Дослідження режиму опадів у південно-західній частині Одеської області

ТЕМА ПЕРЕДДИПЛОМНОЇ КУРСОВОЇ:

ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЖИМУ ОПАДІВ У ПІВДЕННО-ЗАХІДНІЙ ЧАСТИНІ ОДЕСЬКОЇ ОБЛАСТІ

Зміст

Вступ

Глава 1. Загальна характеристика кліматичної системи південно-західної частини України

1.1 Фізико-географічний опис місцевості

1.2 Фактори, що зумовлюють формування клімату

1.3 Характеристика сезонних особливостей синоптичних процесів

1.4 Роль підстильної поверхні у формуванні клімату

1.5 Кліматичний режим (геліо-, вітро-, термо-, вологоресурси)

1.6 Мікрокліматичні особливості південно-західної частини України

1.7 Сценарії можливих змін клімату України у XXI ст. Зміни та коливання регіонального клімату

Глава 2. Методи дослідження режиму опадів південно-західної частини Одеської області

2.1 Використана кліматологічна інформація та її опрацювання

2.2 Методи оцінювання статистичних характеристик

2.3 Приклади використання наявної інформації щодо опадів у південно-західній частині Одеської області

Висновки

Список літератури

Вступ

Актуальність теми. Актуальність дослідження та інтересу вчених до проблеми клімату підтверджується організацією і проведенням багатьох національних і міжнародних програм, які забезпечують значний прогрес у створенні теоретичної та емпіричної баз даних. Тому досить природньо, що увага до окремих, найрізноманітніших складових клімату знайшла своє відображення в роботах багатьох вчених відповідних галузей науки.

Як відомо, однією з складових клімату є режим опадів, що виступає вагомим чинником в ідентифікації типу кліматичної епохи. Тому опис режиму опадів, визначення динаміки показників, пояснення чинників їх формування є логічним продовженням вирішення поставленої проблеми.

Крім того, актуальність роботи визначається практичною необхідністю мати надійну інформацію про надходження атмосферної вологи на територію південно-західної частини України, враховуючи, зокрема, агро - та рибопромислову спрямованість регіону, наявність розгалуженої системи шляхів водного транспортного сполучення міжнародного й локального рівнів, заповідність території дельти Дунаю, рекреаціонну значущість регіону.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є опис режиму опадів південно-західної частини України, визначення динаміки показників, пояснення чинників їх формування.

Основною задачею наукового дослідження є розробка типових форм відстеження показників опадів, які можуть служити критерієм, як для аналогічних досліджень за іншими регіонами, так і для прогнозів на основі гідродинамічного моделювання.

Об’єкт дослідження -атмосферна волога та її розподіл в хронологічному відстеженні.

Предмет дослідження - дані Ізмаїльської дунайської гідрометеорологічної обсерваторії, метеорологічних станцій у м. Болграді, м. Вілкове та м. Сарата.

Методи дослідження - математичне моделювання і чисельний експеримент, просторово-часове узагальнення даних, фізико-статистичний аналіз.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в моделюванні режиму опадів південно-західної частини України, визначення динаміки показників, пояснення чинників їх формування.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що отримали розвиток моделі в довгостроковому минулому періоді, в результаті є можливість переходу до довгострокового прогнозу на якісно новій теоретичній основі.

Практичне значення визначається також тим, що будь-яке покращення метеорологічного забезпечення аграрного сектору приводить до суттєвого економічного зиску для сільского господарства тощо.

Глава 1. Загальна характеристика кліматичної системи південно-західної частини України

1.1 Фізико-географічний опис місцевості

Південно-західна частина України - Одеська областьзаймає територію Північно-Західного Причорномор’я від гирла річки Дунай до Тилігульського лиману, а від моря на північ - на 200-250 км. Більша її частина рівнинна з невеликим ухилом у бік моря, тільки на північно-західну і західну її частини заходять невисокі згладжені відроги Волинсько-Подільської височини і південні відроги Молдавських Кодр. У підвищеній частині області висота місцевості ледь перевищує 200 м над рівнем моря. У бік моря і долин рік місцевість поступово знижується до висоти 100 м і менше. Рельєф області на півночі розрізаний глибокими балками ярами, на півдні водорозділи стають широкими, глибина балок зменшується [34].

