Дослідження режиму опадів у південно-західній частині Одеської області

Глобальне потепління до 1 - 2ºС є надзвичайно сприятливим для економіки країни, тому що воно вирівнює поле річної кількості атмосферних опадів на території України: у південно-східних регіонах річна кількість опадів підвищується на 10 - 15%, а в північно-західних - знижується на 5 - 10%. Щоправда, дещо іншою була місячна кількість опадів. Для тих регіонів і місяців, для яких місячна кількість атмосферних опадів не перевищувала 60 - 65 мм, вона знизилась, а для тих регіонів і місяців, для яких місячна кількість атмосферних опадів перевищувала 60 - 65 мм, вона, навпаки, у результаті глобального потепління різко зросла.

Щоправда, проблема реакції поля атмосферних опадів на антропогенне забруднення довкілля і глобальне потепління, особливо для окремих фізико-географічних регіонів планети, таким спрощеним підходом не вирішується, оскільки істотну роль у формуванні атмосферних опадів можуть відігравати також інші фактори, пов'язані або з глобальним потеплінням, або з іншого типу антропогенним впливом на синоптичні пронеси.

Впливом індустріальної діяльності людства на мікрофізичні процесії формування хмар та опадів (конденсацію водяної пари. льодоутворення, коагуляцію) можна знехтувати. З фізичної точки зору ці процеси взагалі не можуть відігравати істотної лімітуючої ролі в утворенні опадів. Земна тропосфера надзвичайно багата природними ядрами конденсації та ядрами льодоутворення. Аналіз великої кількості експериментів з активних впливів на погодні процеси, проведений вченими у різних країнах, показав, що штучне введення у переохолоджені шари хмар досить великої кількості додаткових зародків мікрокристалів льоду підвищує в окремих фізико-географічних регіонах загальну інтенсивність опадів лише на 10 - 20% (вищі оцінки не вважаються статистично значущими).

Процеси взаємної коагуляції крапель хмар (гравітаційної, електричної, турбулентної тощо) та захоплення хмарних крапель частинками опадів є надзвичайно стійкими відносно можливого рівня типового антропогенного забруднення тропосфери, а метеорологічну значимість ідеї щодо лімітуючої ролі поверхнево-активних речовин у процесах конденсації водяної пари на краплях хмар натурні експерименти не підтвердили.

Досить велику частину земної поверхні займають морські акваторії, випаровування води з яких практично нічим не обмежене. Дефіцит вологозапасу в тропосфері у процесах формування атмосферних опадів у загальному випадку також не може бути лімітуючим фактором, крім випадків, коли повітряні маси з інтенсивними атмосферними опадами переміщуються углиб континентів (ефект циркумконтинентальності поля опадів) або розвиваються процеси з катастрофічне високим рівнем інтенсивності опадів (катастрофічні зливи тощо).

Ефект циркумконтинентальності поля опадів, особливості циркуляції атмосфери та вплив різних місцевих факторів якраз і спричинюють різке загальне зниження середньої річної інтенсивності опадів на території України. Середня річна кількість атмосферних опадів в Україні дорівнює ~580 - 600 мм/рік, що на 1/3 менше від середнього рівня для цього широтного поясу значення.

Отже, за останні 100 років у тих регіонах, де річна кількість опадів була малою (південно-східні області, тобто зона недостатнього зволоження), вона істотно збільшилася, а там де вона була відносно високою (північно-західні області, тобто зона надмірного зволоження) - знизилася.

Установлений ефект трансформації поля річної кількості опадів в Україні під впливом глобального потепління є настільки соціальне значимим, що необхідно було знайти додаткове його підтвердження.

Порівняння географічного розподілу аномалій норми річної кількості опадів у епоху оптимуму голоцену і коефіцієнта лінійного тренду річної кількості опадів за останні 100 років підтверджує висновок, що глобальне потепління клімату дійсно спричинює ефект просторового вирівнювання поля річної кількості опадів на території України зі зменшенням річної кількості опадів у північно-західних регіонах країни та підвищенням - у південно-східних.

Цей ефект має властивість "насичення" і в умовах глобального потепління (більшого ніж на 2 - 3ºС) уже проявлятися не буде, про то певною мірою свідчить аналіз трансформації поля опадів на території України в епохи микулинського міжльодовиків'я та оптимуму пліоцену, для яких глобальне потепління клімату досягало кількох градусів. Можливість "насичення" ефекту просторового вирівнювання поля річної кількості опадів різко знижує ефективність методів теорії подібності у побудові сценаріїв можливих кліматичних змін для майбутнього періоду, який перевищує 100 - 150 років. Щодо близького майбутнього (наступні - 100 років) проведені дослідження показують, що з досить високою надійністю можна використати лінійну інтерполяцію між сучасною епохою і епохою оптимуму голоцену.

