scienceitНаука. Инновации. ТехнологииScience. Innovations. Technologies2308-4758North-Caucasus Federal University10.37493/2308-4758.2023.4.7scienceit-643Research ArticleГЕОЭКОЛОГИЯGEOECOLOGYОб одной модели снижения рисков от засух в сельском хозяйствеOn а Model for Drough Risk Reduction in Agriculturehttps://orcid.org/0000-0002-2889-0864АшабоковБ. А.AshabokovB. A.

Ашабоков Борис Азреталиевич, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий отделом физики облаков; заведующий отделом математических методов исследования сложных систем и процессов

Scopus ID: 6505916110

РИНЦ Author ID: 8551

г. Нальчик

Boris A. Ashabokov, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Head of the Department of Cloud Physics; Head of the Department of Mathematical Methods for the Study of Complex Systems and Processes

Scopus ID: 6505916110, RSCI Author ID: 8551

Nalchik

ashabokov.boris@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2104-6289ФедченкоЛ. М.FedchenkoL. M.

Федченко Людмила Михайловна, доктор географических наук, профессор, главный научный сотрудник

Scopus ID: 6602297635

РИНЦ Author ID: 59651

г. Нальчик

Lyudmila M. Fedchenko, Doctor of Geography, Professor, Chief Researcher

RSCI Author ID: 59651

Nalchik

fedchenkolm@mail.ruТашиловаА. А.TashilovaA. A.

Ташилова Алла Амарбиевна, доктор физико-математических наук, доцент, старший научный сотрудник отдела физики облаков

Scopus ID: 57191577384

г. Нальчик

Alla A. Tashilova, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Senior Research Associate, Department of Physics of Clouds

Scopus ID: 57191577384

Nalchik

tashilovaa@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5132-1563КешеваЛ. А.KeshevaL. A.

Кешева Лара Асировна, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Scopus ID: 57191577471

РИНЦ Author ID: 706250

г. Нальчик

Lara A. Kesheva, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Senior Researcher

Scopus ID: 57191577471, RSCIAuthor ID: 706250

Nalchik

https://orcid.org/0000-0002-5818-256XАшабоковаМ. Б.AshabokovaM. B.

Ашабокова Марина Борисовна, младший научный сотрудник

РИНЦ Author ID: 822002

г. Нальчик

Marina B. Ashabokova, Junior Researcher

RSCI Author ID: 822002

Nalchik

ashabokova.marina@rambler.ruВысокогорный геофизический институт; Институт информатики и проблем регионального управления КБНЦ РАНРоссияHigh Mountain Geophysical Institute; Institute of Informatics and Regional Management Problems of the Kabardino-Balkarian Scientific Center of the Russian Academy of SciencesRussian FederationВысокогорный геофизический институтРоссияHigh Mountain Geophysical InstituteRussian Federation20232612202304155176Copyright © Ашабоков Б.А., Федченко Л.М., Ташилова А.А., Кешева Л.А., Ашабокова М.Б., 20232023Ашабоков Б.А., Федченко Л.М., Ташилова А.А., Кешева Л.А., Ашабокова М.Б.Ashabokov B.A., Fedchenko L.M., Tashilova A.A., Kesheva L.A., Ashabokova M.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://scienceit.elpub.ru/jour/article/view/643Введение

Введение. В статье приводятся результаты анализа изменений влагообеспеченности почвы на юге европейской территории России (ЕТР), связанных с потеплением климата. Показано, что как в предгорной, так и в степной климатической зоне наблюдается тенденция уменьшения данного параметра, что в существенной степени повышает актуальность разработки методов снижения рисков в сельском хозяйстве, связанных с засухами. Представлена модель, основанная на различной уязвимости сельскохозяйственных культур данным опасным погодным явлением, приведены результаты модельных расчетов для условий степной зоны Кабардино-Балкарской республики (КБР).

Материалы и методы исследований. При проведении исследований в качестве показателя, характеризующего влагообеспеченность почвы, использован гидротермический коэффициент увлажнения Селянинова Г.Т. Значения данного коэффициента были рассчитаны с использованием данных 13 метеостанций о количестве осадков и температуре воздуха за 1961-2018 гг. Разработка модели снижения рисков в данной работе рассматривается в рамках теории принятия решений. В качестве целевой в задаче можно использовать функцию, описывающую выигрыш или потерю сельского хозяйства. Использование данного способа выбора действия для снижения рисков позволяет избежать формирования множества действий, из которых необходимо выбирать наиболее приемлемое.

