях некоторых из рек, впадающих в Северный Ледовитый океан;

ускоренную эрозию берегов в результате штормовой активности и даже утрату территорий, в том числе в результате таяния вечной мерзлоты;

сокращение или исчезновение, и/или миграцию существующих видов растительных и живых организмов;

замещение площади тундры и полярных пустынь другими типами растительности.

угрозы здоровью коренного населения, в том числе из-за изменений жизненного уклада, структуры питания и занятости.

1.3. Город Новый Уренгой, как стратегический объект

Новый Уренгой - город в России, в Ямало-Ненецком автономном округе. Согласно Указу Президента РФ № 296 от 2 мая 2014 года территория Ямало-Ненецкого Автономного Округа входит в состав Арктической зоны РФ [6]. Координаты города 66°05′05″ с. ш. 76°40′44″ в. д. [12]. Новый Уренгой возник, как город газовиков, вблизи Уренгойского газового месторождения, которое на момент открытия в 1966 году являлось крупнейшим в мире по добыче газа.

На Ямале сосредоточено много крупных стратегических объектов и активно ведется промышленное освоение полуострова. Ученые предупреждают, что ошибки проектировщиков и строителей могут иметь трагические последствия. Поэтому так важно изучать динамику изменения температуры данного города и региона.

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В практической работе провели сравнительный анализ изменения температурного режима на примере города Новый Уренгой – моей маленькой Родины, а также рассмотрели динамику изменения температуры городов арктической зоны на примере: город Архангельск (Архангельская область), город Воркута (Республика Коми), город Норильск (Красноярский край), город Белая гора (Якутия).

В качестве исследуемого показателя выбиралась среднегодовая температура воздуха городов арктической зоны [13]. Рассматривался временной период с 01.01.2005 (именно с этого года ведется Архив погоды в Новом Уренгое) по 31.12.2021 года. Прослеживалась динамика максимальной, минимальной температуры с января по декабрь исследуемых лет по городу Новый Уренгой [14].

2.1. Динамика минимальной и максимальной температуры воздуха в г. Новый Уренгой за 2005-2021 годы

Прослеживая динамику максимальной и минимальной температуры воздуха в городе Новый Уренгой, наблюдается повышение температуры по данным показателям.

За последние 15 лет максимальная температура воздуха за период с 2005 по 20021 годы в июле месяце (как самого теплого месяца в северном полушарии) колеблется от 31,8°С (2005) до 33,1°С (2019), минимальная температура воздуха от -53,7°C (2006) до -47,8°C (2020). Таким образом, по исследуемым графикам видно, что за последние 15 лет показатели максимальной температуры повысились на 1,3°С, а показатели минимальной температуры воздуха повысились на 5,9°С (прил.2, рис. 1).

Самые минимальные показатели средней температуры июля (+24,4°С) были в 2008 и 2010 гг.

Самые минимальные температуры в холодный период в 2006 г (-53,7°С), в 2011 (-53,0°С), в 2014 (-49,3°С), в 2020 г (-47,8°С), таким образом, за последние десятилетие редко наблюдаются сильные морозы.

2.2. Динамика среднегодовой температуры воздуха в г. Новый Уренгой за 2005-2021 годы

Сравнительный анализ среднегодовой температуры воздуха в г. Новый Уренгой, так же показал повышение температуры. Если условно исследуемый период поделить на 5 лет временного интервала, то средняя годовая температура в 2006 г составляла (-8,6°С), в 2013 (-7,7°С), в 2021 (-7,1°С). Динамика повышения температуры за 15 лет составляет 1,5°С (прил.2, рис. 2).

2.3. Динамика среднемесячной температуры воздуха в г. Новый Уренгой за 2005-2021 годы

Анализируя таблицу среднемесячной температуры воздуха в г. Новый Уренгой, по цветовой гамме для наглядности видно, что наблюдается преждевременное наступление весны и отступление зимнего периода года. Минимальная среднемесячная температура наблюдалась в 2006 году (-36,2°C) (прил.2, табл.1).