Складнішою е проблема математичного моделювання впливу порівняно невеликого глобального потепління нижніх шарів атмосфери (на декілька градусів) на трансформацію структури загальної циркуляції атмосфери. Най-катастрофічнішим для України може бути зсув у помірні широти північної периферії поясу субтропічних антициклонів, викликаний глобальним потеплінням, оскільки це може призвести до незворотного процесу спустелювання південних регіонів країни. Такий катастрофічний ефект для економіки України можна очікувати лише тоді, коли глобальне потепління перейде рівень у 2,5 - 5,0ºС, тобто, при збереженні його сучасних темпів, - більше ніж через 500 років.

Наведені результати можуть скласти наукову основу для побудови сценаріїв можливої трансформації кліматичного поля атмосферних опадів на території України у XXI ст. (у разі подальшого глобального потепління).

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

2.1 Використана кліматологічна інформація та її опрацювання

Державна система гідрометеорологічних спостережень національної гідрометеорологічної служби складається із стаціонарних і пересувних пунктів та технічних засобів спостережень: приземних метеорологічних; геліогеофізичних; аерологічних; метеорологічних радіолокаційних; метеорологічних авіаційних та супутникових; агрометеорологічних; гідрологічних (річкових, озерних, морських); спеціалізованих гідрометеорологічних; базових спостережень за хімічним та радіоактивним забрудненням навколишнього природного середовища.

В данный роботі використано приземні метерологічні спостереження Ізмаїльської дунайської гідрометеорологічної обсерваторії, метеорологічних станцій у м. Болграді, м. Вілкове та м. Сарата Одеської області.

Розміщення пунктів державної системи гідрометеорологічних спостережень здійснюється за рішенням спеціально уповноваженого центрального органу виконавчої влади у сфері гідрометеорологічної діяльності з урахуванням необхідності забезпечення всебічного вивчення гідрометеорологічного режиму, рівня забруднення навколишнього природного середовища України, гідрометеорологічного прогнозування і забезпечення.

Обсяг робіт та кількість пунктів спеціалізованих гідрометеорологічних спостережень, що виконуються на замовлення, встановлюються за погодженням із замовниками, для потреб яких виконуються ці роботи.

Програма та обсяги гідрометеорологічних спостережень та порядок проведення вимірювань визначаються спеціально уповноваженим центральним органом виконавчої влади у сфері гідрометеорологічної діяльності.

Матеріали гідрометеорологічних спостережень підлягають обов'язковому державному обліку і державній реєстрації з метою їх узагальнення, збереження і використання.

Суб'єкти гідрометеорологічної діяльності незалежно від форм власності, крім користувачів, в обов'язковому порядку передають матеріали гідрометеорологічних спостережень на зберігання спеціально уповноваженому центральному органу виконавчої влади у сфері гідрометеорологічної діяльності.

Державний облік, реєстрація і зберігання матеріалів гідрометеорологічних спостережень провадяться галузевим державним архівом спеціально уповноваженого центрального органу виконавчої влади у сфері гідрометеорологічної діяльності.

Свій організаційний початок Гідрометеорологічна служба України бере з 19-го листопада 1921 року, коли Декретом народних комісарів Радянської України була створена єдина українська метеорологічна служба - Укрмет. У грудні 1929 року організований Гідрометеорологічний комітет, до складу якого ввійшли всі метеорологічні та гідрологічні служби, що існували в Україні. З 2005 року Державна гідрометеорологічна служба України функціонує у складі Міністерства з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи. На даний час Гідрометеорологічна служба України налічує більше 1000 пунктів спостережень за станом атмосфери, водних об'єктів і грунтів. Це метеорологічні, аерологічні, агрометеорологічні, воднобалансові, авіаметеорологічні, селестокові, сніголавинні станції, гідрологічні річкові, морські станції і пости, пункти спостережень за забрудненням навколишнього природного середовищща тощо. Більше 5000 спеціалістів високої кваліфікації, справжніх ен¬тузіастів, працюють у складі Служби.

