Основные особенности климата центральной части Кубы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.09, кандидат географических наук Леча Эстела, Луис Бартоломе

• Леча Эстела, Луис Бартоломе
• кандидат географических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат географических наук Леча Эстела, Луис Бартоломе

Введение

Глава I. Основные климатообразующие факторы.

1.1. Радиационные факторы.

1.2. Циркуляционные факторы.

1.3. Физико-географические факторы.

Глава П. Закономерности формирования осадков на территории центральной части Кубы.

2.1. Закономерности формирования осадков дождливого сезона.

2.2. Распределение осадков в центральной части Кубы и устойчивость мезомасштабных циркуляционных систем

2.3. Закономерности формирования осадков малодовдливого сезона.

2.4. Интенсивность и изменчивость осадков в центральной части Кубы.

2.5. Условия увлажнения в центральной части Кубы.

Глава Ш. Формирование приземного поля температуры воздуха

3.1. Поле температуры воздуха и сельское хозяйство. Даты перехода экстремальных температур через 30°С и 20°С

3.2. Тепловой режим и деятельность человека

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Основные особенности климата центральной части Кубы»

Для экономического развития Кубы весьма важно всестороннее исследование природных ресурсов страны, в том числе и климата.

До Революции исследования климата страны практически не велись, так как национальная сеть метеорологических станций отсутствовала, самих станций было мало и они не работали непрерывно. После победы Революции была организована государственная сеть метеорологических станций. Наряду с действующими было открыто более 60 новых станций, для чего понадобилось обучить сотни наблюдателей-метеорологов, десятки техников и квалифицированного персонала для сбора и анализа информации, необходимой для прогнозов погоды и исследования природных ресурсов страны.

В резолюции Первого съезда Коммунистической партии Кубы записано: "При разработке национальной научной политики следует иметь в виду все, связанное с нашими природными богатствами, так как отношение нашей социальной системы к природе и обществу дает нам возможность планомерно использовать всю совокупность географической среды, включая плодородие земли, режим рек и водохранилищ, климата, морей и других элементов окружающей среды".

После ХХУ годовщины Революции проблемы, связанные с климатом и его взаимодействием с различными аспектами жизни человека, имеют уже настолько важное значение в планировании экономических объектов, что их описание и изучение должны отвечать более жестким требованиям и соответствовать современным задачам нашего развития. По этой причине от первоначальных климатических исследований, имевших общие цели, мы перешли к исследованию климата в небольших районах, представляющих для нас специальный экономический интерес. Так, например, в центральной части Кубы планируются очень важные работы по промышленному и сельскохозяйственному развитию, жилищному строительству, созданию новых транспортных путей.

Б настоящей работе обращено внимание на процессы, определяющие наиболее важные черты климата центральной части Кубы. Это делается с учетом режима прямой солнечной радиации и общей циркуляции атмосферы (в качестве факторов, образующих местный климат). Анализ хода экстремальных температур воздуха может иметь прикладное значение для сельского хозяйства, расчет условий духоты весьма важен для работы людей на производстве, а районирование территории по условиям комфорта может найти применение в курортологии.

При исследовании режима осадков учитывалась их межгодовая изменчивость, особенности дождливого и малодовдливого сезонов года, влияние рельефа и атмосферной циркуляции на распределение осадков, а также связь между полем мезомасштабных ветров (режим бризов) и распределением суточных максимумов осадков по территории, с которыми связываются условия влажности (увлажнения) в центральной части Кубы.

В середине XIX века Фелипе Поей, Венито Виньес и другие опубликовали интересные работы о климате Кубы, о характерных траекториях ураганов в Карибском море и Атлантическом океане. Однако до Революции было трудно заниматься этим, потому что правители Кубы не обращали внимания на развитие науки в стране. Только около 20 лет тому назад началось исследование климата Кубы и с помощью советских специалистов были сделаны первые научные работы. Так, были составлены карты полей температуры воздуха (1965), карты распределения осадков (1965, 1968 и 1974), карты испарения и другие, которые были использованы при подготовке Национального атласа Кубы (1970). Кубинские и иностранные специалисты занимались также изучением климата отдельных районов, чтобы с большей точностью определить их мезоклиматические особенности при создании водохранилищ, новых городов, фабрик и т.д. Но эта информация, как правило, не публиковалась, поэтоьедг в настоящее время науке необходимо ответить на многие вопросы специалистов, занятых производственной деятельностью* развитием отдыха и туризма.