Морське узбережжя в межах області, простягається на 300 км. Одещина розміщена у степовій та лісостеповій природних ландшафтних зонах.

Ріки Одеської області належать басейну Чорного моря. Через північні райони області протікає Південний Буг. Береги його характеризуються великою крутизною. Дунай і Дністер течуть у широких заболочених долинах. У плавневій частині багато озерець. Дельта Дунаю дуже заболочена і розрізана численними рукавами і протоками. Крім того, у південній частині області по глибоких і широких долинах протікають невеликі річки, які влітку пересихають. У північній і центральній частинах області є ставки.

Більшість лиманів на морському узбережжі ізольовані від моря, лише деякі з лиманів з’єднуються з морем і використовуються для судноплавства.

Незважаючи на свою порівняно невелику площу (5,5% території України), Одеська область розташовується в трьох кліматичних зонах: Придністровський лісостеп, Західний степ, Причорноморський степ. Кількість днів без сонця майже 70 за рік (у квітні, травні, вересні та жовтні їх не більше як по 4, з листопада по лютий - у середньому по 14).

Клімат Одещини помірно континентальний зі спекотним сухим літом, м'якою малосніжною нестійкою зимою. Середньорічна температура коливається від 8, 20С на півночі до 10,8⁰ С на півдні. Відповідно взимку вона складає - 5,0⁰ С, а влітку + 20,0⁰ С Пересічна температура січня змінюється в межах області від - 5,0⁰ на півночі до - 1,8⁰ на південному заході, липня відповідно-від + 21,0 ⁰ до 22,9⁰ . Безморозний період триває 130-150 днів на півночі, 166 - 208 - на півдні. Період активної вегетації (з середньодобовими температурами понад 10⁰ ) становить 170-190 днів. Сума активних температур - головний показник ресурсів тепла для сільського господарства, коливається від 2500 ⁰ (на півночі) до 3400^{0 (} на південному заході області).

За кліматичними особливостями Одеську область можна розділити на три частини: північну, центральну і південну. В даній роботі розглядається південна частина Одеської області, що є дуже посушливою, помірно жаркою агрокліматичною зоною.

При зниженні значення гідротермічного коефіцієнта нижче 1,0 погодні умови періоду вегетації посушливі. В цих умовах головними ризиками є посуха та пожежа. Небезпечними також є зливи з градом при дуже низької імовірності вимерзання. За основними характеристиками мікрокліматичні особливості [37]:

Гідротермічний коефіціент - 0,8

Погода вегетації - Посушлива

Імовірність ризиків: посуха - 35%, пожежа - 30%, град - 15%, зливи - 15%, заморозок - 5%.

1.2 Фактори, що зумовлюють формування клімату

Радіаційний режим. Радіаційний баланс підстильної поверхні характеризує променисту енергію, яку ця поверхня отримує або втрачає, що призводить відповідно до її нагрівання або охолодження. Згідно із законом збереження енергії це спричинює фізичні процеси, під дією яких виникає теплообмін між атмосферою й іншими складовими кліматичної системи, а також між підстильною поверхнею і глибшими шарами суходолу та океану - у південно-західній частині Одеської області суми сумарної сонячної радіації відповідно складають 4800 МДж/м² /Рік [27].

