Современные климатические изменения осадков в Гане
|
Введение 4
1. Физико-географические и климатические условия Гана 7
1.1. Географическое положение 7
1.2. Рельеф 8
1.3. Климат
2. Формирование региональной базы данных и оценка ее качества 14
2.1. Распределение метеорологических станций
2.2. Оценка однородности и стационарности
2.3. Восстановление пропусков наблюдений и удлинении рядов
3. Климатические характеристики осадков
3.1. Теоретические положения климатических расчетов
3.2. Средние многолетние и расчетные осадки с редкой повторяемостью ... 31
3.3. Пространственные распределения средних климатических и расчетных
значений осадков на метеостанциях Ганы для начала сезона дождей 34
3.4. Пространственные распределения средних климатических и расчетных значений осадков на метеостанциях Ганы для для главного сезона дождей..36
3.5. Пространственные распределения средних климатических и расчетных значений осадков на метеостанциях Ганы для небольшого сезона дождей .. 38
3.6. Пространственные распределения средних климатических и расчетных
значений осадков на метеостанциях Ганы для сухого сезона 41
4. Оценка климатических изменений в количестве осадков 44
4.1. Методика и применяемые модели 44
4.2. Оценка климатических изменений количества осадков за сезон
дождей 52
4.3. Оценка климатических изменений осадков за сухой сезон
5. Пространственные закономерности климатических изменений осадков в
Гане 58
5.1. Пространственные закономерности климатических изменений осадков в
сезон дождей 58
5.2. Пространственные закономерности климатических изменений осадков в
сухой сезон 64
5.3. Оценка климатических зон риска
67
Заключение 69
Литература
1. Физико-географические и климатические условия Гана 7
1.1. Географическое положение 7
1.2. Рельеф 8
1.3. Климат
2. Формирование региональной базы данных и оценка ее качества 14
2.1. Распределение метеорологических станций
2.2. Оценка однородности и стационарности
2.3. Восстановление пропусков наблюдений и удлинении рядов
3. Климатические характеристики осадков
3.1. Теоретические положения климатических расчетов
3.2. Средние многолетние и расчетные осадки с редкой повторяемостью ... 31
3.3. Пространственные распределения средних климатических и расчетных
значений осадков на метеостанциях Ганы для начала сезона дождей 34
3.4. Пространственные распределения средних климатических и расчетных значений осадков на метеостанциях Ганы для для главного сезона дождей..36
3.5. Пространственные распределения средних климатических и расчетных значений осадков на метеостанциях Ганы для небольшого сезона дождей .. 38
3.6. Пространственные распределения средних климатических и расчетных
значений осадков на метеостанциях Ганы для сухого сезона 41
4. Оценка климатических изменений в количестве осадков 44
4.1. Методика и применяемые модели 44
4.2. Оценка климатических изменений количества осадков за сезон
дождей 52
4.3. Оценка климатических изменений осадков за сухой сезон
5. Пространственные закономерности климатических изменений осадков в
Гане 58
5.1. Пространственные закономерности климатических изменений осадков в
сезон дождей 58
5.2. Пространственные закономерности климатических изменений осадков в
сухой сезон 64
5.3. Оценка климатических зон риска
67
Заключение 69
Литература
Термин "осадки" используется для описания осадков в виде капель воды размером более 0,5 мм. Осадки могут быть в виде снега, дождя, мокрого снега и града. Осадки выпадают, когда часть атмосферы насыщается водяным паром, который конденсируется и выпадает обратно в виде дождя. То есть туман не осадки, а взвеси, потому что водяной пар не конденсируется достаточно, чтобы осаждаться.
Осадки являются основным компонентом круговорота воды и осаждения воды на планете. Примерно 505 000 кубических километров (121 000 кубических миль) воды выпадает в виде осадков каждый год; 398 000 кубических метров (95 000 кубических миль) ее над океаном и 107 000 кубических метров (26 000 кубических миль) над сушей. Механизмы, которые производят осадки, включают конвекцию, стратиформность и орографию.
