Курсовая работа: Режим осадков Западного и Восточного Казахстана

Содержание

Введение
1 Обзор литературы
2 Физико-географическое описание метеостанции
2.1 Физико-географическое описание метеостанции Уральск и Атырау
2.2 Физико-географическое описание метеостанции Семей и Урджар
3 Режим осадков
3.1 Месячное и годовое количество осадков
3.2 Среднее суточное количество осадков
3.3 Среднее максимальное суточное количество осадков
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Атмосферные осадки как продукты конденсации и сублимации водяного пара в атмосфере являются важным климатическим параметром, определяющим режим увлажнения территории. Для возникновения атмосферных осадков необходимо наличие влажной воздушной массы, восходящих движений и ядер конденсации. Поэтому по количеству и интенсивности выпавших осадков можно косвенно судить о характере вертикальных движений в атмосфере, которые наиболее трудно оценить в энергетическом цикле атмосферы.
Атмосферные осадки, выпадающие в виде дождя и снега, являются основными источниками увлажнения суши. Осадки обеспечивают возможность развития на суше всех важнейших природных процессов и существования на ней жизни; играют определяющую роль в водном балансе на данной территории. Многолетнее, среднемесячное, сезонное, годовое количество осадков, их распределение по земной поверхности, годовой и суточный ход, повторяемость, интенсивность являются определяющими характеристиками климата, имеющими существенное значение для сельского хозяйства и многих других отраслей народного хозяйства. Изучение осадков составляет важную область научных исследований, имеющую не только теоретическое, но и практическое значение.
Наблюдения за осадками и разработка метода их прогнозов чрезвычайно актуально и важно. Это объясняется тем, что прогноз осадков очень важен для народного хозяйства, в частности для сельского хозяйства, транспорта и пастбищного животноводства в Казахстане.
В то же время в работе транспорта обильные осадки могут вызвать значительные осложнения, так как заносы автомобильных и железных дорог препятствуют движению.
Изменчивость осадков можно рассматривать в двух аспектах.
a) Суммарное (за сутки, месяц и т.д.) количество осадков распределено в пространстве крайне неоднородно, существенно зависит от сезона и резко меняется от года к году.
b) Ото дня ко дню в период выпадения осадков интенсивность их может меняться очень сильно – от очень слабых, сумма которых, однако, может быть довольно велика, до очень сильных, опасных для посевов, дорог, мостов и т.д.
Целью работы является выявление режима осадков западного и восточного Казахстана, на примере станций, расположенных в разных физико-географических условиях. В работе использовались данные ТМ-1 за 2013 год, а также многолетние данные «Справочника по климату СССР» [1].
1 Обзор литературы
На земную поверхность выпадают и на ней отлагаются различные виды водяных, ледяных и снежных образований. Часть из них отлагается непосредственно на земной поверхности или на каких-либо наземных предметах и называются наземными отложениями. Другая часть выпадает из облаков в виде атмосферных осадков и называются осадками [2].
Атмосферные осадки, выпавшие на земную поверхность, являются важнейшим метеорологическим элементом, обеспечивающим возможность развития на земле большинства природных процессов.
Осадки принято разделять на три типа в зависимости от физических условий образования, продолжительности и интенсивности.
a) Обложные, выпадающие из системы фронтальных облаков. Эти осадки средней интенсивности, но продолжительного характера. Они охватывают одновременно значительную площадь.
b) Ливневые, выпадающие из Сb. Часто отличаются большой интенсивностью и кратковременностью.
c) Моросящие, выпадающие из St или Sc. Интенсивность очень мала. Образуются внутри однородных устойчивых масс [3].
Происхождению осадков посвящено большое количество работ; авторы изучали разные аспекты проблемы, применяя различные методы. Наибольшее количество работ посвящено исследованиям аэрокосмических условий образования осадков. Рассматриваются аэросиноптические условия для обширных территорий с весьма неоднородной орографией, равнинными территориями а также горных районах.
Многие авторы пытались получить корреляционные зависимости между выпадающими осадками и метеорологическими параметрами или комплексами параметров.
Г. Б. Калинин и Т. С. Абальян [4] связали количество осадков с шероховатостью местности и высотным положением района наблюдений по отношению к окружающей его территории.
В. Г. Дейчева [5] проанализировала данные по 185 метеостанция страны за период 1950-1971 гг.
