ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЧИВОСТИ ГРОЗОВОЙ АКТИВНОСТИ НАД ТЕРРИТОРИЕЙ СИБИРСКОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО ОКРУГА
|
Введение 6
1 Условия образования гроз и методы их обнаружения 8
1.1 Грозы как элемент глобальной электрической цепи 8
1.2 Образование электрического поля 8
1.3 Физическая природа атмосферного электричества 10
1.4 Глобальная электрическая цепь 11
1.5 Разряды в атмосфере земли 12
1.6 Структура грозового облака 15
1.7 Образование молнии 16
1.8 Источники данных об активности гроз 17
2 Причины изменчивости грозовой активности 23
2.1 Пространственное распределение числа дней с грозой по результатам
предыдущих исследований 23
2.2 Физико-географическое описание территории Сибирского федерального
округа 24
2.3 Глобальное потепление 25
2.4 Влияние глобального потепления на агроклиматические ресурсы 27
2.5 Исходные материалы и методы исследования 29
3 Анализ многолетней изменчивости грозовой активности на исследуемой
территории 31
3.1 Многолетняя изменчивость 31
3.2 Выявление статистической значимости тенденций 34
3.3 Корреляция 37
3.4 Цикличность 38
3.5 Сравнение изменчивости температурно-влажностных показателей
теплого периода с грозовой активностью 41
Заключение 44
Список использованной литературы 46
Приложение А 51
Приложение Б 52
Приложение В 61
1 Условия образования гроз и методы их обнаружения 8
1.1 Грозы как элемент глобальной электрической цепи 8
1.2 Образование электрического поля 8
1.3 Физическая природа атмосферного электричества 10
1.4 Глобальная электрическая цепь 11
1.5 Разряды в атмосфере земли 12
1.6 Структура грозового облака 15
1.7 Образование молнии 16
1.8 Источники данных об активности гроз 17
2 Причины изменчивости грозовой активности 23
2.1 Пространственное распределение числа дней с грозой по результатам
предыдущих исследований 23
2.2 Физико-географическое описание территории Сибирского федерального
округа 24
2.3 Глобальное потепление 25
2.4 Влияние глобального потепления на агроклиматические ресурсы 27
2.5 Исходные материалы и методы исследования 29
3 Анализ многолетней изменчивости грозовой активности на исследуемой
территории 31
3.1 Многолетняя изменчивость 31
3.2 Выявление статистической значимости тенденций 34
3.3 Корреляция 37
3.4 Цикличность 38
3.5 Сравнение изменчивости температурно-влажностных показателей
теплого периода с грозовой активностью 41
Заключение 44
Список использованной литературы 46
Приложение А 51
Приложение Б 52
Приложение В 61
На территории Западной Сибири современные климатические изменения проявляются, не только в изменении средних величин, но и в резком увеличении частоты экстремальных климатических событий [1]. Во многих районах увеличивается частота и интенсивность ряда неблагоприятных погодных явлений: штормов, гроз, экстремальной жары, наводнений, засух, лесных пожаров и др.
Целью настоящей работы является анализ изменчивости числа дней с грозой на территории Сибирского федерального округа и выявление районов с увеличивающейся грозовой активностью.
На выбранной для настоящих исследований территории ранее были изучены агроклиматические ресурсы в условиях наблюдающегося быстрого изменение климата в конце XX и начале XXI веков [1]. Анализ «выявил статистически значимые, наиболее выраженные в последние два десятилетия, тенденции роста сумм активных температур, продолжительности вегетационного периода за счет более раннего, на 5-7 дней, наступления дат устойчивого перехода через 5 °С весной и более позднего, на 2-4 дня, осенью» [1]. При этом тенденции изменения сумм осадков над разными частями территории не одинаковы.
На фоне полученных в статье [1] результатов, представляет научный интерес изменчивость грозовой активности над данным регионом. Это исследование актуально, поскольку карты среднего годового числа дней с грозой над Западной Сибирью используются для выбора молниезащитных мероприятий. Изменившееся в последние десятилетия температурно-влажностные характеристики атмосферы могут изменить и тенденции грозовой активности, и их средние значения в последние десятилетия.
