Динамика снежного покрова на территории Татарстана во второй половине XX столетия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.30, кандидат географических наук Батршина, Софья Фаритовна

• Батршина, Софья Фаритовна
• кандидат географических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат географических наук Батршина, Софья Фаритовна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.2. СНЕЖНЫЙ ПОКРОВ КАК ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКТОР.

1.3. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ СНЕЖНОГО ПОКРОВА.

1.4. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТАТАРСТАНА.

1.5. КЛИМАТООБРАЗУЮЩИЕ ФАКТОРЫ.

ГЛАВА 2. ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО И ЦИРКУЛЯЦИОННОГО РЕЖИМОВ В ТАТАРСТАНЕ.

2.1. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ХОЛОДНОГО ПОЛУГОДИЯ В РЕСПУБЛИКЕ ТАТАРСТАН.

2.2. АТМОСФЕРНО-ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ УСЛОВИЯ.

2.2.1. Циркуляционные факторы климата. Воздушные массы.

2.2.2. Формы циркуляции Вангенгейма - Гирса.

ГЛАВА 3. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЗАЛЕГАНИЯ УСТОЙЧИВОГО СНЕЖНОГО ПОКРОВА.

3.1. ОБРАЗОВАНИЕ УСТОЙЧИВОГО СНЕЖНОГО ПОКРОВА.

3.2. РАЗРУШЕНИЕ УСТОЙЧИВОГО СНЕЖНОГО Л ПОКРОВА.

3.3. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЗАЛЕГАНИЯ УСТОЙЧИВОГО СНЕЖНОГО ПОКРОВА.

3.4. ЗАВИСИМОСТЬ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЗАЛЕГАНИЯ УСТОЙЧИВОГО СНЕЖНОГО ПОКРОВА ОТ СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА ХОЛОДНОГО ПЕРИОДА.

ГЛАВА 4. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХАРАКТЕРИСТИК СНЕЖНОГО ПОКРОВА.

4.1. ДИНАМИКА ВЫСОТЫ СНЕЖНОГО ПОКРОВА И ЗАПАСОВ ВОДЫ В НЕМ С 1961 ПО 2001 г.

4.2. ВЛИЯНИЕ ВОДОХРАНИЛИЩ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗИМНИХ ОСАДКОВ.

4.3. СНЕЖНЫЙ ПОКРОВ В РАИФСКОМ ЗАПОВЕДНИКЕ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика снежного покрова на территории Татарстана во второй половине XX столетия»

Республика Татарстан - регион, обладающий весьма ч выраженными контрастами в распределении и режиме снежного покрова. В последние десятилетия XX столетия зафиксировано глобальное потепление климата, что отразилось на ряде климатических показателей, в том числе и на снежном покрове. Сведения об этих показателях в качестве эмпирического базиса необходимы для выполнения метеорологией своих основных функций: наблюдения, обработки, анализа и прогноза.

Тема исследования является важной как в теоретическом, так и в практическом аспектах, так как ни в одной стране мира снежный покров не имеет такого широкого распространения и не играет такой большой роли в природе и народном хозяйстве, как в России. ^ Актуальность проблемы обусловлена радикальными изменениями климата, как в глобальном, так и в региональном плане (Израэль и др., 2001, Переведенцев и др. 1999, Houghton et al.,2001, Jones et al., 1999), и необходимостью оценки состояния климатических ресурсов, а также практическими потребностями в изучении характеристик снежного покрова для нужд сельского хозяйства, в целях ,4 оптимизации работы транспорта и других коммуникаций.

Распределение снежного покрова, продолжительность его залегания, условия таяния и количество образующейся весной талой воды имеют существенное значение для различных отраслей народного хозяйства, особенно для сельского хозяйства, где от запасов воды в снеге зависят урожаи, а также продуктивность ф заливных лугов. Кроме того, следует отметить важность знаний закономерностей распределения снежного покрова для оценки климатических ресурсов республики, к которым, несомненно, относится и снежный покров. При прогнозах погоды необходимо учитывать, что снежный покров в зимнее время существенно изменяет альбедо подстилающей поверхности. Прогнозы снегопадов чрезвычайно важны при обслуживании аэропортов, железнодорожного и автомобильного транспорта. Информация о снежном покрове нужна для бережного управления водными и почвенными ресурсами и защиты их от вредного антропогенного влияния. Лесное хозяйство, планирование посадок, деревозаготавливающая и деревообрабатывающая промышленность не могут обойтись без знаний о режиме снежного покрова в нашей полосе. В строительстве при инженерном конструировании, при проектировании гидроэлектростаннций необходимо уметь рассчитывать снеговые нагрузки на различные поверхности. Для Татарстана первостепенную важность имеет нефтедобывающая промышленность, где учет влияния снежного покрова нужен при строительстве нефтепроводов. В последние годы все большую популярность получает снежный покров в рекреационном значении: деятельность курортов, санаториев, профилакториев и др.