В роботі використано форми (таблиці метеорологічні) ТМ-1. Заповнюють ці бланки працівники метеостанції, це може бути і інженер і технік, згідно "Повчанню гідрометеорологічним станціям і постам" Випуск 3 частина I. Окрім опадів входять такі показники як: температура і вологість повітря, характеристика вітру (напрям і швидкість), атмосферний тиск, атмосферні явища (гроза, сніг і так далі), реєструються зміни температури і відносної вологості повітря, записуються дані по спостереженню за хмарами, також входить визначення метеорологічної дальності видимості.

2.2 Методи оцінювання статистичних характеристик

Статистична обробка даних, оцінка надійності використаних рядів спостережень і точності представлених величин проводилися за допомогою методів математичної статистики [49].

Розрахунок середніх арифметичних (багатолітніх) значень проводився по формулі

(2.1)

де хi - окремі значення елементу, що вивчається;

n - число спостережень.

Мінливість даних елементів (явищ) характеризувалася середнім квадратичним відхиленням окремих значень від середнього багатолітнього, а також коефіцієнтом мінливості (варіації):

(2.2)

Мінливість будь-якого елементу може бути критерієм для оцінки можливих погрішностей у визначенні середнього його значення. Чим більше мінливість елементу, тим більша кількість років спостережень необхідна для набуття середнього значення із заданою погрішністю.

Для оцінки можливих помилок розрахованих середніх значень, обумовлених неоднорідністю періодів усереднювання, проводилося обчислення стандартних µ і відносних σ помилок по формулах

(2.3)

Використовуючи співвідношення (2.3), можна розрахувати можливі помилки середніх величин, задаючи різні значення для значень і тривалості періоду спостережень. За допомогою побудованих за цим принципом таблиць можна вирішити і зворотне завдання, тобто визначити, який період спостережень (років) необхідний для того, щоб отримати середнє арифметичне із заданою погрішністю.

Для деяких елементів визначався характер розподілу даних величин і його відповідність закону нормального розподілу. З цією метою для оцінки емпіричного розподілу використовувалися критерії А.Н. Колмогорова λ и Пірсону χ2.

Критерий А.Н. Колмогорова:

(2.4)

де D - максимальна абсолютна різниця між інтегральними частотами фактичного і теоретичного розподілу;

n - об'єм сукупності.

Критерій Пірсону:

(2.5)

де fi - частота елементу в i-ой градації емпіричного розподілу;

mpi - частота повторюваності для розрахункового теоретичного розподілу.

Розрахованні значення λ и χ2 порівнюються з допустимими λ0 и χ2 0 для заданого рівня значущості. При значеннях λ < χ2 и λ0 < χ2 0 вважається, что эмпиричний розподіл близький до теоретичного розбіжності між ними носять випадковий характер.

Для представлення характеру відхилень кривих розподілу деяких елементів від нормального обчислювалися коефіцієнти асиметрії (Аs, косості) і ексцесу (Е, крутість).

Розрахунок значень коефіцієнта ексцесу проводився по формулі

(2.6)

(2.7)

При нормальному розподілі або близькому до нього коефіцієнти асиметрії і ексцесу наближаються до нуля. При позитивному знаку коефіцієнта асиметрії крива скошена управо, при негативному - вліво. Позитивний ексцес характеризує островерховий розподіл, негативний - плосковерховий.

Для деяких елементів знаходилася залежність мінливості їх повторюваності від відстані між станціями. З цією метою розраховувалися коефіцієнти кореляції г для пар станцій, розташованих на різних відстанях одна від одної, по формулі

а також їх середні квадратичні відхилення:

(2.8)

при r/σr≥ 3 кореляційна залежність вважалася істотною, а при r/уr< 3 - неістотною.

Для деяких елементів були розраховані імовірнісні характеристики або забезпеченість різної їх повторюваності. Як відомо, розрахунки імовірнісних характеристик широко застосовуються при вивченні клімату. Результати розрахунку імовірнісних характеристик для ряду елементів даються у вигляді номограм, які представляють залежність між багатолітніми середніми характеристиками елементу і можливими їх значеннями різної забезпеченості. Користуючись номограмою і знаючи середні багатолітні характеристики елементу, можна легко набути їх імовірнісних значень заданої забезпеченості для різних районів України.

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

Кількість опадів, райони (ареали) з різною кількістю опадів

За результатами спостережень щодо кількості опадів у південно-західній частині Одеської області отримано наступні результати (табл. .2.1, рис.2.1):

Таблиця 2.1. Щорічна кількість опадів у південно-західній частині Одеської області 1947-2008 рр.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9