Россия
Обеспеченность теплом и влагой выступают ключевыми факторами функционирования лесных экосистем. Цель исследования состоит в анализе изменения основных метеорологических параметров в различных местных условиях и выявлении закономерностей в их временном ходе. Сравнивали данные наблюдений метеорологической станции Росгидромета, которая расположена в северной части города Казани, и автоматической станции на лесном участке карбонового полигона «Карбон-Поволжье» в Зеленодольском районе Республики Татарстан в период с 01.12.2022 года по 31.01.2024 год Выбранные метеостанции расположены в различных условиях, особенности местности находят свое отражение в изменении метеопараметров. В рассматриваемый период отмечено влияние близости города на температурные различия – среднегодовая температура воздуха на полигоне на 1,05℃ ниже, чем на метеостанции в Казани. В мае и июне разница температур достигала 1,9℃, различия в зимний период менее существенны (в среднем на 0,5℃). Исследование различий между режимами метеопараметров в лесных экосистемах приобретает особую актуальность в условиях меняющегося климата и роста рисков пожаров в лесах. Условия лесной опушки характеризуются высокой степенью закрытости горизонта, ветровой тенью. В годовом цикле на карбоновом полигоне выделены дни (16 дней) с максимальной скоростью ветра > 10 м/с, абсолютное большинство из них приходится на осенне-зимний период. Значимых различий между метеостанциями по величине облачности не выявило. В рассматриваемый период не отмечено случаев сильных осадков, превышающих 15 мм за 12 ч. Оценка степени засушливости вегетационного периода с использованием гидротермического коэффициента Селянинова показала, что в 2023 году он был более засушливым в условиях Казани.
метеорологические наблюдения, городской остров тепла, ветровой режим, барьерная роль леса.
Метеорологические наблюдения на регулярной непрерывной основе проводятся на сети станций Росгидромета в установленные Всемирной метеорологической организацией сроки (8 раз в сутки). Данные измерений метеопараметров с сети станций используются для расчета тепло- и влагообеспеченности периода вегетации, а также ряда прикладных показателей, к числу которых относится индекс пожарной опасности (индекс горимости) Нестерова, и различных моделей [1, 2, 3]. Во время происходящих климатических изменений в Приволжском федеральном округе отмечаются значимые тренды как в рядах температуры и количества осадков [4, 5, 6], так и в количестве очагов лесных пожаров [7]. В последние годы использование автоматических метеорологических станций позволяет получать данные метеорологических наблюдений с произвольным временным разрешением, такие высокочастотные данные помогают в оценке метеорологических процессов мезо- и микромасштаба применительно к району исследования.
Цель исследования состояла в анализе изменения основных метеорологических параметров в различных местных условиях, выявлении закономерностей в их временном ходе для прогноза пожаров.
Условия, материалы и методы. Автоматическая метеорологическая станция (Vaisala AWS310) была установлена на опушке леса на территории астрономической обсерватории им. В. П. Энгельгардта, окружена широколиственным лесом (липняк волосисто-осоковый с елью и дубом на дерново-подзолистых почвах, расположенных на аллювиально-делювиальных четвертичных отложениях третьей террасы Волги) [8]. Для достижения репрезентативности измерений при установке мачты метеорологической станции выдерживали расстояние не менее 50 м до ближайших препятствий (деревья, здания, заасфальтированные дорожки).
В качестве фоновой метеорологической станции выбрана «Казань-опорная», расположенная в черте города Казани на ул. Дубравная и находящаяся под влиянием антропогенной нагрузки мегаполиса. Выбор в качестве фоновой именно этой метеостанции объясняется ее наибольшей близостью, горизонтальное удаление от AWS310 составляет около 25 км, что в условиях редкой наблюдательной сети Росгидромета безальтернативно.
Район исследования относится к зоне умеренного увлажнения ‒ годовое количество осадков составляет 554 мм. Больше всего их выпадает в июле (67 мм), меньше всего в марте (32,5 мм). Годовая и месячная обеспеченность влагой в отдельные годы могут значительно отклоняться от средних значений в зависимости от доминирующих условий циркуляции. Количество осадков, выпадающих в жидком виде (дожди), составляет около 70 %, в твердом (снег) ‒ 20 %, смешанные осадки ‒ 10 %.
Годовая суммарная солнечная радиации составляет 3921 МДж/м2, радиационный баланс ‒ 1311 МДж/м2, с ноября по февраль он отрицательный. Продолжительность солнечного сияния за год в среднем находится на уровне 1917,7 ч. Наиболее солнечным выделяется период с апреля по август.
Монтаж и ввод в эксплуатацию автоматической станции карбонового полигона был проведен осенью 2022 г., с тех пор она осуществляет непрерывные регулярные метеорологический наблюдения (с временным разрешением 1 минута) с фиксацией следующих метеорологических параметров: температура (Т) и относительная влажность воздуха (RH), атмосферное давление (Р), направление и скорость ветра (V), количество и интенсивность атмосферных осадков (Pr), суммарная солнечная радиация). Проведен статистический критический контроль рядов измерений на наличие неправдоподобных значений, сформирован банк данных наблюдений, который представляет собой набор структурированных таблиц, с 01.12.2022 г. по 31.01.2024 г.
