МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ И СИНОПТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГОЛОЛЕДНО-ИЗМОРОЗЕВЫХ ЯВЛЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Гололедно-изморозевые явления: виды и условия формирования 5
1.1 Виды наземного обледенения 5
1.2 Образование изморози 9
1.3 Образование гололеда 13
2 Материалы и методы исследования 16
2.1 Физико-географическое положение, климатические характеристики и
условия холодного периода года на территории Томской области 16
2.2 Данные для исследования 18
2.3 Методы обработки исходных данных 20
3 Характеристика повторяемости, синоптических и метеорологических
условий, соответствовавших образованию наземных обледенений 22
3.1 Повторяемость гололедно-изморозевых отложений на территории
Томской области 22
3.2 Метеорологические условия 25
3.3 Синоптические условия, соответствующие образованию наземных
обледенений 31
3.4 Сравнительный анализ полученных результатов с теоретическими и
другими экспериментальными исследованиями 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 44
ПРИЛОЖЕНИЕ А Повторяемость синоптических и метеорологических условий, сопутствующих образованию наземных обледенений 47
1 Гололедно-изморозевые явления: виды и условия формирования 5
1.1 Виды наземного обледенения 5
1.2 Образование изморози 9
1.3 Образование гололеда 13
2 Материалы и методы исследования 16
2.1 Физико-географическое положение, климатические характеристики и
условия холодного периода года на территории Томской области 16
2.2 Данные для исследования 18
2.3 Методы обработки исходных данных 20
3 Характеристика повторяемости, синоптических и метеорологических
условий, соответствовавших образованию наземных обледенений 22
3.1 Повторяемость гололедно-изморозевых отложений на территории
Томской области 22
3.2 Метеорологические условия 25
3.3 Синоптические условия, соответствующие образованию наземных
обледенений 31
3.4 Сравнительный анализ полученных результатов с теоретическими и
другими экспериментальными исследованиями 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 44
ПРИЛОЖЕНИЕ А Повторяемость синоптических и метеорологических условий, сопутствующих образованию наземных обледенений 47
Под наземным обледенением предметов понимается покрытие их льдом любого вида (от прозрачного стекловидного до кристаллического) или мокрым снегом. Лед представляет собой термодинамически устойчивое состояние воды при отрицательной температуре и давлении, близком к нормальному. При этом вода в твердом состоянии бывает не в одном, а в нескольких видах, различающихся по структуре отложения льда.
Актуальность данной работы обусловлена тем, что гололедно- изморозевые явления (наземное обледенение, замерзающие осадки) отрицательно влияют на работу различных отраслей хозяйственного комплекса (транспорт, энергетика, строительство и др.) [1]. Это влияние часто проявляется в увеличении массы выступающих предметов и их механических разрушений.
Гололедно-изморозевые явления (ГИЯ) считаются опасными метеорологическими явлениями, которые могут серьезно осложнить деятельность авиации. При наличии таких явлений возникают проблемы при подготовке воздушных судов к полету, а аэродромов - к приему и выпуску самолетов и вертолетов.
Вследствие вышесказанного актуальным является изучение синоптических и метеорологических условий, способствующих образованию гололедно-изморозевых отложений. Это необходимо для более точного диагноза наземных обледенений, и также для усовершенствования способов их прогноза.
На территории Томской области в холодный период года вероятность возникновения гололедно-изморозевых явлений достаточно высокая, хотя по характеристике «толщина стенки гололеда, превышаемая 1 раз в 5 лет», рассматриваемый район относится к слабогололедному району с толщиной от 3 до 5 мм. В отдельных случаях диаметр отложений может достигать 3040 мм. В работе [2] приводится мнение о заниженности величин отложений по данным климатических справочников и СНиП, что связано с локальностью проявлений данных явлений. Кроме этого, считается, что гололедные нагрузки, в связи с потеплением климата возрастут [3]. В тоже время комплексные гололедно-ветровые нагрузки в среднем по территории России уменьшаются [4].
Целью работы является изучение метеорологических и синоптических условий, которые способствуют образованию гололедно-изморозевых явлений на территории Томской области.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Выбрать данные о случаях гололедно-изморозевых явлений из штормовых журналов по Томской области за 2013-2018 гг.
2. Рассчитать число дней, случаев и их средние значения,
продолжительность, рассмотреть суточный и годовой ход
3. Сравнить полученные данные за 2013-2018 гг. с ранее
выполненными исследованиями.
4. Для каждого случая ГИЯ определить метеорологические характеристики на начало его возникновения.