Значительные осадки на территории страны выпадают круглый год (значительными называются осадки с количеством более 8 мм за 12 часов, в связи с этим автор вводит понятие полусуток). Однако в течение года распределение числа полусуток со значительными осадками неравномерно.
Наибольшее число случаев со значительными осадками приходятся на летние месяцы, май-август. В летнее время наиболее благоприятные условия для выпадения осадков конвективного происхождения.
Для северных и центральных районов республики характерна наибольшая повторяемость числа полусуток с осадками более 8 мм в июне-августе (до 60-80%).
Значительные осадки в юго-восточных областях имеют наибольшую повторяемость (50-65%) с апреля по июль, с максимумом в апреле-мае, особенно больших значений число полусуток со значительными осадками в этот период достигают в горных и предгорных районах (18-36%). Это связано с тем, что в летнее время при фронтальных процессах создаются особенно благоприятные условия для развития мощной конвективной облачности и выпадение осадков в горных районах.
Кроме того, повышенная влажность воздуха в горах в сочетании с орографическими и конвективными токами способствуют обострению фронтов в этих районах, а это в свою очередь обуславливает выпадение значительных осадков.
О. А. Дроздов [6] установил, что количество осадков наиболее зависит от величины относительной влажности при значениях её около 50-60%. При больших и меньших значениях влияние изменений относительной влажности на осадки уменьшается.
Одним из главных условий возникновения осадков является наличие восходящих движений. Вертикальные движения или токи бывают:
a) Упорядоченные
b) Конвективные
c) Турбулентные
d) Орографические
Они различаются по характеру, по скорости, по распределению в вертикальном направлении и по влиянию на атмосферные процессы.
Ряд авторов рассматривают синоптические условия – как главные условия в образовании значительных осадков.
Л. В. Будашкина [7] выявила комплекс метеорологических параметров, обеспечивающих процесс осадкообразования. С этой целью автором были проанализированы измерения метеорологических параметров во времени в слое атмосферы до 6 км по стандартным высотам. Для анализа использованы данные радиоветрового зондирования по станции Алматы, расположенной в предгорной зоне, с северной стороны широтно простирающейся горной страны и станции Кустанай, расположенной на равнинной территории страны. Были исследованы изменения температуры, удельной влажности, давления и ветра. Автором были сделаны выводы, что в равнинных условиях осадки могут формироваться как в нагревающейся, так и в охлаждающейся атмосфере, тогда как в районе Алматы осадки формируются в преобладающем большинстве случаев в охлаждающейся атмосфере.
Повторяемость направлений ветра в период перед осадками и в период их выпадения для равнинной территории характеризуется преобладанием ветров в южной составляющей по всем высотам, начиная от поверхности земли. Для Алматы характерны юго-западные направления ветра. В большинстве случаев осадки формируются при потоках в тропосфере с южной составляющей.
Осадки на равнинной территории начинаются в основном с прохождением теплого фронта. В районе Алматы выпадение осадков связано в большинстве случаев с прохождением холодного фронта.
В. Г. Дейчева [8] дала анализ различных климатических зон Казахстана. Климат страны изменяется от увлажненного на севере до жаркого и засушливого на южных районах. Как показала обработка данных наблюдений, используемых в статье, обильные осадки на всей территории страны выпадают очень редко, от 1 до 7 раз в 10 лет. Лишь в горных районах юго-восточного и восточного Казахстана обильные осадки могут выпадать до 1-2 раз в год. Это связано с тем, что большую роль в формировании и выпадении осадков играют орографические особенности местности. Этому способствует обострение фронтов в горных районах, повышенная влажности воздуха в горах, влияние динамических и термических факторов.
С. И. Жаков в своей работе «Происхождение осадков в теплое время»[9] утверждает, что образование осадков и их обильность на любой территории находятся в зависимости от следующих факторов: наличия в воздухе достаточного количества водяного пара и восходящих движений, переносящих водяной пар через уровень конденсаций. Без наличия в воздухе достаточного количества водяного пара, без благоприятных условий атмосферной циркуляции и температурной стратификации не образуются не только осадки, но и облака.
Воздух становится насыщенным водяным паром, когда количество последнего при данной температуре достигает максимума. Чтобы произошла конденсация водяного пара приводящая к образованию облаков, находим некоторый избыток водяного пара сверх насыщения. Такой избыток может появиться либо вследствие увеличения влагосодержания воздуха, либо вследствие понижения его температуры ниже точки росы.
