4.1. Температура воздуха
Температура воздуха — наиболее информативная характеристика погоды и климата. Для описания температурного режима Нижнего
Новгорода использованы данные наблюдений в Приокском районе города с 1922 по 1985 г., а для определения экстремальных значений — все имеющиеся данные наблюдений с 1835 по 1990 г.
Средняя годовая температура воздуха в городе равна 3,6 °С (табл. 17), отклонения от этого значения в отдельные годы чаще всего невелики, в среднем 1—2°С. За последние 100 лет наиболее холодным был 1941 г. со средней годовой температурой 0,9°С, а наиболее теплыми 1975 (5,6 °С) и 1981 гг. (5,7 °С). Практически весь 1941 г. был холодным, средняя температура зимних и весенних месяцев оказалась на 4—6°С ниже средней многолетней, только в июле и августе температура достигла нормы. Зима и весна 1975 г. были теплее обычного на 3—6°С, а в 1981 г. теплой была зима и очень жарким лето. Средняя месячная температура трех летних месяцев этого года на 3—4°С превышала среднюю многолетнюю.
В табл. 6 приложения приведен каталог теплых и холодных лет.Принцип определения аномальности месяца и года показан ниже:
Годовая амплитуда (разность средних температур самого теплого и самого холодного месяца года) равна 30°С, что свидетельствует об увеличении континентальное™ климата Нижнего Новгорода в сравнении с Москвой (28°С), расположенной юго-западнее,и Ленинградом (26°С), климат которого имеет признаки морского.
Средние месячные температуры от года к году изменяются в значительно больших пределах, особенно велик размах колебаний температуры зимних месяцев. Например, средняя температура января равна — 11,8°С, но в 1942 г. она составила —21,4 °С, а в 1882 г. — всего —4,1 °С (табл. 17). Однако такие средние месячные температуры для центрального месяца зимы — редкость, их значения ниже —18 °С и выше —6°С возможны 1 раз в 10 лет (рис. 12). Показателем изменчивости средних месячных температур служит и среднеквадратическое отклонение σ (табл. 17).
Температуре воздуха свойственны периодические изменения (суточный, годовой ход), определяемые радиационными характеристиками и географическим положением местности, и непериодические колебания, вызываемые адвекцией теплых и холодных воздушных масс.
Годовой ход средней температуры воздуха почти совпадает с годовым ходом притока солнечной радиации, но несколько запаздывает (примерно на один месяц) по отношению к нему. Эта закономерность в отдельные годы нарушается особенностями развития циркуляции атмосферы. И все же самым холодным месяцем года чаще всего, как обычно в континентальном типе климата, бывает январь (48 % лет). Несмотря на то что приток солнечной радиации в январе несколько больше декабрьского минимума, большая ее часть отражается от поверхности снега, отражательная
способность которого в этом месяце наиболее велика («солнце на лето — зима на мороз» говорят в народе).
Меньше чем на 1°С средняя температура февраля выше январской, а в 32 % лет февраль бывает самым холодным в году. «В феврале капель — в весну раннюю верь»— гласит поговорка. Из всего ряда наблюдений в 30 годах февраль был с заметной положительной аномалией, и в 24 годах вслед за февралем положительной была аномалия всего весеннего сезона, т. е. эта примета, основанная на наблюдательности, в значительной мере отражает действительную корреляцию температуры февраля и весны.
Повышение температуры от февраля к марту связано с увеличением прихода солнечной радиации: дни становятся длиннее, солнце поднимается выше, увеличивается число ясных дней. Частые оттепели днем (так называемые радиационные) в этом месяце— характерная примета наступающей весны, но ее шаги чаще всего довольно робки, потепление идет медленно, так как ему препятствуют частые вторжения холодного арктического воздуха и потери тепла на таяние снега. Днем оттаивает, ночью подмораживает. В марте еще возможна очень низкая температура воздуха
(ниже —20°С ),ав 1915, 1957, 1963 гг. март был холоднее февраля.
От марта к апрелю происходит самый резкий скачок средней месячной температуры, в среднем на 9°С, а в отдельные годы на 15—17°С (1917, 1963 гг.). В начале апреля средняя суточная температура воздуха переходит нулевой рубеж, становясь положительной, а в конце второй декады — уже через 5 °С в сторону повышения (табл. 18). Период с температурой выше 5°С характеризует начало и конец вегетационного периода холодостойких растений и озимых культур, в Нижнем Новгороде он продолжается в среднем 170—180 дней. Наименьшая его продолжительность (136 дней)
была отмечена в холодном 1941 г., а наибольшая (209 дней) — в 1983 г. (табл. 19). В апреле никогда не нарушалось обычное соотношение средних месячных температур с соседними месяцами; как бы не были изменчивы в них суточные температуры под влиянием атмосферной циркуляции, влияние радиационного фактора всегда преобладает (табл. 20), «ни холоднее марта, ни теплее мая не бывает апрель»— справедливо отмечает поговорка.