5. Используя карты погоды определить синоптические условия образования гололедно-изморозевых явлений на территории области.
Актуальность данной работы обусловлена тем, что гололедно- изморозевые явления (наземное обледенение, замерзающие осадки) отрицательно влияют на работу различных отраслей хозяйственного комплекса (транспорт, энергетика, строительство и др.) [1]. Это влияние часто проявляется в увеличении массы выступающих предметов и их механических разрушений.
Гололедно-изморозевые явления (ГИЯ) считаются опасными метеорологическими явлениями, которые могут серьезно осложнить деятельность авиации. При наличии таких явлений возникают проблемы при подготовке воздушных судов к полету, а аэродромов - к приему и выпуску самолетов и вертолетов.
Вследствие вышесказанного актуальным является изучение синоптических и метеорологических условий, способствующих образованию гололедно-изморозевых отложений. Это необходимо для более точного диагноза наземных обледенений, и также для усовершенствования способов их прогноза.
На территории Томской области в холодный период года вероятность возникновения гололедно-изморозевых явлений достаточно высокая, хотя по характеристике «толщина стенки гололеда, превышаемая 1 раз в 5 лет», рассматриваемый район относится к слабогололедному району с толщиной от 3 до 5 мм. В отдельных случаях диаметр отложений может достигать 3040 мм. В работе [2] приводится мнение о заниженности величин отложений по данным климатических справочников и СНиП, что связано с локальностью проявлений данных явлений. Кроме этого, считается, что гололедные нагрузки, в связи с потеплением климата возрастут [3]. В тоже время комплексные гололедно-ветровые нагрузки в среднем по территории России уменьшаются [4].
Целью работы является изучение метеорологических и синоптических условий, которые способствуют образованию гололедно-изморозевых явлений на территории Томской области.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Выбрать данные о случаях гололедно-изморозевых явлений из штормовых журналов по Томской области за 2013-2018 гг.
2. Рассчитать число дней, случаев и их средние значения,
продолжительность, рассмотреть суточный и годовой ход
3. Сравнить полученные данные за 2013-2018 гг. с ранее
выполненными исследованиями.
4. Для каждого случая ГИЯ определить метеорологические характеристики на начало его возникновения.
5. Используя карты погоды определить синоптические условия образования гололедно-изморозевых явлений на территории области.
В данной работе было проведено исследование повторяемости различных видов гололедно-изморозевых отложений (гололед, изморозь, отложения мокрого снега). Также была изучена повторяемость метеорологических и синоптических условий, которые способствуют образованию гололедно-изморозевых явлений на территории Томской области за период с 2013 по 2018 годы.
Территориально, гололедно-изморозевые отложения за исследуемый период чаще всего возникают на станциях Александровское (342 случая), Колпашево (281 случай) и Бакчар (280 случаев).
При сравнении полученных характеристик выяснилось, что наиболее распространенным явлением на территории Томской области является изморозь (84,6% случаев), реже всего наблюдается отложения мокрого снега (В 6,7% случаев).
Максимальное количество случаев всех явлений наблюдалось в 2016 году (414 случаев).
Если рассматривать внутригодовую динамику, то для образования изморози наиболее благоприятны декабрь, январь и февраль. Для образования гололеда - октябрь, ноябрь и декабрь. Отложения мокрого снега чаще всего наблюдается в марте, октябре и ноябре.
В ходе работы была проанализирована повторяемость различных метеорологических условий в момент образования разных видов отложений. Так, при образовании всех видов гололедных явлений температура воздуха находилась в интервале от +5 до -30 °С. Для образования гололеда наиболее благоприятной является температура в пределах от 0 до -4,9 °С.
Подавляющее число случаев образования изморози соответствует температуре от -20 до -29,9 °С. Чаще всего отложения мокрого снега возникают при положительной температуре - в пределах от +0,1 до +5 °С.
Скорость ветра, которая способствует образованию гололедно- изморозевых явлений, не превышает 5 м/с. Единственное, что для образования изморози благоприятствуют низкие скорости ветра и штиль, а гололед образовывается при более высоких значениях.
Образованию гололеда благоприятствуют южные и юго-западные потоки, отложениям мокрого снега - юго-западные и юго-юго-западные направления. Изморось может формироваться при разных направлениях ветра, в большинстве случаев - при штиле.
Для всех явлений характерно высокое содержание водяного пара в воздухе, так, значения относительной влажности в момент образования отложений всегда были выше 60%. По большей части, значения относительной влажности находятся в интервале от 91 до 100%. Сопутствующей характеристикой является дефицит точки росы - его значения не превышают 2 °С для гололеда и отложений мокрого снега, а для изморози остается в рамках 4 °С.