Поскольку инструментальная регистрация молниевой активности над территорией Сибирского федерального округа отсутствует, актуально картировать параметры грозовой активности, регистрируемые метеорологическими станциями визуально и выделять территории над которыми зафиксировано увеличение грозовой активности. Над этими регионами можно ожидать и увеличение градовой активности, а, следовательно, необходимо корректировать методики прогноза опасных конвективных явлений.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1. С сайта ВНИИГМИ МЦД скачать информацию о числе дней с грозой за период 1971-2022гг. и провести статистическую обработку.
2. Построить рисунки многолетней изменчивости числа дней с грозой и определить статистическую значимость тенденций.
3. Исследовать цикличность грозовой активности на разных станциях, составить по ним таблицу и описать их сравнение.
4. Составить таблицу, в которой привести средние значения числа дней с грозой за разные десятилетия.
5. Построить карты отражающие полученные результаты
исследования.
6. Сравнить полученные результаты с тенденциями температуры воздуха и осадков, опубликованными в работе [1].
Целью настоящей работы является анализ изменчивости числа дней с грозой на территории Сибирского федерального округа и выявление районов с увеличивающейся грозовой активностью.
На выбранной для настоящих исследований территории ранее были изучены агроклиматические ресурсы в условиях наблюдающегося быстрого изменение климата в конце XX и начале XXI веков [1]. Анализ «выявил статистически значимые, наиболее выраженные в последние два десятилетия, тенденции роста сумм активных температур, продолжительности вегетационного периода за счет более раннего, на 5-7 дней, наступления дат устойчивого перехода через 5 °С весной и более позднего, на 2-4 дня, осенью» [1]. При этом тенденции изменения сумм осадков над разными частями территории не одинаковы.
На фоне полученных в статье [1] результатов, представляет научный интерес изменчивость грозовой активности над данным регионом. Это исследование актуально, поскольку карты среднего годового числа дней с грозой над Западной Сибирью используются для выбора молниезащитных мероприятий. Изменившееся в последние десятилетия температурно-влажностные характеристики атмосферы могут изменить и тенденции грозовой активности, и их средние значения в последние десятилетия.
Поскольку инструментальная регистрация молниевой активности над территорией Сибирского федерального округа отсутствует, актуально картировать параметры грозовой активности, регистрируемые метеорологическими станциями визуально и выделять территории над которыми зафиксировано увеличение грозовой активности. Над этими регионами можно ожидать и увеличение градовой активности, а, следовательно, необходимо корректировать методики прогноза опасных конвективных явлений.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1. С сайта ВНИИГМИ МЦД скачать информацию о числе дней с грозой за период 1971-2022гг. и провести статистическую обработку.
2. Построить рисунки многолетней изменчивости числа дней с грозой и определить статистическую значимость тенденций.
3. Исследовать цикличность грозовой активности на разных станциях, составить по ним таблицу и описать их сравнение.
4. Составить таблицу, в которой привести средние значения числа дней с грозой за разные десятилетия.
5. Построить карты отражающие полученные результаты
исследования.
6. Сравнить полученные результаты с тенденциями температуры воздуха и осадков, опубликованными в работе [1].
В работе проведен анализ изменчивости числа дней с грозой на территории Сибирского федерального округа и выявление районов с увеличивающейся грозовой активностью.
Результаты:
1. Г розовой сезон на исследуемой территории начинается в апреле, а заканчивается в октябре.
2. Средние годовые значения числа дней с грозой на исследуемой территории за период с 1978 по 2022 гг. изменяются в пределах с 16 до 29 дней. Наибольшее значение (48 дней) наблюдалось в 2005 году на станции Красноярск (56°с.ш.; 92°в.д.). Наименьшее (7 дней) в 1988 году на станции Славгород (52 ° с.ш; 78 ° в.д.).
3. Максимум средних значений числа дней с грозой выявлен на юге Сибирского федерального округа. Минимум - в западной части исследуемой территории.
4. Статистически значимое увеличение значений числа дней с грозой за исследуемый период получено для 35% станций находящихся в центральной и восточной частях территории.
5. В северной части исследуемой территории грозовая активность больше увеличивается, нежели в южной.
6. На севере территории наблюдается увеличение числа дней с грозой на три дня за десятилетие, а на юге на один день.
7. Сравнение средних десятилетних значений числа дней с грозой за исследуемый интервал времени, определило десятилетия с самым высоким уровнем грозовой активности. Например, на станции Кузедеево среднее десятилетнее значение за 2011-2020 гг. составило 33 дня.