Актуальность темы определяется необходимостью всестороннего изучения радиационных и циркуляционных факторов, обусловливающих особенности климата Кубы, в том числе и ее центральной части, в которой в настоящее время происходит наиболее интенсивное развитие различных отраслей промышленности и освоение природных ресурсов.

Цель работы состоит в том, чтобы дать наиболее полное и четкое представление о русурсах климата Кубы в условиях ее недостаточной метеорологической изученности.

В диссертации решаются следующие задачи:

- разработка методики описания формирования поля температуры воздуха для тропических условий острова Кубы;

- определение роли радиации для анализа годового хода основных метеорологических элементов;

- выявление роли циркуляционных факторов в происхолщении осадков для различных сезонов года;

- сопоставление влияния циркуляционных факторов макро- и мезо-масштабов на формирование дневной линии конвергенции в период доящей;

- оценка условий духоты для территории Кубы.

Такая работа никогда не выполнялась на Кубе и ее результаты могут быть непосредственно включены в новый вариант Национального атласа Кубы, использованы при планировании сельскохозяйственных, промышленных и гидротехнических объектов и в новом плане климатических исследований отдела климатологии Института метеорологии Академии наук Кубы на I98I-I986 г.г.

В результате проведенного исследования впервые лично автором дана физическая обоснованность структуры климатических полей и их изменчивости в течение года, выявлена и обоснована ведущая роль циркуляционного фактора в тропиках Западного полушария в сезонной изменчивости полей температуры воздуха и осадков, вскрыт механизм выпадения осадков как результат взаимодействия макро- и мезопро-цессов атмосферной циркуляции, разработаны критерии комплексных характеристик погоды для представления структуры климата в типах погоды тропической зоны, предложен индекс духоты для условий Кубы, позволяющий определять сроки оптимальных биоклиматических условий для отдыха и туризма и сроки продолжительности работы кондиционеров в рабочих помещениях, разработаны типизация и принципы районирования суточных экстремальных температур воздуха, выявлена зависимость формирования условий увлажнения от взаимодействия атмосферной циркуляции и орографии.

Практическая ценность работы заключается в комплексной оценке климатических особенностей территории в тропической зоне, использовании выявленных закономерностей в разработках долгосрочных прогнозов погоды, а также при планировании в области сельского хозяйства, промышленности, строительства и рекреации.

Диссертационное исследование отличается новизной, представляя первый опыт генетического подхода к изучению климата Кубы и использования его особенностей в освоении природных ресурсов страны.

Материалы работы использовались:

- при написании учебника для студентов архитектурного факультета Гаванского университета;

- при планировке новых жилых зданий и промышленных объектов в Институте физической планировки центрального района Кубы;

- при составлении технического проекта первой атомной энергостанции в Сьенфуэгосе и для решения различных задач, связанных с развитием сельского хозяйства и туризма.

Кроме того, полученные результаты должны быть использованы в теме "Климатография Кубы", которая иллюстрируется более 280 климатическими картами и десятками графиков, очень важными для изучения местных характеристик климата страны.

Научные выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, достоверны и обоснованы результатами обобщения статистически значимых рядов наблюдений сети метеорологических станций территории Кубы, аэрологических станций в Гуантанамо и в Ки-Уэсте, материалами наблюдений 13 метеостанций и данными более 100 плювиометров и плювиографов Института гидроэкономики Кубы, информацией метеорологического радиолокатора. В работе также использовались ежедневные карты погоды, данные ИСЗ и карты барической топографии из отдела прогнозов погоды Института метеорологии АН Кубы за период 1978 - 1979 г.г. В качестве дополнительной информации были использованы данные отделов климатологии ИМАН Кубы в провинциях Матан-зас и Камагуэй, расположенных вблизи исследуемой территории.

Заключение диссертации по теме «Метеорология, климатология, агрометеорология», Леча Эстела, Луис Бартоломе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данная работа является одной из первых попыток описать климат Кубы и объяснить его формирование, используя весь комплекс клима-тообразующих факторов - радиационные, физико-географические и, в основном, циркуляционные.

