Анотація до роботи:

Бойченко С.Г. Глобальні і регіональні коливання (зміни) клімату та можливі екологічні наслідки від них на території України: напівемпіричні моделі, сценарії. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора географічних наук. Спеціальність 11.00.09 – метеорологія, кліматологія, агрометеорологія. Одеський державний екологічний університет. Одеса, 2005.

Дисертацію присвячено дослідженню основних закономірностей трансформації в 20-21 ст. регіонального кліматичного режиму України під впливом глобального потепління та оцінці можливих негативних регіональних екологічних наслідків.

На основі аналізу вікового ходу аномалій температури та коливань елементів земної орбіти досліджено характер реакції великомасштабних коливань клімату планети на «орбітальний сигнал». Розроблено прогноз великомасштабного похолодання у майбутні декілька десятків тисяч років. На основі аналізу емпіричних рядів температури повітря і атмосферних опадів побудовано зональні напівемпіричні моделі та на їх основі сконструйовані сценарії для 21-ого ст. На основі розроблених фізичних принципів побудована напівемпірична зональна модель широтного ходу амплітуди річної гармоніки зональної температури для обох півкуль. Проаналізована динаміка вмісту основних парникових газів в атмосфері протягом останніх 420 тис. років. На основі аналізу характерних особливостей сучасного вікового ходу вмісту парникових газів і глобальної температури розроблені напівемпіричні моделі і уточнені сценарії їх динаміки у 21-ому ст. Сформульовані і обґрунтовані критерії теорії подібності динаміки повторюваності катастрофічних явищ та побудовані критеріальні співвідношення, на основі яких побудовано сценарії динаміки катастрофічних явищ в 21-ому ст. Розроблені науково-методичні принципи побудови напівемпіричних моделей для оцінки стану та особливостей вікової трансформації кліматичних полів України, а також розроблені алгоритми побудови сценаріїв трансформації клімату України в 21-ому ст. Проведено аналіз основних екологічних наслідків глобального потепління, які вже проявилися або можуть проявитися на Україні: трансформація кліматичних полів атмосферних опадів та природних зон, динаміка рівнів Чорного та Азовського морів, динаміка вмісту озону, пов’язані з регіональними кліматичними змінами демографічні проблеми України на фоні глобальної демографічної кризи. Обґрунтована гіпотеза щодо зсуву північної периферії поясу субтропічних антициклонів (зони напівпустель) на південні регіони України, якщо глобальне потепління перевищить ~3^oC.

1. Виявлені і обґрунтовані наступні, раніше невідомі, фізичні ефекти у процесах трансформації глобального і регіонального кліматичних режимів планети:

зміщення вперед фази сезонного ходу двох послідовних хвиль квазіперіодичного коливання глобальної приземної температури повітря у 20-ому ст., а саме: зсув максимуму у віковому ході температури з листопада-січня (для хвилі 1890-1945 рр.) – на лютий-квітень (для аналогічної хвилі 1945-2000 рр.); зсув мінімуму з травня-липня (для хвилі 1890-1945 рр.) – на серпень-жовтень (для аналогічної хвилі 1945-2000 рр.);

екситація колективного рейтингу катастрофічних клімато-екологічних подій у різних фізико-географічних регіонах Європи при відхиленнях глобальної приземної температури протягом певного періоду часу (~100 років) в ту чи іншу сторону від деякого оптимального рівня, оцінка яких визначається введеним вперше безрозмірним критерієм подібності – індексом кліматичної аномальності;

«насичення» ефекту деконтинеталізації клімату України, тобто темпів зниження амплітуди сезонного ходу приземної температури повітря – через виснаження природної протяжності полярного льодового покриву Океану (у відповідності з розробленою в роботі теорією ефекту демпфірування сезонних коливань приземної температури відкритими акваторіями Світового океану);

«насичення» ефекту інтенсифікації опадоформуючих процесів у південних та південно-східних регіонах України, спричиненої ростом абсолютного вологовмісту атмосфери по закону Клапейрона-Клаузіуса при підвищенні її температури – через обґрунтовану вперше в цій роботі можливість зміщення північної периферії поясу субтропічних антициклонів на ці регіони України.