Конвекционные процессы вызывают опрокидывание атмосферы в этом месте в течение часа и вызывают обильные осадки из-за сильных вертикальных движений. В то время как стратифицированные процессы приводят к менее интенсивным осадкам из-за более слабого восходящего движения. Орографические осадки имеют дело с механизмом подъема влажного воздуха над горными барьерами, что вызывает обильные осадки с наветренной стороны. Осадки связаны с восходящим движением, несущим воздушные массы в атмосферу, создавая полосу низкого давления. Эти восходящие движения затем расширяются, охлаждаются, и содержащаяся в них влага конденсируется в виде облака, что в конечном итоге приводит к осадкам.
На экваторе в тропиках наблюдается сильное нагревание солнцем, что приводит к высокому общему количеству осадков, обычно превышающему 100 дюймов или 2500 мм, особенно под влиянием муссонов или поднятия воздушной массы перед горным препятствием.
Муссон - это сезонное изменение направления преобладающих ветров или сильных ветров в регионе. Муссоны определяют сухой или влажный сезон на большей части тропиков. Зимой в регионе создается высокое давление из-за нисходящего воздушного потока. Эта система высокого давления над сушей гонит воздух от суши к океану, что приводит к сухому сезону. Летом в океане развивается высокое давление при относительно низком давлении на суше. Воздух вытесняется из океана на сушу, что приводит к сезону дождей на суше. Характер осадков меняется в зависимости от времени года и видимого движения Солнца с севера на юг, особенно в пределах и вблизи тропического пояса дождей. Регионы, расположенные вблизи экватора, переживают два влажных и два сухих сезона [1-3].
Осадки необходимы в сельском хозяйстве, для производства электроэнергии, водоснабжения, выполнения домашних работ и т.д. В Западной Африке осадки являются главным фактором, определяющим урожайность и успешность других видов социально-экономической деятельности. Осадки являются одним из основных климатических факторов, влияющих на рост растений и производство продукции растениеводства. Некоторые растения хорошо растут в сезон дождей, а другие плохо растут, если выпадает слишком много осадков, [4].
В Гане осадки являются основным источником воды и одним из основных физических компонентов, используемых для сельскохозяйственной деятельности. Сельское хозяйство и его продукция обеспечивают занятость более 70% трудоспособного населения в такой развивающейся стране, как Гана. Кроме того, основным источником электроэнергии в Гане является гидроэнергетика. Количество осадков, которые стекают в реки и ручьи, определяет количество воды, доступной для производства гидроэнергии. Сезонные колебания осадков и долгосрочные изменения характера осадков, такие как засухи, могут оказывать значительное влияние на доступность производства гидроэнергии [5-6]. Следует отметить, что планета Земля продолжает нагреваться в результате потепления климата, и эта картина будет продолжаться в течение всех последующих столетий. Более теплый воздух может содержать больше водяного пара. При каждом градусе потепления емкость воздуха для водяного пара увеличивается примерно на 7 процентов. Атмосфера с большим количеством влаги может производить более интенсивные осадки, что и наблюдается на протяжении уже нескольких лет. Однако увеличение количества обильных осадков не всегда может привести к увеличению общего количества осадков в течение сезона или года.
Отсюда очевидна актуальность данного исследования, направленного на изучение климатических изменений в осадках на территории Ганы, что поможет фермерам определить вид посевных культур, которые следует использовать для повышения производительности сельскохозяйственного сектора, а также снижения экономических потерь. Кроме того, сведения о тенденциях изменения осадков необходимы, чтобы планировать будущее с точки зрения производства гидроэнергии.
Эта работа будет посвящена оценке климатических изменений осадков с 1960 по 2020 год
Это будет сделано путем:
1. Формирование базы данных об осадках за период с 1960 по 2020 год.
2. Оценка качества и однородности собранных данных об осадках.
3. Статистическое моделирование временных рядов.
4. Обобщение климатических изменений на территории Ганы.
Осадки являются основным компонентом круговорота воды и осаждения воды на планете. Примерно 505 000 кубических километров (121 000 кубических миль) воды выпадает в виде осадков каждый год; 398 000 кубических метров (95 000 кубических миль) ее над океаном и 107 000 кубических метров (26 000 кубических миль) над сушей. Механизмы, которые производят осадки, включают конвекцию, стратиформность и орографию.
