Характеристика вихідної інформації і режим атмосферних опадів (на прикладі метеостанції Ліски)

В.А. Дмитрієва

Вимірювання атмосферних опадів на метеостанції Ліски здійснюються з травня 1924 року за даний час. До узагальнення прийняті місячні і річна суми опадів за 1925-2000 рр.. Масив фактичних даних складає 969 одиниць вимірів. У спостереженнях за кількістю атмосферних опадів є перерви: травень - червень 1931 р., серпень 1932, вересень 1941 р., червень 1942 - липень 1943 рр.., Серпень 1983 р., жовтень 1987 Відсутні відомості по опадів не дозволили визначити суми атмосферних опадів за сезони і рік звичайним методом складання. Виникла необхідність відновлення пропущених відомостей по пунктах, де в ці місяці і роки були спостереження.

В як пунктів-аналогів прийняті метеостанції Острогожськ (період спостереження обчислюється з 1890 р.) та Кам'яна Степ (станція відкрита в 1899 р.). Метеостанция Острогожськ в 1989 р. переведена в розряд посту, а в 1990 р. пост закрито. Але на що цікавить нас момент часу спостереження здійснювалися за стандартною для метеорологічних станцій програмі. Вибір зазначених пунктів у як аналоги мотивується близьким територіальним розташуванням, однорідністю і повнотою спостережень.

З матеріалів по опадів, підготовлених до статистичної обробки, зроблена вибірка, яка використовувалася для побудови графіків зв'язку. Коефіцієнти кореляції оцінюються значенням r = 0,96; r = 0,92. Високі значення коефіцієнтів говорять про тісноті зв'язку, близької до функціональної, і вдалому виборі пунктів-аналогів. Пропуски у спостереженнях за метеостанції Ліски відновлювалися за обома пунктами - аналогам. В якості результуючої приймалася середня величина із значень, знятих з графіків зв'язку, або розрахованих за рівнянням кореляції.

Особливу трудність викликає відновлення пропусків за 1942 р. і 1943 р, тому що в ці роки немає цілорічних спостережень не тільки на найближчих метеостанціях в Воронезької, але й у Білгородській областях. З цієї причини відновити пропуски у вимірах з необхідною точністю не представляється можливим. Для того, щоб отримати безперервний ряд спостережень, придатний для статистичної обробки, відсутню величину за лютий 1944 заповнили середнім багаторічним значенням, а за 1942 і 1943 рр.. відновили тільки сезонні і річні суми. У подібному поповненні є певна частка похибки. Однак, тривалість рядів спостережень така, що дозволяє розраховувати на надійність базової інформації. Отримані безперервні ряди послужили основою для аналізу географічних закономірностей тимчасової мінливості атмосферних опадів.

Середні характеристики розраховані за період з 1944 по 2000 рр.., найбільш підтверджений фактичними вимірами і повніше відображає тенденції останніх десятиліть. Міжрічної мінливість атмосферних опадів розглядається за періоди з 1925 р. по 2000 р., з 1925 р. по 1949 р., з 1944 р. по 2000 р. Статистична обробка та аналіз метеорологічної інформації виконані із застосуванням методів аналогії (для вибору пунктів-аналогів), графічної кореляції (для оцінки правильності вибору пунктів-аналогів і тісноти зв'язку), аналітичної кореляції (для відновлення пропущених даних), лінійної тенденції (для визначення лінійного тренду), середніх статистичних (для визначення кліматичних параметрів), факторного аналізу (для виявлення провідних факторів клімату).

Характерною рисою всерединірічного розподілу атмосферних опадів є нерівномірність (таблиця 1). Із зимових місяців самим вологозабезпеченості є грудень. Середня багаторічна сума опадів складає 39 мм. У січні і лютому кількість опадів зменшується до 35 і 32 мм відповідно. Опади зими, в сумі складають 106 мм, випадають переважно у вигляді снігу. Вони грають величезну роль у зволоженні території. При відсутності глибоких відлиги в сезон зими вони створюють стійкий сніговий покрив, який зберігає верхній грунтовий шар від промерзання. У таких умовах чагарникові рослини, сільськогосподарські культури, що мають поверхневу кореневу систему, зимують більш благополучно. На лютий доводиться абсолютний мінімум опадів.

Таблиця 1

Характерні суми атмосферних опадів

Примітка: З * - зима, В * - весна, Л * - літо, О * - осінь.

