Оглавление
Введение
Глава 1. Актуальность темы исследования и постановка проблемы
1.1 Осадки и их виды
1.2 Значение осадков для формирования климата
1.3 Характеристики режима осадков
1.4 Значение осадков для сельского хозяйства
Глава 2. Физико-географическое описание территории. Характеристика агроклиматических ресурсов Москвы и МО
2.1 Рельеф Московской области
2.2 Геологическое строение
2.3 Полезные ископаемые
2.4 Почвы
2.5 Климат Московской области.
2.6 Гидрография
2.7 Растительность
2.8 Животный мир
2.9 Сельское хозяйство на территории Московской области
Глава 3. Оценка климатической изменчивости режима атмосферных осадков на территории города Москвы
3.1 Динамика средней многолетней температуры воздуха и осадков на территории МС Балчуг 32
3.2 Оценка динамики сезонных сумм осадков
3.3 Оценка экстремальных осадков
3.4 Оценка обеспеченности осадками методом Алексеева
3.5 Проверка наличия аномальных наблюдений и однородности ряда
3.6 Агроклиматическая оценка условий влагообеспеченности
Глава 4. Правила по охране труда при производстве метеорологических наблюдений
4.1 Общие требования
4.2 Требования охраны труда работников при организации и проведении наблюдений и работ
Заключение
Список литературы
Введение
На данный момент уже невозможно усомнится в том что климат на земле меняется и идет рост температуры на нашей планете. Так же известно, что изменение климата усиливается в последнее время и тем сильнее, чем дальше от экватора. Так же строятся предположения что урбанизация и урбанистические ландшафты так же влияют на климат и метеорологические показатели. Именно поэтому ведется исследование влияния города и его микроклимата на метеорологические значения.
В этой связи огромный интерес вызывают осадки и их влияние на климат. Как известно, глобальное потепление не только вызвало рост температур, но и снизило количественные характеристики осадков по всему земному шару. Именно изменениям осадков и их характеристик и посвящена данная работа.
Цель работы: оценка климатической изменчивости режима атмосферных осадков на территории города Москвы за многолетний период наблюдений
Для достижения этой цели планируется решить следующие задачи:
1) Сформировать статистические ряды наблюдений;
2) Проанализировать и выявить тенденции в изменчивости сумм осадков во времени;
3) Провести статистический анализ сумм осадков по сезонам года;
4) Оценить экстремальные значения осадков;
5) Проверить ряды данных на однородность;
6) Рассчитать показатель ГТК для исследуемой территории и посмотреть его временную изменчивость.
Глава 1. Актуальность темы исследования и постановка проблемы
Современное человечество живет в эпоху глобального потепления связанного в первую очередь с не всегда обдуманной и умеренной деятельностью человека. Повсеместно увеличивается температура приземного слоя воздуха, в то время как годовое количество осадков неуклонно снижается. Некоторые ученые уже сейчас начинают бить тревогу, что в перспективе ближайшего столетия почти весь земной шар начнет испытывать проблемы с опустыниванием значительных территорий.
Такие изменения неразрывно связаны с изменением гидрологического цикла. Тепловой режим находится в тесной взаимосвязи с режимом увлажнения территории. Взаимосвязь выражается прежде всего через испарение и образование облаков – чем выше температура, тем интенсивнее идёт испарение, тем больше влаги попадает в атмосферу, тем больше возможностей для формирования облачности. Кроме того, термический режим влияет на динамику атмосферы, в первую очередь через барический градиент, как вертикальный, так и горизонтальный, поскольку плотность холодного воздуха больше плотности тёплого. Динамика атмосферы (в частности, движение облачных систем) также влияет на режим увлажнения территории. Помимо этого, процессы осадкообразования в облаках зависят в том числе от температуры самих облаков и температуры воздуха под ними и подстилающей поверхности. Осадки же являются важнейшим элементом гидрологического цикла.
Таким образом, в данный момент во всей метеорологии и, в частности в агрометеорологии, уделяется большое значение осадкам и их изменчивости с течением времени.
Исходя из выше написанного, актуальность данной работы заключается во все возрастающем интересе общественности к данной проблеме, а также в фактическом отсутствии каких-либо крупных исследований режима осадков в крупных городах нашей страны и, в частности, в Москве.
