ГРОЗОВАЯ АКТИВНОСТЬ НАД ТЕРРИТОРИЕЙ АЛТАЯ
|
Аннотация 3
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Описание территории исследования и методы наблюдения за грозами 6
1.1 Физико-географическое описание территории 6
1.2 Визуально-слуховые,инструментальные и спутниковые методы наблюдения за грозами 8
1.3 Материалы и методы исследования и обработки данных 12
1.4 Причины наблюдаемых изменений глобального климата 14
1.5 Влияние неантропогенных факторов на современный климат 15
1.6 Роль конвекции в образовании молнии 17
1.7 Пространственное распределение числа дней с грозой и плотности разрядов молний в землю 22
2 Анализ данных метеовеличин и явлений погоды и оценка их статистической
значимости над территорией Республики Алтай 26
2.1 Анализ среднегодовой температуры 26
2.2 Анализ среднегодовых осадков на исследуемой территории 38
3 Построение карт плотности молний, трендов среднегодовой температуры и
осадков, и их сравнение. Сравнение с другими источниками данных значений исследуемых метеопараметров 44
3.1 Построение карт в системе Python и их анализ 44
3.2 Сравнение с другими источниками данных значений исследуемых
метеопараметров 47
Заключение 52
Список использованной литературы 55
Приложение А 59
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Описание территории исследования и методы наблюдения за грозами 6
1.1 Физико-географическое описание территории 6
1.2 Визуально-слуховые,инструментальные и спутниковые методы наблюдения за грозами 8
1.3 Материалы и методы исследования и обработки данных 12
1.4 Причины наблюдаемых изменений глобального климата 14
1.5 Влияние неантропогенных факторов на современный климат 15
1.6 Роль конвекции в образовании молнии 17
1.7 Пространственное распределение числа дней с грозой и плотности разрядов молний в землю 22
2 Анализ данных метеовеличин и явлений погоды и оценка их статистической
значимости над территорией Республики Алтай 26
2.1 Анализ среднегодовой температуры 26
2.2 Анализ среднегодовых осадков на исследуемой территории 38
3 Построение карт плотности молний, трендов среднегодовой температуры и
осадков, и их сравнение. Сравнение с другими источниками данных значений исследуемых метеопараметров 44
3.1 Построение карт в системе Python и их анализ 44
3.2 Сравнение с другими источниками данных значений исследуемых
метеопараметров 47
Заключение 52
Список использованной литературы 55
Приложение А 59
Изменение климата - постепенное изменение средних климатических характеристик (температуры, осадков, грозой активности, испарения и т.д.), определяющих его, в течение длительного периода времени. Проблема изменения климата является актуальной не только в настоящее время, но и в обозримом будущем, как в глобальном, так и региональном аспекте. Поэтому анализ изменчивости ряда климатических характеристик важен для каждого региона.
Влияние изменений климата, а именно, увеличение температуры воздуха не только в зимние, но и в летние месяцы, запускает процесс испарения влаги. Поступая в атмосферу, влага делает ее неустойчивой и благоприятной для образования молний. А с учетом того, что на территории Горного Алтая грозовая активность выше чем над Западной Сибирью, актуально понять насколько она изменилась на фоне меняющегося климата.
Республика Алтай расположена в наиболее возвышенной части Саянской горной системы. Абсолютные отметки высот постепенно увеличиваются с севера к югу и могут достигать 4500 метров над уровнем моря — самая высокая точка здесь — гора Белуха. Формирование рельефа региона обусловлено особенностями геологического строения и историей его развития. Наиболее значительные поднятия новейшего времени представлены высокими горными хребтами, в осевых частях которых сохранились современные ледники. В пределах высот от 1000 до 2000 метров сформировался среднегорный рельеф [9], где преобладают крутые россыпные склоны и узкие V-образные долины. Среди них выделяются долины рек Чуя и Катунь.
Развитие туризма и повышение урожайности сельскохозяйственных угодий на территории республики Алтай, повышение эффективности использования земель сельхоз назначения и конкурентоспособности сельскохозяйственного производства является актуальной и приоритетной задачей развития агропромышленного комплекса и туризма.