існування істотної реакції інтенсивності опадоформуючих процесів над територією України на глобальне потепління тільки в перехідні періоди їх сезонного ходу – весною та восени. Доведено, що саме перехідні періоди сезонного ходу (весна та осінь) найбільш чутливі з точки зору реакції інтенсивності атмосферних опадів на території України до коливань глобального термічного режиму.

1. Для вирішення задач регіоналізації стану та динаміки сучасного клімату в роботі розроблені наукові основи фізичної теорії подібності різномасштабних і різноперіодних кліматичних процесів і визначена математична форма відповідних критеріальних співвідношень.

3. Побудовано і обґрунтовано прогноз великомасштабного похолодання у наступні 15-25 тис. років, як реакції глобального термічного режиму на «орбітальний» сигнал – зниження «еліптичності» її орбіти. У відповідності з цим прогнозом в сучасну епоху земна кліматична система поступово входить в зону чергового похолодання з мінімумом, глобальна приземна температура в якому буде на 3-6 ^оС нижча від сучасної і який буде досягнутий через 20-25 тис. років. Середній темп похолодання – 0,28±0,07 ^оС/1000 років.

4. Побудовані і обґрунтовані напівемпіричні моделі широтного розподілу зональної середньорічної приземної температури та зональних річних сум атмосферних опадів Північної півкулі, а також широтного розподілу амплітуди зональної річної гармоніки сезонного ходу температури в обох півкулях. На основі розроблених напівемпіричних моделей побудовані рівноважні сценарії широтного розподілу у Північній півкулі зональної приземної температури та атмосферних опадів для різних рівнів минулих або майбутніх глобальних потеплінь чи похолодань.

5. Вперше встановлена залежність колективного рейтингу групи катастрофічних кліматичних подій на території України від індексу кліматичної аномальності. Побудовані сценарії відповідного підвищення частоти появи катастрофічних явищ (посух, повеней тощо) на території України та інших регіонів Європи в 21-ому ст. при подальшому глобальному потеплінні.

6. Розроблені і обґрунтовані напівемпіричні моделі сезонно-географічного розподілу основних характеристик кліматичних полів середньомісячної температури та місячних сум атмосферних опадів на території України: кліматична норма, дисперсія міжрічної мінливості, коефіцієнт лінійного тренду. На основі цих моделей побудовані сценарії трансформації кліматичних полів температури та атмосферних опадів на території України при подальшому потеплінні в 21-ому ст., якщо подальше глобальне потепління не перевищить рівнів, коли уже можна очікувати ефектів «насичення» характерних тенденцій, які проявились в 20-ому ст.

7. Розроблені і обґрунтовані сценарії екологічних наслідків на території України в 21-ому ст. від подальшого глобального потепління, а саме: трансформації природних зон України (в результаті узагальнення оцінок за рівноважними і нерівноважними моделями); динаміки рівнів Чорного та Азовського морів (в результаті підвищення рівня Світового океану); деградації загального вмісту озону над територією України (наприкінці 21-ого ст. він досягне значень, практично рівних його сучасному загальному вмісту в тропічній зоні).

8. Обґрунтована гіпотеза щодо катастрофічних екологічних наслідків для південних та південно-східних регіонів України, якщо рівень глобального потепління перевищить 3-4 ^оС – їх опустелювання в результаті зсуву північної периферії поясу субтропічних антициклонів на південні регіони України.

9. Уточнені сценарії:

динаміки вмісту основних парникових газів (вуглекислого газу, метану і закису азоту) у земній атмосфері для 21-ого ст. при умові, що виявлені тенденції для періоду 1850-2000 рр. будуть зберігатись і в майбутньому;

подальшого глобального потепління в 21-ому ст. (на основі безпосередньої екстраполяції параметризованих у роботі основних тенденцій у віковому ході глобальної приземної температури повітря протягом 20-ого ст. та використання логарифмічного закону залежності рівня глобального термічного режиму від середнього вмісту вуглекислого газу в атмосфері при безпосередній екстраполяції експоненціального закону його росту в останній четверті 20-ого ст. на 21 ст.).

