Climate monitoring for assessing crop areas vulnerability to overwetting in the Non-Chernozem zone of the European Russia

Paper describes the analysis of the dynamics of crop areas vulnerable to overwetting in the Non-Chernozem zone of the European part of Russia. To assess the vulnerability, the spatial monitoring has been performed of recurrence of years with crop waterlogging and lodging effects in a changing climate, by 5-yr step shift within 30-yr observed periods from 1946 to 2013. The optimal configuration of isolines contouring areas with different recurrence of above mentioned farming risks was achieved by use of GIS interpolation methods such as kriging. The regional contribution to vulnerable areas transformation over time is evaluated on the basis of trend analysis. Then, the latter is compared with the features of such spatiotemporal modes as the North Atlantic Oscillation (NAO) and the East Atlantic (EA) pattern. It should be noted that the observed changes in expansion of areas most vulnerable to overwetting correspond with prevailing positive anomalies of NAO- and EA-indices, especially EA-indices, in recent decades. The attention is also given to accompanying negative effects such as soil gleyzation and more frequent crop damage by viruses and pests occuring in the wet weather conditions. A number of options for adaptation is proposed to the choice of regional adaptation strategies.

dynamics of crop areas vulnerable to overwetting, spatial monitoring of farming risk recurrence, kriging, regional contribution to vulnerable areas transformation, comparison with the features of spatiotemporal modes NAO and EA, accompanying negative effects, options for adaptation

1. Агрогидрологические свойства почв северо-западных районов ЕТР / Под ред. Г. И. Бугиновой. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 367 с.

2. Дроздов В. В., Смирнов Н. П. Многолетняя динамика климата и гидрологического режима в районе Балтийского моря и ее причины // Метеорология и гидрология. 2011. №5. С. 77-87.

3. Зайдельман Ф. Р. Естественное и антропогенное переувлажнение почв: деградация, использование и охрана. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 287 с.

4. Заидельман Ф. Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. М.: Изд-во МГУ, 1998. 300 с.

5. Заидельман Ф. Р. Генезис и проблемы классификации почв со светлыми кислыми горизонтами // Почвоведение. 2004. № 2. С. 233-242.

6. Информационные системы диагностики, мониторинга и прогноза важнейших сорных растений, вредителей и болезней сельскохозяйственных культур / Под ред. И. Я. Гричанова, Р. Сигвалда. Тез. Докл. Междунар. конф., Санкт-Петербург-Пушкин, 12-16 мая 2008 г. СПб.: Изд-во ВИЗР, 2008. 120 с.

7. Муравьев А. В., Куликова И. А., Круглова Е. Н. Распределение экстремальных характеристик атмосферной циркуляции по данным реанализа и гидродинамического моделирования // Метеорология и гидрология. 2005. № 7. С. 33-47.

8. Муравьев А. В., Куликова И. А. Взаимосвязь суммарных осадков над Евразией с центрами действия атмосферы Северного полушария и главными модами изменчивости температуры поверхности Северной Атлантики // Метеорология и гидрология. 2011. № 5. С. 5-16.

9. Нестеров Е. С. О фазах североатлантического колебания // Метеорология и гидрология. 2003. № 1. С. 64-74.

10. Нестеров Е. С. О восточно-атлантическом колебании атмосферы // Метеорология и гидрология. 2009. № 12. С. 32-40.

11. Нестеров Е. С. О формировании взрывных циклонов в северо-восточной части Атлантического океана // Метеорология и гидрология. 2010. № 10. С. 44-53.

12. Николаев М. В. Оценка смещения границ зон рискованного земледелия в условиях изменения климата // Изв. РГО. 2015. Т. 147, вып. 1. С. 54-65.

13. Николаев М.В. Использование метода пространственно-временных аналогов для оценок уязвимости земледелия к воздействию климатических изменений // Изв. РГО. 2015. Т.147, вып. 2. С. 1-12.

14. Пасечнюк А. Д. Погода и полегание зерновых культур. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 212 с.

15. Полонский А. Б., Кибальчич И. А. Циркуляционные индексы и температурный режим Восточной Европы в зимний период // Метеорология и гидрология. 2015. № 1. С. 5-17.

16. Силкин К. Ю. Геоинформационная система Golden Software Surfer 8. Воронеж: Изд.-полиграф. центр Воронежского гос. ун-та, 2008. 65 с.

17. Синицина Н. И., Гольцберг И. А., Струнников Э. А. Агроклиматология. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 343 с.

18. Справочник агронома по сельскохозяйственной метеорологии. Нечерноземная зона европейской части РСФСР / Под ред. И. Г. Грингофа. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 527 с.

19. Средние многолетние и вероятностные характеристики запасов продуктивной влаги под озимыми и ранними яровыми зерновыми культурами Т. 1 / Под ред. Л. С. Кельчевской. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 292 с.

20. Средние многолетние запасы продуктивной влаги под озимыми и ранними яровыми зерновыми культурами по областям, краям, республикам и экономическим районам. Т. 1. Европейская часть СССР / Под ред. В. А. Жукова. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 123 с.

21. CLIMATE CHANGE 2014 Synthesis Report / Edited by The Core Writing Team, Rajendra K. Pachauri, Leo Meyer. WMO: Geneve, 2014. 132 p.

22. Estay S. A., Lima M., Larba F. A. and Harrington R. Increased outbreak frequency associated with changes in the dynamics behavior of populations of two aphid species // OIKOS 121. 2012. P. 614-622.

23. Franzke C., Feldstein S. B. The continuum and dynamics of Northern Hemisphere teleconnection patterns // J. Atmos. Sci. 2005. Vol. 62, N 9. P. 3250-3267.

24. Harrington R. et al. Environmental change and the phenology of European aphids // Global Change Biology. 2007. N 13. P. 1550-1584.

25. Westgarth-Smith A. R., Leroy S. A. G., Collins P. E. F. and Harrington R. Temporal variations in English populations of a forest insect pest, the green spruce aphid (Elatobium abietinum), associated with the North Atlantic Oscillation and global warming // Quaternary International. Elsevier Ltd. and INQUA 173-174 (2007). P. 153-160.