Пономаренко С. И. в статье «Некоторые особенности стратификаций воздуха, предшествующие возникновению очень сильных ливней» [10] приведены результаты анализа аэрологических диаграмм для 94 случаев очень сильных ливней (осадки более 30 мм за 12 часов). По фактическим и прогностическим кривым стратификаций рассчитали средние значения параметров конвекций , предшествующие очень сильным ливням. Мощность конвективной облачности оказалась в среднем равной 7,3-7,5 км для случаев с термической и 5,6-6,6 км для случаев с вынужденной конвекции. Показатель энергии неустойчивости (Т-Т’) в среднем равен 3,2-3,5° на поверхности 500 мб, 1,9-2,0° на поверхности 700 мб и 1,8-2,2 ° на поверхности 300 мб.
Сумма (Т-Тd) на трех стандартных уровнях 850, 700, 500 мб не превышала 11-15°, температура конвекции в среднем от 25 до 40° С.
Очень сильные ливни наблюдались при высоких значениях удельной влажности, им предшествовала весьма своеобразная стратификация воздуха с вертикальными температурными градиентами γ ≤ 0- задерживающими слоями, выше этих слоев градиенты γ ≈ γса. Такая стратификация, по мнению автора, способствует возникновению в атмосфере вертикальных ускорений и могут создаваться благоприятные условия для возникновения перегретых объёмов воздуха в свободной атмосфере.
До начала очень сильных ливней, когда выпадало от 30 до 90 мм осадков за 12 ч, вертикальные ускорения составили 0,8-8,8 см/сек2 , а скорость конвективного потока была от 3 до 12м/с. Вертикальные ускорения до 4 см/сек2 наблюдались и во время очень сильных ливней.
При наличии слоев с γ ≤ 0, чередующихся со слоями γ ≥γса подъём единичного объёма воздуха («термика») в окружающей атмосфере происходит скачкообразно. В слое с γ ≤ 0 скорость конвективного потока заметно ослабевает и некоторое время облако как бы стабилизируется на данном уровне и этапе развития. Затем, по мере того как конвективный поток преодолевает данный этап, в расположенном выше слое с γ ≥ γса скорость конвективного потока скачкообразно возрастает и поднимающийся объём воздуха вступает в новую фазу развития.
Быстрое развитие термиков продолжается до уровня, в котором γ ≤ 0 или γ < γва. Здесь процесс снова замедляется до тех пор, пока поднимающийся объём воздуха не попадает в среду, где γ ≥ γса.
Автором учитывалась и скорость горизонтального переноса. Если она мала, то возникший конвективный вихрь может длительное время оставаться в одном и том же районе и обеспечить значительную продолжительность ливня, а значит и большое количество осадков.
Как показал М.Х.Байдал [11], наблюдается согласованность между характером распределения осадков по территории и повторяемость форм циркуляции ЕСШ, что при сезонном преобладании восточно-европейского типа циркуляции годовое количество осадков в Казахстане возрастает с запада на восток, где оно достигает в среднем 120% от нормы, а весной 140%. В западных и юго-западных районах республики при данном типе циркуляции, напротив, отмечается понижение количества осадков до 40-50% от нормы. При преобладании западно-сибирского типа циркуляции характер распределения аномалии осадков по территории Казахстана становится противоположным, т.е. осадки выше нормы отмечаются в западных районах Казахстана, а на востоке, напротив, меньше нормы.
2Физико-географическое описание метеостанции
2.1 Физико-географическое описание метеостанции Уральск и Атырау
Метеорологические наблюдения в городе Уральске были организованные в мае 1940 г. и с кратковременными перерывами продолжались до июня 1964 г., когда станция была переведена в состав специальной сети. Весь период станция работала по программе МС II разряда. Высота метеорологической площадки 36 м над уровнем моря.
Западно-Казахстанская область расположена в северо-западной части страны на границе с Российской Федерацией между 47°36ʹ-51°46ʹ северной широты и 46°27ʹ-54°35ʹ восточной долготы в зоне степей и пустынь. Территория области простирается по обе стороны среднего течения р. Урала и занимает южные отроги Общего Сырта, северо-западную часть Подуральского плато и северную часть Прикаспийской низменности. Кроме бассейна среднего течения р. Урала, область охватывает бассейны нижнего течения рек Большой и Малой Узени, мелких рек, впадающих в озеро Челкар, и почти полностью территорию Камыш-Самарских разливов.