Публікації автора:

Монографії (у співавторстві):

1. Волощук В.М., Бойченко С.Г., Степаненко С.М., Шищенко П.Г., Бортник С.Ю. Глобальне потепління і клімат України: регіональні екологічні та соціально-економічні аспекти. ВПЦ “Київський університет”, 2002. -117с.

2. Волощук В.М., Бойченко С.Г. Клімат України. Розділ 5.3. Сценарії можливих змін клімату України в 21 ст. (під впливом глобального антропогенного потепління). Вид-во Раєвського, Київ, 2003. -С.319-330.

Статті у наукових журналах та збірниках наукових праць:

3. Волощук В.М., Бойченко С.Г. Напівемпірична модель трансформації кліматичного поля приземних температур повітря на території України в 20 ст. // Наук. праці УкрНДГМІ, 2001. –Вип. 249. –С.5-23.

4. Бойченко С.Г. Динаміка вмісту закису азоту в земній атмосфері // Наук. праці УкрНДГМІ, 2002. –Вип. 250. -C. 124-137.

5. Волощук В.М., Бойченко С.Г. Демографічна проблема: глобальні тенденції, наслідки для України // Зб. наук. праць “Економічна та соціальна географія”, 2002. -Вип. 52. -С.54-62.

6. Волощук В.М., Бойченко С.Г. Клімат – статистичний режим випадкових метеорологічних процесів // Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка, сер. геогр., 2002. -Вип.48. –С.27-32.

7. Бойченко С.Г. Особливості динаміки відносного вмісту метану в земній атмосфері.// Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка, сер. геогр., 2003.-Вип.49. -C.23-27.

8. Бойченко С.Г. Особливості трансформації природних фізико-географічних зон під впливом коливань клімату // Фізична географія та геоморфологія. Міжвідомчий науковий збірник. -К: ВГЛ «Обрії», 2003. -Вип.44. -С.12-18.

9. Бойченко С.Г. Сценарії можливої трансформації природних зон на території України при глобальному потеплінні // Фізична географія та геоморфологія. Міжвідомчий науковий збірник. -К: ВГЛ «Обрії», 2003. -Вип.45. -С.56-63.

10. Бойченко С.Г., Волощук В.М. Вплив висоти місцевості над рівнем моря на метеорологічні поля відкритих ландшафтів України // Картографія та вища школа: збірник наукових праць. -К: Державна картографічна фабрика, 2003.-Вип.8. -C.158-162.

11. Бойченко С.Г., Волощук В.М.Особливості вікової динаміки вмісту вуглекислого газу в земній атмосфері // Наук. праці УкрНДГМІ, 2004. –Вип.252. -C.54-71.

12. Бойченко С.Г. Ефект екситації катастрофічних клімато-екологічних подій на території Європи // Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка, сер. геогр., 2004. -Вип.50. –С.17-20

13. Бойченко С.Г., Сердюченко Н.М. Оптимізація мереж метеорологічних спостережень та проблема вибору репрезентативних кліматичних станцій // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, 2004. -№4. –C.42-48.

14. Бойченко С.Г,. Волощук В.М, Сердюченко Н.М. Про можливість зміщення поясу субтропічних антициклонів на південні регіони України при подальшому глобальному потеплінні // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, 2004. -№5. –С.53-58.

15. Бойченко С.Г., Волощук В.М. Полуэмпирические оценки вековых колебаний уровня Мирового океана за последние 420 тыс. лет и возможный физический механизм их формирования // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія: Наук. збірник. –К: ВГЛ «Обрії», 2004. –Т.6. –С.124-138.

16. Бойченко С.Г., Сердюченко Н.М. Особливості трансформації кліматичного поля приземної температури повітря Волино-Подільської височини у другій половині 20-го століття. Наук. збірник «Метеорологія, кліматологія і гідрологія». ОЕУ, Одеса, 2004. -Вип.49. –С.15-25.

17. Белевцев Р.Я., Бойченко С.Г., Волощук В.М. Особливості сучасної просторово-часової трансформації озонового екрану над територією України // Збірник наукових праць Інституту геохімії навколишнього середовища. –К. -2004. –Вип.9. -С.15-23.