Результаты исследований и их обсуждение. Результаты проведенных в работе расчетов показали, что следствием изменения климата на территории юга ЕТР будет существенное ухудшение условий производства сельскохозяйственной продукции. Последствия такой тенденции будут крайне негативными для производства сельскохозяйственной продукции на данной территории. В результате решения задачи можно определить оптимальную с точки зрения используемого критерия структуру производства сельскохозяйственных культур с учетом вероятности появления засух. В качестве такого критерия был использован максимум ожидаемого объема производства сельскохозяйственных культур с учетом влияния засух.

Выводы

Выводы. Предложен метод снижения потерь сельского хозяйства от засух с учетом их различной уязвимости для различных сельскохозяйственных культур. Модель записана в рамках линейного программирования, что позволяет определять оптимальную с точки зрения используемого критерия структуру производства сельскохозяйственной продукции. Метод может быть использован в регионах с различными производственно-экономическими условиями.

Introduction

Introduction. The article analyzes the changes in moisture content of the soil in the south of the European territory of Russia (ETR) associated with climate warming. It is shown that both in the foothill and steppe climatic zones there is a tendency to decrease this parameter, which greatly increases the relevance of developing methods to reduce risks in agriculture associated with droughts. A model based on different vulnerability of agricultural crops to this dangerous weather phenomenon is presented, the results of model calculations for the conditions of the steppe zone of the Kabardino-Balkarian Republic (KBR) are presented.

Materials and research methods. When conducting research, the Selyaninov hydrothermal coefficient was used as an indicator characterizing the moisture content of the soil. The values of this coefficient were calculated using data from 13 weather stations on the amount of precipitation and air temperature for 1961-2018. The development of a risk reduction model in this paper is considered within the framework of decision theory. As a target in the problem, you can use a function that describes the gain or loss of agriculture. Using this method of choosing an action to reduce risks avoids the formation of a set of actions from which it is necessary to choose the most appropriate one.

Research results and their discussion. The results of the calculations carried out in the work showed that the consequence of climate change in the south of the EPR will be a significant deterioration in the conditions for the production of agricultural products. The consequences of such a trend will be extremely negative for agricultural production in the area. As a result of solving the problem, it is possible to determine the optimal structure of crop production from the point of view of the criterion used, taking into account the probability of droughts. As such a criterion, the maximum expected volume of crop production was used, taking into account the impact of droughts.

Conclusions

Conclusions. A method has been proposed to reduce the losses of agriculture from droughts, taking into account their different vulnerability to various crops. The model was written in the framework of linear programming, which makes it possible to determine the optimal structure of agricultural production in terms of the criterion used. The method can be used in regions with different production and economic conditions.

