Перші результати та перспективи метеорологічних спостережень в обсерваторії на горі Піп Іван

Постановка проблеми. Гірське середовище, особливо високогірне, є системою взаємопов'язаних біотичних, абіотичних і атмосферних елементів [1]. Гірські екосистеми дуже чутливі до коливань і змін клімату [14]. Екстремальні погодні ситуації (напр., сильні опади, теплові хвилі, морози, сильні вітри) здатні ефективно, іноді постійно, змінювати форму долин, профілі нахилів або рослинний покрив.

Карпати утворюють континентальний бар'єр, що впливає на клімат і функціонування екосистем у сусідніх регіонах. Щодо клімату Східні Карпати, у тому числі Чорногора, мало досліджені порівняно з іншими гірськими масивами у Європі. Чорногора є найвищим гірським хребтом в Українських Карпатах. Тут розташовані шість вершин з висотою понад 2000 м над рівнем моря. Вона утворює кліматичний і гідрологічний бар'єр на лінії північний захід - південний схід.

Піп Іван (Попіван - давня назва гори, яку дотепер використовує місцеве населення, також називають - Чорна Гора) розташований на крайньому півдні Чорно- гори (ф = 48°02'46" and X = -24°37'42") і має висоту 2028 м над рівнем моря. 29 липня 1938 року урядом Польщі тут було відкрито Високогірну Метеорологічно- астрономічну обсерваторію (ВМАО). Її діяльність перервав початок Другої світової війни. Обсерваторія пропрацювала неповний рік. Усі найважливіші записи спостережень зникли безслідно. До наших днів збереглись лише результати метеорологічних спостережень (пол. Wyniki Spostrzezen Meteorologicznych), що проводились тричі на день для кліматичних цілей. Їхні копії були щасливо знайдені в приватних колекціях і попередньо представлені у виданні "Review of Geophysics" з порівнянням до результатів в Обсерваторії на горі Каспрів Верх, що в Татрах [21].

Про відбудову Обсерваторії на г. Піп Івані почали говорити, ще в 90-х роках ХХ століття [4]. Однак тільки сьогодні завдяки консорціуму Прикарпатського національного університету ім. Василя Стефаника та Варшавського університету вдалось приступити до активних дій відновлення колишньої Високогірної Метеорологічно-астрономічної обсерваторії. 22 лютого 2019 підписано грантову угоду щодо проекту "Адаптація колишньої обсерваторії на горі Піп Іван для потреб високогірного рятувального центру" в рамках якої передбачено встановлення автоматичної метеорологічної станції. Про історію Обсерваторії та її дослідження було написано багато матеріалів, здебільшого в польських виданнях, проте також було здійснено й українознавче експедиційне дослідження її будівництва [8; 9; 17; 18; 32]. Утім недостатньою є інформація, в українській науці зокрема, про погодні умови, які фіксувалися на г. Піп Іван на початку існування Обсерваторії.

Історія досліджень клімату Чорногори та аналіз останніх публікацій. У Чорногорі перші кліматичні дослідження проводилися за ініціативою Татранського Товариства ще в 1870-х роках. Були вони нерегулярними [31]. Регулярні метеорологічні спостереження почалися в 1899 р. на Ботанічній і Сільськогосподарській станції, що на полонині Пожижевська. Вимірювання проводилися три рази на день і включали: середню, мінімальну і максимальну температуру повітря, тиск водяної пари, відносну вологість повітря, випаровування, атмосферні опади, атмосферний тиск, температуру грунту, напрямок і швидкість вітру, хмарність і напрямок руху хмар, актинометричні та геліометричні спостереження [3]. Проте спостереження обмежувалися до періоду вегетації, тобто з початку червня до кінця вересня. Станція працювала до 1939 року, з перервами під час Першої світової війни. Опубліковані результати цих вимірювань можна знайти в щорічниках журналу "Космос" [28; 29; 30]. Інформація про радіацію та тривалість сонячного сяйва в Чорногорі була представлена в публікаціях доктора Едварда Стензома [24-27].