Взаимодействие ветра с подстилающей снежной поверхностью обусловливает неравномерное распределение снежного покрова, которое в свою очередь оказывает влияние на изменение скорости ветра и вместе с тем на метелевый перенос. Однако представляется возможным регулировать распределение снежного покрова на местности.

Снежные мелиорации на сельскохозяйственных полях, направленные на улучшение теплового режима и увлажнение почвы, борьба со снежными заносами на железнодорожном и автомобильном транспорте, снегоуборочные работы в районах добычи полезных ископаемых и в крупных населенных пунктах обычно связаны с большими материальными затратами. Чтобы значительно уменьшить объем затрачиваемых средств, необходимо знать закономерности т формирования снежного покрова и располагать надежными и подробными сведениями о его распределении.

Исследования характеристик снежного покрова, выполненные в XX веке, позволили получить важные результаты по географии снежного покрова и его роли в природных процессах, данные о физико-механических свойствах снега, процессах его формирования и (# таяния. В настоящее время потребность в подобных знаниях увеличилась. Население сегодня предъявляет повышенные требования к количеству и качеству сельскохозяйственной продукции. Сельскому хозяйству и ряду других отраслей народного хозяйства важно обладать информацией о снежном покрове, чтобы иметь возможность бороться с неблагоприятными факторами или использовать благоприятные (Иманаева, 1955). Запасы воды в снеге играют определяющую роль при весеннем половодье, а также определяют успешность сельскохозяйственных работ, влияют на увлажнение почвы при севе яровых и росте озимых культур. Так как в Татарстане высоко развито сельское хозяйство, и по территории республики протекает множество рек, этот вопрос требует к себе более пристального внимания. В настоящее время возросло и количество автотранспорта, напрямую зависящего от снежного покрова в зимнее время. Повысилась мобильность населения за счет использования железных дорог и автомобилей. Все это ведет к необходимости изучения динамики снежного покрова как важного фактора жизнедеятельности, в особенности в условиях Республики

Татарстан.

Целью настоящей работы является изучение динамики снежного покрова (СП) во второй половине XX столетия в Республике

Татарстан (РТ). В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Анализ циркуляционного и температурного режимов, сумм осадков за холодный период с 1900 по 1997 г. Оценка континентальности исследуемого региона.

2. Изучение изменения сроков образования и разрушения устойчивого снежного покрова и продолжительности его залегания.

3. Выявление влияния температуры воздуха холодного периода на продолжительность залегания снежного покрова.

4. Исследование характеристик СП за период с 1961 по 2001 г. и изучение влияния водохранилищ на снежный покров с помощью построения карт распределения высоты СП, запасов воды в СП и продолжительности залегания снежного покрова в РТ.

5. Поиск взаимосвязи между высотой снежного покрова и запасами воды в нем и состоянием солнечной активности.

Динамика СП за период с 1961 по 2001 г. для территории Татарстана в данной работе рассматривается впервые.

Положения, выносимые на защиту:

1. Перечень дат установления и разрушения УСП во второй половине XX столетия.

2. Оценка продолжительности залегания УСП в целом по территории республике, и особенно в малоизученных районах водохранилищ.

3. Установленная зависимость продолжительности залегания УСП от температур воздуха холодного периода.

4. Обнаруженное расположение очагов максимальных высот СП и запасов воды в снеге в районах прилежащих к водохранилищам.

5. Выявленная зависимость изменений режима снежного покрова от состояния солнечной активности.

Обработка данных и построение таблиц, графиков и карт производились на ПК с применением Microsoft Excel, Surfer.

Автор выражает благодарность Управлению по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды РТ за предоставленную возможность использовать в работе материалы многолетних наблюдений за снежным покровом республики.

Заключение диссертации по теме «Метеорология, климатология, агрометеорология», Батршина, Софья Фаритовна

Выводы:

1. Вычислено, что максимальные значения высоты СП в Татарстане в 1,5-2,5 раза превышают средние многолетние значения. Для запасов воды в СП максимальные значения отличаются от средних многолетних в 1,5-2,0 раза. Максимумы в 3 - 6 раз превышают минимальные значения, как по высоте СП, так и по запасам воды в СП. Положительные аномалии носят устойчивый характер и возрастают со временем.