Измерение ветра проводили ультразвуковым 2D анемометром, установленным на мачте высотой 10 м (соответствует требованиям ВМО).
Создание банка исходных данных, постобработка и критический контроль выполнены с использованием языка программирования Python, библиотек numpy и pandas.
Результаты и обсуждение. Физико-географические особенности места установки метеорологической станции проявляются в различиях между термическими режимами пунктов наблюдения. Среднегодовая температура воздуха на полигоне на 1,05 ℃, ниже чем на метеостанции в Казани. В годовом ходе отмечен максимумом такого контраста (1,9 ℃) в мае и июне, что связано с различиями в характере подстилающей поверхности, близости Куйбышевского водохранилища к карбоновому пологону. Зимние различия менее существенные (в среднем 0,5 ℃), что обусловлено отсутствием влияния городского острова тепла на участке полигона.
Использование подробных рядов метеорологических наблюдений позволяет определить время наступления явления или экстремума метеорологического параметра с точностью, равной выбранной временной дискретизацией измерений (в нашем случае 1 минута). В период наблюдений абсолютный минимум температуры воздуха отмечен 09.12.2023 в 06:33, когда она составила -29,4 ℃, максимум 34,1 ℃ – 29.07.2023 в 13:47.
Режим ветра в условиях опушки леса также имеет свои особенности. Удаленность датчика измерения скорости и направления ветра от препятствий (насаждений и зданий) более чем на 50 м создает высокую, хотя и несимметричную по сторонам света, открытость горизонта. Микроклиматические особенности и барьерная функция лесных насаждений проявляются в сокращении скоростей ветра от «фоновых» в среднем на 0,3 м/с (табл. 1).
Таблица 1 ‒ Режим скорости ветра на исследуемых измерительных площадках
|
Показатель |
Год/месяц |
|||||||||||||
|
2022 |
2023 |
2024 |
||||||||||||
|
XII |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
I |
|
|
V, м/с, Полигон |
1,4 |
1,5 |
1,8 |
1,9 |
1,7 |
1,3 |
1,3 |
1,3 |
1,1 |
1 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
|
V, м/с, Казань-опорная |
1,7 |
1,8 |
2 |
2,2 |
1,8 |
1,7 |
1,6 |
1,7 |
1,6 |
1,3 |
2,1 |
1,9 |
2,1 |
2,1 |
|
∆V, м/с |
0,3 |
0,3 |
0,2 |
0,3 |
0,1 |
0,4 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,3 |
0,4 |
0,2 |
0,4 |
0,4 |
Упомянутая особенность места установки метеорологической станции ‒ несимметричность степени открытости горизонта относительно сторон света, выражается в большей закрытости горизонта с запада, что находит свое отражение в повторяемости направлений ветра западной четверти горизонта и невысоких средних скоростях ветра этих румбов (табл. 2, рис. 1). В среднегодовых выводах выраженный максимум скоростей ветра приходится на румбы южной четверти.
Важным фактором риска в условиях меняющегося климата для лесного хозяйства выступает опасность ветровалов и ветроломов [9, 10], обусловленная ростом повторяемости случаев с опасными скоростями ветра (шквалов). Барьерная функция леса проявляется также в малой повторяемости шквалистых усилений ветра (табл. 3). Максимальная скорость ветра за период наблюдений составила 14,5 м/с, румб ‒ ЮВ, отмечена 29.07.2023 в 16:19 и была связана с высокой конвективной неустойчивостью, выразившейся в шквалистых усилениях ветра. Для выявления годового хода в повторяемости опасных скоростей ветра, авторами составлена выборка дней с максимальной скоростью >10 м/с: 27.02.2023, 10.03.2023, 12.03.2023, 01.04.2023, 13.04.2023,14.04.2023, 29.07.2023, 08.10.2023, 12.10.2023, 17.10.2023, 10.11.2023, 04.12.2023, 12.12.2023, 16.01.2024, 17.01.2024, 19.01.2024.
Рисунок 1‒ Повторяемость направлений ветра по данным станции на Карбоновом полигоне, %.