Новий імпульс до метеорологічних вимірювань в Чорногорі дало відкриття Обсерваторії на г. Піп Іван. Основним її завданням було проведення метеорологічних спостережень як частини мережі метеорологічних станцій Національного метеорологічного інституту (пол. Panstwowego Instytutu Meteorologicznego), що у Варшаві, сьогодні Інститут метеорології і водного господарства (пол. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej). Спостереження проводилися тричі на день для кліматологічних цілей. Їх доповнювали кожні три години (8 разів на день) спостереженнями для синоптичних цілей (записи зникли). Забезпечення обсерваторії метеорологічними інструментами того часу було дуже сучасним. Станція входила до мережі станцій першого порядку Національного Метеорологічного Інституту. Серед інших налічувалося понад 20 самозаписуючих інструментів і близько 30 простих приладів, таких як термометри, барометри, гігрометри та ін. Запланована наукова програма досліджень у сфері метеорології, кліматології чи геофізики включала: повітряні потоки, висотні інверсії (як температура, так і опади), випромінювання тепла чи іонізація атмосфери [7]. Робота Обсерваторії була перервана початком Другої світової війни.

У 30-х роках старші генерали охоче займалися проблемами невійськового характеру (Гуцульщиною чи то перспективними польськими колоніями в Африці або Бразилії). Тож ідея побудови обсерваторії виникла в 1935 році серед членів Товариства Приятелів Гуцуль- щини (пол. Towarzystwa Przyjaciфп Huculszczyzny). У цей самий час варшавським астрономам була необхідна нова Обсерваторія у місцевості з достатньо чистим повітрям і відносно малою хмарністю. Сприятливою обставиною була та, що тогочасний головуючий Ліги Протиповітряної й Газової Оборони (пол. Liga Obrony Powietrznej i Przeciwgazowej) 60-річний генерал Бербе- цький підтримував астрономічні дослідження. Із бюджету цієї інституції, однієї з найбільших і дуже впливових організацій у довоєнній Польщі, було профінансовано будівництво Обсерваторії. "Приятелі Гуцульщини" зуміли переконати Лігу Протиповітряної і Протигазової Оборони виділити на цілі будівництва у важкі й бідні передвоєнні роки мільйон злотих. Ці кошти були виплачені із соціальних фондів, більшість з яких були віддані в оплату виробленого закордоном обладнання. Це з часом стало причиною появи неформальної назви об'єкта Білий Слон (тобто такого, що дістався дорогою ціною). Було вирішено, що основним завданням Обсерваторії буде проведення метеорологічних спостережень. Управління всією обсерваторією було доручено Національному метеорологічному інституту, де прикладне значення експлуатації високогірного об'єкта було цілком виправданим, зважаючи на високу вартість утримання [10; 13]. Оскільки Обсерваторія знаходилась на кордоні держав, то її перш будували і з військовою ціллю також як демонстрацію сили. Вартим уваги є факт, що кафедра астрономії Варшавського університету символічно брала участь в утриманні Обсерваторії, періодично делегуючи на об'єкт одного із своїх асистентів [11; 12]. Він кожної погодної ночі робив знімки і проводив дослідження над фізикою зірок. Численні фотографії виконувались астрографом англійської компанії "Grubb and Parson".

У 1958 році на полонині Пожижевська відновив свою роботу Високогірний біологічний стаціонар (1429 м н.р.м.) Інституту екології Карпат Національної академії наук України. А вже через рік на тій же полонині була запущена метеорологічна станція (1451 м н.р.м.), де метеорологічні записи проводяться 8 разів на день до сьогодні.

