Построение картографических моделей климатического фона бассейна р. Майма

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

В последние годы особое внимание стало уделяться изучению климато-гидрологических процессов, что объясняется, главным образом, возросшим числом наводнений, имеющих катастрофический характер для жизнедеятельности человеческого общества. Важнейшим фактором, определяющим развитие опасных гидрологических процессов, является соотношение количества и интенсивности выпадающих осадков с температурными условиями территории. В силу незначительной климато-гидрологической изменчивости бассейнов равнинных рек их изучение является менее затруднительным. Для горных рек, данная задача сильно усложняется, главным образом, из-за недостаточной метеорологической изученности и большого разнообразия природных условий.

Выявлено, что на характер снегонакопления, выпадение осадков и температурный режим в горах влияют, прежде всего, орографические условия. Наличие связи с высотой местности способствовало широкому распространению так называемых высотных зависимостей или вертикальных градиентов.

Наиболее широкое распространение расчета вертикальных градиентов температуры воздуха в горах получил метод пар станций. Данная работа была проделана для территории Кавказа, Горного Алтая, бассейна водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС и др. Суть данного метода сводится к определению зависимости температуры воздуха (осадков) от высоты местности. При этом расчет градиента производится по данным метеостанций, расположенных в непосредственной близости друг от друга, но на разных высотных уровнях и в различных условиях местоположения. Для количественной оценки температурного режима в горных районах также используются аэроклиматические характеристики в нижней тропосфере. Однако подобные работы встречаются эпизодически и чаще всего применяются в условиях высокогорья.

Кроме расчета вертикального градиента в некоторых случаях применяют горизонтальный широтный градиент.

Большие трудности в горах возникают при изучении распределения осадков. Это обусловлено, прежде всего, особенностями расположения метеостанций (в долинах или межгорных котловинах), а также тем, что осадкомерными приборами не учитывается часть вертикальных осадков, особенно твердых. Чаще всего для уточнения режима осадков в горных районах используются косвенные показатели: данные о речном стоке, гляциологические характеристики, фитоиндикационные и др. Подобные работы были проведены на территории Горного Алтая В.И. Русановым, В.С. Ревякиным, В.В. Севастьяновым.

Построение картографических моделей пространственного распределения температуры, осадков и коэффициента увлажнения на горной территории локального уровня с учетом высотного и горизонтального изменений явилось целью данного исследования.

Материалы и методы. В качестве модельного участка рассматривался бассейн реки Майма, расположенный в двух горных физико-географических провинциях - Северной Алтайской и Северо-Восточной Алтайской.

Исследуемый бассейн отличается теплым и влажным летом, снежными и сравнительно мягкими зимами. Средние многолетние температуры в июле не опускаются ниже 15 °С. Максимальные температуры воздуха могут достигать 36-38 °С, большие значения абсолютных максимумов достигаются в весенние и осенние месяцы. В отдельные годы могут наблюдаться и очень низкие значения отрицательных температур воздуха. Так, абсолютный минимум в Кызыл-Озеке составил - -49°С. В ландшафтном отношении здесь господствуют низкогорные с преобладанием лесных сообществ (647,61 км2 - 83 %) ландшафты.

Для анализа пространственной дифференциации метеопараметров использовались данные двух метеостанций: Горно-Алтайск (286 м), расположенной на территории современного аэропорта и Кызыл-Озек (324 м), находящейся непосредственно в долине р. Майма (разница высот составила 38 м). По данным наблюдений на метеостанции Турочак (322,2 м) были рассчитаны горизонтальные градиенты температуры воздуха и осадков для северо-восточной части исследуемого бассейна. Для определения меридиональных климатических закономерностей в северо-восточной части бассейна использовалась пара станций Краснощеково-Чарышское (бассейн р.Чарыш, Северо-Западный Алтай).

Данные по месячным суммам осадков и средним температурам взяты с сайта Всероссийского НИИ гидрометеорологической информации - Мирового центра данных, а также в Климатических справочниках СССР за период 1940-1970 гг.

Расчет теплового режима и осадков осуществлялся по гидрологическим или балансовым годам (с ноября по октябрь) за период 1970/71-2000/2001 гг. когда рассматриваемая территория была наиболее полно освещена метеорологической информацией.

Градиенты температуры воздуха и осадков определялись по формуле (1) и приводились к 100 м (для вертикального градиента) и к 100 км (для горизонтального).

г = -?Т/?z * 100(1)

где ?Т=Т2-Т1, ?z=z2-z1 - приращение температуры (осадков) и высоты (или расстояния от одной опорной точки до другой). Если г>0, температура (осадки) падает с высотой (или с расстоянием от одной опорной точки к другой), г=0 - температура (осадки) постоянная, г<0 - температура (осадки) возрастает с высотой или с расстоянием от одной точки к другой.