2. Установлено, что максимальным значениям высоты СП и запасам воды в снеге соответствуют периоды повышенной солнечной активности. Кроме того, самые значительные положительные аномалии высоты снега и запасов воды были отмечены в годы солнечного максимума.

3. Выявлена пространственная структура распределения снежного покрова. Оказалось, что очаги максимальных высот СП и запасов воды в снеге оказываются приуроченными к водохранилищам.

4. 8. Подтверждена зависимость высоты снежного покрова и глубины промерзания почвы от типа растительности данной местности на примере Раифского заповедника.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проделанной работы можно сделать следующие общие выводы:

1. Выявлена четкая тенденция на территории Татарстана к увеличению зимних сумм осадков, росту средней зимней температуры воздуха, что подтверждается преобладанием западной формы циркуляции в конце XX столетия.

2. С помощью индекса Педя установлено, что континентальность климата уменьшилась, а зимы на территории Татарстана стали более теплыми и многоснежными.

3. Показано, что во второй половине XX столетия произошло смещение дат установления и разрушения снежного покрова к более поздним срокам. Так в Татарстане устойчивый снежный покров образуется 17 ноября, разрушается - 9 апреля (в Казани - 19 ноября и 12 апреля соответственно). При средней многолетней продолжительности залегания У СП в Татарстане равной 143 дням имеется тенденция к увеличению продолжительности залегания снежного покрова в целом по республике, особенно в районах водохранилищ.

4. Установлена статистическая зависимость между продолжительностью залегания устойчивого снежного покрова и средними температурами воздуха за холодный период.

5. Вычислено, что максимальные значения высоты СП в 1,5-2,5 раза превышают средние многолетние значения. Для запасов воды в СП максимальные значения отличаются от средних многолетних в 1,5-2,0 раза. Максимумы в 3 - 6 раз превышают минимальные значения, как по высоте снежного покрова, так и по запасам воды в

СП. Положительные аномалии носят устойчивый характер и возрастают со временем.

6. Установлено, что максимальным значениям высоты снежного покрова и запасам воды в снеге соответствуют периоды повышенной солнечной активности. Кроме того, самые значительные положительные аномалии высоты снега и запасов воды были отмечены в годы солнечного максимума.

7. Выявлена пространственная структура распределения снежного покрова. Оказалось, что очаги максимальных высот снежного покрова и запасов воды в снеге оказываются приуроченными к водохранилищам.

8. Подтверждена зависимость высоты снежного покрова и глубины промерзания почвы от характера растительности данной местности на примере Раифского заповедника.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Батршина, Софья Фаритовна, 2005 год

1. Авакян А. Б. Водохранилища/ А. Б. Авакян, В. П. Салтанкин, В. А. Шарапов. М.:, «Мысль», 1987.

2. Арманд Д. Л. Физико-географические основы проектирования полезащитных лесных полос/ Д. Л. Арманд М.: Изд-во АН СССР, 1961.-367 с.

3. Бабанов Ю.В. Природа РТ: Учебное пособие к спецкурсу/

4. Ю.В. Бабанов, В.И. Филатов. Казань: изд-во Каз. пед. ин-та, 1993.- 102 с.

5. Батршина С. Ф. О продолжительности залегания устойчивого снежного покрова в Республике Татарстан/ С. Ф. Батршина // Вестник ТО РЭА. 2004. - № 2. - С. 5-9.

6. Батршина С. Ф. Продолжительность залегания снежного покрова в Республике Татарстан за последние 40 лет XX столетия:

7. Берлянт А. М. Картография. Учебник для вузов/ А. М. Берлянт. -М.: Аспект-Пресс, 2001. 336 с.

8. Берлянт А. М. Геоинформационные технологии и их использование в эколого-географических исследованиях/ А. М. Берлянт, О. Р. Мусин, Ю. В. Свентэк// География: сб. науч. тр./ Моск. гос. ун-т. -М, 1993. С. 231-241.

9. Бойко Ф. Ф. Изменение лесистости Татарской АССР в результате воздействия человека/ Ф. Ф. Бойко// Проблемы отраслевой и комплексной картографии: сб. науч. тр./ Казан, гос. ун-т. -Казань, 1976.- С. 179-184.

10. Брукс К. Применение метеорологических методов в метеорологии/ К. Брукс, Н. Карузерс. Л.: Гидрометеоиздат, 1963.-415 с.