2.4. Динамика прогнозирования минимальной, максимальной и среднегодовой температуры г. Новый Уренгой каждые 15 лет

Рассмотрев изменение минимальной, максимальной и среднегодовой температуры в городе Новый Уренгой предположили прогноз, на сколько, может увеличиться температура воздуха в городе Новый Уренгой на ближайшие 30 лет, с учетом, что каждые 15 лет максимальная повышается на 1,3°C, минимальная на 5,9°C, а среднегодовая на 1,5°C. На графике видно, что если максимальная температура увеличиться до 35,7, минимальная до -36, а средняя до -4,1 можно представить ущерб и представить какие глобальные изменения могут быть не только в природе, но и в инфраструктуре (прил.2, рис. 3).

2.5. Динамика среднегодовой температуры воздуха городов арктической зоны за 2005-2021 годы

Для сравнения изменения динамики среднегодовой температуры воздуха с городом Новый Уренгой проанализировали среднегодовую температуру городов арктической зоны (Архангельск, Воркута, Норильск, Белая гора). На рисунке видно, что в городах арктической зоны также повышается температура, на протяжении всего исследуемого периода с 2005-2021 гг. (прил.2, рис. 4).

2.6. Динамика глобального потепления Арктической зоны на сервисе Гугл Планета Земля.

Мы познакомились с сервисом Гугл Планета Земля. Google Earth показал, как глобальное потепление изменило климат Земли за 36 лет. Особое внимание Google уделила глобальному потеплению, которое привело к таянию ледников [15]. Для создания трехмерных изображений для Google Earth, компания использовала более 24 млн спутниковых снимков, сделанных с 1984 по 2020 года.. Изучив спутниковые снимки районов Арктики в сервисе Google Earth, мы не можем не отметить влияние глобального потепления климата на таяние ледников в арктической зоне на протяжении исследуемого периода с 2005-2020 гг.(прил.3).

Нами был смонтирован видеоролик, в котором четко видно, что граница оледенения имеет более северное положение в 1984 г. по сравнению с 2020 г., т.е происходит таяние ледников (рис. 1)

Рис.1 Видеоролик «Динамика изменения таяния ледников из-за изменения глобального потепления в районах Арктики (ЯНАО) в период с 1984 по 2020 годы»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализируя динамику температуры воздуха г. Новый Уренгой и городов арктической зоны можно сделать выводы:

1) за период с 2005-2021 гг. показатели максимальной температуры повысились на 1,3°С, показатели минимальной температуры воздуха повысились на 5,9°С, а среднегодовой на 1,5°С.

2) наблюдается преждевременное наступление весны и отступление зимнего периода года.

3) рассмотрев изменение минимальной, максимальной и среднегодовой температуры в г. Новый Уренгой, предположили прогноз - на сколько, может увеличиться температура воздуха в г. Новый Уренгой на ближайшие 30 лет, с учетом, что каждые 15 лет максимальная повышается на 1,3°C, минимальная на 5,9°C, а среднегодовая на 1,5°C. По прогнозу максимальная температура увеличится до 35,7, минимальная до -36, а среднегодовая до -4,1.

4) проанализировали среднегодовую температуру городов арктической зоны (г. Архангельск, г. Воркута, г. Норильск, г. Белая гора) и увидели повышение температуры за исследуемый период с 2005-2021 г.

5) Изучив спутниковые снимки районов Арктики в сервисе Google Earth, мы не можем не отметить влияние глобального потепления климата на таяние ледников в арктической зоне на протяжении исследуемого периода с 1984-2020 гг.

Анализируя динамику температуры воздуха города Новый Уренгой и городов арктической зоны, можно предположить о возможных необратимых разрушительных последствиях при наступлении глобального потепления. Ранее было упомянуто, что Новый Уренгой – город газовиков. Уренгойское месторождение на момент открытия в 1966 году являлось крупнейшим в мире по добыче газа [16], [17]. При строительстве Уренгойского НГКМ в годы освоения никто не учитывал нестабильность вечной мерзлоты. Все чаще и чаще происходят аварии на магистралях «Газпрома», совсем недавно инцидент произошел 2 ноября 2020 г на 59-м километре магистрального газопровода «Ямбург - Западная граница СССР» и отмечается, что это уже пятая по счету авария с начала года [18], [19]. На территории города Новый Уренгой согласно масштабной программе переселения за 2013-2018 гг. завершено расселение по 259 домам [20]. Разрушения наблюдаются и в других городах арктического региона. 29 мая в Норильске из резервуара на территории ТЭЦ-3 выплеснулось около 21 тыс. т дизеля. Просели фундамент и опоры, на которых стоял резервуар с дизелем, и у него «оторвалось днище». Опоры служили более 30 лет [21]. В Салехарде потребовалась реконструкция окружного Центра национальных культур из-за растепления грунтов и трещинах в стенах [22]. Раннее закрытие зимних автодорог, связывающие населенные пункты региона, как основного легкодоступного пути передвижения [23]. Образования воронки на полуострове Ямал в 2014 г., как результат снижения прочности многолетнемерзлых пород которые влияют на состояние метаногидратов, которые могут стать одной из причин газовых выбросов в атмосферу [24].