Наибольшая протяженность территории области с севера на юг по 52 меридиану равна около 350 км и с запада на восток по 43°35ʹ параллели- около 700 км.
Область граничит на севере с Оренбургской областью Российской Федерации, на западе с Волгоградской и Саратовской областями Российской Федерации, на северо-западе с Самарской областью Российской Федерации, на востоке с Актюбинской областью, на юге с Атырауской областью Республики Казахстан и Астраханской областью Российской Федерации.
В современных границах Западно-Казахстанская область занимает площадь 151,3 тыс.км2 , включает 12 районов, город областного назначения- Уральск.
Поверхность области в основном равнинная. Абсолютные высоты здесь не превышают 350 м. Большая часть территории области занята Прикаспийской низменностью, представленной в пределах области своей крайней северной частью. Наиболее возвышенная часть низменности (более 50 м ) прилегает на севере области к Общему Сырту и не западе – к Подуральскому плато. На юге области абсолютные высоты снижаются до 10 м. Характерными элементами рельефа Прикаспийской низменности являются различные по величине и форме котловины, ложбины, занятые сорами, озёрами и лиманами, а также изолированные возвышенности – горы Бесшокы, Чапчаги, Малое Богда.
Климат её отличается высокой континентальностью, которая возрастает с северо-запада на юго-восток. Высокая континентальность проявляется в резких температурных контрастах дня и ночи, зимы и лета, в быстром переходе от зимы к лету при коротком весеннем периоде. Для Западного Казахстана характерна неустойчивость и дефицитность атмосферных осадков, малоснежье и сильное сдувание снега с полей, большая сухость воздуха и почвы, интенсивность процессов испарения и обилие прямого солнечного освещения в течение всего довольно продолжительного вегетационного периода.
Зима холодная, преимущественно пасмурная, но не продолжительная, а лето жаркое и довольно длительное.
Годовое количество осадков по территории области колеблется от 180 до 330 мм. Наиболее обеспеченной осадками является северо-восточная часть области, наименьшей обеспеченностью отличается южная зона пустынных степей и пустынь.
В годовом ходе осадков отмечается два максимума и два минимума. Первый максимум приходится на май или июнь, второй – на октябрь или ноябрь. Более выраженный первый минимум осадков приходится на февраль или март, второй – на сентябрь на севере и конец лета – в более южных районах.
Город Уральск расположен к северу от Прикаспийской низменности, в районе Общего Сырта и Подуральского плато, в сухо-степной равнинной части Казахстана.
С юго-восточной стороны, на расстоянии 6 км, в направлении с северо-востока на юго-запад протекает река Урал. С западной стороны, на расстоянии 3 км, протекает река Чеган, которая южнее впадает в реку Урал. Правый берег реки возвышенный, левый- пойменный, покрыт кустарником и луговой растительностью.
Левобережная пойма изрезана старицами и протоками. Берега реки поросли лиственным лесом и фруктовыми садами. Гор, болот вблизи станции нет.
Почвы темно-каштановые, в речной пойме луговые. Растительность представлена ковыльно-типчаковым комплексом.
Метеорологическая площадка расположена на северо-восточной окраине поселка аэропорта, имеет небольшой уклон на восток. С западной стороны, на расстоянии 20 м, проходит лесополоса. Высота деревьев достигает 3 м.
Метеоплощадка покрыта травяной растительностью, с преобладанием полыни, высотой до 20-25 см.
13 сентября 1961 г. метеоплощадка была перенесена на 80 м южнее прежнего расположения. Новое место характерно и типично окружающей местности. В южном направлении от площадки, на расстоянии 10 м, находится дом аэрологической станции высотой 6 м, в юго-восточном направлении находится дом технической службы на расстоянии 30 м, газоводородная на расстоянии 80 м.
Метеорологические наблюдения в Атырау (Гурьев) были организованы в 1878 г. Высота метеорологической площадки лежит ниже уровня моря на 22,8 м.
До 1937 г. наблюдения проводились в городе, а 20 мая 1937 г. в 1,5 км от города была открыта станция – Атырау (Гурьев), АМСГ, до 1953 г. проводились параллельные наблюдения на обеих станциях, с 1953 г. наблюдения велись только на станции – Атырау (Гурьев), АМСГ.
.....