Если для умеренных широт деление года по сезонам определяет температура воздуха, то для тропических широт это деление определяет количество выпадающих осадков, поэтому сезоны в тропиках носят названия - малодождливый и дождливый. Температура воздуха также играет свою роль в различии сезонов, но ее роль второстепенна.

Механизм перехода от одного сезона к другому для региона, где расположена Куба, определяется изменением притока солнечной радиации (в летнее или дождливое время он в два раза больше, чем в зимнее или малодождливое), хотя и в зимний период этот приток достаточен для поддержания, например, средней месячной температуры января для Санта-Клары равной 21,3°С; для сравнения скажем, что средняя температура воздуха в июле равна 2б,7°С.

Изменение притока солнечной радиации приводит к глобальной перестройке общей циркуляции атмосферы в этом регионе. Например, при переходе от сезона дождей к малодождливому субтропический атлантический антициклон начинает смещаться к югу, ослабляется восточный перенос, усиливается влияние континентальных антициклонов, полярных ложбин, холодных фронтов, внетропических циклонов и т.п. Все эти процессы резко ограничивают происхоздение осадков и наступает так называемый малодождливый сезон.

В свою очередь, при переходе от малододуривого сезона к сезону дождей вышеописанный механизм проявляется в обратной последовательности и район, где располагается Кубинский арихипелаг, оказывается под влиянием тропических процессов - устойчивой пассатной циркуляции, прохождения тропических циклонов и волн. Резко возрастает количество осадков - наступает сезон доящей.

Отсюда видно, что физико-географические характеристики Кубы -географическое положение, близкое расположение к североамериканскому материку, рельеф острова - таковы, что в летнее время ее климатообразующие факторы носят тропический характер, в то время как в зимний период, в основном, представляются как субтропические.

В предлагаемой работе исследовалась роль макрообразующих факторов в формировании климата Кубы. Для отражения роли радиации приведены данные 6-и актинометрических станций. Считая эти данные недостаточными, в работе приводятся карты распределения солнечного сияния по территории. Анализ актинометрических данных и карт солнечного сияния показывает, что максимумы суммарной солнечной радиации наблюдаются на побережьях острова; минимумы характерны для внутренней части и горных районов. Это обусловливается влиянием облачности.

Рассмотрение распределения повторяемостей направления ветра на разных уровнях тропосферы для запада и востока Кубы позволило сделать выводы о том, что для нижних слоев тропосферы в восточной части в течение всего года преобладает восточный перенос. Для западной части наличие восточного переноса характерно только с мая по ноябрь, а в остальное время года наблюдается западный перенос (более 40% случаев падает на январь и февраль). Это говорит о том, что когда Куба находится под влиянием внетропических процессов, возможно наблюдать во всей тропосфере западные ветры, и в зависимости от интенсивности и динамики этих процессов под влиянием западной циркуляции может оказаться вся Куба, или только ее западная часть. Отсюда виден субтропический характер климата Кубы в малодождливый период.

Анализ траекторий антициклонических центров над североамериканским материком и районами Мексиканского залива и Западной Атлантики показывает, что наиболее глубокое проникновение континентальных антициклонов к югу отмечается в период декабрь - февраль. В среднем траектория антициклонов в это время проходит через южные штаты США - Техас, Алабама, Флорида и др., или даже над Мексиканским заливом, то есть может находиться на расстоянии порядка 500 км от северного побережья Кубы. В работе также показывается, что над этими районами в зимнее время формируются и перемещаются внетропические циклоны, которые также определяют субтропический характер погоды и формирование осадков на Кубе в это время года.

Осадки, выпадающие в малодовдливый сезон года, связаны с определенным характером развития синоптических процессов. Для изучения зависимости формирования осадков от атмосферных процессов на территории Кубы и прилегающих к ней морям за период с ноября 1979 г. по апрель 1980 г. были вццелены 8 циркуляционных ситуаций: предфронтальная ложбина, подвижные холодные фронты, стационарные холодные фронты в стадии размыва (расположенные над морями северного побережья), внетропические циклоны, континентальные холодные антициклоны, сильные потоки с северо-востока по восточной периферии континентального антициклона (находящегося в стадии тепловой трансформации), размытое барическое поле с мезомасштабным развитием бризов и влияние субтропического антициклона.