Таблица 2 ‒ Повторяемость направлений ветра по данным станции на карбоновом полигоне, %
|
Месяц |
Направление |
|||||||
|
С |
СВ |
В |
ЮВ |
Ю |
ЮЗ |
З |
СЗ |
|
|
I |
5,5 |
4,7 |
9,7 |
19,7 |
23,1 |
14,4 |
12,6 |
10,2 |
|
II |
13,2 |
11,7 |
11,7 |
14,9 |
20,6 |
11,1 |
6,1 |
10,7 |
|
III |
5,3 |
8,2 |
12,5 |
22,9 |
29,6 |
12,5 |
4,6 |
4,4 |
|
IV |
22,7 |
12,8 |
8,9 |
11,7 |
14,3 |
7,7 |
6,0 |
16,0 |
|
V |
23,0 |
11,1 |
7,3 |
10,7 |
9,9 |
6,1 |
7,8 |
24,1 |
|
VI |
22,5 |
6,3 |
3,7 |
7,0 |
11,0 |
7,8 |
10,2 |
31,3 |
|
VII |
16,4 |
7,3 |
5,2 |
11,7 |
21,8 |
11,8 |
7,4 |
18,3 |
|
VIII |
26,0 |
6,4 |
3,3 |
5,3 |
7,9 |
7,8 |
11,5 |
31,8 |
|
IX |
20,7 |
5,6 |
3,7 |
8,5 |
14,5 |
9,2 |
9,6 |
28,2 |
|
X |
7,2 |
7,1 |
6,8 |
15,2 |
28,8 |
15,2 |
10,2 |
9,6 |
|
XI |
7,4 |
12,0 |
16,5 |
19,6 |
16,2 |
9,8 |
9,4 |
9,1 |
|
XII |
8,3 |
11,5 |
14,8 |
18,8 |
20,0 |
11,8 |
7,0 |
7,8 |
|
Год |
14,8 |
8,7 |
8,7 |
13,8 |
18,1 |
10,4 |
8,6 |
16,8 |
Из выявленных 16 дней с высокими скоростями ветра абсолютное большинство приходится на осенне-зимний период, что объясняется преобладанием летом 2023 г. погоды антициклонического характера, которая подтверждается режимом облачности (табл. 4).
Таблица 3 ‒ Повторяемость скоростей ветра по градациям, %
|
Месяц |
Скорость ветра, м/с |
||||||||||
|
0…1 |
1…2 |
2...3 |
3…4 |
4…5 |
5…6 |
6…7 |
7…8 |
8…9 |
9…10 |
>10 |
|
|
I |
35,7 |
32,9 |
18,2 |
7,8 |
3,2 |
1,3 |
0,5 |
0,2 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
|
II |
29,6 |
35,5 |
21,0 |
9,1 |
3,3 |
1,0 |
0,3 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
III |
27,7 |
35,1 |
21,0 |
9,8 |
4,1 |
1,6 |
0,5 |
0,2 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
|
IV |
43,0 |
25,6 |
15,8 |
8,4 |
4,0 |
1,7 |
0,8 |
0,4 |
0,2 |
0,1 |
0,1 |
|
V |
55,2 |
26,4 |
11,4 |
4,6 |
1,7 |
0,5 |
0,2 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
VI |
55,7 |
26,1 |
11,4 |
4,7 |
1,6 |
0,4 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
VII |
52,9 |
27,8 |
12,7 |
4,6 |
1,4 |
0,4 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
VIII |
60,7 |
24,6 |
9,8 |
3,6 |
1,0 |
0,3 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
IX |
65,2 |
23,1 |
7,9 |
2,6 |
0,8 |
0,2 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
X |
38,8 |
30,3 |
16,7 |
8,1 |
3,5 |
1,4 |
0,6 |
0,3 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
XI |
37,0 |
31,8 |
18,0 |
8,3 |
3,3 |
1,0 |
0,3 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
XII |
35,6 |
32,1 |
18,3 |
8,6 |
3,5 |
1,3 |
0,4 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
Рассмотрение облачности в рамках нашего исследования обусловлено необходимостью характеристики режима инсоляции [11], что особенно важно в летний период, когда прямая солнечная радиация достигает максимальных в годовом ходе значений и служит фактором, определяющим характеристики состояния лесного горючего материала и может стать причиной возникновения пожароопасной обстановки. Кроме того, облачность как предиктор характера погоды позволяет с достаточной долей надежности судить о циклоническом или антициклоническом характере погоды в тот или иной месяц.