сельскохозяйственных земель в современном мире становится все более сложной и, в то же время, не терпящей отлагательства, задачей. Задача повышения урожайности сельскохозяйственных культур и снижение себестоимости продукции не может быть решена без привлечения современных средств сбора информации, ее обработки и представления в удобном виде для непосредственных производителей сельхозпродукции. Из- за роста туристических комплексов на территории Республики Алтай необходимо увеличение производства сельскохозяйственной продукции и ее сохранности.
Увеличение теплообеспеченности сельскохозяйственных культур является благоприятным фактором сельскохозяйственного производства в регионах умеренного климата. Поэтому важным для характеристики продукционной способности сельскохозяйственных культур является оценка агроклиматических ресурсов конкретной территории, в первую очередь- температуры воздуха и количества выпавших осадков.
По причине развития туризма необходимо знать распределение грозовой активности: плотности разрядов молнии и числа дней с грозой.
Актуальность подобных исследований обусловлена активным строительством туристических объектов в регионе и потребностью в разработке эффективных мер молниезащиты. В связи с развитием туризма важно иметь данные о распределении грозовой активности, включая плотность молниевых разрядов и количество грозовых дней в году.
Целью работы является исследование изменчивости температуры воздуха, количества выпавших осадков и числа дней с грозой на территории республики Горный Алтай в условиях современной волны глобального потепления. Так же использовались 2 станции, находящиеся на территории республики Тыва, для плотности построения и интерполяции карт в Phyton.
Объектом исследования являются данные с 8 метеорологических станций:
Горно-Алтайск (51,9606 с.ш., 85,9189 в.д.),Чемал (51.409530 с.ш, 86.001938 в.д) Усть-Кокса(50.28с.ш.,85.62в.д.), Онгудай (50.77 с.ш., 86.13 в.д.),
Кош-Агач (50.00 с.ш., 88.68 в.д.) Кара-Тюрек (50.00 с.ш.,86.42в.д.),
Мугур-Аксы (Тува)(50.37с.ш.,90.43в.д.), Эрзин (Тува), (50.27с.ш., 95.12 в.д.).
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Сформировать многолетние ряды температуры воздуха, количества выпавших осадков, числа дней с грозой за период грозового сезона (май-сентябрь).
2. Определить наличие статистически значимых тенденций в анализируемых рядах.
3. Сравнить многолетние ряды данных температуры воздуха и количества осадков взятых с сайтов www.pogodaiklimat.ru [37] и с сайта ВНИИГМИ МЦД http://meteo.ru/data/[38].
4. Построить карты распределения трендов многолетних (за 30 лет) значений температуры воздуха и суммы выпавших осадков.
5. Построить карту плотности разрядов молнии по спутниковым данным за период 1995-2000гг. над Республикой Алтай. Сравнить с результатами WWLLN и с изменчивостью температуры воздуха, влажности и числа дней с грозой.
Влияние изменений климата, а именно, увеличение температуры воздуха не только в зимние, но и в летние месяцы, запускает процесс испарения влаги. Поступая в атмосферу, влага делает ее неустойчивой и благоприятной для образования молний. А с учетом того, что на территории Горного Алтая грозовая активность выше чем над Западной Сибирью, актуально понять насколько она изменилась на фоне меняющегося климата.
Республика Алтай расположена в наиболее возвышенной части Саянской горной системы. Абсолютные отметки высот постепенно увеличиваются с севера к югу и могут достигать 4500 метров над уровнем моря — самая высокая точка здесь — гора Белуха. Формирование рельефа региона обусловлено особенностями геологического строения и историей его развития. Наиболее значительные поднятия новейшего времени представлены высокими горными хребтами, в осевых частях которых сохранились современные ледники. В пределах высот от 1000 до 2000 метров сформировался среднегорный рельеф [9], где преобладают крутые россыпные склоны и узкие V-образные долины. Среди них выделяются долины рек Чуя и Катунь.
Развитие туризма и повышение урожайности сельскохозяйственных угодий на территории республики Алтай, повышение эффективности использования земель сельхоз назначения и конкурентоспособности сельскохозяйственного производства является актуальной и приоритетной задачей развития агропромышленного комплекса и туризма.
