Зміна кліматичних умов в Україні та її вплив на сільськогосподарське виробництво

981

Балабух В.О., к. геогр. н., ст. н. сп.,

Український гідрометеорологічний інститут ДСНС та НАН України

Зміна клімату, що відмічається на нашій планеті безпрецедентними за останні десятиліття або навіть тисячоліття темпами [1], належить до найбільш впливових ризиків, які визначають глобальний розвиток людства. Зміни кліматичної системи створюють серйозні загрози та виклики для сталого розвитку суспільства, спричинені підвищенням ризиків для здоров’я і життєдіяльності людини, природних екосистем, секторів економіки і потребують  детального дослідження та розробки заходів по адаптації.

Сільське господарство України є найбільш вразливою галуззю економіки до коливань та змін клімату, оскільки функціонування галузей землеробства та тваринництва, їх спеціалізація, урожайність сільськогосподарських культур значною мірою залежать від агрокліматичних умов території і насамперед від її тепло- і вологозабезпеченості. Зміна термічного режиму та режиму зволоження впливає на швидкість біохімічних процесів, ріст, розвиток та формування продуктивності рослин, кормову базу тваринництва та його продуктивність і, зрештою, на продовольчу безпеку України.

Підвищення температури

Протягом останніх десятиріч в Україні на тлі глобальних процесів потепління істотно підвищується температура повітря, змінюється термічний режим та структура опадів, збільшується кількість та інтенсивність небезпечних метеорологічних явищ та екстремальних погодних умов. Підвищення середньої за рік температури повітря в Україні протягом останніх тридцяти років відбувалось значно більшими темпами, ніж зміна приземної глобальної температури (0,6°С/10 років та 0,2°С/10 років, відповідно). Такі зміни привели до того, що з кінця 90-х рр. ХХ століття кожного року середня за рік температура повітря в Україні була вищою за кліматичну норму(1961-1990 рр), її аномалії сягали 1,0 °С і більше (див.рис.), а кінець ХХ – початок ХХІ ст., стали, ймовірно, найтеплішими за період інструментальних спостережень за погодою  в країні (з 1890-х рр.) [2].

график

Рисунок. Аномалії середньої за рік температури повітря в Україні відносно кліматичної норми (1961-1990 рр.) [2]

За останні два десятиріччя середня за рік температура повітря в Україні підвищилась на 0,8ºС відносно кліматичної норми. Найбільш істотно зросла температура у літній та зимовий сезони, які стали теплішими на 1,3ºС та 0,90С відповідно. При цьому найбільші зміни  характерні для січня, який став майже на 2,00С теплішим, та липня [2]. Підвищення середньої температури повітря літніх місяців привело до суттєвого збільшення теплових ресурсів, що надає можливості вирощування більшого спектру теплолюбних культур та пізньостиглих сортів різних сільськогосподарських культур на території України, ареал вирощування яких поширюється далі на північ а урожайність зростає [3,4]. Підвищення середньої температури повітря зимових місяців сприяє підвищенню стабільності урожаїв озимих культур завдяки зменшенню ризику вимерзання. Спостерігається зменшення глибини промерзання ґрунту за зиму на 20-70 см, що є сприятливим фактором зміни клімату для більшого засвоєння ґрунтом зимових опадів і формування достатнього зволоження ґрунту на весну.

Весна за останні два десятиріччя стала теплішою на 0,80С, переважно за рахунок березня, у той час як восени температура повітря змінилась несуттєво. Проте, внаслідок природних аномалій відзначається прискорення цвітіння весною та передчасне осіннє цвітіння, особливо інтродукованих рослин з коротким періодом спокою,через що вони в наступному сезоні не плодоносять [2-4].

Зміна температури повітря була неоднаковою на всій території країни і зростала з півдня на північ і північний схід. На північному сході країни підвищення середньої за рік температури повітря було значно більшим, ніж у середньому в Україні і становило 1,2-1,4°С  у той час як на півдні країни та в Карпатському регіоні  ці зміни вдвічі менші – 0,6°С, а на Південному березі Криму середня за рік температура повітря змінилась несуттєво [2].