18. Волощук В.М., Бойченко С.Г. Напівемпірична модель широтного розподілу амплітуди сезонного коливання сучасної зональної температури приземного повітря // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія: Наук. збірник. –К: ВГЛ «Обрії», 2005. –Т.7. –С.222-234.

19. Бойченко С.Г. Трансформация природных зон на территории Украины при дальнейшем глобальном потеплении: равновесные и неравновесные модели, сценарии // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, 2005. -№1. –С.53-58.

20. Бойченко С.Г, Волощук В.М. Основні закономірності сучасної динаміки температурного режиму тропосфери і стратосфери Землі // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, 2005. -№2. –С.41-49.

21. Белевцев Р.Я., Бойченко С.Г., Волощук В.М. Колебания приземной температуры Северного полушария в последнем тысячелетии и возможные физические причины их формирования // Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, 2005. -№4. –С. 53-62.

22. Бойченко С.Г., Волощук В.М. Колебания климата и вековая динамика содержания углекислого газа в земной атмосфере // Геофизический журнал, 2005. -№1. –С.172-186.

23. Бойченко С.Г., Волощук В.М. Трансформация зонального климатического поля температуры приземного воздуха при глобальном потеплении // Геофизический журнал, 2005. -№3. -C.444-453.

24. Волощук В.М., Бойченко С.Г. Особенности реакции климатических условий Земли на «орбитальный сигнал» // Доповіді НАН України, 2005. -№10. –С.121-125.

25. Бойченко С.Г., Сердюченко Н.Н. Оценка зависимости параметров региональных климатических полей от высоты местности над уровнем моря // Геофизический журнал, 2005. -№5. -C.858-867.

Міжнародні збірники праць:

26. Boychenko S.G. Semi-empirical statistical models of connection of repeatability of the catastrophic phenomena in Europe with global temperature anomalies in last millennium (on the basis of historical records and annals). Proceedings of Third International Conference on Water Resources and Environment Research ICWRER. Germany, 2002. -V.1. -P.224-229.

27. Boychenko S.G. Frequency of catastrophic phenomena in Ukraine under the influence of global warming. Water Resources Systems - Hydrological Risk, Management and Development (Proceedings of symposium HS02b held during IUGG2003 at Sapporo, 2003). IAHS Publ. No. 281, 2003. -P.18-25.

28. Voloshchuk V., Boychenko S., Stepanenko S, Trofimchuk A. Semi-empirical scenarios of possible global and regional ecological consequences associated with further global warming. A Gateway to Sustainable Development. Proceedings of the 30^th International Conference Pacem in Maribus. Kiev, 2003. –Sevastopol, 2004. –P.624-635.

Матеріали і збірники тез конференцій:

29. Бойченко С.Г. О влиянии индекса климатической аномальности на рейтинг интенсивности катастрофических климатоэкологических событий на территории Украины. Матеріали міжнародної конференції “Гідрометеорологія і охорона навколишнього середовища-2002”. Одеса, 2003. -Ч.1. -C.49-54. та у Зб. тез конференції «Гідрометеорологія-2002». ОЕУ, Одеса, 2002. -С.68-69.

30. Волощук В.М., Бойченко С.Г. Возможное влияние глобального потепления на динамику климатоэкологических условий Украины в 21 веке (сценарии). Збірник тез конференції «Гідрометеорологія-2002». ОЕУ, Одеса, 2002. -С. 15-16.

31. Бойченко С.Г. Оценка влияния индекса климатической аномальности на рейтинг интенсивности катастрофических климатоэкологических событий на территории Украины. Тезисы докладов на Всемирной конференции по изменению климата, Москва, 2003. -С.524.

32. Волощук В.М., Бойченко С.Г., Степаненко С.Н. Оценка влияния глобального потепления на современную динамику климатоэкологических процессов в Украине. Тезисы докладов на Всемирной конференции по изменению климата, Москва, 2003. -С.621.

33. Бойченко С.Г. Основні парникові гази атмосфери Землі: вікова динаміка, сценарії для ХХI ст. Тези доповідей ІІ міжнародної конференції “Географічна освіта і наука в Україні”. -К., 2003. -С.96-98.