В мае продолжается интенсивный рост температуры воздуха,обусловленный увеличением притока солнечной радиации, но это и месяц неустойчивой, «капризной» погоды. Теплый воздух со Средиземного и Черного морей приносит теплую и даже жаркую погоду.
Более 20 дней со средней суточной температурой выше 15 °С было в мае 1948, 1949, 1957, 1963, 1979 и 1984 гг. (табл. 21). Такая погода в мае связана обычно с устойчивым влиянием высокого давления, вследствие чего большую часть месяца наблюдается малооблачная, сухая, очень теплая погода.
При затоках холодного арктического воздуха в первой декаде мая средняя суточная температура воздуха может опускаться до —3... —6°С, как это было в 1913, 1918 гг. (табл. 7 приложения). И хотя и во второй и в третьей декаде мая возможны понижения температуры в ночные часы до отрицательных значений, интенсивность их значительно слабее. Переход средней суточной температуры воздуха через 10°С происходит обычно в конце первой декады мая. Период с таким уровнем средних суточных температур характеризуется активной вегетацией большинства сельскохозяйственных культур и длится в Нижнем Новгороде в среднем 130—140 дней.
В самом начале июня средняя суточная температура переходит через 15 °С, наступает лето, длится оно обычно 80—90 дней. Од нако в 1962 г. было только 36 по-настоящему теплых дней, а в 1957 г. 138 (табл. 19).
Интенсивность роста температуры в летние месяцы замедляется, а в третьей декаде июля начинается медленное снижение температуры. Средняя месячная температура воздуха в июле — самом теплом месяце года для 70% лет — равна 18,4°С. В 16% лет самым жарким был июнь, в 14% лет — август. Их средняя месячная температура соответственно на 2 и 1,5 °С ниже июльской (табл. 17). Ошибка расчета средних месячных температур в теплое время года составляет 0,2—0,3 °С, а зимой 0,4—0,5°С.
Летом температурный режим устойчивее, чем в другие сезоны. Это подтверждается и значительно меньшим размахом колебания температуры (табл. 17 и табл. 7 приложения), и более плавной межсуточной изменчивостью (рис. 13 и табл. 8 приложения). Межсуточная изменчивость — хороший показатель устойчивости погоды. Разность средней температуры воздуха смежных суток исключает влияние радиации и отражает колебания, вызванные адвекцией тепла или холода.
Несмотря на теплые и даже жаркие дни, в августе (см. табл. 21) чувствуется, что лето на исходе. Дни становятся короче, постепенно понижается температура воды в Оке и Волге. В конце августа средняя суточная температура воздуха переходит через 15 °С в сторону понижения, заканчивается лето, заканчивается вегетация теплолюбивых культур.
В сентябре понижение температуры воздуха продолжается, в конце месяца средняя суточная температура воздуха переходит через 8°С, что принято считать началом отопительного сезона.
Средняя месячная температура октября уже на 8°С ниже сентябрьской. В первой декаде месяца обычно заканчивается вегетация любых, даже холодостойких культур, средняя суточная температура воздуха переходит через 5°С в сторону понижения, а в самом начале ноября переходит нулевой рубеж. Длительность периода с температурой воздуха выше 0°С в Нижнем Новгороде в среднем равна 210—220 дням, однако в 1945 г. она составляла всего 175 дней, а в 1974 г. — 249 дней.
В ноябре и декабре увеличивается число дней с низкими температурами, в 20 % лет декабрь был самым холодным месяцем
года.
Средняя месячная температура воздуха отражает только общие закономерности температурного режима и поэтому для решения многих практических задач недостаточно информативна. Для сельскохозяйственного производства, например, важно знать среднюю декадную температуру воздуха (рис. 14). Эти данные позволяют учесть нарастание тепла весной и летом и спад его в осенний период. Изменчивость средней декадной температуры вдвое больше, чем средней месячной.
Суточный ход температуры воздуха обусловлен суточным ходом радиационного баланса, который, в свою очередь, зависит от высоты солнца, продолжительности дня, облачности, прозрачности атмосферы. В течение суток температура воздуха меняется неравномерно (рис. 15). После восхода солнца и до полудня происходит интенсивное повышение температуры, затем рост ее замедляется, и в 14—15 ч температура достигает максимума. После 15 ч температура постепенно понижается, минимум температуры обычно отмечается перед восходом солнца (летом в 3—4 ч, зимой в 7—8 ч). В холодное время года суточный ход выражен слабо, так как при ток солнечной радиации невелик, к тому же в этот период обычно
преобладает пасмурная погода, которая сглаживает и без того невыразительный суточный ход. В теплое время года изменения температуры воздуха от часа к часу происходят интенсивно, особенно в ясную погоду. Разность между максимальной и минимальной температурой за сутки — суточная амплитуда — является показателем интенсивности суточного хода (табл. 22). Амплитуда может достигать 20 °С и более при прохождении атмосферных фронтов, хорошо выраженной адвекции, когда их влияние совпадает с действием радиационных факторов.