Зростання середньої річної та місячної температури зумовлено збільшенням мінімальної та максимальної температури повітря впродовж усього року. При цьому у холодний період переважає ріст мінімальної температури, а в теплий – максимальної [2]. Значне зростання максимальної і, особливо, мінімальної температури повітря у холодний період року зумовило зменшення тривалості холодного періоду, кількості морозних днів та суворості зими. Кількість днів з температурою нижче -10°С в Україні  також зменшилась, проте  кількість днів з морозом менше  -20°С не змінилась, а максимальна тривалість періоду з сильним морозом на значній території країни ймовірно зросла [2]. Зменшується тривалість стійкого снігового покриву, а в останнє десятиріччя у деяких регіонах він не утворюється зовсім.

В Україні також відмічається тенденція до збільшення тривалості теплого періоду, коли середня за добу температура повітря вище 0°С [2,3]. Так, у Південному Степу, Криму та Прикарпатті теплий період став довшим майже на два тижні, порівняно з базовим періодом. Просуваючись далі на північ тривалість періоду зростала. У Лісостепу ці зміни уже становили 15-18 днів, а в західному і східному Поліссі – 22-24 дні. Найбільші зміни характерні для центрального Полісся, де тривалість теплого періоду на початку ХХІ ст. становила 278 днів, що на 40 днів довше кліматичної норми. Значні зміни тривалості теплого періоду були зумовлені більш раннім його початком навесні (на 13-19 днів) та пізнішим закінченням в усіх регіонах України [2-4].

Наслідки кліматичних змін

Ранній початок теплого періоду зумовлює раннє відновлення вегетації рослин. Протягом останніх двох десятиріч вегетаційний період (із середньою добовою температурою повітря 5°С і вище) у ґрунтово-кліматичних зонах України починається на 2-6 днів раніше і закінчується на 2-6 днів пізніше, порівняно з базовим періодом [3]. Тривалість вегетаційного періоду збільшилась у середньому на 4-13 днів, а активної вегетації (із середньою добовою температурою 10°С і вище) – на 5-9 днів. Зросла і теплозабезпеченість вегетаційного періоду від 90-105° С у північному, південному Степу, Прикарпатті та Закарпатті до 150-180° С  у західному Поліссі та центральному Лісостепу. У цьому регіоні відмічається і найбільший ріст теплозабезпеченості періоду активної вегетації – до 200 ° С і більше. Збільшення тривалості вегетаційного періоду і періоду активної вегетації посилює агрокліматичний потенціал території і сприяє отриманню більших врожаїв основних сільськогосподарських культур. Проте ранній початок вегетативного періоду збільшує загрозу пошкодження рослин пізніми заморозками оскільки на час їх настання (в основному – у травні) рослини вже добре розвинені і вразливі до впливу низьких температур. Підвищення температури, особливо в холодний період сприяє збільшенню тривалості пасовищного періоду утримання великої рогатої худоби та зростанню ризику захворювань тварин небезпечними хворобами, раніше характерними для регіонів із більш теплим кліматом, а більшість хвороб передається комахами, зокрема кліщами, дикими тваринами, які змінюють ареал розповсюдження [3,4].

Підвищення температури повітря зумовило також збільшення кількості літніх днів, коли середня за добу температура повітря перевищує 15°С  від 2-3 днів за 10 років у центральних та східних областях до 7-10 днів за 10 років на заході країни [2]. На всій території України відмічається і зростання кількості спекотних днів, коли максимальна температура повітря перевищує 25 °С. Ці зміни становлять 5-10 днів за 10 років і найбільше проявились у південних і західних областях країни. Збільшується також максимальна тривалість періоду з такою температурою [2]. Спека негативно впливає на продуктивність сільськогосподарських культур, особливо овочевих та плодоягідних [3,4]. У період вегетації рослин, висока температура збільшує випаровування та зменшує відносну вологість повітря, що призводить до термічного опіку листя та плодів. Тривала спека послаблює процеси фотосинтезу і відповідно зменшує кількість органічної речовини та урожайність культур. Негативно спека впливає і на тваринництво. Високі температури призводять до зниження темпів приросту ваги тварин і надоїв молока, зростає смертність тварин через теплові стреси [3].

