Введение
1 Водяной пар в атмосфере 6
1.1 Характеристики влажности воздуха и связь с другими метеорологическими
величинами 7
1.2 Способы измерения характеристик влажности 12
1.3 Пространственно- временные изменения характеристик влажности 15
1.4 Общие тенденции изменения климата Западной Сибири 19
2 Методы исследования исходного материала 20
2.1 Физико-географическое описание территории Западной Сибири 20
2.2 Материалы обработки 23
2.3 Методы обработки 23
2.4 Сравнение с данными наблюдений 26
3 Пространственно-временные изменения величины удельной влажности на
территории Западной Сибири 28
3.1 Высотный ход 29
3.2 Внутригодовой ход 31
3.3 Межгодовой ход 34
4 Сравнение величины удельной влажности с другими метеорологическими
характеристиками 41
Заключение 45
Список использованной литературы 47
Приложение А Значения удельной влажности воздуха 50
Приложение Б Значения общего влагосодержания воздуха 51
Приложение В Карты пространственного распределения среднемесячных
оценок удельной влажности воздуха 52
Приложение Г Карты пространственного распределения среднемесячных
оценок трендов удельной влажности воздуха 55
В воздухе всегда есть водяной пар. Он образуется в результате испарения воды с поверхностей океанов, морей, озер, водохранилищ, рек и т.д. От количества водяного пара, содержащегося в воздухе, зависит погода, самочувствие человека, функционирование многих его органов, жизнь растений, а также сохранность технических объектов, архитектурных сооружений, произведений искусства, книг. Влажность влияет не только непосредственно на самого человека, но на окружающий его мир. Поэтому очень важно следить за влажностью воздуха, уметь измерять её. Влажность воздуха является одним из основных параметров микро- и макроклимата.
Несмотря на то, что содержание водяного пара в атмосфере достигает всего лишь нескольких процентов, его роль в формировании погоды и климата очень велика. Переход водяного пара из одного фазового состояния в другое делает возможным круговорот воды на земном шаре. Непрерывный взаимообмен влагой между атмосферой и подстилающей поверхностью, перенос ее реками, воздушными и морскими течениями из одних районов в другие называется влагооборотом [1].
Влагооборот является важным процессом, который наряду с другими климатообразующими процессами играет большую роль в формировании климатов Земли.
Так же водяной пар, находящийся в воздухе, оказывает существенное влияние на тепловые условия атмосферы и земной поверхности. Многие исследователи считают, что современное потепление климата Земли, наблюдаемое с середины 70х гг. ХХ в., в значительной степени зависит от увеличения в атмосфере концентрации так называемых парниковых газов, однако среди парниковых газов главную роль играет все же водяной пар. Это обусловлено тем, что в атмосфере на водяной пар из всех парниковых газов приходится наибольшее содержание (около 3200 млн-1), намного превышающее концентрацию СО2 и СН4 [2].
Так же данный газ поглощает уходящую от земной поверхности длинноволновую радиацию практически во всем инфракрасном диапазоне, удерживая тем самым тепло в приземном слое атмосферы.
Содержания водяного пара очень важно для человечества, так как рост значений влажности в пограничном слое атмосферы приводит к увеличению нижней облачности, понижающей величину уходящего теплового излучения, создавая тем самым парниковый эффект, и обуславливая еще большее потепление климата. Поэтому оценка трендов содержания водяного пара в потепления климата имеет исключительно важное значение, причем не только на глобальном, но и на региональном уровнях.
Цель работы: исследование изменений характеристик влажности и их связь с изменением температуры воздуха над всей территории Западной Сибири в целом, а так же над северной и южной ее частью за период с 1979 по 2015 гг. по данным реанализа.
Для достижения цели решались следующие задачи:
1. Изучение вопроса о содержании водяного пара в атмосфере с помощью литературных источников;
2. Физико-географическое описание объекта исследования - территории Западной Сибири, исследование и учет особенностей климата северной и южной части;
3. Обзор исследований о современных изменениях климата на исследуемой территории;
4. Получение статистических оценок величин, характеризующих содержание водяного пара в тропосфере изучаемого региона как за весь временной интервал в целом, так и в последние десятилетия с учетом сезонов года и особенностей климата на севере и юге территории;
5. Установление связи удельной влажности с приземной температурой воздуха;
6. Сравнение полученных статистических оценок по данным реанализа с данными наземных метеостанций.
В результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы:
1. Анализ удельной влажности на различных высотах в тропосфере Западной Сибири за период 1979-2015 гг. показал, что у поверхности земли значения удельной влажности воздуха достигают наибольших значений и колебаний;
2. В целом для территории, наблюдается увеличение удельной влажности воздуха. Среднее значение за период с 1979-1998 гг. составило 3,7 г/кг, за период с 1999-2015 гг. - 3,82 г/кг, при этом абсолютные максимум и минимум зафиксированы в начале XXI века;
3. Несмотря на положительную величину тренда удельной влажности за весь исследуемый период, в начале XXI века наблюдается уменьшение значений удельной влажности воздуха на всей территории Западной Сибири;
4. Наибольшие изменения, характеризующиеся отрицательными значениями трендов, зафиксированы в зимние и летние месяцы в начале XXI века;
5. В целом, за период исследования 1979-2015 гг. наблюдаются разнонаправленные тенденции изменения удельной влажности у поверхности земли и общего содержания влаги во всем столбе атмосферы. Однако, в начале XXI века отмечается уменьшение обеих величин, при этом их межгодовой ход подобен (коэффициент корреляции равен 0,8);
6. Колебания значений удельной влажности тесно связаны с колебаниями температуры за весь период исследования: коэффициент корреляции равен 0,84, что говорит о подобии временных рядов. При этом наиболее тесная связь наблюдается в период 1999-2015 гг. - коэффициент корреляции равен 0,86.
Таким образом, в данной работе для всей Западной Сибири в целом, а так же отдельно для северной и южной частей территории на нескольких изобарических уровнях рассчитаны среднемесячные и среднегодовые оценки удельной влажности по данным реанализа за период 1979-2015 гг., прослежены межгодовые и сезонные изменения, построены карты пространственного распределения удельной влажности воздуха и ее трендов, проведен корреляционный анализ характеристик влажности , установлена связь удельной влажности с приземной температурой воздуха. Так же проведено сравнение данных наблюдений с метеорологических станций с данными реанализа, и сделан вывод о достоверности исследуемых данных, а значит и о целесообразности использования данных реанализа для решения задач, поставленных в рамках данной работы.