Таблица 4 ‒ Повторяемость количества общей облачности, %
|
Облачность |
Год/месяц |
|||||||||||||
|
2022 |
2023 |
2024 |
||||||||||||
|
XII |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
I |
|
|
Безоблачно |
21,0 |
23,0 |
10,8 |
11,3 |
39,7 |
19,4 |
23,1 |
12,5 |
27,5 |
28,8 |
5,7 |
11,2 |
8,5 |
5,2 |
|
1 балл |
0,4 |
0,4 |
0,0 |
0,4 |
1,7 |
1,6 |
2,5 |
0,0 |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
0,0 |
0,4 |
0,0 |
|
2…3 балла |
2,0 |
6,9 |
2,2 |
5,2 |
9,2 |
11,7 |
16,0 |
14,1 |
19,4 |
14,6 |
3,6 |
2,2 |
1,6 |
4,4 |
|
4 балла |
1,2 |
2,0 |
3,6 |
2,4 |
2,1 |
4,0 |
6,3 |
6,0 |
4,9 |
6,7 |
5,3 |
1,8 |
1,6 |
2,4 |
|
5 баллов |
2,0 |
1,6 |
1,8 |
1,6 |
3,8 |
4,8 |
1,7 |
9,3 |
6,5 |
6,3 |
1,6 |
1,8 |
0,8 |
0,8 |
|
6 баллов |
4,0 |
4,0 |
2,2 |
4,4 |
7,1 |
10,5 |
10,5 |
7,7 |
7,3 |
5,4 |
4,5 |
2,7 |
3,2 |
3,6 |
|
7…8 баллов |
5,6 |
8,1 |
9,4 |
11,7 |
13,0 |
20,6 |
18,9 |
21,4 |
17,4 |
16,3 |
14,2 |
8,0 |
11,7 |
14,1 |
|
9 баллов |
2,8 |
2,0 |
2,2 |
6,0 |
4,6 |
4,0 |
4,2 |
6,9 |
4,5 |
7,5 |
8,5 |
3,1 |
3,2 |
3,2 |
|
10 баллов |
60,5 |
52,0 |
67,7 |
56,0 |
18,8 |
23,4 |
16,8 |
22,2 |
12,1 |
14,2 |
56,3 |
66,5 |
68,8 |
64,1 |
|
Туман |
0,4 |
0,0 |
0,0 |
0,8 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
2,7 |
0,0 |
2,0 |
Летом 2023 г. преобладала малооблачная погода (см. табл. 4). С апреля по сентябрь суммарная повторяемость общей облачности не превышала 5 баллов 52 % сроков. С октября по январь преобладали пасмурные дни, средняя повторяемость общего количества облаков, превышающее 5 баллов, с октября 2023 г. по январь 2024 г. составила 84 %. При сравнении данных AWS 310 по облачности с наблюдениями на метеорологической станции «Казань-опорная» не выявлено значимых различий, что обусловлено близостью (в сравнении с синоптическим масштабом) точек наблюдения. Режим облачности в рассматриваемый период хорошо согласуется с выявленными аномалиями в ходе количества атмосферных осадков.
С точки зрения увлажнения (режима атмосферных осадков) период исследования выдался аномальным. Для удобства сравнения с нормой и ввиду короткого ряда наблюдений на полигоне, не позволяющем выявить нормы (норму в климатологии принято приводить для 30-летнего периода) для точки наблюдений, для характеристики аномальности режима осадков сравнение проводили с нормами ближайшей метеорологической станции «Казань-опорная» [12, 13] (табл. 5). Выявлена хорошая согласованность сумм атмосферных осадков в холодный период года и значительные различия (17 мм в мае, 18 мм в сентябре) в теплый период года, что обусловлено главенствующей ролью местных факторов в летний период, преобладанием локальных ливневых осадков.
Для оценки степени засушливости вегетационного периода приведены значения гидротермического коэффициента Селянинова (ГТК) [12]:
ГТК =10R/∑T,
где R – сумма осадков за период с температурами выше +10 °С, ΣТ – сумма активных температур.
Вегетационный период 2023 г. характеризовался засушливыми условиями.
Таблица 5 ‒ Характеристика режима атмосферных осадков
|
Показатель |
Год/месяц |
|||||||||||||
|
2022 |
2023 |
2024 |
||||||||||||
|
XII |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
I |
|
|
Осадки. Полигон (AWS 310), мм |
73,1 |
26,1 |
52,4 |
43,5 |
5,8 |
55,8 |
6,9 |
44,3 |
20,3 |
27,6 |
62,5 |
60,8 |
55,9 |
71 |
|
Казань-опорная |
80,1 |
19 |
29,7 |
46,4 |
2 |
38,7 |
9 |
57,2 |
21,3 |
9,6 |
78,5 |
83,8 |
63,4 |
74,5 |
|
∆, мм |
-7 |
7,1 |
22,7 |
-2,9 |
3,8 |
17,1 |
-2,1 |
-12,9 |
-1 |
18 |
-16 |
-23 |
-7,5 |
-3,5 |
|
Климатическая норма осадков (мм), Казань |
48,6 |
45,7 |
35,3 |
37,8 |
33,3 |
36,4 |
56,7 |
62,6 |
54,1 |
49,8 |
53,9 |
45,2 |
48,6 |
45,7 |
|
Отклонение от нормы осадков (мм), Казань |
31,5 |
-26,7 |
-5,6 |
8,6 |
-31,3 |
2,3 |
-47,7 |
-5,4 |
-32,8 |
-40,2 |
24,6 |
38,6 |
14,8 |
28,8 |
|
Сумма активных температур, ℃ |
|
|
|
|
237,3 |
477,5 |
499,4 |
676,5 |
637,2 |
456,2 |
|
|
|
|
|
ГТК Селянинова |
|
|
|
|
0,08 |
0,81 |
0,18 |
0,85 |
0,33 |
0,21 |
|
|
|
|
|
Условия увлажнения периода |
|
сухой |
засушливый |
сухой |
засушливый |
сухой |
сухой |
|
||||||
Современные климатические изменения проявляются не только в изменении сумм атмосферных осадков, но также и в их «кластеризации», которая выражается в росте повторяемости случаев с осадками высокой интенсивности (ливни) и сокращении умеренных и слабых явлений [14, 15]. В рассматриваемый период не отмечено случаев сильных ливневых осадков превышающих 15мм/12 часов, преобладали периоды с слабыми и без осадков (табл. 6). Продолжительное отсутствие существенных осадков ведет к иссушению лесного горючего материала, что может привести к возникновению пожаров. В исследуемый период отмечали и затяжные засушливые периоды: с 01.04.2023 по 25.04.2023 (25 дней), с 16.05.2023 по 29.05.2023 (14 дней), с 2.07.2023 по 11.07.2023 (10 дней), с 30.07.2023 по 16.08.2023 (17 дней).