1.1 Осадки и их виды
Атмосферные осадки – явления, связанные с наличием в атмосфере воды в одном из ее агрегатных состояний (твердом, жидком и газообразном) и выпадающим из облаков в результате конденсации, либо осаждающийся из воздуха на поверхность и какие-либо предметы. /2/
В современной метеорологии выделяют три основные фракции осадков, связанные в первую очередь с интенсивностью их выпадения:
1) Обложные осадки – характеризуются монотонностью выпадения без каких-либо значительных колебаний интенсивности. Отличаются постепенным периодом начала и конца. Выпадаю в основном из слоисто-дождевых или высоко-кучевых облаков при сплошной облачности. Главные виды садков, которые можно отнести к обложным: дождь, переохлаждённый дождь, ледяной дождь и снег; /2/
2) Моросящие осадки – небольшая интенсивность, монотонность выпадения без изменения интенсивности, постепенный период начала и конца. Выпадают из слоистых облаков или же тумана при сплошной облачности, часто сопровождаются ухудшением видимости (дымка, туман). Выделяются в основном из за своих размеров (диаметр капли менее 0,5 мм, в то время как при обложных осадках диаметр капли варьируется в пределах от 0,5 до 5 мм). Главные виды: морось, снежные зерна; /2/
3) Ливневые осадки – внезапность начала и конца выпадения, резкое изменение интенсивности. Часто сопровождаются грозой и кратковременным усилением ветра (шквалом). Главный признак ливневых осадков – факт выпадения из конвективных (кучево-дождевых) облаков, что и определяет колебания интенсивности. Главные виды: ливневой дождь, ливневой снег, снежная крупа, град./2/
1.2 Значение осадков для формирования климата
Количество выпадающих осадков без уче¬та ландшафтных условий — величина абст¬рактная, потому что она не определяет усло¬вий увлажнения территории. Так, в тундре Ямала и полупустынях Прикаспийской низмен-ности выпадает одинаковое количество осад¬ков — около 300 мм, но в первом случае увлажнение избыточное, велика заболочен¬ность, во втором — увлажнение недостаточ¬ное, растительность здесь сухолюбивая, ксерофитная. /10/
Под увлажнением территории понима¬ют соотношение между количеством атмосфер¬ных осадков , выпадающих в данной мест¬ности, и испаряемостью за один и тот же период (год, сезон, месяц). Такое отношение, выраженное в процентах, или в долях от единицы, называют коэффициентом увлаж¬нения (по Н. Н. Иванову). Коэф¬фициент увлажнения показывает либо избы¬точное увлажнение (Сув>1), если осадки пре¬вышают возможное при данной температуре испарение, либо различные степени недоста¬точного увлажнения (Сув<1), если осадки мень-ше испаряемости. /10/
Характер увлажнения, т. е. соотношение тепла и влаги в атмосфере, — основная при¬чина существования природно-растительных зон на Земле.
По гидротермическим условиям выделяют несколько типов территорий:
1.Территории с избыточным увлаж¬нением. Это зоны тундр и лесотундр, а при достаточ¬ном количестве тепла — леса умеренных, тро-пических и экваториальных широт. Такие пе¬реувлажненные территории называют гумидными, а заболоченные — экстрагумидными. /10/
2. Территории оптимального (доста¬точного) увлажнения — это узкие зоны, где Кув около 1 (примерно 100 %). В их пре¬
делах наблюдается соразмерность между сум¬мой осадков и испаряемостью. Это узкие по¬лосы широколиственных лесов, редкостойные переменно-влажные леса и влажные саванны. Условия здесь благоприятны для произраста¬ния мезофильных растений.
3. Территории умеренно-недостаточ¬ного (неустойчивого) увлажнения. Им свойствен сухой сезон, что затрудняет земледельческое освоение из-за частых засух./10/
4. Территории недостаточного увлаж¬нения. Выделяют аридные зоны (лат.аridis — сухой) с Кув = 0,3-0,1 (30 – 10 %), здесь ти¬пичны полупустыни, и экстра аридные зоны с Кув менее 0,1 (менее 10 %) — пустыни.
На территориях с избыточным увлажнени¬ем обилие влаги отрицательно сказывается на процессах аэрации (вентиляции) почвы, т. е. на газообмене почвенного воздуха с атмосфер¬ным. Недостаток кислорода в почве образует¬ся вследствие заполнения пор водой, из-за чего воздух туда не поступает. Это нарушает биологические аэробные процессы в почве, нормальное развитие многих растений нару¬шается или даже прекращается. На таких тер¬риториях произрастают растения-гигрофиты и обитают животные-гигрофилы, которые при¬способлены к сырым и влажным местообитаниям. Для вовлечения территорий с избыточ¬ным увлажнением в хозяйственный, прежде всего сельскохозяйственный, оборот необхо¬димы осушительные мелиорации, т. е. меро¬приятия, направленные на улучшение водно¬го режима территории, отвод избыточных вод (дренаж).