Наиболее активными являются типы, связанные с предфронтальны-ми ложбинами (100$ случаев с осадками), подвижными холодными фронтами (68$) и ситуациями, типичными для дождливого сезона (75$).

При исследовании закономерностей формирования осадков над территорией Кубы делается вывод, что в период дождей восточный перенос у поверхности Земли наиболее четко проявляется в восточной части страны, в то время как на западе более часто наблюдаются ветры юго-восточной и южной составляющей. На средних и верхних уровнях тропосферы над всей территорией Кубы преобладают ветры западной составляющей.

Сдвиг ветра при переходе от нижних восточных ветров к верхним западным является одним из факторов развития грозовой деятельности. Кроме того, на формирование обильных осадков в это время года оказывает свое влияние линия конвергенции, которая появляется днем вследствие взаимодействия макро- и мезомасштабной бризовой циркуляции.

Классификация мезомасштабных циркуляционных систем и распределение происхождения суточных осадков по территории позволяют судить об устойчивости связей между преобладающим потоком, бризовой циркуляцией и происхождением осадков. Отсюда появляется возможность представления карт о распределении по территории повторяе-мостей дней с осадками для потоков различных направлений и интенсивности.

Кроме фундаментального изучения формирования климата Бубы и выяснения причин его изменчивости в предлагаемой работе рассматривается несколько прикладных аспектов. Это необходимо, так как в настоящий момент Республика Куба находится в стадии интенсивного развития во многих отраслях народного хозяйства, таких как промышленное и жилищное строительство, модернизация сельского хозяйства, здравоохранения, туризма и т.д.

Исследование интенсивности осадков проводилось с точки зрения использования результатов работы в сельском хозяйстве. Для этого рассматривалось распределение максимальных сумм осадков за I, 2, 3, 4, 5 последовательных дней с осадками. Как результат, приводятся кривые обеспеченности суточных сумм осадков при условии как наличия, так и отсутствия осадков в предыдущий день. Также даются кривые обеспеченности максимальных сумм осадков за периоды от 2-х до 5-и дней.

Расчет коэффициента увлажнения по методике И.И.Иванова, представление его годового хода для станций, находящихся в различных физико-географических условиях, дает возможность судить о распределении увлажнения как по времени, так и по исследуемой территории, и объяснить различия факторами циркуляции атмосферы во взаимодействии ее с рельефом.

В условиях тропического климата, где годовая амплитуда температуры воздуха невелика ( 5°С), изменение температуры воздуха в ее суточном ходе может достигать порядка Ю°С. Поэтов для типизации поля температуры воздуха представляется целесообразным использовать значения суточных экстремальных температур воздуха. Разработанная автором методика, основанная на различиях в величинах суточных минимальной и максимальной температур, позволяет выявить типичные термические режимы для Кубы, что в свою очередь дает возможность более детально дифференцировать поле температуры воздуха как во времени, так и в пространстве.

На основании этой методике было проведено районирование центральной части Кубы по термическое режиму, проанализированы условия формирования и распределения по территории максимальных температур выше 30°С и минимальных - ниже Ю°С, продолжительности летнего и зимнего сезонов, определение условий комфорта. Полученные результаты были внедрены в сельское хозяйство и здравоохранение, а также использовались при планировке жилых зданий и промышленных объектов.

Условия, наиболее неблагоприятные для жизнедеятельности человека, идентифицировались с помощью "критерия духоты". Это позволило произвести районирование территории Кубы по этоьфг критерию и рассчитать оптимальные периоды работы систем кондиционирования.