Нині метеорологічні вимірювання також проводяться у Чорногірському географічному стаціонарі Львівського університету. Стаціонар заснований професором Гаврилом Міллером в 1978 році на висоті приблизно 980 м н.р.м. Він розташований у верхній частині долини річки Прут на північний схід від гори Говерла (2061 м н.р.м.). На основі проведених спостережень Петлін і Матвіїв визначили для Чорногори вертикальний температурний градієнт і вертикальні термічні зони. Вертикальний градієнт на кожні 100 м узимку становить близько -0,3 °С, улітку -0,6 °С, середньорічний ... -0,47 °С [16]. Було виділено чотири вертикальні термічні зони: помірна, прохолодна, помірно-холодна і холодна. Помірна термічна зона простягається між 450-850 м н.р.м. із сумою активних температур вище + 10 °С, що дорівнює 1750 градусів. Прохолодна зона займає висоти 850-1250 м н.р.м. із сумою активних температур близько 1000-1750 градусів. На висотах 1250-1500 м н.р.м. розташована помірно-холодна зона із загальною кількістю активних температур близько 600-1000 градусів. Вище 1500 м н.р.м. до найвищих вершин, включаючи г. Піп Іван (2028 м н.р.м.) і Говерлу (2061 м н.р.м.), простягається холодна термічна зона із загальною кількістю активних температур до 600 градусів [16].

У Чорногорі також проводилися сучасні короткотермінові дослідження, і для деяких частин масиву були ідентифіковані топоклімати [6; 15; 19]. Попри відносно тривалий період реєстрації даних на метеорологічній станції на Пожижевській, немає досліджень, що базуються на багаторічних спостереженнях, наприклад змін клімату Чорногори. Перший аналіз базових параметрів клімату Чорногори та його довготривалих змін лише нещодавно було представлено Скриником і Блажейчи- ком. Автори порівняли клімат Чорногори та його зміни щодо інших гірських масивів Центральної Європи [20]. Загальний огляд клімату Карпат, у тому числі й Чорногори, можна знайти в дослідженнях проекту CARPATCLIM [2; 22; 23]. Проект передбачає просторовий розподіл (роздільна здатність 0,1° в десятковій системі) різних елементів клімату з різними часовими кроками (добові, місячні, річні та багаторічні). Кліматичні дані охоплюють період 1961-2010 рр.

Мета опрацювання. Вважаємо чудовою нагодою представити в окремому аналізі перші результати метеорологічних спостережень з ВМАО перед початком Другої світової війни, оцінити доцільність їхнього проведення саме в цьому місці. Також окреслити загальний спектр запланованих досліджень, проте більше звернути увагу на метеорологічні дослідження, що будуть проводитись у межах уже відновленого Міжнародного наукового центру "Обсерваторія".

Матеріали і методи. Копії Результатів метеорологічних спостережень з Обсерваторії на г. Піп Іван були знайдені в приватних колекціях. Для цілей подальшої обробки та аналізу вони були оцифровані. Аналіз здійснювався у програмі SPSS 25. вМАо розташовувалася на вершині г. Піп Іван у Чорногорі на висоті 2022 м н.р.м. (відповідно до прийнятої в Україні системи відліку, сьогодні висота гори становить 2028 м н.р.м.). Її географічні координати: ф = 48°02'46" X = -24°37'42". Головний хребет масиву Чорногора йде в напрямку північний захід - південний схід. Це найвищий гірський хребет у цьому регіоні, де шість піків перевищують висоту 2000 м над рівнем моря. Гора Піп Іван є найпівденнішим із них.

Обсерваторія мала повний набір приладів метеорологічної станції першого порядку (у Польщі виділяють п'ять порядків). У кімнаті метеорологів, яка розміщувалась на найвищому поверсі обсерваторії, був ртутний барометр фірми Герлах. У метеорологічному майданчику, розташованому на нижній терасі на східному боці будівлі Обсерваторії, була клітка з термометрами: сухий і зволожений фірми Фуесс, максимальний ("термо- аремометр") і мінімальний також фірми Фуесс. Із аркушів спостережень довідуємося, що у ВМАО використовувались для спостереження: плювіограф Йозефовича, кататермометр Фуесса, геліограф Негретті-Замбра, гідрографи Фуесса і 2 термографи Річарда. Надсуча- сний гідростатичний анемограф фірми Фуесс був установлений на спеціальній башті на даху будівлі (над кімнатою обсерваторів), на основі якого визначали середню швидкість і напрямок вітру. Анемограф був облаш- тований системою обігріву проти зледеніння.