Таблица 6 ‒ Количество случаев с осадками различной интенсивности
|
Интенсивность осадков, мм/12 ч |
Год/месяц |
|||||||||||||
|
2022 |
2023 |
2024 |
||||||||||||
|
XII |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
I |
|
|
Без осадков |
39 |
44 |
12 |
27 |
54 |
44 |
47 |
40 |
49 |
48 |
29 |
28 |
22 |
21 |
|
Слабые осадки (0…3), но не без осадков |
13 |
8 |
27 |
22 |
1 |
7 |
8 |
10 |
5 |
7 |
20 |
17 |
18 |
25 |
|
Умеренные осадки (4…14) |
10 |
1 |
1 |
4 |
0 |
2 |
1 |
5 |
1 |
1 |
9 |
6 |
8 |
6 |
|
Сильные осадки (15…49) |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Влияние крупных городов сказывается на поведении основных климатообразующих факторов [16, 17, 18]. Для Казани городской остров тепла находит свое отражение в ходе среднемесячной температуры воздуха. Отмечена сезонная зависимость различий между точками наблюдений (табл. 7), сказывается влияние крупного города, которое максимально в теплый период, когда разница в среднемесячной температуре составляет 2 ℃ (сентябрь) и минимально зимой ‒ 0,4 ℃ (ноябрь, декабрь, март).
Таблица 7 ‒ Основные метеорологические параметры на лесном участке карбонового полигона и ближайшей метеорологической станции Росгидромета «Казань-опорная»
|
Показатель |
Год/месяц |
|||||||||||||
|
2022 |
2023 |
2024 |
||||||||||||
|
XII |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
I |
|
|
Автоматическая станция на лесном участке карбонового полигона |
||||||||||||||
|
T, ⁰С |
-7,7 |
-11,0 |
-8,2 |
1,1 |
9,0 |
14,4 |
14,8 |
20,1 |
18,2 |
13,5 |
5,0 |
-0,2 |
-9,2 |
-13,2 |
|
V, м/с |
1,4 |
1,5 |
1,8 |
1,9 |
1,7 |
1,3 |
1,3 |
1,3 |
1,1 |
1,0 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
|
P, гПа |
1016,0 |
1014,6 |
1003,7 |
998,8 |
1008,1 |
1007,9 |
1003,1 |
995,0 |
1003,4 |
1009,2 |
996,8 |
999,1 |
1003,4 |
1002,0 |
|
RH, % |
87,6 |
80,3 |
83,7 |
77,0 |
52,3 |
65,4 |
65,7 |
73,5 |
73,1 |
76,7 |
82,6 |
86,8 |
83,9 |
81,8 |
|
Pr, мм |
73,1 |
26,1 |
52,4 |
43,5 |
5,8 |
55,8 |
6,9 |
44,3 |
20,3 |
27,6 |
62,5 |
60,8 |
55,9 |
71,0 |
|
Станция сети Росгидромета «Казань-опорная» |
||||||||||||||
|
T, ⁰С |
-8,1 |
-11,6 |
-7,7 |
1,5 |
10,4 |
16,1 |
16,7 |
21,8 |
20,6 |
15,5 |
5,7 |
0,2 |
-8,6 |
-12,8 |
|
V, м/с |
1,7 |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
1,8 |
1,7 |
1,6 |
1,7 |
1,6 |
1,3 |
2,1 |
1,9 |
2,1 |
2,1 |
|
P, гПа |
1013,4 |
1012,1 |
1001,1 |
996,3 |
1005,4 |
1005,4 |
1000,4 |
992,5 |
1000,7 |
1006,8 |
994,2 |
996,6 |
1000,9 |
999,1 |
|
RH, % |
86,5 |
79,5 |
83,4 |
76,5 |
46,1 |
53,6 |
53,5 |
63,4 |
58,7 |
64,5 |
79,4 |
85,1 |
82,8 |
82,8 |
|
Pr, мм |
80,1 |
19,0 |
29,7 |
46,4 |
2,0 |
38,7 |
9,0 |
57,2 |
21,3 |
9,6 |
78,5 |
83,8 |
63,4 |
74,5 |
Различия во временном ходе среднемесячных значений относительной влажности имеют сезонные особенности, с выраженным максимумом в летнее время, когда на метеостанции «Казань-опорная» относительная влажность на 10…15 % ниже, чем на участке Полигона, что связано с особенностями подстилающей поверхности в условиях города (большая площадь асфальта) и большой площади листовой поверхности и, как следствие активной эвапотранспирации в районе Полигона. В зимнее время в силу отсутствия различий в характере подстилающей поверхности влажность воздуха главным образом определяется господствующей воздушной массой, существенных различий между фоновой станций и Полигоном не отмечается.