Ріст температури повітря у теплий період також сприяв збільшенню нестійкості атмосфери та інтенсивності конвекції в Україні і як наслідок – зростанню повторюваності та інтенсивності не лише злив, а й інших конвективних явищ погоди: гроз, граду, шквалу, смерчів [5], які приводять до значної втрати урожаю сільськогосподарських культур та погіршення їхньої якості.

Підвищення температури повітря та нерівномірний розподіл опадів, які мають зливовий, локальний характер у теплий період і не забезпечують ефективне накопичення вологи в ґрунті зумовило збільшення кількості та інтенсивності посушливих явищ. У поєднанні з іншими антропогенними чинниками це призводить до розширення зони ризикового землеробства і навіть до опустелювання деяких районів південних областей України. Відмічається небезпечна тенденція до збільшення повторюваності посушливих умов у зоні достатнього атмосферного зволоження, що охоплює Полісся та північні райони Лісостепу. За останнє десятиріччя райони південних областей, які у попереднє десятиріччя належали до середньо посушливих, перейшли в категорію сильно посушливих, а слабко зволоженні — у середньо посушливі [3]. Зростає також пожежонебезпечність, зумовлена метеорологічними умовами [6].

У холодний період суттєве підвищення температури повітря привело до зміни структури опадів за рахунок збільшення повторюваності дощу і зменшення повторюваності снігопадів, зумовило збільшення випадків мокрого снігу та налипання мокрого снігу які завдають значної шкоди садівництву [5].

Прогнози

До середини ХХІ століття при збалансованому розвитку суспільства (сценарій А1В) в Україні можна очікувати подальшу суттєву зміну термічного режиму на всій території країни відносно сучасного кліматичного періоду [2]. При цьому середня за рік температура повітря може зрости на 1,2 °С. Найбільші зміни очікуються у східних областях України, особливо восени та взимку. Значний ріст температури повітря у ці сезони характерний не лише для східного регіону, а й загалом для всієї території країни і може сягати 1,4-1,5°С. При цьому ріст мінімальної температури буде більш інтенсивним, ніж максимальної. Такі ж тенденції характерні і для весни, проте у цей сезон зміна температури буде меншою, а її ріст сягатиме 0,7-0,8°С. До середини століття літо в Україні стане теплішим  ще на 1,0°С. На відміну від інших сезонів, влітку очікується більш суттєвий ріст максимальної температури, особливо у південних і південно-східних областях країни.

Збільшиться і  тривалість теплого періоду до середини ХХI століття як в цілому, так і по окремих градаціях температур за рахунок більш раннього настання весни і подовження літа [2,3]. Тривалість теплого періоду до середини ХХI століття може вирости майже на 2-3 тижні порівняно з сучасним кліматичним періодом. До середини ХХІ ст. в країні суттєво збільшиться і тривалість вегетативного періоду (майже та тиждень) та періоду з активною вегетацією (10-11днів). Цей ріст буде як за рахунок більш раннього початку періоду вегетації, так і за рахунок його більш пізнього закінчення восени і найбільше проявлятиметься у північних, північно-східних та центральних областях країни. Збільшення тривалості теплого періоду супроводжуватиметься зростанням кількості спекотних днів з денною температурою вище 25 °С [2]. До середини століття в Україні майже на 10 днів їх стане більше. При цьому у південних областях країни кількість спекотних днів може зрости на 12-15, а в північних і західних – на 5-7 днів. Більш ніж на два тижні зросте кількість літніх днів у теплий період, коли середня за добу температура повітря перевищуватиме 15°С. Найбільші зміни очікуються на заході країни [2].

Тривалість холодного періоду відповідно зменшуватиметься до середини ХХІ ст. в Україні, суттєво зростатиме й температура повітря у цей період, що приведе до зменшення кількості днів з сильним морозом на всій території країни. Очікується що найбільш суттєві зміни будуть у східних та північно-східних областях країни і сягатимуть 2-3 днів [2].