Результати збереглися за 10 повних місяців (жовтень і938 - липень 1939). Записи проводились о 6:22, 12:22 і 20:22 локального часу. У дослідженні використовуються середні добові й місячні значення атмосферного тиску (PA), температура повітря (середня - ТМ, мінімальна - TN і максимальна - ТХ), швидкість вітру (WS), хмарність (СС), сума опадів (RR) і товщина покриття снігу (SD). Виходячи із зареєстрованих показників сухого та вологого термометра, були розраховані своєчасні та середні значення тиску водяної пари (VP), відносної вологості (RH), температури точки роси (DWPT) та дефіциту вологості (VPD).

Виклад основного матеріалу. У Високогірній Метеорологічно-астрономічній обсерваторії (ВМАО) протягом усього аналізованого періоду атмосферний тиск характеризувався частими і великими змінами. У зимові місяці середньомісячні значення тиску були нижчими, ніж у літні місяці. Найнижчий тиск був зафіксований 23 березня 1939 р. (769 гПа), а найвищий - 23 листопада 1938 р. (808 гПа).

Крім того, інші метеорологічні елементи, включаючи температуру повітря, також характеризувалися великою змінністю. Найбільш холодним місяцем на г. Піп Іван був лютий і березень із середньомісячними показниками TM відповідно -8,1 °С і -10 °С. Крім того, у червні та липні в Чорногорі було набагато тепліше (7,1 °С та 9,3 °С відповідно). Найнижче значення TN в ВМАО було задокументовано 17 грудня 1938 року (-23,7 °С), а найвище - TX 23 липня 1939 р. (20,4 °С) (табл. 1).

Найбільша кількість суворих холодних днів (TN < -10 °С) спостерігалася в лютому, березні та квітні (10, 24 і 14 відповідно), у грудні та січні їх було дещо менше (11 і 10 відповідно). У решти місяців ці дні не виступали взагалі, за винятком листопада, де був усього лише один такий день.

Морозні дні (TX < 0 °С) на вершині гори були 132 рази. Протягом майже всього місяця вони були зафіксовані від грудня по березень. Майже непомітними вони були в жовтні, листопаді, квітні та червні (6, 8, 9 та 1 день відповідно).

Дні з приморозками (TN < 0 °С) спостерігалася в кожному місяці всього досліджуваного періоду. Усього за 10 місяців спостережень на станції Піп Іван було 200 днів з приморозками (TN < 0 °С). Вони спостерігались протягом усього, або майже всього місяця від листопада по квітень. Було їх набагато менше в жовтні, травні, червні й липні (16, 10, 4 і 2 дні відповідно).

Область Піп Івану характеризувалася високою відносною вологістю повітря. Найвища PH спостерігалася у жовтні 1938 року (92 %), а найнижча - у липні 1939 року (80 %). Найвищі показники тиску водяної пари (VP) було обраховано для літніх місяців, а найнижчі - для зимових. Для прикладу найвищий показник тиску водяної пари (VPmax) було зафіксовано у липні (12,7 мм), а найнижчий (VPmin) - у березні (0,7 мм). Порівнюючи лише максимальні показники дефіциту тиску водяної пари (VPDmax) кожного місяця, його пік був зафіксований у липні (5,1 гПа), а найменшим він був у лютому (1,6 гПа). Крім того, для кожної доби було обчислено параметр температури точки роси (DWPT). Подібно як тиск водяної пари його найвищі показники реєструвалися у літні місяці, а найнижчі - у зимові.

За період аналізу на вершині г. Піп Іван відзначено загальну кількість опадів - 927,9 мм, причому найбільші суми опадів відзначалися в липні (233,7 мм). У тому ж місяці, 27 липня 1939 р., випала найбільша сума опадів за день (70 мм).

Протягом 10-місячного періоду дослідження у ВМАО було відзначено 159 днів з опадами (RR > 0,1 mm), більшість з яких були у вересні, березні, травні та червні, відповідно 24, 24, 21 та 20 днів у місяці. Менше днів з опадами було в листопаді, грудні, січні, лютому, квітні й липні (13, 14, 14, 13, 1 і 15 днів відповідно). Також для кожного місяця було обчислено кількість днів з опадами RR > 1,0 mm і RR > 10,0 mm, сума днів яких для всього досліджуваного періоду становить відповідно 133 і 46.