34. Белевцев Р.Я., Волощук В.М., Бойченко С.Г. Статистична оцінка сучасної просторово-часової трансформації озонового екрану над територією України. Матеріали 5 Міжнародної наукової конференції «Моніторинг небезпечних геологічних процесів та екологічного стану середовища». –К.:ВПЦ «Київський університет», 2004. –С.95-97.

35. Бойченко С.Г. Сценарії можливої динаміки повторюваності клімато-екологічних катастрофічних подій для різних фізико-географічних регіонів Європи. Матеріали 5 Міжнародної наукової конференції «Моніторинг небезпечних геологічних процесів та екологічного стану середовища». –К.:ВПЦ «Київський університет», 2004. –С.118-119.

36. Сердюченко Н.М., Бойченко С.Г., Наукові основи оптимізації мережі кліматичного моніторингу на території України. Матеріали 5 Міжнародної наукової конференції «Моніторинг небезпечних геологічних процесів та екологічного стану середовища». –К.:ВПЦ «Київський університет», 2004. –С.126-128.

37. Boychenko, S.G. . General Assembly 2001 European Geosciences Union. Nice, France, 2001. /EGS/egsga /nice01 /programme/abstracts/aac1810.pdf

38. Voloshchuk V., Boychenko S. The basic features of transformation of a regional climatic field of precipitation on Ukraine under influence of global warming. International Conference on Water Resources 2003, Sapporo, 2003. .

39. Boychenko S.G. The scenarios of change of repeatability of the catastrophic phenomena in Ukraine under influence of global warming (on the basis of historical records and annals). International Conference on Water Resources 2003, Sapporo, 2003. http://ikfia.ysn.ru/IUGG%202003/abst /hs02/006887-1.html.

40. Boychenko S., Voloshchuk V. Comparative statistical estimations of reaction of climatic conditions of large industrial and small cities on global warming. Fifth International Conference on Urban Climate, Lodz, 2003. .

41. Voloshchuk V., Boychenko S.G. Stepanenko S. Semi-empirical scenarios of possible global and regional ecological consequences associated with further global warming. International Conference 30-th Pacem in Maribus. -Kiev, 2003. -P.132-133.

42. Voloshchuk, V.M., Boychenko, S.G. The using of index of geophysical anomality for rating of repeatability of the catastrophic phenomena in Europe4th Annual Meeting of the European Meteorology Society, France, Nice, September, 2004. .

43. Stepanenko S.M., Boychenko, S.G, Voloshchuk V.M. About a transformation of regional climatic field of precipitation on Ukraine under influence of global warming 4th Annual Meeting of the European Meteorology Society, France, Nice, September, 2004. /00007/EMS04-J-00007.pdf.

44. Voloshchuk, V.M., Boychenko, S.G., Serdjuchenko, N.M An influence of height above a sea level on climate changes in the territory of Ukraine because of global warming4th Annual Meeting of the European Meteorology Society, France, Nice, September, 2004. /EMS04/00008/EMS04-J-00008.pdf.

45. Boychenko, S.G. The scenarios of possible influence on frequency of catastrophic climatic phenomena in territory of Ukraine of global climate changes. 4th Annual Meeting of the European Meteorology Society, France, Nice, September, 2004. .

46. Boychenko S, Voloshchuk V. Empirical substantiation of possible connection between content radiocarbon in atmosphere and frequency of the catastrophic phenomena in Europe in last millennium (on the basis of historical records or annals) 35-th Scientific Assembly of Committee on Space Research France, Paris, July, 2004. .

47. Boychenko S, Voloshchuk V., Vyzhva S. The semi-empirical model of ozone variability and a ultraviolet irradiation of Ukraine. 35-th Scientific Assembly of Committee on Space Research France, Paris, July, 2004..

48. Boychenko S., Voloshchuk V., Zviglyanych O. // 28th International Conference on Alpine Meteorology (ICAM), Zadar, Croatia, May, 2005. .

49. Stepanenko S., Voloshchuk V., Boychenko S. Organization of education in meteorology and climatology in Ukraine. 5th Annual Meeting of the European Meteorological Society (EMS), Utrecht, Netherlands, September, 2005. http://www.cosis.net/abstracts/EMS05/00086/EMS05-A-00086.pdf