изменение климатазасухиуязвимость сельскохозяйственных культуркоэффициент увлажнения почвызадача линейного программированияцелевая функциясистема ограниченийclimate changedroughtscrop vulnerabilitysoil moisture coefficientlinear programming problemobjective functionconstraint systemReferencesАшабоков Б.А., Федченко Л.М., Ташилова А.А., Кешева Л.А., Теунова Н.В. Пространственно-временное изменение климата юга европейской территории России, оценка его последствий, методы и модели адаптации АПК. Нальчик: Фрегат, 2020. 476 с.Ashabokov B.A., Fedchenko L.M., Tashilova A.A., Kesheva L.A., Teunova N.V. Spatio-temporal climate change in the south of the European territory of Russia, assessment of its consequences, methods and models of adaptation of the agro-industrial complex. Fregat LLC, Nalchik, 2020. 476 p. (In Russ.).Бедрицкий А.И., Коршунов А.А., Хандожко Л.А. и др. Основы оптимальной адаптации экономики России к опасным проявлениям погоды и климата // Метеорология и гидрология. 2009. №4. С. 5–14.Bedritsky A.I., Korshunov A.A., Khandozhko L.A. Basics of optimal adaptation of the Russian economy to dangerous manifestations of weather and climate. Meteorology and Hydrology. 2009. No. 4. P. 5–14 (In Russ.).Волкова В.И., Бадахова Г.Х., Барекова М.В., Каплан Г.Л. Особенности атмосферной циркуляции переходного периода и колебания дат начала весны в Центральном Предкавказье // Наука. Инновации. Технологии. 2021. №1. С. 125–138.Volkova V.I., Badakhova G.Kh., Barekova M.V., Kaplan G.L. Features of the atmospheric circulation of the transitional period and fluctuations in the dates of the beginning of spring in the Central Ciscaucasia // Science. Innovations. Technologies. 2021. No.1. P. 125–138 (In Russ.).Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2020 год. Росгидромет. Москва, 2021. 104 с.Report on climate features in the territory of the Russian Federation for 2020. Roshydromet. Moscow, 2021. 104 p. (In Russ.).Зоидзе Е.К., Хомякова Т.В., Шостак З.А. и др. О проблеме адекватного агроклиматического обеспечения экономики Российской экономики в условиях изменения климата // Метеорология и гидрология. 2010. №8. С. 73–86.Zoidze E.K., Khomyakova T.V., Shostak Z.A. et al. On the problem of adequate agro-climatic provision of the economy of the Russian economy in the context of climate change // Meteorology and Hydrology. 2010. No. 8. P. 73–86 (In Russ.).Катцов В.М. Доклад о климатических рисках на территории Российской Федерации. СПб.: Росгидромет, 2017. 106 с.Kattsov V.M. Report on climate risks in the Russian Federation. St. Petersburg. Roshydromet, 2017, 106 p. (In Russ.).Кини Р.Л., Райфа Х.М. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения // Радио и связь, 1981. 560 с.Kini R.L., Raifa H.M. Decision Making Under Multiple Criteria: Preferences and Substitutions. Radio and communication. 1981. 560 p. (In Russ.).Мелешко В.П., Катцов В.М., Говорков В.А. и др. Антропогенные изменения климата в XXI веке в Северной Евразии // Метеорология и гидрология. 2004. №7. С. 5–26.Meleshko V.P., Kattsov V.M., Govorkov V.A. Anthropogenic climate change in the 21st century in Northern Eurasia // Meteorology and hydrology. 2004. No. 7. P. 5–26 (In Russ.).Селянинов Г.Т. Гидроклиматическая карта мира. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. 12 с.Selyaninov G.T. Agro-climatic map of the world. L.: Gidrometeoizdat, 1966. 12 p. (In Russ.).Таха Х. Введение в исследование операций. Москва: Мир, 1985. Т. 2. 496 с.Taha H. Introduction to Operations Research. Moscow, Mir, 1985. Vol. 2. 496 p. (In Russ.).Управление Федеральной службы государственной статистики по Северо-Кавказскому федеральному округу. Кабардино-Балкарская Республика. URL: https://stavstat.gks.ru/ofstatistics_kbr (дата обращения 01.03.2023).Office of the Federal State Statistics Service for the North Caucasian Federal District. Kabardino-Balkarian Republic. URL: https://stavstat.gks.ru/ofstatistics_kbr (Аccessed: 03/01/2023) (In Russ.).Drumond A., Liberato M.L.R., Reboita M.S., Taschetto A.S. Weather and Climate Extremes: Current Developments. Atmosphere. 2020. Vol. 11. P. 24. https://doi.org/10.3390/atmos11010024Drumond A., Liberato M.L.R., Reboita M.S., Taschetto A.S. Weather and Climate Extremes: Current Developments. Atmosphere. 2020. Vol. 11. P. 24. https://doi.org/10.3390/atmos11010024IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 p.IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 p.Santos F.D., Ferreira P.L., Pedersen J.S.T. The Climate Change Challenge: A Review of the Barriers and Solutions to Deliver a Paris Solution. Climate 2022, 10, 75. https://doi.org/10.3390/cli10050075Santos, F.D.; Ferreira, P.L.; Pedersen, J.S.T. The Climate Change Challenge: A Review of the Barriers and Solutions to Deliver a Paris Solution. Climate 2022, 10, 75. https://doi.org/10.3390/cli10050075Shen D., Shi W.-F., Tang W., Wang Y., Liao J. The Agricultural Economic Value of Weather Forecasting in China. Sustainability 2022, 14, 17026. https://doi.org/10.3390/su142417026Shen D., Shi W.-F., Tang W., Wang Y., Liao J. The Agricultural Economic Value of Weather Forecasting in China. Sustainability 2022, 14, 17026. https://doi.org/10.3390/su142417026

The authors declare that there are no conflicts of interest present.