Также была рассмотрена повторяемость синоптических условий образования гололедно-изморозевых отложений. Для гололеда наиболее типичным условием образования служит прохождение теплого фронта над пунктом наблюдения.
Для образования изморози повышенное давление является одним из ключевых факторов образования на всех станциях. Существование гребня или антициклона обуславливает наибольшее число случаев изморози на всех рассматриваемых станциях.
Отложения мокрого снега в большинстве случаев были как фронтальными (для станции Томск), так и внутримассовыми - для станций Колпашево и Александровское.
Все полученные результаты повторяемости синоптических и метеорологических условий согласуются с теоретическими положениями.
Сравнение полученных данных с аналогичными исследованиями за другой временной промежуток показало, что синоптические и метеорологические условия, способствующие образованию гололедно- изморозевых явлений на территории Томской области, в целом согласуются с исследованиями, выполненными ранее.
Уточнение метеорологических и синоптических условий может быть полезно для уточнения диагноза наземных обледенений, и также для усовершенствования способов их прогноза.
Территориально, гололедно-изморозевые отложения за исследуемый период чаще всего возникают на станциях Александровское (342 случая), Колпашево (281 случай) и Бакчар (280 случаев).
При сравнении полученных характеристик выяснилось, что наиболее распространенным явлением на территории Томской области является изморозь (84,6% случаев), реже всего наблюдается отложения мокрого снега (В 6,7% случаев).
Максимальное количество случаев всех явлений наблюдалось в 2016 году (414 случаев).
Если рассматривать внутригодовую динамику, то для образования изморози наиболее благоприятны декабрь, январь и февраль. Для образования гололеда - октябрь, ноябрь и декабрь. Отложения мокрого снега чаще всего наблюдается в марте, октябре и ноябре.
В ходе работы была проанализирована повторяемость различных метеорологических условий в момент образования разных видов отложений. Так, при образовании всех видов гололедных явлений температура воздуха находилась в интервале от +5 до -30 °С. Для образования гололеда наиболее благоприятной является температура в пределах от 0 до -4,9 °С.
Подавляющее число случаев образования изморози соответствует температуре от -20 до -29,9 °С. Чаще всего отложения мокрого снега возникают при положительной температуре - в пределах от +0,1 до +5 °С.
Скорость ветра, которая способствует образованию гололедно- изморозевых явлений, не превышает 5 м/с. Единственное, что для образования изморози благоприятствуют низкие скорости ветра и штиль, а гололед образовывается при более высоких значениях.
Образованию гололеда благоприятствуют южные и юго-западные потоки, отложениям мокрого снега - юго-западные и юго-юго-западные направления. Изморось может формироваться при разных направлениях ветра, в большинстве случаев - при штиле.
Для всех явлений характерно высокое содержание водяного пара в воздухе, так, значения относительной влажности в момент образования отложений всегда были выше 60%. По большей части, значения относительной влажности находятся в интервале от 91 до 100%. Сопутствующей характеристикой является дефицит точки росы - его значения не превышают 2 °С для гололеда и отложений мокрого снега, а для изморози остается в рамках 4 °С.
Также была рассмотрена повторяемость синоптических условий образования гололедно-изморозевых отложений. Для гололеда наиболее типичным условием образования служит прохождение теплого фронта над пунктом наблюдения.
Для образования изморози повышенное давление является одним из ключевых факторов образования на всех станциях. Существование гребня или антициклона обуславливает наибольшее число случаев изморози на всех рассматриваемых станциях.
Отложения мокрого снега в большинстве случаев были как фронтальными (для станции Томск), так и внутримассовыми - для станций Колпашево и Александровское.
Все полученные результаты повторяемости синоптических и метеорологических условий согласуются с теоретическими положениями.
Сравнение полученных данных с аналогичными исследованиями за другой временной промежуток показало, что синоптические и метеорологические условия, способствующие образованию гололедно- изморозевых явлений на территории Томской области, в целом согласуются с исследованиями, выполненными ранее.
Уточнение метеорологических и синоптических условий может быть полезно для уточнения диагноза наземных обледенений, и также для усовершенствования способов их прогноза.
Подобные работы
- ОСАДКИ ЗИМНЕГО ПЕРИОДА В РАЙОНЕ ТОМСКА
Бакалаврская работа, гидрология. Язык работы: Русский. Цена: 4270 р. Год сдачи: 2017