Предложенные в диссертации методики, как, например, типизация экстремальных суточных температур воздуха, апробированная в условиях Кубы или только ее центральной части, показали возможность освещать основные особенности и закономерности малоустойчивого климата зоны, находящейся на границе тропического пояса. Мы считаем возможным в перспективе использование указанных методик для описания климатов других районов с аналогичными природными условиями.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю доктору географических наук Г.Н.Витвицкому, а также кандидатам географических наук В.С.Морозову, С.С.Савиной, Н.А.Даниловой за ценные замечания и советы, которые способствовали выполнению настоящей работы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Леча Эстела, Луис Бартоломе, 1984 год

1. Атлас теплового баланса земного шара. Под ред. М.И.Будыко,1. Гидрометеоиздат, М., 1963

2. Берлянд Т.Г. и Зубенок Л.И. Тепловой баланс земного шара.1. Гидрометеоиздат, Л., 1967

3. Берлянд Т.Г. Радиационные факторы климата. Тр. ГТО, вып. 427,1980, с. 79-93

4. Будыко М.И. и Циценко Г.В. Климатические факторы теплоощущениячеловека. Изв. АН СССР, сер. геогр., № 3, I960

5. Будыко М.И. 0 физических закономерностях биоклиматологии человека. Тр. Всесоюзного научного метеорологического совещания, т. 1У, 1962

6. Бурлуцкий Р.Ф. Осадкообразующие макропроцессы на Кубе.

7. Тр. ГНИЦ СССР, вып. 101, 1973

8. Витвицкий Г.Н. Роль атмосферных процессов в тропиках в формировании общей циркуляции атмосферы. Изв. АН СССР, сер. геогр., № I, 1969, с. 136-140

9. Витвицкий Г.Н. Циркуляция атмосферы в тропиках. Гидрометеоиздат, М., 1971

10. Витвицкий Г.Н. Глобальные границы климатических зон. Изв. АН

11. СССР, сер. геогр., № 5, 1975

12. Витвицкий Г.Н. Зональность климата Земли. Изд-во "Мысль", М.,1980

13. Витвицкий Г.Н. Атмосферные макропроцессы как основной регулятор разновесия климата. Изв. АН СССР, сер. геогр., № 5,1981, с. 5-14

14. Витвицкий Г.Н. Границы климатических поясов Земли. Изв. АН

15. СССР, сер. геогр., № 2, 1983, с. 18-25

16. Гербурт-Гейбович А.А. Оценка климата для типового проектирования жилищ. Л., 1971

17. Гербурт-Гейбович А.А. и Кулиев Г.И. Оценка климата для обеспечения благоприятных условий проживания человека. Сб. "По-годообразующие факторы и их роль в биоклиматологии", Московский филиал Географического об-ва СССР, М., 1980

18. Гогишвили К.С. К методике расчета и исследования духоты воздуха (на примере Западной Грузии). Тр. Института географии АН Груз.ССР, Тбилиси, 1965

19. Гогишвили К.С. Зоны духоты на земном шаре. Сб. "Очерки по физической географии Грузии", Тбилиси, 1969, с. 220-230

20. Гогишвили К.С. Исследования циркуляционных факторов генезисаклимата Грузии. Изд-во "Мецниерева", Тбилиси, 1974

21. Гогишвили К.С. Опыт применения расчетных величин теплосодержания воздуха в оценке курортно-климатических (тепловых) ресурсов местности. Сб. "Очерки по физической географии Кавказа", Тбилиси, 1975, с. II7-I37

22. Дроздов О.А. Методы климатологической обработки метеорологических наблюдений. Л., 1957

23. Иванов Н.Н. Атмосферное увлажнение тропических и сопредельныхстран земного шара. Изд-во АН СССР, М.-Л., 1958

24. Кодрау О.Д. Климатические закономерности и характеристикаклимата Центральной Америки и Вест-Индии. Гидрометеоиздат, Л., 1967

25. Матео Х.М. Ландшафты Кубы. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук. МГУ, М., 1979

26. Таварткиладзе К.А.» Метод расчета обеспеченности сумм осадковна примере Сирии). Тр. ЗАНИГМЙ, вып. 24, 1976

27. Трусов И.И. Суточные максимумы осадков на Кубе. Метеорологияи гидрология, № б, 1967

28. Трусов И.И. Условия увлажнения территории Кубы. Метеорологияи гидрология, № 4, 1968

29. Чубуков Л.А. Комплексная климатология. Изд-во АН СССР, М.,1949 « * « »27* Alekseev, G.A. Curvas de acrecentamiento de las precipitacio- * • < < .nes maximas diarias en Cuba. Inst. Nac. de Rec. Hid., ba НаЪапа, 1965.