У теплообміні беруть участь також витрати тепла на танення снігу або льоду, тепло, що переноситься опадами, пов'язане з дисипацією кінетичної енергії, з тертям між підстильною поверхнею та потоком повітря, а також біологічний теплообмін, зумовлений перетвореннями радіаційної енергії на хімічну у процесі фотосинтезу й виділення тепла під час окислення біомаси тощо. Найбільшу роль у теплообміні між складовими кліматичної системи відіграють прихована й явна теплота. Швидкість випаровування, яка визначає першу з них, залежить від швидкості вітру, шорсткості та зволоження поверхні випаровування, особливостей вертикального розподілу водяної пари у приземному шарі повітря. У зв'язку з цим умови випаровування розрізняються у різні пори року над суходолом і океаном - у південно-західній частині Одеської області витрати теплоти на випаровування вологи складають 500 МДж/м2 /Рік.

Більша частина довгохвильового випромінювання підстильної поверхні поглинається атмосферою (109 одиниць із 114), на зустрічне випромінювання атмосфери припадає 96, на енергію, що випромінюється у космічний простір - 72 одиниці (вона визначається випромінюванням верхньої межі хмарності та верхніх шарів атмосфери). Радіаційний баланс підстильної поверхні позитивний і дорівнює 29 одиниць, для атмосфери він від'ємний і має таке ж абсолютне значення. У південно-західній частині Одеської області радіаційний баланс земної поверхні складає 3000 МДж/м² /Рік.

Циркуляційні фактори клімату . На формування клімату України роблять вплив помірні, арктичні і тропічні повітряні маси. Пануючими повітряними масами в Україні є помірні континентальні повітряні маси, вони і формують на значній території країни помірно континентальний тип клімату.

В Україні влітку і взимку переважає широтний (захід - схід) рух повітря, а навесні і восени - меридіональне (північ - південь) рух повітря. Підстилаюча земна поверхня впливає на розподіл сонячної радіації, рух повітряних мас.

Рівнинний рельєф більшої частини України обумовлює збільшення показників сонячної радіації і середньої температури з півночі на південь; не перешкоджає проникненню повітряних мас з різних сторін. Карпатськіі Кримські гори перешкоджають проникненню холодних повітряних мас. В горах збільшується кількість опадів і знижується температура повітря. На клімат України великий вплив надають повітряні маси з північної частини Атлантичного океану, у меншій мірі - збоку Північного Льодовитого океану. На мікроклімат території роблять вплив річкова сіть, грунтово-рослинний покрив, забудова і т.д.

Протягом року змінюється вітровий режим. Зміни відбуваються у напрямі і швидкості вітру. Ці зміни залежать від центрів атмосферного тиску. Через Україну проходить смуга високого тиску. На північ від цієї смуги переважають вітри західного напряму, на південь - східного. Середня швидкість вітру в Україні складає 4 м/сек.

Характеристику циклонів та антициклонів південно-західної частини України наведено у табл.1.1

Таблиця 1.1. Характеристика циклонів та антициклонів південно-західної частини України

1.3 Характеристика сезонних особливостей синоптичних процесів

Взимку на Україні, зокрема в південно-західній її частині, дуже розвинена циклонна діяльність. Більшість циклонів переміщаються сюди саме в цей сезон. Тому взимку спостерігається інтенсивний міжширотний обмін повітря.

Перехід до зимового сезону відбувається тоді, коли земна поверхня буває вже значно вихолоджена і починаються регулярні вторгнення на Україну арктичного повітря. Останній зазвичай поширюється в антициклонах з північного сходу або північного заходу в тилу серії упірнаючих циклонів. При вторгненні арктичного повітря посилюється вітер, виникають низові завірюхи, температура повітря знижується до - 30... - 35 °С, а зокрема в південно-західній частині України до - 7... - 10 °С.

Іншими характерними для зими процесами є східні дії, пов'язані з посиленням східного антициклону. Відріг цього антициклону часто поширюється на територію України. Якщо ж відріг тягнеться не зі сходу, а з північного сходу, то континентальне помірне повітря поширюється майже на всю територію України, окрім південних областей. Тоді переважає холодна погода з сильним східним і північно-східним вітром, низовими завірюхами, поземками і ін.