В березні кількість атмосферної вологи зменшується до мінімального значення на рік - 27 мм. Але в наступні весняні місяці шар вологи збільшується і в травні складає 43 мм. Травень - найбільш вологозабезпеченості з усіх весняних місяців. У сезон весни сумарний шар опадів дорівнює 102 мм, що нижче, ніж у зимовий сезон. Весняні опади змішані. Вони випадають і в твердому, і в рідкому стані. Вологозабезпеченість весни дуже важлива для зволоження грунту, освіти поверхневого річкового стоку. Опади зими і весни, разом узяті, створюють гідрокліматіческій фон весняного сніготанення та повені, зволоження території. Запаси води у снігу, воднофізіческое стан грунту поряд з іншими природними факторами формують розлив полою води. Весняні потоки володіють ерозійної високою енергією, вони створюють нові негативні форми рельєфу: улоговини, улоговини, балки, яри.

В літні місяці кількість опадів досягає максимального значення в році. За багаторічними даними шар опадів у червні та липні відрізняється лише на 1 мм і становить відповідно 60 і 61 мм. У серпні його величина зменшується до 50 мм. В особливо дощові роки шар опадів на поверхні землі може скласти 211 мм (1958 р.), в посушливі роки він знижується до 3 мм (1994 р.). Слід помітити, що шар опадів у 3 мм серед мінімальних значень має найбільшу повторюваність. Сумарні опади літнього сезону складають 174 мм. Вони в 1,7-1,3 рази перевищують шар опадів інших сезонів. Але гідрокліматіческая роль їх незначна, тому що 70% обсягу витрачається на випаровування [1].

Восени кількість опадів зменшується. За три місяці сезону випадає 129 мм. Найбільший шар атмосферної вологи у вересні - 50 мм, найменший у жовтні - 37 мм, а шар вологи в листопаді - 43 мм - займає проміжне положення.

Шар максимальних значень сум місячних опадів ще більш рельєфно, ніж середніх багаторічних, підкреслює внутрішньорічні нерівномірність. Найбільший шар опадів - 211 мм - в 3,6 рази перевершує найменший з цих значень (58 мм). Мінімальні суми атмосферних опадів мало відрізняються один від одного, розмах коливань складає всього 8 мм (таблиця 1). Мінливість мінімальних сум середньомісячних опадів має більш плавний вигляд, ніж максимальних і середніх значень. На лютий 1984 доводиться абсолютний мінімум опадів: за місяць не випало жодної краплі вологи.

Багаторічні спостереження метеорологічного режиму атмосферних опадів дозволяють визначити періоди підвищеного і зниженого зволоження, характерні по шару опадів роки, загальну тенденцію. Річна сума атмосферних опадів змінюється від 312 мм в 1949 р. до 744 мм в 1958 р. (рис. 1). Різниця становить 432 мм, а співвідношення - 2,4 рази. Середня багаторічна величина річної суми опадів за період 1944 - 2000 рр.. дорівнює 511мм.

В хронологічній послідовності річних сум атмосферних опадів немає тривалих циклів або угруповань років підвищеного і зниженого зволоження. Але невеликі періоди, в 2 - 4 роки, проглядаються чітко. У 1964 - 1966, 1976 - 1983, 1988 - 1990, 1997 - 1998 рр.. зволоження було вище кліматичної норми (малюнок 1). Періоди 1953 - 1957, 1962 - 1972, 1982 - 1987 рр.. та ін характеризуються значеннями нижче кліматичної норми. Періоди 1976 - 1982, 1967 - 1972, 1983 -- 1987 рр.. виявилися найбільш тривалими за часом, протягом яких зберігалася стійка тенденція підвищеної або підвищеної зволоженості.

В коливаннях атмосферних опадів відзначаються зміни прямо протилежні за знаку і значно відрізняються за розміром. За роком з дуже низьким шаром опадів нерідко слідує рік з дуже високим шаром опадів і навпаки. Прикладом можуть служити наступні пари років: 1946 - 1947, 1957 - 1958, 1958 - 1959, 1973 -- 1974, 1994 - 1995, 1995 - 1996 рр.. та ін Відхилення метеовелічін цих років виходять за межі випадкових похибок і пояснюються особливим ходом синоптичних процесів у характерні роки.

За аналізований період у 25 випадках річна сума опадів конкретних років перевищила величину середньої багаторічної річної суми (кліматичну норму опадів), в 32 випадках вона виявилася нижче (таблиця 2).