Из всего выше сказанного можно сделать вывод: необходимо пересматривать подходы к строительству, к мониторингу, к обеспечению промышленной безопасности на вечной мерзлоте. Это урок для всех кто хозяйствует в условиях вечной мерзлоты. Для обеспечения устойчивого развития российской Арктики с учетом фактора изменений климата необходим переход к стратегическому типу планирования, сочетающему долгосрочную перспективу с системным подходом к разработке и реализации экономических программ и отдельных проектов и «встраивающему» указанный фактор в планы развития территорий и производственных комплексов региона.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

Ковалева А.А., Зеленина Л.И. Сравнительный анализ изменения скорости ветра в зоне Арктики и средней полосы (на примере городов Архангельск и Вологда) // Гуманитарные научные исследования. 2014. № 12. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: https://human.snauka.ru/2014/12/8800(дата обращения: 02.06.2022).

Катцов В.М. Климат Арктики: оценки будущих изменений // Сборник тезисов Всероссийской конференции с международным участием. Состояние арктических морей и территорий в условиях изменения климата. Архангельск. - ИД САФУ.- 2014. – 200 с. - ISBN 978-5-261-00975-7С.14. - URL: https://narfu.ru/upload/medialibrary/aac/sbornik-tezisov-samit_2014.pdf(дата обращения: 02.06.2022).

Марционг Е. К концу века на Крайнем Севере может потеплеть на 10 градусов – Текст: электронный // Интернет-портал Российская газета – 2018. - URL: https://rg.ru/2018/05/30/reg-urfo/na-krajnem-severe-mozhet-poteplet.html(дата обращения: 02.06.2022).

Глобальное потепление [Электронный ресурс]: Википедия. Свободная энциклопедия. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Глобальное_потепление (дата обращения: 02.06.2022).

ТАСС: Информационное агентство России: Арктическая зона РФ. Российские владения в Арктике. История и проблемы международно-правового статуса.- 2019. - URL: https://yandex.ru/turbo/tass.ru/s/info/6312329?lite=1 (дата обращения 02.06.2022). – Текст: электронный.

Указ Президента РФ от 2 мая 2014 г. № 296 “О сухопутных территориях Арктической зоны Российской Федерации” // Гарант.ру: информационно-правовой портал. – URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/70547984/(дата обращения: 02.06.2022).

Арктический совет: Ведущий Межправительственный форум, содействующий сотрудничеству в Арктике: официальный сайт. – URL: https://arctic-council.org/ru/ (дата обращения: 02.06.2022).

Комитет Санкт-Петербурга по делам Арктики // Администрация Санкт-Петербурга: официальный сайт. - URL: https://www.gov.spb.ru/gov/otrasl/arkt/ (дата обращения: 02.06.2022).

ГАРАНТ.ру . Указ Президента РФ от 26 октября 2020 №645 «О стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года». - URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/74710556/(дата обращения: 02.06.2022).

Российские эксперты обсудили актуальные направления развития Арктики как геостратегического региона // Официальный информационный портал Республики Саха (Якутия): официальный сайт. - URL: https://www.sakha.gov.ru/news/front/view/id/3281353 (дата обращения: 02.06.2022).

Катцов В.М., Порфирьев Б.Н. Климатические изменения в Арктике: последствия для окружающей среды и экономики // Арктика: экология и экономика: электронный журнал. - №2 (6). - 2012. – С.66-67. - URL: http://www.ibrae.ac.ru/docs/2(6)/66-79.pdf (дата обращения: 02.06.2022).