Конвекционные процессы вызывают опрокидывание атмосферы в этом месте в течение часа и вызывают обильные осадки из-за сильных вертикальных движений. В то время как стратифицированные процессы приводят к менее интенсивным осадкам из-за более слабого восходящего движения. Орографические осадки имеют дело с механизмом подъема влажного воздуха над горными барьерами, что вызывает обильные осадки с наветренной стороны. Осадки связаны с восходящим движением, несущим воздушные массы в атмосферу, создавая полосу низкого давления. Эти восходящие движения затем расширяются, охлаждаются, и содержащаяся в них влага конденсируется в виде облака, что в конечном итоге приводит к осадкам.
На экваторе в тропиках наблюдается сильное нагревание солнцем, что приводит к высокому общему количеству осадков, обычно превышающему 100 дюймов или 2500 мм, особенно под влиянием муссонов или поднятия воздушной массы перед горным препятствием.
Муссон - это сезонное изменение направления преобладающих ветров или сильных ветров в регионе. Муссоны определяют сухой или влажный сезон на большей части тропиков. Зимой в регионе создается высокое давление из-за нисходящего воздушного потока. Эта система высокого давления над сушей гонит воздух от суши к океану, что приводит к сухому сезону. Летом в океане развивается высокое давление при относительно низком давлении на суше. Воздух вытесняется из океана на сушу, что приводит к сезону дождей на суше. Характер осадков меняется в зависимости от времени года и видимого движения Солнца с севера на юг, особенно в пределах и вблизи тропического пояса дождей. Регионы, расположенные вблизи экватора, переживают два влажных и два сухих сезона [1-3].
Осадки необходимы в сельском хозяйстве, для производства электроэнергии, водоснабжения, выполнения домашних работ и т.д. В Западной Африке осадки являются главным фактором, определяющим урожайность и успешность других видов социально-экономической деятельности. Осадки являются одним из основных климатических факторов, влияющих на рост растений и производство продукции растениеводства. Некоторые растения хорошо растут в сезон дождей, а другие плохо растут, если выпадает слишком много осадков, [4].
В Гане осадки являются основным источником воды и одним из основных физических компонентов, используемых для сельскохозяйственной деятельности. Сельское хозяйство и его продукция обеспечивают занятость более 70% трудоспособного населения в такой развивающейся стране, как Гана. Кроме того, основным источником электроэнергии в Гане является гидроэнергетика. Количество осадков, которые стекают в реки и ручьи, определяет количество воды, доступной для производства гидроэнергии. Сезонные колебания осадков и долгосрочные изменения характера осадков, такие как засухи, могут оказывать значительное влияние на доступность производства гидроэнергии [5-6]. Следует отметить, что планета Земля продолжает нагреваться в результате потепления климата, и эта картина будет продолжаться в течение всех последующих столетий. Более теплый воздух может содержать больше водяного пара. При каждом градусе потепления емкость воздуха для водяного пара увеличивается примерно на 7 процентов. Атмосфера с большим количеством влаги может производить более интенсивные осадки, что и наблюдается на протяжении уже нескольких лет. Однако увеличение количества обильных осадков не всегда может привести к увеличению общего количества осадков в течение сезона или года.
Отсюда очевидна актуальность данного исследования, направленного на изучение климатических изменений в осадках на территории Ганы, что поможет фермерам определить вид посевных культур, которые следует использовать для повышения производительности сельскохозяйственного сектора, а также снижения экономических потерь. Кроме того, сведения о тенденциях изменения осадков необходимы, чтобы планировать будущее с точки зрения производства гидроэнергии.
Эта работа будет посвящена оценке климатических изменений осадков с 1960 по 2020 год
Это будет сделано путем:
1. Формирование базы данных об осадках за период с 1960 по 2020 год.
2. Оценка качества и однородности собранных данных об осадках.
3. Статистическое моделирование временных рядов.
4. Обобщение климатических изменений на территории Ганы.
1. Сформирована уникальная база многолетних рядов среднемесячных осадков для 29 метеостанций и 22 из этих станций были синоптическими станциями Республики Гана, а 7 - метеорологическими станциями соседних стран, что помогло обеспечить лучшее пространственно-временное распределение осадков в Гане. Станции имели разную продолжительность наблюдений от 39 лет на метеостанции 14067 Абетифи до 61 года на метеостанции 23032 Боромо.
2. Проведена оценка качества и однородности многолетних рядов осадков, что позволило предварительно выделить месяцы с наиболее неустойчивыми осадками, в которые вошли май, начало сезонных осадков и сентябрь - ноябрь, окончание сезона дождей. дождливый сезон. Также данная оценка позволила сделать вывод о наличии в них неоднородных экстремумов, и для дальнейшего моделирования временных рядов неоднородные экстремумы, как правило, вызванные ошибками наблюдателя, были исключены.