Загалом на станції Піп Іван за 10 місяців спостережень було зафіксовано 161 день зі сніжним покривом. Уперше сніг випав 9 жовтня 1938 року. У жовтні він вкривав землю протягом 11 днів, а в листопаді майже протягом усього місяця - 23 дні. Постійний сніжний покрив на вершині Піп Іван спостерігався з 5 грудня 1938 р. до 9 квітня 1939 р. Після цього спостерігався лише один день у травні. Максимальна висота снігу (SD) становила 70 см і була зафіксована 18 березня 1939 року.

Таблиця 1. Характеристики клімату на г. Піп Іван, жовтень 1938 - липень 1939 (Characteristics of climate at Pip Ivan Mt., October 1938 - July 1939)

1. Blazejczyk, K. 2019, `Seasonal and multiannual variability of selected climate elements in the Tatry and Karkonosze Mts. in the years 1951-2015', Przegl^d Geograficzny, v. 91, no. 1.

2. Cheval, S., Birsan, M. V. & Dumitrescu, A. 2014, 'Climate variability in the Carpathian Mountains Region over 1961-2010', Global and Planetary Change, vol. 118, P. 85-96.

3. Dworak, T. Z. & Rymanowicz, L 1992, 'Meteorological Observations of the Botanical and Agricultural Station at the polonina Pozyzewska', Review of Geophysics, v. 37, no. 1-2, P. 87-91.

4. Gutowski, J. & Sledzihski, J. 2002, 'Plany odbudowy stacji badawczej na gorze Pop Iwan w Czarnohorze', Przegl^d Geologiczny, v. 50, no. 3.

5. Herenchuk, K. (ed.) 1968, 'Природа Українських Карпат [The Nature of the Ukrainian Carpathians]', Ivan Franko National University of Lviv Press, Lviv, Ukraine.

6. Kotarba, A. 2006, 'The thermal variations in the topoclimate of eastern part of Chornohora range (The Ukrainian Carpathian Mountains) during the summer season. Case study of the upper Prut valley', in Czarnohora. Przyroda i czlowiek, eds M Troll, IGiGP UJ Press, Cracow, P. 47-62.

7. Kreiner, J. M. & Rymanowicz, L 1992, 'The Marshal Jozef Pilsudski Meteorological and Astronomical Observatory on the Pop Ivan Mountain (2022 m)', Review of Geophysics, vol. 37, no. 1-2, P. 77-85.

8. Kreiner, J. M. 1989, 'Dzieje Obserwatorium Meteorologiczno-

9. Astronomicznego na Pop Iwanie', Urania, v. 4.

10. Kreiner, J. M. 1992, 'Dzieje Obserwatorium Meteorologiczno-

11. Astronomicznego na Pop Iwanie - post scriptum', Urania, v. 2.

12. Midowicz, W. 1939, 'Twierdza nauki imienia wielkiego marszalka', Lot Polski, v. 3.

13. Midowicz, W. 1962, 'O bialym sloniu na Czarnohorze', Horyzonty, Paris.

14. Midowicz, W. 1988, 'O Bialym Sloniu na Czarnohorze', Plaj, v. 2, P.112.

15. Midowicz, W. 2012, 'Twierdza Nauki imienia Wielkiego Marszalka', Plaj, v. 45, P. 8-14 (reprint)

16. Migala, K. 2005, 'Piзtra klimatyczne w gorach Europy a problem zmian globalnych', Acta Universitatis Wratislaviensis 2718. Studia Geo- graficzne 78, University of Wroclaw Press, P. 140.

17. Mukha, B. 2017, 'Топоклімати Чорногори: монографія [Topocli- mates of Chornohora: monograph]', Ivan Franko National University of Lviv Press, Lviv, Ukraine, P. 67.

18. Petlin, V. & Matviyiv, V. 2003, 'Клімат [Climate]', in Чорногірський Географічний Стаціонар [Chornohora Geographical Station], Ivan Franko National University of Lviv Press, Lviv, Ukraine, P. 35-40.

19. Rymarowicz, L. & Kreiner, J. M. 2012, 'Dzialalnosc naukowo badawcza na Pop Iwanie', in Plaj, eds P Lubonski & A Wielocha, v. 45, Autumn, P. 43-55.