30. Alfonso А. у Perez R. Los sistemas de precipitacion noctuxnosque afectaron la Isla de la Juventud durante agosto de1975» HI Conf. Rad. Met. HJSMEQ?, Pta. del Este, noviem-. »1. Ъге, 1975* En prensa.

31. Amaro L. у Carnesoltas M. Amalisis de las inversiones e isotermas en la capa comprendida entre los 122 у 4 ООО metros en la estacion aerologica de Camaguey. ACC-INSMET, ICT 75, no vienibre, 197 S •

32. Atlas Nacional de Cuba. ACC-AC DRSS, ba Habana-Moscu, 1970

33. Bueno J. Estudio del tornado de Cruces de mayo de 1976.

34. Forum cientifico INSMET, V.C., Santa Clara, 1976. En prensa.4

35. Byers H. General Meteorology. Edit. Ciencia у Tecnica, La1. НаЪапа, 19704

36. Chapman E. Estimacion de la radiacion solar global (Q) enlas condiciones de Cuba. IV Jornada cientifica INSMET,i1. Habana, 1982. En prensa.t * 4 » ,

37. Davitaya F.F. у Trusov I.I. Los recursos climaticos de Cuba.

38. Edit. ACC-INRH, La Habana, 1965

39. De Souza R.L. у coll. A low level jet in the tropics. Mon.i 4 . ' . »

40. Wea. Rew. No. 7, julio, Vol. 99, 1971J 559-563 pp.

41. Diaz L.R., Izquierdo А. у Trusov I.I, Las precipitacionesen Cuba у su distribucion• Edit. ACC, La Habana, 1983

42. Dunn G.E. у Miller B.I. Atlantic Hurricanes. Inst. Cub, del1.bro, La Habana, 1969

43. Gomez 0. Encuesta meteorologica en la zona de Topes de Collante. I Jornada cientifica Ofic. Terr. Met. V.C., Santa Clara, 1979.

44. Jansa J.M. Curso de Climatologia. Inst. Cub. del Libro, La1. Habana, 1974.

45. Lecha L. El comportamiento de las temperaturas extremas absolutas anuales en Cuba. Climatografxa de Cuba. La Habana, 1982. En prensa.

46. Lecha L. Tipificacion de las temperaturas extremas diariasdel aire en la region central de Cuba. IV Jornada cienti-fica del INSMET, La Habana, 1981. En prensa.

47. Millas J.C. La sequxa de 1956. Rev. Obs. Nac. No. 5, 1957*

48. Novo R. Que es el clima? Rev. Juv. Tec. No. 12, 1978; 52-57

49. Nunez Jimenez A.' Geografxa de Cuba. I Parte. IV Edicion.

50. Resumen climatico рог estaciones. INSMET, La НаЪапа, 1976

51. Riazanov V.S. Curvas de acrecentamiento de las precipitaciones de mayor intensidad en el periodo seco. Rev. Vol. Hid.1. No. 35, 1975; 7-11 pp.t t

52. Riehl H. Las ondas del este у el frente polar en los tropicos.

53. Dept. of Met. Univ. of Chicago. Misc. Rep. No. 17, 1945

54. Riehl H. Tropical Meteorology. McGraw-Hill Co. New York, N.Y.1954.

55. Rodriguez R. у coll. Cronologia clasificada de los frentesfrios que han afectado a Cuba (1900 1966). Serie Met. No. 2 ACC-INSMET, La НаЪапа, 1969

56. Rodriguez R. у coll. Cronologia clasificada de los huracanesque han azotado a Cuba (1800 1966). Serie Met. ffo. 4, ACG-I1TSMET, La НаЪапа, 1974.

57. Sellers W.D. Physical climatology. Edit. Ciencia у Tecnica,1. НаЪапа, 1970

58. Tannehill I.R. Los huracanes, su naturaleza e historia.

59. Princ. Univ. Press. (Octava edicion), 1952

60. Tesis у Resoluciones del I Congreso del Partido Comunistade Cuba. Edit. C. Sociales, La Habana, 1978

61. Trusov I.I. Las precipitaciones en la isla de Cuba. IHRH,1. Habana, 1967

62. Vitkevich V.I. Agrometeorologia. Edit. Ciencia у Tecnica,1. Habana, 1971