сельскохозяйственных земель в современном мире становится все более сложной и, в то же время, не терпящей отлагательства, задачей. Задача повышения урожайности сельскохозяйственных культур и снижение себестоимости продукции не может быть решена без привлечения современных средств сбора информации, ее обработки и представления в удобном виде для непосредственных производителей сельхозпродукции. Из- за роста туристических комплексов на территории Республики Алтай необходимо увеличение производства сельскохозяйственной продукции и ее сохранности.
Увеличение теплообеспеченности сельскохозяйственных культур является благоприятным фактором сельскохозяйственного производства в регионах умеренного климата. Поэтому важным для характеристики продукционной способности сельскохозяйственных культур является оценка агроклиматических ресурсов конкретной территории, в первую очередь- температуры воздуха и количества выпавших осадков.
По причине развития туризма необходимо знать распределение грозовой активности: плотности разрядов молнии и числа дней с грозой.
Актуальность подобных исследований обусловлена активным строительством туристических объектов в регионе и потребностью в разработке эффективных мер молниезащиты. В связи с развитием туризма важно иметь данные о распределении грозовой активности, включая плотность молниевых разрядов и количество грозовых дней в году.
Целью работы является исследование изменчивости температуры воздуха, количества выпавших осадков и числа дней с грозой на территории республики Горный Алтай в условиях современной волны глобального потепления. Так же использовались 2 станции, находящиеся на территории республики Тыва, для плотности построения и интерполяции карт в Phyton.
Объектом исследования являются данные с 8 метеорологических станций:
Горно-Алтайск (51,9606 с.ш., 85,9189 в.д.),Чемал (51.409530 с.ш, 86.001938 в.д) Усть-Кокса(50.28с.ш.,85.62в.д.), Онгудай (50.77 с.ш., 86.13 в.д.),
Кош-Агач (50.00 с.ш., 88.68 в.д.) Кара-Тюрек (50.00 с.ш.,86.42в.д.),
Мугур-Аксы (Тува)(50.37с.ш.,90.43в.д.), Эрзин (Тува), (50.27с.ш., 95.12 в.д.).
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Сформировать многолетние ряды температуры воздуха, количества выпавших осадков, числа дней с грозой за период грозового сезона (май-сентябрь).
2. Определить наличие статистически значимых тенденций в анализируемых рядах.
3. Сравнить многолетние ряды данных температуры воздуха и количества осадков взятых с сайтов www.pogodaiklimat.ru [37] и с сайта ВНИИГМИ МЦД http://meteo.ru/data/[38].
4. Построить карты распределения трендов многолетних (за 30 лет) значений температуры воздуха и суммы выпавших осадков.
5. Построить карту плотности разрядов молнии по спутниковым данным за период 1995-2000гг. над Республикой Алтай. Сравнить с результатами WWLLN и с изменчивостью температуры воздуха, влажности и числа дней с грозой.
Таким образом, в результате проделанной работы можно сделать выводы:
1) Максимальная среднемесячная температура в мае зарегистрирована на станции Горно-Алтайск и составила +16,9°С. Минимальная температура обнаружена на станции Кара-Тюрек и составила -3,0°С.
В июне максимальная среднемесячная температура выявлена так же на станции Горно-Алтайск. Ее значение +20,6°С. Минимальный показатель так же зарегистрирован на станции Кара-Тюрек и составил +2,0°С.
Среднемесячный температурный максимум за июль оказался на территории станции Эрзин, а минимум так же на станции Кара-Тюрек. Эти показатели равны +22,7°С и +5,9 соответственно.
Также как и для и июля, температурный максимум в августе оказался на территории станции Эрзин, а минимум на станции Кара-Тюрек. Значения составили +21,6°С и +4,6°С. Для сентября максимум и минимум среднемесячных температур находился на станциях Горно-Алтайск и Кара- Тюрек. Показатели составили +13,8°С и -1,9°С соответственно.
Из полученных данных следует что самые высокие температуры за период грозовой активности май-сентябрь наблюдаются на станции Горно-Алтайск и Эрзин. На данных станциях зарегистрирована повышенная тенденция на увеличение среднегодовой температуры и осадков. Следовательно, с увеличением данных метеопараметров будет увеличиваться плотность молний и число дней с грозой.
Самые низкие температуры наблюдались на станции Кара-Тюрек. В районе этой станции находится сектор с пониженным трендом среднегодовой температуры и годового количества осадков. А значение тренда годового количества осадков оказалось отрицательным, что говорит о том, что в данном регионе уменьшается количество осадков, а следовательно и будет понижаться плотность молний и число дней с грозой.