11. Верещагин М. А. Статистические методы в метеорологи/ М. А. Верещагин, Э. П. Наумов, К. М. Шанталинский. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 1990. - 110 с.

12. География, общество и окружающая среда/ Изд. А. М. Берлянт, Ю. Ф. Книжникова. М.: Издательский дом «Городец», 2004. -Т. 7: Картография, геоинформатика и аэрокосмическое зондирование. - 624 с.

13. Гире А. А. Многолетние колебания атмосферной циркуляции и долгосрочные гидрометеорологические прогнозы/ А. А. Гире. -Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 280 с.

14. Глобальные изменения природной среды (климат и водный режим)/ Изд. Н. С. Касимова, Р. К. Клиге. М.: Научный мир, 2000. - 304 с.

15. Глобальные и региональные изменения климата и их природные и социально-экономические последствия/ Изд. В. М. Котлякова. М.: Геос, 2000. - 262 с.

16. Гуревич М. И. Процессы перемещения талых вод в снежном покрове и водоотдача из снега/ М. И. Гуревич// Труды Госуд. Гидрол. Ин-та сб. науч. тр. Вып. 14 (68)./ Госуд. Гидрол. Ин-т. -Л., 1949.

17. Дедков А. П. К генезису ступенчатого рельефа Заволжья/ А. П. Дедков// Известия ВГО. т. 92. - вып. 2. - 1960. Демиденко Е. 3. Линейная и нелинейная регрессия/ Е. 3. Демиденко. - М.: Финансы и статистика, 1981. - 298 с.

18. Демин А. П. Анализ и оценка влияния природных и антропогенных факторов на водные ресурсы бассейна Волги: суммарные затраты водных ресурсов/ А. П. Демин, Г. X. Исмайылов, В. М. Федоров// Водные ресурсы. Т. 24. № 24. - С. 234-240.

19. Дрейпер Н. Прикладной регрессионный анализ/ Н. Дрейпер, Т. Смит. М.: Статистика, 1973. - 298 с.

20. Иманаева Р. Ш. Климатологическая характеристика теплых и холодных зим в Татарии: автореф. дис. . канд. геогр. наук/ Р. Ш. Иманаева; Казан, гос. ун-т. Казань, 1955. - 18 с.

21. Климат Казани/ Э. П. Наумов и др.. Л.: Гидрометеоиздат, 1990.-185 с.

22. Климат Татарской АССР/ М. А. Верещагин и др.; отв. ред. Н. В. Колобов. Казань, 1983.-260 с.

23. Книжников Ю. Ф. Исследования движения льда горных ледников стереофотограмметрическим методом/ Ю. Ф. Книжников. М.: Наука, 1973. - 105 с.

24. Кобышева Н.В. Климатологическая обработкаметеорологической информации/ Н.В. Кобышева, Г. Я. Наровлянский. Л: Гирометеоиздат, 1978. - 183 с. Колобов Н. В. Климат Среднего Поволжья/ Н. В. Колобов. -Казань: Изд-во Казан, ун-та, 1968.

25. Основы экологии атмосферы. Часть 3: учеб. пособие/ Л. Т. Матвеев и др.; отв. ред. Ю. П. Переведенцев. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 2002.

26. Мещерская А. В. Температурно-влажностный режим на водосборах Волги и Урала и оценка его влияния на изменение уровня Каспийского моря/ А. В. Мещерская, Н. А. Александрова, М. П. Голод. // Водные ресурсы. 1994. - Т.21. - № 4. - С. 463470.

27. Мещерская А. В. Мониторинг толщины снежного покрова в основной зернопроизводящей зоне бывшего СССР за период инструментальных наблюдений/ А. В. Мещерская, И. Г. Белянкина, М. П.Голод// Известия АН. Сер. Геогр. 1995. - № 4. -С. 101-110.

28. Мещерская А. В. Естественные составляющие метеорологических полей/ А. В. Мещерская и др.. Л., Гидрометеоиздат, 1970. - 199 с.

29. Молчанов А. А. Сосновый лес и влага/ А. А. Молчанов. М: Изд-во АН СССР, 1953.

30. Новаковский Б. А. Цифровая картография: Цифровые модели и электронные карты/ Б. А. Новаковский, А. И. Прасолова, С. В. Прасолов. М.: Изд-во МГУ, 2000. - 116 с.