Новый Уренгой [Электронный ресурс]: Википедия. Свободная энциклопедия. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Новый_Уренгой (дата обращения: 02.06.2022).

Температура воздуха и осадки по месяцам и годам // Погода и климат: официальный сайт. – URL: http://www.pogodaiklimat.ru/history.php (дата обращения: 02.06.2022).

Архив погоды в Новом Уренгое / им. И.М. Губкина (аэропорт) // rp5.ru: официальный сайт.- - URL: https://rp5.ru/Архив_погоды_в_Новом_Уренгое,_им._И._М._Губкина_(аэропорт) (дата обращения: 02.06.2022).

Сервис Гугл Планета Земля // Google Earth. - URL: https://earthengine.google.com/timelapse/ (дата обращения: 02.06.2022).

Уренгойское месторождение // Газпром.ру: официальный сайт. – URL: https://www.gazprom.ru/projects/urengoyskoye/(дата обращения:02.06.2022)

Уренгойское нефтегазоконденсатное месторождение НГКМ // Нефтегаз.ру: справочно-информационный портал. – Раздел сайта «Техническая библиотека», подраздел «Месторождения». – 2012. - URL: https://neftegaz.ru/tech-library/mestorozhdeniya/141626-urengoyskoe-ngkm/(дата обращения: 02.06.2022).

На Ямале загорелся магистральный газопровод «Газпрома». Прокуратура начала проверку // Ямалпро: информационный портал. - 2020. – URL: https://www.yamalpro.ru/2020/11/02/na-yamale-zagorelsya-magistralnyiy-gazoprovod-gazproma-prokuratura-nachala-proverku/(дата обращения: 02.06.2022)

РИА Новости: информационное агенство: - Аварии на газопроводах в России в 2007‑2010 гг. Справка. – 2010. - URL: https://ria.ru/20100426/226937684.html(дата обращения: 02.06.2022).

Программы переселения на территории "Город Новый Уренгой" // Реформа ЖКХ: официальный сайт. - URL: https://www.reformagkh.ru/relocation/alarm/mo?tid=2331104(дата обращения: 02.06.2022).

Станулевич.В. Вечная мерзлота оказалась скоропортящейся // Пресс-центр REGNUM. – Аннотация. - Русская Арктика. – 2020. - URL: https://regnum.ru/news/society/3078269.html(дата обращения: 02.06.2022).

Вечная мерзлота оказалась не вечной. ОЦНК спасет реконструкция // Север Пресс. – 2020. - URL: https://sever-press.ru/2020/04/23/vechnaja-merzlota-okazalas-ne-vechnoj-ocnk-spaset-rekonstrukcija/(дата обращения: 02.06.2022).

Марционг Е. Из-за аномально теплой зимы растаяли дороги на Крайнем Севере – Текст: электронный // Интернет-портал Российская газета – 2020). - URL: https://rg.ru/2020/01/21/reg-urfo/iz-za-anomalno-teploj-zimy-rastaiali-dorogi-na-krajnem-severe.html (дата обращения: 02.06.2022).

Кизяков А.И., Сонюшкин А.В., Лейбман М.О. и др. Геоморфологические условия образования воронки газового выброса и динамика этой формы на центральном Ямале // Криосфера Земли. - 2015. – Т.19, № 2. – С. 15-25. -URL:http://www.izdatgeo.ru/pdf/krio/2015-2/15.pdf(дата обращения: 02.06.2022)

Приложение 1

Рис.1 Карта-схема территории континентальной части Арктической зоны Российской Федерации в соответствии с Указами Президента Российской Федерации от 02.05.2014 № 296 и от 27.06.2017 № 287. Источник: данные Росгидромета.

Приложение 2

Таблица 1

Средние месячные температуры воздуха в г. Новый Уренгой за 2005-2021 годы

Приложение 3

Динамика изменения таяния ледников из-за влияния глобального потепления в районах Арктики (ЯНАО).

Источник: данные сервисом Гугл Планета Земля. (Google Earth).

Рис. 1 ЯНАО, 2005 г Рис. 2 ЯНАО, 2010 г

Рис. 3 ЯНАО, 2015 г Рис. 4 ЯНАО, 2020 г