20. Rymarowicz, L. & Wielocha, A. 2012, 'Tajemnica Pop Iwana albo drugie zycie Obserwatorium', in Plaj, eds P Lubonski & A Wielocha, v. 45, Autumn, P. 15-36.

21. Shuber, .P. 2013, 'The climate high landscapes Chornohora', Problems of mountains landscape studies, no. 1, P. 120-125.

22. Skrynyk, O. & Blazejczyk, K. 2019, 'Principal features of Chornohora climate and its long term changes (on the background of other Central European mountain ridges)', Miscellanea Geographica - Regional Studies on Development, (in print).

23. Skrynyk, O. & Rymarowicz, L .2018, 'Meteorological observations at Pip Ivan (Chornohora) and Kasprowy Wierch (Tatras) before the Second World War', Review of Geophysics, v. 71, no. 4, P. 363-373.

24. Spinoni, J., Lakatos, M., Szentimrey, T., Bihari, Z., Szalai, S., Vogt,

25. J. & Antofie, T. 2015, 'Heat and cold waves trends in the Carpathian Region from 1961 to 2010', International Journal of Climatology, vol. 35, no. 14, P. 4197-4209.

26. Spinoni, J., Szalai, S., Szentimrey, T., Lakatos, M., Bihari, Z., Nagy, A., Nйmeth, В., Kovвcs, T., Mihic, D., Dacic, M., Petrovic, P., Krzic, A., Hiebl, J., Auer, I., Milkovic, J., Stepвnek, P., Zahradnfcek, P., Kilar, P., Limanowka, D., Pyrc, R., Cheval, S., Birsan, M. V., Dumitrescu, A., Deak, G., Matei, M., Antolovic, I., Nejedllk, P., Stastny, P., Kajaba, P., Bochnlcek, O., Galo, D., Mikulovв, K., Nabyvanets, Y., Skrynyk, O., Krakovska, S., Gnatiuk, N., Tolasz, R., Antofie, T. & Vogt, J 2014, 'Climate of the Carpathian Region in the period 1961-2010: climatologies and trends of 10 variables', International Journal of Climatology, v. 35, no. 7. - P. 1322-1341.

27. Stenz, E. & tysakowski, W. 1932, 'Pomiary promieniowania slonecznego w Czarnohorze w lecie 1931', Wiadomosci Meteorologiczne i Hydrologiczne. 3-4.

28. Stenz, E. 1925, 'Dawne spostrzezenia pyrheliometryczne w Czarnohorze', Kosmos, v. 50, P. 480.

29. Stenz, E. 1926, 'O uslonecznieniu Czarnohory', Kosmos, vol. 51, P.679-699.

30. Stenz, E. 1929, 'Zachmurzenie i uslonecznienie Karpat Wschodnich', Kosmos, v. 54, P. 439-469.

31. Szulc, K. 1911, 'Spostrzezenia meteorologiczne na Poloninie

32. Pozyzewskiej w pasmie Czarnohorskiem w Karpatach Wschodnich', Kosmos, v. 36.

33. Szulc, .K 1912, 'Spostrzezenia meteorologiczne na Poloninie

34. Pozyzewskiej w pasmie Czarnohorskiem w Karpatach wschodnich w roku 1911', Kosmos, v. 37, P. 483-490.

35. Szulc, K. 1914, 'Spostrzezenia meteorologiczne na Poloninie

36. Pozyzewskiej w pasmie Czarnohorskiem w Karpatach wschodnich w roku 1912', Kosmos, v. 39.

37. Wierzbicki 1897, 'Wyniki spostrzezen meteorologicznych dokonanych staraniem Towarzystwa Tatrzanskiego w roku 1878/1879', in Pamiзtnik Towarzystwa Tatrzanskiego, v. 4.

38. Zelenchuk, Y. 2010, 'Будівництво астрономо-метеорологічної обсерваторії на горі Піп Іван Чорногірський [Construction of the Astronomical and Meteorological Observatory at Pip Ivan Mt., Chornohora]', Українознавство, v. 3, P. 247-357.

Размещено на Allbest.ru