Исследование включило несколько этапов:

- расчет вертикальных градиентов температуры воздуха и осадков по метеоданным пары станций Кызыл-Озек -Горно-Алтайск по формуле (1);

- расчет горизонтальных градиентов по метеостанциям Кызыл-Озек -Турочак и Чарышское-Краснощеково по формуле (1);

- нахождение рельефной точки с абсолютной высотой 324 м (однозначной высоте, на которой находится станция Кызыл-Озек) на горизонтальной линии между станциями Кызыл-Озек - Турочак и расчет для нее среднемесячных температур воздуха и осадков;

- определение коэффициента увлажнения по графикам Мейера;

- дифференцирование имеющихся горизонталей на две части: западную (Северная Алтайская провинция) и восточную (Северно- Восточная Алтайская провинция) в геоинформационной среде ArcGIS ;

- построение климатических карт для холодного (ноябрь-март), теплого (апрель-октябрь) и среднемноголетнего периодов.

Результаты и обсуждение. Вертикальный градиент температуры воздуха рассчитанный по данным наблюдений на паре метеостанций Кызыл-Озек - Горно-Алтайск равен в среднем 0,5єС/100 м. Максимальные градиенты присущи теплому периоду времени (1,2-1,4єС/100 м), в январе-феврале-марте для территории характерны инверсионные явления (-0,8- -1,2єС/100 м).

Горизонтальные градиенты температуры воздуха и осадков, рассчитанные по метеоданным станций Кызыл-Озек -Турочак достигли значения 1,2єС на 100 км и -5 мм/100 км соответственно.

При этом наибольшие значения данных градиентов температуры воздуха наблюдались в осеннее-зимний период года (3,5-3,6єС), в апреле-мае и сентябре градиент достигал значения 0,6єС/100 км, а летом отмечался его минимальный уровень - 0,1єС/100 км. В марте наблюдался отрицательный градиент.

Пространственное распределение рассчитанных среднемноголетних температур воздуха в бассейне с учетом высоты и долготы отражает существенный разброс значений этого показателя. Область со среднемноголетней температурой выше 10єС приурочена к наиболее пониженным участкам бассейна, непосредственно в долине р. Майма и ее притоках. В холодный период времени здесь, концентрируется более холодный воздух и температура достигает -10.5 - -11,0єС. С высотой температура воздуха в теплый период снижается до +7,0 - +7,5єС, в холодный - инверсии повышают температуру воздуха до -7,0 - -7,5єС (рис. 1).

Средний вертикальный градиент осадков равен -32 мм/100 м. Минимальное значение градиент принял в январе - -8 мм/100 м, максимальное - в мае (-55 мм/100 м). При этом на метеостанции Кызыл-Озек осадков выпадает в среднем на 12 мм больше, чем на метеостанции Горно-Алтайск, что согласуется с общим направлением увеличения осадков с запада на восток. Причем данная закономерность хорошо отразилась в холодный период: Северная Алтайская провинция суше (140-160 мм), чем Северо-Восточной Алтайской (160-180 мм) (рис. 2).

Результирующим итогом оценки распределения температуры воздуха и осадков с учетом соответствующих градиентов стал расчет и построение карт коэффициента увлажнения (рис. 3). В исследуемом бассейне данный показатель изменяется от 0,5 до 4, что отражается в существенном разнообразии ландшафтов на сравнительно небольшой территории.

Выводы. Распределение среднемноголетних температур воздуха и осадков и их соотношения в исследуемом бассейне с учетом вертикального и горизонтального градиентов отражают следующие закономерности:

- холодный период характеризуется температурными инверсиями (с высотой температура воздуха повышается); по суммарному количеству выпадающих осадков территория разделилась на две части: западную и более увлажненную восточную;

- среднегодовое распределение температуры и осадков, а также коэффициента увлажнения согласуется с общим направлением увлажнения Северной Алтайской и Северо-Восточной Алтайской провинций.

- по степени увлажнения бассейн р. Майма относится к зоне с гумидным и экстрагумидным климатами.

Рисунок 1. Распределение среднемноголетней температуры воздуха за теплый, холодный периоды в бассейне р. Майма

гидрологический температурный увлажнение холодный

Рисунок 2. Распределение среднемноголетних сумм осадков за теплый, холодный периоды в бассейне р. Майма

Рисунок 3. Распределение коэффициента увлажнения за теплый, холодный периоды в бассейне р. Майма

Размещено на Allbest.ru