3. В рядах наблюдений были восстановлены пробелы, что позволило увеличить среднюю продолжительность рядов с 39-48 лет до 56-61 года и сделало их практически непрерывными и надежными для статистического моделирования.
4. На основании полученных пространственных распределений норм и повторяемости осадков 1 раз в 100 и 200 лет было обнаружено, что пространственный градиент норм увеличивается со 134 мм в марте, что представляет начало сезона дождей, до 512 мм в июне, который представляет собой основной сезон дождей, при этом в юго-западной части страны в течение этого сезона выпадает больше осадков. Пространственные распределения осадков повторяемостью 1 раз в 100 и 200 лет также показывают аналогичную картину увеличения градиента количества осадков с 522-556 мм в малый сезон дождей до 1410-1610 мм в большой сезон дождей. Для засушливого сезона более высокие значения количества осадков колеблются от 41,6 мм в январе до 68,5 мм в декабре, при этом в юго¬западной части страны в течение этого сезона наблюдается относительно большое количество осадков.
5. Установлено, что нестационарные модели занимают лишь незначительную часть страны, а модель ступенчатых изменений более эффективна, чем модель линейного тренда. Максимальная нестационарность приходится на южную часть страны, то есть на прибрежную и лесную зоны, что было хорошо заметно во время основного сезона дождей в июне.
6. Количество осадков в Гане, как показывает исследование, показывает тенденцию к снижению с 1970-х годов. Этой тенденции к снижению, должно быть, способствовали продолжительные засухи в Сахеле и очень сильные эпизоды Эль-Ниньо, которые произошли в 1970-х годах.
7. Получена карта климатических зон риска, на которой территориями, подвергшимися статистически значимым изменениям, являются лесная и прибрежная зоны в южной части страны с уменьшением на 30-55%, что составляет 110-220 мм.
2. Проведена оценка качества и однородности многолетних рядов осадков, что позволило предварительно выделить месяцы с наиболее неустойчивыми осадками, в которые вошли май, начало сезонных осадков и сентябрь - ноябрь, окончание сезона дождей. дождливый сезон. Также данная оценка позволила сделать вывод о наличии в них неоднородных экстремумов, и для дальнейшего моделирования временных рядов неоднородные экстремумы, как правило, вызванные ошибками наблюдателя, были исключены.
3. В рядах наблюдений были восстановлены пробелы, что позволило увеличить среднюю продолжительность рядов с 39-48 лет до 56-61 года и сделало их практически непрерывными и надежными для статистического моделирования.
4. На основании полученных пространственных распределений норм и повторяемости осадков 1 раз в 100 и 200 лет было обнаружено, что пространственный градиент норм увеличивается со 134 мм в марте, что представляет начало сезона дождей, до 512 мм в июне, который представляет собой основной сезон дождей, при этом в юго-западной части страны в течение этого сезона выпадает больше осадков. Пространственные распределения осадков повторяемостью 1 раз в 100 и 200 лет также показывают аналогичную картину увеличения градиента количества осадков с 522-556 мм в малый сезон дождей до 1410-1610 мм в большой сезон дождей. Для засушливого сезона более высокие значения количества осадков колеблются от 41,6 мм в январе до 68,5 мм в декабре, при этом в юго¬западной части страны в течение этого сезона наблюдается относительно большое количество осадков.
5. Установлено, что нестационарные модели занимают лишь незначительную часть страны, а модель ступенчатых изменений более эффективна, чем модель линейного тренда. Максимальная нестационарность приходится на южную часть страны, то есть на прибрежную и лесную зоны, что было хорошо заметно во время основного сезона дождей в июне.
6. Количество осадков в Гане, как показывает исследование, показывает тенденцию к снижению с 1970-х годов. Этой тенденции к снижению, должно быть, способствовали продолжительные засухи в Сахеле и очень сильные эпизоды Эль-Ниньо, которые произошли в 1970-х годах.
7. Получена карта климатических зон риска, на которой территориями, подвергшимися статистически значимым изменениям, являются лесная и прибрежная зоны в южной части страны с уменьшением на 30-55%, что составляет 110-220 мм.