Для станции Чемал был выявлен тренд на повышение числа дней с грозой в июне-августе за период 2011-2024гг. Тренд на понижение выявлен в мае-июне. Для станции Кош-Агач выявлен тренд на понижение числа дней с грозой за июнь-август за исследуемый период, что соответствует данным по созданным картам в Python.
2) Статистически значимое увеличение значений не получено для следующих рядов: среднемесячной температуры, годового количества осадков за исследуемый период.
3) Сравнение многолетних рядов данных вызвало трудности в силу того что, данные о среднемесячной температуре присутствуют не для всех станций.
Совпадение ростов и падений среднемесячных температур с мая по июль и с июля по сентябрь говорит о достоверности обоих источников информации. Максимальная разница в значениях составила 1,4°С.
Данные о количестве осадков не сравнивались из-за наличия в ВНИИГМИ МЦД только средних значений осадков за все время. А сравнение месячных значений количества осадков в данном исследовании не имеет смысла.
4) Карта распределения трендов среднегодовой температуры и осадков позволяет обнаружить в районе Горно-Алтайска зону повышения этих значений.
5) Данные на карте плотности грозовой активности со спутника и WWLN показывают схожий очаг повышенной активности гроз в районе Горно-Алтайска. Соответственно и очаг повышенных значений трендов среднегодовой температуры и осадков совпадает с данными о грозовой активности.
Увеличению среднегодовой температуры воздуха на исследуемой территории соответствует повышение значений плотности молний и годового количества осадков. Зона повышенной грозовой активности в районе Горно¬Алтайска частично совпадает с данными о числе дней с грозой на станции Чемал. Таким же образом, зона повышенных значений трендов среднегодовой 53
температуры и годового количества осадков совпадает с данными о повышенной плотности грозовой активности со спутника <> и данными с WWLLN. Совпадение обнаружено на участке между 51-53°с.ш. и 85-87°в.д. В данном секторе находятся населенные пункты такие как: город Горно-Алтайск, село Чемал, село Онгудай, село Усть-Кан, село Шебалино.
Таким образом можно сделать заключение, что увеличение грозовой активности в исследуемом регионе обусловлено изменчивостью среднегодовой температуры. Так же с увеличением среднегодовой температуры повышается годовое количество осадков, что так же говорит о увеличении грозовой активности.
Полученные данные о повышенной грозовой активности в районе Горно-Алтайска позволяют сделать вывод о том что, в данном регионе необходимо развивать молниезащитную инфраструктуру, поскольку республика Алтай является местом активных туристических поездок и путешествий.
Поскольку грозовая активность на территории Горного Алтая высокая, а развитие туризма и аграрных секторов экономики и обеспечение надежности защиты лесов от возгорания требуют качественной регистрации молний, территорию необходимо обеспечить качественными регистраторами гроз. Грозопеленгационные системы (ГПС) определяют в режиме реального времени наибольшее число характеристик грозовой активности, которые не могут быть получены при наблюдениях на метеорологических станциях, путем дискретных измерений метеорологических радиолокаторов (периодичность раз в 10 мин) или метеорологических спутников. С помощью системы можно определить координаты точки удара молнии (широта и долгота), плотность разрядов молнии в землю (N, разр/км2 год), полярность и силу тока молнии между облаком и землей, что обеспечит надежность развития и отраслей экономики и туризма.
1) Максимальная среднемесячная температура в мае зарегистрирована на станции Горно-Алтайск и составила +16,9°С. Минимальная температура обнаружена на станции Кара-Тюрек и составила -3,0°С.
В июне максимальная среднемесячная температура выявлена так же на станции Горно-Алтайск. Ее значение +20,6°С. Минимальный показатель так же зарегистрирован на станции Кара-Тюрек и составил +2,0°С.
Среднемесячный температурный максимум за июль оказался на территории станции Эрзин, а минимум так же на станции Кара-Тюрек. Эти показатели равны +22,7°С и +5,9 соответственно.