Выводы. Выявлена барьерная роль лесных насаждений, которая способствует снижению среднемесячных скоростей ветра (на 0,1-0,6 м/с) и повторяемости опасных шквалистых усилений ветра (не более 0,1 %).
Отепляющая роль крупного города вызывает различия в температуре воздуха в среднем за год 0,5 ℃ с максимумом в теплое время года (2 ℃) и минимумом в зимнее (0,4 ℃)
Различий в ходе изменения облачности не выявлено, что обусловлено близостью (в сравнении с синоптическим масштабом) точек наблюдения. Режим облачности в рассматриваемый период хорошо согласуется с выявленными аномалиями в динамике количества атмосферных осадков.
Анализ сумм атмосферных осадков выявил хорошую согласованность между метеостанциями в холодный период года (≈7 мм в декабре и январе) и значительные различия в теплый период (≈12 мм в июле), что обусловлено главенствующей ролью местных факторов в летний период и преобладанием локальных ливневых осадков.
Метеорологические наблюдения на регулярной непрерывной основе проводятся на сети станций Росгидромета в установленные Всемирной метеорологической организацией сроки (8 раз в сутки). Данные измерений метеопараметров с сети станций используются для расчета тепло- и влагообеспеченности периода вегетации, а также ряда прикладных показателей, к числу которых относится индекс пожарной опасности (индекс горимости) Нестерова, и различных моделей [1, 2, 3]. Во время происходящих климатических изменений в Приволжском федеральном округе отмечаются значимые тренды как в рядах температуры и количества осадков [4, 5, 6], так и в количестве очагов лесных пожаров [7]. В последние годы использование автоматических метеорологических станций позволяет получать данные метеорологических наблюдений с произвольным временным разрешением, такие высокочастотные данные помогают в оценке метеорологических процессов мезо- и микромасштаба применительно к району исследования.
Цель исследования состояла в анализе изменения основных метеорологических параметров в различных местных условиях, выявлении закономерностей в их временном ходе для прогноза пожаров.
Условия, материалы и методы. Автоматическая метеорологическая станция (Vaisala AWS310) была установлена на опушке леса на территории астрономической обсерватории им. В. П. Энгельгардта, окружена широколиственным лесом (липняк волосисто-осоковый с елью и дубом на дерново-подзолистых почвах, расположенных на аллювиально-делювиальных четвертичных отложениях третьей террасы Волги) [8]. Для достижения репрезентативности измерений при установке мачты метеорологической станции выдерживали расстояние не менее 50 м до ближайших препятствий (деревья, здания, заасфальтированные дорожки).
В качестве фоновой метеорологической станции выбрана «Казань-опорная», расположенная в черте города Казани на ул. Дубравная и находящаяся под влиянием антропогенной нагрузки мегаполиса. Выбор в качестве фоновой именно этой метеостанции объясняется ее наибольшей близостью, горизонтальное удаление от AWS310 составляет около 25 км, что в условиях редкой наблюдательной сети Росгидромета безальтернативно.
Район исследования относится к зоне умеренного увлажнения ‒ годовое количество осадков составляет 554 мм. Больше всего их выпадает в июле (67 мм), меньше всего в марте (32,5 мм). Годовая и месячная обеспеченность влагой в отдельные годы могут значительно отклоняться от средних значений в зависимости от доминирующих условий циркуляции. Количество осадков, выпадающих в жидком виде (дожди), составляет около 70 %, в твердом (снег) ‒ 20 %, смешанные осадки ‒ 10 %.
Годовая суммарная солнечная радиации составляет 3921 МДж/м2, радиационный баланс ‒ 1311 МДж/м2, с ноября по февраль он отрицательный. Продолжительность солнечного сияния за год в среднем находится на уровне 1917,7 ч. Наиболее солнечным выделяется период с апреля по август.