Территорий с недостаточным увлажнением на Земле больше, чем переувлажненных. В аридных зонах земледелие без полива не¬возможно. Основным мелиоративным меро¬приятием в них является орошение — искус¬ственное пополнение запасов влаги в почве для нормального развития растений и обвод¬нение — создание источников влаги (прудов, колодцев и других водоемов) для бытовых и хозяйственных нужд и водопоя скота. /10/
В естественных условиях в пустынях и по¬лупустынях произрастают растения, приспо¬собленные к сухости, — ксерофиты. Они обычно имеют мощную корневую систему, спо¬собную извлекать влагу из грунта, мелкие ли¬стья, иногда превращенные в иголочки и ко¬лючки, чтобы меньше испарять влаги, стебли и листья нередко покрыты восковым налетом. Особую группу растений среди них образуют суккуленты, которые накапливают влагу в стеблях или листьях (кактусы, агавы, алоэ). Суккуленты произрастают лишь в теплых тро¬пических пустынях, где не бывает отрицатель¬ных температур воздуха. Животные пустынь — ксерофилы тоже разным способом приспособ¬лены к сухости, например впадают в спячку на самый сухой период (суслики), довольству¬ются влагой, содержащейся в пище (некото¬рые грызуны). /8/
Территориям с недостаточным увлажнени¬ем присущи засухи. В пустынях и полупусты¬нях это ежегодные явления. В степях, кото¬рые часто называют засушливой зоной, и в лесостепях засухи случаются летом один раз в несколько лет, иногда захватывают конец весны — начало осени. Засуха — это дли¬тельный (1—3 месяца) период без дождя или с очень малым количеством осадков, при повышенной температуре и пониженной абсо¬лютной и относительной влажности воздуха и почвы. Различают атмосферную и почвенную засухи. Атмосферная засуха наступает рань¬ше. Из-за высоких температур и большого де-фицита влаги резко возрастает транспирация растений, корни не успевают подавать листь¬ям влагу, и они увядают. Почвенная засуха выражается в иссушении почвы, из-за чего нормальная жизнедеятельность растений пол¬ностью нарушается и они погибают. Почвен¬ная засуха короче атмосферной за счет весен¬них запасов влаги в почве и грунтовых вод. Засухи обусловлены антициклональным режи¬мом погоды. В антициклонах воздух опускает¬ся, адиабатический нагревается и иссушается. По периферии антициклонов возможны вет¬ры — суховеи с высокой температурой и низ¬кой относительной влажностью (до 10—15 %), которые усиливают испарение и еще губитель¬нее действуют на растения.
В степях наиболее эффективно орошение при достаточном стоке рек. Дополнительными мерами служат снегонакопление — сохра¬нившаяся стерня на полях и посадка кустар¬ников по бровке балок, чтобы в них не сду¬вался снег, и снегозадержание — прикатывание снега, создание снежных валов, укрытие снега соломой с целью увеличения продолжи-тельности снеготаяния и пополнения запасов грунтовых вод. Эффективны также лесные по¬лезащитные полосы, которые задерживают сток талых снеговых вод и удлиняют период снеготаяния. Ветрозащитные (ветроломные) лесные полосы большой длины, поса¬женные в несколько рядов, ослабляют ско¬рость ветров, в том числе суховеев, и тем са¬мым уменьшают испарение влаги. /8/
1.3 Характеристики режима осадков
Количество осадков, выпавших в том или ином месте за определённое время, выражается в миллиметрах слоя выпавшей воды. Твёрдые осадки также выражаются толщиной слоя воды, который они образовали бы, растаяв. /12/
Высота слоя осадков в 1 мм соответствует 1 кг воды, выпавшей на площадь 1 м2.
Для характеристики климата подсчитывают:
1) Средние многолетние суммы осадков по месяцам и за год;
2) Изменчивость сумм осадков – средняя из абсолютных (без учёта знака) величин отклонений сумм осадков, выпавших в отдельные годы, сезоны или месяцы года от средней многолетней суммы за соответствующий период, выраженная в процентах от последней. Определяют также крайние отклонения, среднее квадратическое отклонение.
3) Среднее число дней с осадками. День с осадками считается в том случае, если слой воды более 0,1 мм, отдельно подсчитывают дни с количеством осадков более 1 мм и менее 1 мм за месяц и за год).
4) Средняя месячная и средняя годовая продолжительность осадков в часах. Может быть общая и в течение дня с осадками.
5) Вероятность осадков – отношение числа часов с осадками к общему числу часов в месяце или в году (общая, а также для разных видов осадков)
6) Средняя интенсивность осадков за сутки с осадками, за минуту или час для осадков различной продолжительности.