Также как и для и июля, температурный максимум в августе оказался на территории станции Эрзин, а минимум на станции Кара-Тюрек. Значения составили +21,6°С и +4,6°С. Для сентября максимум и минимум среднемесячных температур находился на станциях Горно-Алтайск и Кара- Тюрек. Показатели составили +13,8°С и -1,9°С соответственно.
Из полученных данных следует что самые высокие температуры за период грозовой активности май-сентябрь наблюдаются на станции Горно-Алтайск и Эрзин. На данных станциях зарегистрирована повышенная тенденция на увеличение среднегодовой температуры и осадков. Следовательно, с увеличением данных метеопараметров будет увеличиваться плотность молний и число дней с грозой.
Самые низкие температуры наблюдались на станции Кара-Тюрек. В районе этой станции находится сектор с пониженным трендом среднегодовой температуры и годового количества осадков. А значение тренда годового количества осадков оказалось отрицательным, что говорит о том, что в данном регионе уменьшается количество осадков, а следовательно и будет понижаться плотность молний и число дней с грозой.
Для станции Чемал был выявлен тренд на повышение числа дней с грозой в июне-августе за период 2011-2024гг. Тренд на понижение выявлен в мае-июне. Для станции Кош-Агач выявлен тренд на понижение числа дней с грозой за июнь-август за исследуемый период, что соответствует данным по созданным картам в Python.
2) Статистически значимое увеличение значений не получено для следующих рядов: среднемесячной температуры, годового количества осадков за исследуемый период.
3) Сравнение многолетних рядов данных вызвало трудности в силу того что, данные о среднемесячной температуре присутствуют не для всех станций.
Совпадение ростов и падений среднемесячных температур с мая по июль и с июля по сентябрь говорит о достоверности обоих источников информации. Максимальная разница в значениях составила 1,4°С.
Данные о количестве осадков не сравнивались из-за наличия в ВНИИГМИ МЦД только средних значений осадков за все время. А сравнение месячных значений количества осадков в данном исследовании не имеет смысла.
4) Карта распределения трендов среднегодовой температуры и осадков позволяет обнаружить в районе Горно-Алтайска зону повышения этих значений.
5) Данные на карте плотности грозовой активности со спутника и WWLN показывают схожий очаг повышенной активности гроз в районе Горно-Алтайска. Соответственно и очаг повышенных значений трендов среднегодовой температуры и осадков совпадает с данными о грозовой активности.
Увеличению среднегодовой температуры воздуха на исследуемой территории соответствует повышение значений плотности молний и годового количества осадков. Зона повышенной грозовой активности в районе Горно¬Алтайска частично совпадает с данными о числе дней с грозой на станции Чемал. Таким же образом, зона повышенных значений трендов среднегодовой 53
температуры и годового количества осадков совпадает с данными о повышенной плотности грозовой активности со спутника <
Таким образом можно сделать заключение, что увеличение грозовой активности в исследуемом регионе обусловлено изменчивостью среднегодовой температуры. Так же с увеличением среднегодовой температуры повышается годовое количество осадков, что так же говорит о увеличении грозовой активности.
Полученные данные о повышенной грозовой активности в районе Горно-Алтайска позволяют сделать вывод о том что, в данном регионе необходимо развивать молниезащитную инфраструктуру, поскольку республика Алтай является местом активных туристических поездок и путешествий.
Поскольку грозовая активность на территории Горного Алтая высокая, а развитие туризма и аграрных секторов экономики и обеспечение надежности защиты лесов от возгорания требуют качественной регистрации молний, территорию необходимо обеспечить качественными регистраторами гроз. Грозопеленгационные системы (ГПС) определяют в режиме реального времени наибольшее число характеристик грозовой активности, которые не могут быть получены при наблюдениях на метеорологических станциях, путем дискретных измерений метеорологических радиолокаторов (периодичность раз в 10 мин) или метеорологических спутников. С помощью системы можно определить координаты точки удара молнии (широта и долгота), плотность разрядов молнии в землю (N, разр/км2 год), полярность и силу тока молнии между облаком и землей, что обеспечит надежность развития и отраслей экономики и туризма.
Подобные работы
- ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНВЕКЦИИ В ДНИ С ГРОЗОЙ В АТМОСФЕРЕ АЛТАЯ
Дипломные работы, ВКР, география. Язык работы: Русский. Цена: 4600 р. Год сдачи: 2024