Монтаж и ввод в эксплуатацию автоматической станции карбонового полигона был проведен осенью 2022 г., с тех пор она осуществляет непрерывные регулярные метеорологический наблюдения (с временным разрешением 1 минута) с фиксацией следующих метеорологических параметров: температура (Т) и относительная влажность воздуха (RH), атмосферное давление (Р), направление и скорость ветра (V), количество и интенсивность атмосферных осадков (Pr), суммарная солнечная радиация). Проведен статистический критический контроль рядов измерений на наличие неправдоподобных значений, сформирован банк данных наблюдений, который представляет собой набор структурированных таблиц, с 01.12.2022 г. по 31.01.2024 г.
Измерение ветра проводили ультразвуковым 2D анемометром, установленным на мачте высотой 10 м (соответствует требованиям ВМО).
Создание банка исходных данных, постобработка и критический контроль выполнены с использованием языка программирования Python, библиотек numpy и pandas.
Результаты и обсуждение. Физико-географические особенности места установки метеорологической станции проявляются в различиях между термическими режимами пунктов наблюдения. Среднегодовая температура воздуха на полигоне на 1,05 ℃, ниже чем на метеостанции в Казани. В годовом ходе отмечен максимумом такого контраста (1,9 ℃) в мае и июне, что связано с различиями в характере подстилающей поверхности, близости Куйбышевского водохранилища к карбоновому пологону. Зимние различия менее существенные (в среднем 0,5 ℃), что обусловлено отсутствием влияния городского острова тепла на участке полигона.
Использование подробных рядов метеорологических наблюдений позволяет определить время наступления явления или экстремума метеорологического параметра с точностью, равной выбранной временной дискретизацией измерений (в нашем случае 1 минута). В период наблюдений абсолютный минимум температуры воздуха отмечен 09.12.2023 в 06:33, когда она составила -29,4 ℃, максимум 34,1 ℃ – 29.07.2023 в 13:47.
Режим ветра в условиях опушки леса также имеет свои особенности. Удаленность датчика измерения скорости и направления ветра от препятствий (насаждений и зданий) более чем на 50 м создает высокую, хотя и несимметричную по сторонам света, открытость горизонта. Микроклиматические особенности и барьерная функция лесных насаждений проявляются в сокращении скоростей ветра от «фоновых» в среднем на 0,3 м/с (табл. 1).
Таблица 1 ‒ Режим скорости ветра на исследуемых измерительных площадках
|
Показатель |
Год/месяц |
|||||||||||||
|
2022 |
2023 |
2024 |
||||||||||||
|
XII |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
I |
|
|
V, м/с, Полигон |
1,4 |
1,5 |
1,8 |
1,9 |
1,7 |
1,3 |
1,3 |
1,3 |
1,1 |
1 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
|
V, м/с, Казань-опорная |
1,7 |
1,8 |
2 |
2,2 |
1,8 |
1,7 |
1,6 |
1,7 |
1,6 |
1,3 |
2,1 |
1,9 |
2,1 |
2,1 |
|
∆V, м/с |
0,3 |
0,3 |
0,2 |
0,3 |
0,1 |
0,4 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,3 |
0,4 |
0,2 |
0,4 |
0,4 |
Упомянутая особенность места установки метеорологической станции ‒ несимметричность степени открытости горизонта относительно сторон света, выражается в большей закрытости горизонта с запада, что находит свое отражение в повторяемости направлений ветра западной четверти горизонта и невысоких средних скоростях ветра этих румбов (табл. 2, рис. 1). В среднегодовых выводах выраженный максимум скоростей ветра приходится на румбы южной четверти.
Важным фактором риска в условиях меняющегося климата для лесного хозяйства выступает опасность ветровалов и ветроломов [9, 10], обусловленная ростом повторяемости случаев с опасными скоростями ветра (шквалов). Барьерная функция леса проявляется также в малой повторяемости шквалистых усилений ветра (табл. 3). Максимальная скорость ветра за период наблюдений составила 14,5 м/с, румб ‒ ЮВ, отмечена 29.07.2023 в 16:19 и была связана с высокой конвективной неустойчивостью, выразившейся в шквалистых усилениях ветра. Для выявления годового хода в повторяемости опасных скоростей ветра, авторами составлена выборка дней с максимальной скоростью >10 м/с: 27.02.2023, 10.03.2023, 12.03.2023, 01.04.2023, 13.04.2023,14.04.2023, 29.07.2023, 08.10.2023, 12.10.2023, 17.10.2023, 10.11.2023, 04.12.2023, 12.12.2023, 16.01.2024, 17.01.2024, 19.01.2024.
Рисунок 1‒ Повторяемость направлений ветра по данным станции на Карбоновом полигоне, %.