31. Переведенцев Ю. П. Основы экологии атмосферы/ Ю. П. Переведенцев, Л. Т. Матвеев, В. Д. Тудрий. Часть 2. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 2001.

32. Переведенцев Ю.П. Климатические ресурсы солнечной радиации и ветра на территории Среднего Поволжья и возможности их использования в энергетике/ Ю.П. Переведенцев, А. А. Николаев. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 2002.

33. Погорелов А. В. Снежный покров Большого Кавказа: Опыт пространственно-временного анализа/ А. В. Погорелов. — М.: ИКД «Академкнига», 2002. 287 с.

34. Погосян X. П. Аномалии атмосферной циркуляции, приземного давления и температуры в связи с двухлетней цикличностью/ X. П. Погосян, А. А. Павловская. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. -79 с.

35. Подозерский К. И. Ледники Кавказского хребта/ К. И. Подозерский // Зап. Кавказ. Отд. РГО. 1911. - Т. 29. - Вып. 1. -200 с.

36. Попова В. В. Пространственная и временная структура колебаний атмосферных осадков на территории Центральной и Восточной Европы/ В. В. Попова// Водные ресурсы. 1992. -№4.-С. 124-130.

37. Попова В. В. Структура многолетних колебаний атмосферных осадков на Русской равнине/ В. В. Попова// Известия АН! Сер. геогр. 1999.-№ 3. -С. 40-50.

38. Сахаров М. И. Промерзание и размерзание почв в лесных фитоценозах/ М. И. Сахаров// Метеорология и гидрология. -1938.-№ 11-18.

39. Сидоренков, В. И. Швейкина // Водные ресурсы. 1996. - № 4. -С. 401-406.

40. Смоляков П. Т. Климат Татарии/ П. Т. Смоляков. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 1947.

41. Тайсин A.C. География РТ: Учеб. Пособие для 8 9 кл. сред, общеобразоват. шк. / A.C. Тайсин. - Казань: Магариф, 1998. -223 с. с ил.

42. Токарев В. Г. Об изменчивости и аномальности сравнений средней сезонной температуры воздуха в первую половину лета в Западной Сибири/ В. Г. Токарев// Труды ЗапСиб НИИГМИ. -1983.-Вып. 59.-С. 20-26.

43. Чернова Н. П. Особенности космогеофизического фона в периоды развития крупных аномалий атмосферных осадков в бассейне Каспийского моря/ Н. П. Чернова // Водные ресурсы. -1997. Т. 24. - № 5. - С. 517-525.

44. Чернова Н. П. Циркуляционные эпохи и речной сток Европейской территории СССР/ Н. П. Чернова // Водные ресурсы.- 1990. С. 5-15.

45. В. И. Динамика структурной связи стока и осадков в северозападной части ETC/ В. И. Швейкина, Н. П. Чернова // Водные ресурсы.- 1992.-№4.-с. 131-136.

46. Шитиков В. К. Количественная гидроэкология: методысистемной идентификации/ В. К. Шитиков, Г. С. Розенберг, Т. Д.

47. Зинченко. Тольятти: ИЭВБРАН, 2003. - 463 с.

48. Abe Kenta. Оценивание глубины и плотности снежного покрова спомощью РССА L-диапазона волн/ Abe Kenta., Sasaki Masami.,

49. Suzuki Masahiro. Hokkaido Inst. Technol. - 2002. - № 30. - pp.227.234.

50. Bamzai A. S. Relationship between snow cover variability and Arctic oscillation index on a hierarchy of time scales/ A. S. Bamzai. Int. J. Climatol. - 2003. - № 2. - pp. 131-142.

51. Batrshina S. F. The dynamics of snow cover level in the Tatarstan since the year of 1961 till 2001/ S. F. Batrshina// Environmental radioecology and applied ecology. 2003. - Vol. 9. - No. 1. - P.35-45.http: // www.mapblast.com/

52. Houghton J. T. The Scientific Basis. Contribution of Working Group to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on

53. Kitaev L. The snow cover characteristics of northen Eurasia and their relationship to climatic parameters/ L. Kitaev , A. Rislov, A. Krenke, et. al.// Boreal Environment Research. 2002. - Vol. 7. - № 4. - P. 437-446.

54. Marshal J. North Atlantic climate variability: Phenomena, impacts and mechanisms/ J. Marshal, Y. Kushnir, D. Battisti, et al. Int. J. Climatol., 2001. - Vol.21. -P. 1863-1898.

55. Northen Hemisphere Teleconnection Pstterns.http://www.ccpc.ncep.noaa.gov/data/teledoc.