Таблиця 2

Роки зі значеннями річної суми опадів вище і нижче кліматичної норми

Незважаючи на те, що в ряді спостережень повторюваність років з річною сумою менше середньої багаторічної величини вище, ніж повторюваність років із сумою вище норми, в цілому за період спостерігається зростання атмосферних опадів. Лінійний тренд динаміки річних сум атмосферних опадів описується рівнянням (рис. 1) У = 0,97 Х + 483, де Х - поточна координата (рік), У - шукана величина шару опадів на момент часу Х.

Нахил лінії тренду свідчить про тенденцію зростання атмосферних опадів за даний діапазон часу. За 57 - річний період приріст опадів становив 55 мм.

Більше глибокий аналіз безперервного ряду атмосферних опадів за 1925 - 2000 рр.. показує, що збільшення опадів даного періоду відбувається на тлі їхнього зниження за 76 - річний період (рис. 2). Шар зменшення атмосферної вологи склав 23 мм до 2000 року. Особливо істотне зниження відзначалося за період 1925 - 1949 рр.. (рис. 3). За кожний рік сума опадів у середньому зменшувалася майже на 6 мм, а в цілому за період на 155 мм. Зростання опадів опорного періоду (1944 - 2000 рр..) Поки ще не повністю компенсує це величезне падіння. Отримані результати підтверджують виконані раніше прогнозні дослідження [1, 2].

Кліматична норма за 76 - літній часовий відрізок дорівнює 521 мм, що на 10 мм перевершує середню багаторічну величину опорного періоду. Однак слід пам'ятати, що статистичний ряд для визначення норми включає 6 значень річних сум, відновлених по пунктах-аналогам. І оскільки опади дискретним, то будь-яке відновлення містить різного ступеня похибки. За роки з пропусками фактичних вимірювань (1931, 1932, 1941, 1942, 1943, 1944 рр..) річна сума опадів була вище норми, за винятком 1943 р. У цей рік на земну поверхню випало в 1,3 рази менше опадів багаторічної величини. При визначенні норми дане обставину необхідно мати на увазі.

Підвищення зволоженості повоєнних років відбулося, головним чином, в осеннезімній період (рис. 4а, 4г). У сезон зими і осені спостерігається зростання сезонних опадів на 32 і 35 мм відповідно. У грудні і лютому частка збільшення більше істотна, ніж у січні. З усіх осінніх місяців найбільш помітні зміни відбулися у вересні. В осінній сезон він є самим вологозабезпеченості. Від 1944 р. до кінця опорного періоду місячна сума опадів вересні збільшилася на 27 мм. У жовтні підвищення склало близько 7 мм, в листопаді близько 1 мм, що дали в Загалом за сезон збільшення на 35 мм.

Для весни (малюнок 4б) простежується деяке зниження зволоження. Невелика величина кутового коефіцієнта лінії тренду має негативний знак. За 57-річний період зниження шару опадів оцінюється величиною 10 мм. Негативна тенденція в ході опадів спостерігається в квітні і травні. У березні, слідом за попереднім лютим, зберігається тенденція зростання, але з меншим на порядок кутовим коефіцієнтом.

Влітку динаміка сезонних опадів негативна (малюнок 4в). Лінія тренда має найменший кутовий коефіцієнт - 0,03 - зі знаком мінус. Слабкий нахил до осі часу характеризує невелике зменшення опадів. За весь період - 57 років -- воно менш 2 мм. Тенденція в опадах червня протилежна зміни у серпні та липні.

Аналіз міжрічної і внутрішньорічної мінливості середньомісячних, сезонних і річних сум атмосферних опадів по метеостанції р. Ліски дозволяє зробити наступні висновки.

1. За останні 50-60 років річна сума атмосферних опадів має тенденцію до наростання.

2. Збільшення річної суми відбувається за рахунок підвищення зволоження в осінньо-зимовий період.

3. Зростання річної суми опадів відзначається на тлі негативного лінійного тренду за період з 1925 по 2000 рр..

4. Підвищення річних опадів 1944-2000 рр.. поки ще не компенсувало різке зниження їх за період 1925-2000 рр..

5. Середній багаторічний величина річної суми за період спостережень (1925-2000 рр.). складає 521 мм, а за 1944-2000 рр.. - 511 мм.

Список літератури

1 Дмитриева В.А. Зміна водних ресурсів Центрально-чорноземних областей/В.А. Дмитрієва// Водний. ресурси. - 1992. - № 4. - С. 137-140.

2. Кліге Р.К. Дослідження річного стоку річок Центрально-чорноземних областей методом головних компонент/Р.К. Кліге, В.І. Швейкіна, В.А. Дмитрієва// Изв. АН СРСР. Сер. географія. - 1992. - № 5. - С. 120-124.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.vestnik.vsu.ru