Відмітна особливість зими - часта відлига, пов'язана з переміщенням циклонних утворень з північного заходу, заходу, південного заходу і півдня. Найбільш інтенсивна відлига, значні осідання, ожеледиці і завірюхи спостерігаються при виході південних і південно-західних циклонів, що приносять в теплих секторах морське тропічне повітря з Середземного моря. Західні і північно-західні атлантичні циклони приносять морське повітря помірних широт. В цілому погода зимового сезону відрізняється великою кількістю похмурих днів, частими осіданнями, туманами, ожеледдю.

Перехід до весняного сезону характеризується підвищенням ролі радіаційного чинника і посиленням впливу підстилаючої поверхні. Процеси адвекции слабшають у міру зменшення температурних контрастів між морем і сушею. За умовами циркуляції початок весни пов'язаний з ослабінням північносхідних і східних дій і посиленням західних. У квітні і травні на ще спостерігаються повернення холоди, викликані крайкою арктичного повітря. Вони обумовлюють різкі похолодання і заморожування.

Атмосферні процеси весняного сезону характеризуються посиленням Азорського антициклону. Його відроги і окремі ядра виходять на Європейський континент, поступово поширюються на схід. Над Україною вони представлені відрогами, що тягнуться із заходу. Ці процеси обумовлюють теплу сонячну погоду без опадів.

Весной атмосферні процеси поступово переходять від зимових до літніх. Отже, і погодні умови, особливо в першу половину весни, відрізняються великою різноманітністю, мінливістю. Весна характеризується різкими переходами від потеплінь до похолодань, від сухої погоди до дощової.

Літній сезон характеризується високою інтенсивністю сонячної радіації і слабкою адвекцией. На формування літніх циркуляційних процесів максимальний вплив робить земна поверхня. Обширні рівнини республіки, особливо південні степові райони, сприяють інтенсивній трансформації повітря. Процес трансформації накладає відбиток на циркуляційні процеси літнього сезону.

Для баричного поля у зв'язку з цим характерні слабо розвинені розмиті області підвищеного і зниженого тисків. Невеликі циклонні обурення утворюються під впливом орографії і термічних особливостей земної поверхні. Ядра високого тиску є окремими утвореннями Азорського антициклону або виникають над внутрішніми морями при спільній дії орографії і термічних умов поверхні Морея.

Значно розвивається Азорський антициклон, що поступово поширюється на схід. При цьому через Британські острови і затоку Біськайський на Європейський континент виходять антициклони азорського походження, що просуваються потім на схід. За умовами циркуляції цей процес і характеризує початок літнього сезону. В результаті над південними районами Західної Європи і півднем європейської частини України утворюється широка смуга підвищеного тиску, особливо добре виражена влітку. Найчастіше вона представлена відрогами, що тягнуться із заходу, від стаціонарних антициклонів над Центральною Європою. При таких процесах на території України тривалий час стримується суха погода з інтенсивним підвищенням температури.

Таким чином, літній сезон південно-західної частини України, особливо його друга половина, відрізняється переважанням зон підвищеного тиску з антициклонною погодою без опадів.

Області низького тиску літом представлені переважно слабо вираженими циклонами і улоговинами, що переміщаються із заходу і півночі. При русі через Україну з північного заходу на південний схід баричних улоговин з холодними фронтами часто спостерігаються зливи, що супроводяться грозами і градом.

В цілому погодні умови літнього сезону відрізняються значним підвищенням температури за рахунок прогрівання земної поверхні, великою повторюваністю ясних днів, рідкими туманами, збільшенням кількості опадів і активною грозовою діяльністю.

За багатолітніми даними, літні процеси тривають до середини серпня, потім характер циркуляції різко міняється.

