Assessing the changing contribution of abundant precipitation to farming risks in the Non-Chernozem zone of European Russia

Based on mathematical methods, the changing contribution of abundant precipitation to farming risks in the Non-Chernozem zone of European Russia under changing climate conditions over the last 70 years is estimated. For evaluation of crop lodging risks, a grade scale of high values of the G.T. Selyaninov Index is proposed. It allows identifying the recurrence and intensity of farming risks associated with the crop overwetting effects. By means of functional analysis, the increase in contribution of extreme precipitation sums to the crop lodging intensity in comparison with air temperature sums contribution is shown. By applying the statistical analysis methods on the probabilistic basis the significance of the contribution of increasing seasonal precipitation totals to risk degree in crop production practice is assessed. The rising frequency of sharp positive anomalies in summertime precipitation totals within the period of 1981-2015 in comparison with 1946-1980 period is revealed. The obtained results may be used: in crop insurance; in decision-making for improvement of water regime control within agricultural fields (e.g., by means of drainage systems modernization in terms of drainage of surplus of surface and subsurface runoff); in breeding research related to zoning of high productive crops and their hybrids.

climatic changes, time intervals, increase in risk of crop overwetting, functional analysis, changing contribution of precipitation and temperature sums, statistical analysis, rising frequency of high precipitation totals

1. Андерсон Т. Статистический анализ временных рядов. М.: Мир, 1976. 756 с.

2. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. М.: Росгидромет, 2014. 58 с.

3. Катцов В. М., Школьник И. М., Ефимов С. В. Перспективные оценки изменений климата в российских регионах: детализация в физических и вероятностных пространствах // Метеорология и гидрология. 2017. № 6. С. 68-81.

4. Киктев Д. Б., Круглова Е. Н., Куликова И. А. Влияние крупномасштабных мод атмосферной циркуляции на режим температуры и осадков в Арктике // Метеорология и гидрология. 2018. № 1. С. 5-21.

5. Коваленко И. Н., Филиппова А. А. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1982. 256 с.

6. Колмогоров А.Н., Фомин С. В. Элементы теории функции и функционального анализа (изд. 4-е, перераб.). М.: Наука, 1976. 544 с.

7. Куликова И. А., Круглова Е. Н., Киктев Д. Б. Крупномасштабные моды атмосферной изменчивости. Ч. II. Их влияние на пространственное распределение температуры и осадков на территории Северной Евразии // Метеорология и гидрология. 2015. №4. С. 5-15.

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

10. 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.

11. Николаев М. В. Оценка изменяющегося вклада влажностного и термического факторов в засушливость территорий Европейской части России и Западной Сибири // Агрофизика. 2016. № 4. С. 24-34.

12. Николаев М. В. Климатический мониторинг для оценок уязвимости сельскохозяйственных территорий к эффектам переувлажнения в Нечерноземной зоне Европейской России // Изв. РГО. 2017. Т. 149 , вып. 5. С. 4-16.

13. Николаев М. В. Уязвимость и адаптация полеводства в регионах России к факторам атмосферной засухи и избыточного увлажнения в условиях изменяющегося климата // Материалы Междунар. науч. конф., посвящ. 85-летию Агрофизического НИИ «Тенденции развития агрофизики: от актуальных проблем земледелия и растениеводства к технологиям будущего» (Санкт-Петербург, 27-29 сентября 2017 г.) СПб.: ФГБНУ АФИ, 2017. С. 513-520.

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. Селянинов Г. Т. Принципы агроклиматического районирования СССР // Вопросы агроклиматического районирования СССР. М.: Изд-во МСХ СССР, 1958. С. 7-13.

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

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

19. Kjellstrom E., Nikulin G., Hansson U., Stranberg G., Ullerstig A. 21st century changes in the European climate: uncertainties derived from the ensemble of regional climate models simulations // Tellus. 2011. 63 A (1). P. 24-40. doi:10.1111/ j.1600-0870.2010.00475.x

20. Nikolaev M. V. Impact of climate change on agriculture in North-West Russia and adaptation options / D. T. Mihailovic, B. Lalic (eds): Advances in Environmental Modeling and Measurements. Chapter 20. Nova Science Publishers, Inc. New York, 2010. P. 223-231.