Окрім тепла важливим фактором у житті рослин є волога. Режим зволоження в Україні також змінюється: відмічається перерозподіл опадів між сезонами та місяцями при незмінній річній кількості опадів. Найбільші зміни спостерігаються восени. Саме у цей сезон, особливо у вересні та жовтні, відмічається істотне підвищення їх кількості (біля 30%). Взимку опадів стало дещо менше, а весною та влітку їх кількість змінилась несуттєво. Характерною рисою зміни режиму зволоження в Україні є зміна структури опадів. У теплий період це проявляється у збільшенні інтенсивності опадів, зростанні їхньої зливової складової. Збільшення інтенсивності опадів зумовило ріст добової кількості опадів, хоча число дощових днів зменшилось. У багатьох регіонах країни збільшилась також кількість сильних та дуже сильних дощів та їх інтенсивність [5]. Збільшення кількості зливових дощів спричиняє розвиток водної ерозії ґрунтів, втрату верхнього родючого шару ґрунту і органічної речовини, особливо на полях соняшника та кукурудзи, площа посівів  яких невпинно зростає. Сильні зливи також сприяють переущільненню, замуленню та кірко утворенню грунту.

До середини ХХІ століття режим зволоження в Україні може змінитись. Кількість опадів за рік варіюватиме несуттєво, проте спостерігатиметься їх значна неоднорідність протягом року, від одного місяця до іншого. Холодний період року  може стати вологішим, а теплий – посушливішим, при цьому північно-західні області можуть бути більше волого забезпеченими, а південно-східні більш посушливими. Зростання зимових сум опадів на заході може спричинити посилення весняних паводків. В Україні можна також очікувати збільшення інтенсивності опадів протягом усього року, але найбільше у теплий період. Взимку суттєве збільшення кількості та інтенсивності опадів, що супроводжуватиметься значним ростом мінімальної температури повітря, може привести до зростання числа днів з дощем і зменшення числа днів зі снігом, збільшення повторюваності зливового та мокрого снігу, налипання мокрого снігу.

Оскільки до кінця ХХІ століття очікується подальше підвищення температури повітря, зміна режиму зволоження, збільшення частоти та інтенсивності екстремальних явищ погоди, то такі зміни призведуть до значної зміни агрокліматичних ресурсів України. Зміняться межі ґрунтово-кліматичних зон і, як наслідок, умови вирощування сільськогосподарських культур та їхня урожайність. Внаслідок потепління збільшиться тривалість вегетаційного періоду, зростуть суми температур за вегетаційний період, надходження ФАР та сумарне випаровування, зросте нестача води для задоволення потреб рослин. Значно зросте територія недостатнього зволоження, яка потребує зрошення [3]. Таким чином вплив погодних умов на сільське господарство до кінця ХХІ т.. буде посилюватись, що вимагає розробки заходів по адаптації та пом’якшенню негативних впливів і використання нових потенційних можливостей які відкриваються.

Використані джерела:

  1. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. IPCC Working Group I Contribution to AR5 [Електронний ресурс]: Approved Summary for Policymakers— Режим доступу: http://www.climate2013.org/spm.
  2. Балабух В.О. Особливості термічного режиму 2013 року в Україні/ В.О. Балабух О.М.Лавриненко, Л.В. Малицька // Український гідрометеорологічний журнал: Науковий журнал. – Одеса: Вид-во ПП «ТЕС», 2014. – № 14. – С.30-46.
  3. Оцінка впливу кліматичних змін на галузі економіки України / С. М. Степаненко, А. М. Польовий, Є. П. Школьний [та ін.] ; за ред. С. М. Степаненко, А. М. Польовий – Одеса : Екологія , 2011. – 696 с.
  4. Божко Л. Ю. Клімат і продуктивність овочевих культур в Україні : монографія / Л.Ю.Божко. – Одеса : Екологія, 2010. – 368 с.
  5. Балабух В.О. Зміна інтенсивності, повторюваності та локалізації небезпечних явищ погоди в Україні та їх регіональні особливості/ В.О. Балабух, О.М. Лавриненко, С.М. Ягодинець, Л.В.Малицька, Ю.О. Базалєєва // Системи контролю навколишнього середовища: Збірник наукових праць МГІ НАН України.–Севастополь,2013.– Вип.19.– С.189-198.
  6. Балабух В.о. Вплив зміни клімату на кількість та площу лісових пожеж у північно-чорноморському регіоні України/ В. О. Балабух, С. В. Зібцев// Український гідрометеорологічний журнал: Науковий журнал. – Одеса: Вид-во ПП «ТЕС», 2016. – № 18. – С.60-71.