Протягом осіннього сезону вплив Азорського антициклону повністю припиняється. Замість нього в жовтні-листопаді починає розвиватися Сибірський антициклон. Одночасно (у другу половину осені) унаслідок збільшення контрастів температури між сушею і морем посилюється циклонна діяльність. Зростає повторюваність південних п західних циклонів. У зв'язку з частішими вторгненнями холодного арктичного повітря в листопаді на більшій частині України температура повітря переходить через Про °С, починаються морози. На фронтальних розділах одночасно з дощем випадає сніг.

1.4 Роль підстильної поверхні у формуванні клімату

Підстильна поверхня, поряд із сонячною радіацією та циркуляцією атмосфери, є важливим кліматоутворювальним фактором. За розмірами, структурою, типами, фізичними і іншими властивостями вона впливає на формування глобального, регіонального клімату та мікроклімату [17].

На Землі є два основні види підстильної поверхні: вода і суходіл, які мають різні фізичні властивості (теплоємність, теплопровідність, особливості поглинання сонячної радіації, альбедо та ін) та формують морський і континентальний типи клімату. Вплив морського клімату, завдяки західному переносу, поширюється далеко вглиб суходолу, тому континентальність клімату на сході України більша ніж на заході. Водна поверхня і особливо суходіл мають різноманітні особливості будови, які впливають на складові радіаційного та теплового балансу, циркуляцію атмосфери і формують клімат певної території. В океанах є теплі та холодні течії, мілководні ділянки. На суходолі на формування клімату також впливає рельєф, моря, внутрішні води, ґрунтовий та рослинний покрив, а взимку ще й сніговий покрив.

На півдні України розташована Причорноморська низовина з абсолютними відмітками на півночі до 120 - 150 м та 2 - 10 м на півдні з плоскою рівнинною поверхнею. Характерними елементами рельєфу є безстічні замкнуті зниження - поди та еолові піщані горби - кучугури. Через Перекопський перешийок вона переходить у Північно-кримську рівнину. Річкові долини на півночі досягають глибини 50 - 80 м, на півдні - 10 - 15 м. Вододіли річок плоскі, а їх береги порізані ярами та балками.

Водні об'єкти по-різному впливають на метеорологічний режим території. Виявлено підвищення відносної вологості повітря у районі їх розташування: на 4 - 10% до висоти 1 км лише у прибережній смузі, а в районі моря - на 16 - 20%. Це збільшення поширюється на відстань до 20 - 30 км. Водойма площею 20 км² сприяє зниженню температури повітря у жаркі дні у смузі завширшки до 200 - 400 м на 2 - 4°С на висоті 150 см і збільшенню вологості повітря на 15 - 20%. Вплив невеликих природних та штучних водойм помітний ще у вужчій смузі. Великі водосховища та озера збільшують тривалість безморозного періоду на узбережжі на 2 - 3 тижні. Найбільше впливають водосховища на вітер - спостерігається збільшення швидкості вітру над ними та на узбережжі на кілька десятків відсотків. Вдень на узбережжі помітні бризи. Водна поверхня сприяє збільшенню стійкості стратифікації атмосфери. Масштаби цього впливу визначаються її площею.

1.5 Кліматичний режим (геліо-, вітро-, термо-, вологоресурси)

Атмосферний тиск і вітер. Взимку над Україною переважає антициклональный характер погоди в системі відрогу Азіатського антициклону. Але важливе значення має і циклонна діяльність, що посилюється взимку. Все це визначає значні коливання тиску і різку зміну погоди [9].

Влітку баричне поле формується під впливом відрогу Азорського антициклону. Слабшає інтенсивність атмосферної циркуляції. Часто виникають місцеві термічні, слабо розвинені баричні утворення. Восени і весною баричне поле має перехідний характер.

В середньому за рік над східними районами України під впливом відрогу Азіатського антициклону і над південно-західними районами в середньому перебігу річок Дністер і Лозина під впливом відрогу Азорського антициклону тиск підвищений (більше 1017,5 гПа). Вісь найбільш високого тиску проходить через Україну з південного заходу


29-04-2015, 00:49