7) Суточный и годовой ход осадков
Для определения суточного хода необходимо осадки, выпавшие за определённый интервал времени, выразить в % от их общего суточного количества. Суточный ход осадков очень сложен. На суше различают два основных типа суточного хода: континентальный и береговой. /13/
Континентальный тип суточного хода осадков характеризуется наличием двух максимумов и двух минимумов. Первый максимум наблюдается рано утром (слабый), второй максимум – после полудня (основной), летом выражен резче. Главный минимум наблюдается после полуночи, второй минимум – перед полуднем.
Береговой тип характеризуется наличием одного максимума (ночью и утром) и одного минимума (в послеполуденные часы). Данный тип лучше выражен летом.
Годовой ход осадков зависит от широты места, удаленности от побережья, общей циркуляции атмосферы и других факторов. Сезонность выпадения осадков зависит от общей циркуляции атмосферы. /13/
Основные типы годового хода осадков:
1. Экваториальный (10˚ с.ш. – 10˚ ю.ш.). 2 дождливых сезона, разделенных ср. сухими, дождливые сезона приходятся на время после равноденствий, когда наиболее сильно развивается конвекция.
2. Тропический. Один дождливый сезон (летний) при наивысшем стоянии солнца, его продолжительность вблизи тропиков достигает 4 месяца, соответственно 8 месяцев – сухие.
3. Тип тропических муссонов отмечен в тех районах тропиков, где развита муссонная циркуляция (Индия, юго-восток Китая, север Австралии).
4. Средиземноморский тип. Максимум зимой (умеренный воздух), минимум – летом (субтропические антициклоны). Наблюдается в Калифорнии, на юге Африки, юге Австралии, побережье Средиземного моря.
5. Внутриматериковый тип умеренных широт. Максимум летом, минимум – зимой. Область распространения: Европа, Азия (очень редко), Северная Америка.
6. Морской тип умеренных широт. Распределение осадков равномерное или максимум приходится на осень и зиму (наблюдается в Западной Европе).
7. Муссонный тип умеренных широт. Максимум летом, минимум зимой (как в п. 5), но амплитуда значительно больше за счёт летних осадков.
8. Полярный тип. Максимум летом, т.к. температура воздуха летом выше, чем зимой, годовые суммы осадков незначительные. В местах с сильно развитой циклонической деятельностью максимум может сдвигаться на зиму, а количество осадков увеличивается.
1.4 Значение осадков для сельского хозяйства
Осадки – основной источник влаги для сельскохозяйственных полей. Непосредственное воздействие осадков на растения может быть положительным и отрицательным в зависимости от фазы развития растений, их состояния, а также интенсивности и продолжительности осадков.
Например, для формирования завязи плодовых культур и винограда благоприятны слабые кратковременные дожди после цветения. Обильные дожди в сочетании с ветром вызывают механические повреждения плодов, преждевременное опадение завязей и плодов.
Частые интенсивные дожди в период цветения всех сельскохозяйственных культур смывают пыльцу, препятствуют лету насекомых, что значительно ухудшает условия опыления, приводит к преждевременному опадению цветков.
Продолжительные дожди при значительных запасах влаги в почве (более 125 мм в метровом слое) в период созревания хлебов могут привести к «стеканию».
В период уборки дождливая погода способствует прорастанию зерна в валках.
В то же время длительное отсутствие осадков обусловливает засуху. Даже в районах достаточного увлажнения отсутствие дождей в течение 8…10 дней в июне – августе вызывает недостаток влаги в пахотном слое почвы. Растения в этих условиях замедляют накопление органического вещества. Они начинают увядать, а затем засыхают листья и органы плодоношения. У зерновых культур образуется щуплое зерно. У плодовых опадают плоды. /17/
Колебания урожая сельскохозяйственных культур в различных районах России в значительной степени связаны с колебаниями осадков вегетационного периода. По исследованиям В.М.Обухова, Е.К.Зоидзе, начиная с фазы кущения до конца фазы колошения, число дней с дождем и количество осадков дают положительные коэффициенты корреляции с урожайностью. Наиболее тесные связи получены с числом дней с дождями и количеством осадков за период 3…6-й декад после сева, что соответствует периоду кущение-колошение. /16/
Режим осадков определяет и способы уборки зерновых, т.е.раздельное или прямое комбинирование. В степных районах, где уборка происходит в условиях преимущественно сухой погоды, хлебные злаки скашивают в валки, которые после просыхания (через 4…5 дней) обмолачивают.
Учет режима осадков необходим для обоснования мелиоративных мероприятий, технологии возделывания сельскохозяйственных культур, определения сроков и способов их уборки. /19/