8. Статистически значимые коэффициенты корреляции обнаружены между значениями многолетней изменчивости числа дней с грозой на 50% станций. Причем наибольшая скоррелированность значений замечена в южной части территории.
9. Выявлена цикличность грозовой активности с периодами 3, 4-5, 7-9, 11 и 15-и летними значениями. Для северо-восточной части характерны 15- ти летние периоды. Для юго-западной территории - 4-х и 11-ти летние значения. Цикличность грозовой активности совпадает с цикличностью, выявленной в [3, 30.31].
10. Впервые, в северо-западной части СФО выявлены 8-и летние циклы. На западе выявлен цикл с 9-и летней периодичностью. На северо- востоке выявлены 15-и летние циклы грозовой активности.
11. Среднее число дней с грозой в последнее десятилетие исследуемого периода в южных районах больше, чем в северных. Однако, мезомасштабные сравнения грозовой активности на исследуемой территории демонстрируют неравномерность.
12. Карты-схемы пространственного распределения средних значений числа дней с грозой и тенденций их изменчивости за 1978 - 2022 гг., 2001 - 2020 гг., могут использоваться для решения практических целей.
Таким образом можно сделать заключение, что изменчивость грозовой активности Сибирского федерального округа в разных частях территории разная. Наибольшее увеличение числа дней с грозой наблюдается на севере, а наименьшее на юге. Наибольшее среднегодовое число дней с грозой зарегистрировано на юге, а наименьшее на западе.
Результаты:
1. Г розовой сезон на исследуемой территории начинается в апреле, а заканчивается в октябре.
2. Средние годовые значения числа дней с грозой на исследуемой территории за период с 1978 по 2022 гг. изменяются в пределах с 16 до 29 дней. Наибольшее значение (48 дней) наблюдалось в 2005 году на станции Красноярск (56°с.ш.; 92°в.д.). Наименьшее (7 дней) в 1988 году на станции Славгород (52 ° с.ш; 78 ° в.д.).
3. Максимум средних значений числа дней с грозой выявлен на юге Сибирского федерального округа. Минимум - в западной части исследуемой территории.
4. Статистически значимое увеличение значений числа дней с грозой за исследуемый период получено для 35% станций находящихся в центральной и восточной частях территории.
5. В северной части исследуемой территории грозовая активность больше увеличивается, нежели в южной.
6. На севере территории наблюдается увеличение числа дней с грозой на три дня за десятилетие, а на юге на один день.
7. Сравнение средних десятилетних значений числа дней с грозой за исследуемый интервал времени, определило десятилетия с самым высоким уровнем грозовой активности. Например, на станции Кузедеево среднее десятилетнее значение за 2011-2020 гг. составило 33 дня.
8. Статистически значимые коэффициенты корреляции обнаружены между значениями многолетней изменчивости числа дней с грозой на 50% станций. Причем наибольшая скоррелированность значений замечена в южной части территории.
9. Выявлена цикличность грозовой активности с периодами 3, 4-5, 7-9, 11 и 15-и летними значениями. Для северо-восточной части характерны 15- ти летние периоды. Для юго-западной территории - 4-х и 11-ти летние значения. Цикличность грозовой активности совпадает с цикличностью, выявленной в [3, 30.31].
10. Впервые, в северо-западной части СФО выявлены 8-и летние циклы. На западе выявлен цикл с 9-и летней периодичностью. На северо- востоке выявлены 15-и летние циклы грозовой активности.
11. Среднее число дней с грозой в последнее десятилетие исследуемого периода в южных районах больше, чем в северных. Однако, мезомасштабные сравнения грозовой активности на исследуемой территории демонстрируют неравномерность.
12. Карты-схемы пространственного распределения средних значений числа дней с грозой и тенденций их изменчивости за 1978 - 2022 гг., 2001 - 2020 гг., могут использоваться для решения практических целей.
Таким образом можно сделать заключение, что изменчивость грозовой активности Сибирского федерального округа в разных частях территории разная. Наибольшее увеличение числа дней с грозой наблюдается на севере, а наименьшее на юге. Наибольшее среднегодовое число дней с грозой зарегистрировано на юге, а наименьшее на западе.