Таблица 2 ‒ Повторяемость направлений ветра по данным станции на карбоновом полигоне, %
|
Месяц |
Направление |
|||||||
|
С |
СВ |
В |
ЮВ |
Ю |
ЮЗ |
З |
СЗ |
|
|
I |
5,5 |
4,7 |
9,7 |
19,7 |
23,1 |
14,4 |
12,6 |
10,2 |
|
II |
13,2 |
11,7 |
11,7 |
14,9 |
20,6 |
11,1 |
6,1 |
10,7 |
|
III |
5,3 |
8,2 |
12,5 |
22,9 |
29,6 |
12,5 |
4,6 |
4,4 |
|
IV |
22,7 |
12,8 |
8,9 |
11,7 |
14,3 |
7,7 |
6,0 |
16,0 |
|
V |
23,0 |
11,1 |
7,3 |
10,7 |
9,9 |
6,1 |
7,8 |
24,1 |
|
VI |
22,5 |
6,3 |
3,7 |
7,0 |
11,0 |
7,8 |
10,2 |
31,3 |
|
VII |
16,4 |
7,3 |
5,2 |
11,7 |
21,8 |
11,8 |
7,4 |
18,3 |
|
VIII |
26,0 |
6,4 |
3,3 |
5,3 |
7,9 |
7,8 |
11,5 |
31,8 |
|
IX |
20,7 |
5,6 |
3,7 |
8,5 |
14,5 |
9,2 |
9,6 |
28,2 |
|
X |
7,2 |
7,1 |
6,8 |
15,2 |
28,8 |
15,2 |
10,2 |
9,6 |
|
XI |
7,4 |
12,0 |
16,5 |
19,6 |
16,2 |
9,8 |
9,4 |
9,1 |
|
XII |
8,3 |
11,5 |
14,8 |
18,8 |
20,0 |
11,8 |
7,0 |
7,8 |
|
Год |
14,8 |
8,7 |
8,7 |
13,8 |
18,1 |
10,4 |
8,6 |
16,8 |
Из выявленных 16 дней с высокими скоростями ветра абсолютное большинство приходится на осенне-зимний период, что объясняется преобладанием летом 2023 г. погоды антициклонического характера, которая подтверждается режимом облачности (табл. 4).
Таблица 3 ‒ Повторяемость скоростей ветра по градациям, %
|
Месяц |
Скорость ветра, м/с |
||||||||||
|
0…1 |
1…2 |
2...3 |
3…4 |
4…5 |
5…6 |
6…7 |
7…8 |
8…9 |
9…10 |
>10 |
|
|
I |
35,7 |
32,9 |
18,2 |
7,8 |
3,2 |
1,3 |
0,5 |
0,2 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
|
II |
29,6 |
35,5 |
21,0 |
9,1 |
3,3 |
1,0 |
0,3 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
III |
27,7 |
35,1 |
21,0 |
9,8 |
4,1 |
1,6 |
0,5 |
0,2 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
|
IV |
43,0 |
25,6 |
15,8 |
8,4 |
4,0 |
1,7 |
0,8 |
0,4 |
0,2 |
0,1 |
0,1 |
|
V |
55,2 |
26,4 |
11,4 |
4,6 |
1,7 |
0,5 |
0,2 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
VI |
55,7 |
26,1 |
11,4 |
4,7 |
1,6 |
0,4 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
VII |
52,9 |
27,8 |
12,7 |
4,6 |
1,4 |
0,4 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
VIII |
60,7 |
24,6 |
9,8 |
3,6 |
1,0 |
0,3 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
IX |
65,2 |
23,1 |
7,9 |
2,6 |
0,8 |
0,2 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
X |
38,8 |
30,3 |
16,7 |
8,1 |
3,5 |
1,4 |
0,6 |
0,3 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
|
XI |
37,0 |
31,8 |
18,0 |
8,3 |
3,3 |
1,0 |
0,3 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
|
XII |
35,6 |
32,1 |
18,3 |
8,6 |
3,5 |
1,3 |
0,4 |
0,1 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
Рассмотрение облачности в рамках нашего исследования обусловлено необходимостью характеристики режима инсоляции [11], что особенно важно в летний период, когда прямая солнечная радиация достигает максимальных в годовом ходе значений и служит фактором, определяющим характеристики состояния лесного горючего материала и может стать причиной возникновения пожароопасной обстановки. Кроме того, облачность как предиктор характера погоды позволяет с достаточной долей надежности судить о циклоническом или антициклоническом характере погоды в тот или иной месяц.
Таблица 4 ‒ Повторяемость количества общей облачности, %
|
Облачность |
Год/месяц |
|||||||||||||
|
2022 |
2023 |
2024 |
||||||||||||
|
XII |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
I |
|
|
Безоблачно |
21,0 |
23,0 |
10,8 |
11,3 |
39,7 |
19,4 |
23,1 |
12,5 |
27,5 |
28,8 |
5,7 |
11,2 |
8,5 |
5,2 |
|
1 балл |
0,4 |
0,4 |
0,0 |
0,4 |
1,7 |
1,6 |
2,5 |
0,0 |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
0,0 |
0,4 |
0,0 |
|
2…3 балла |
2,0 |
6,9 |
2,2 |
5,2 |
9,2 |
11,7 |
16,0 |
14,1 |
19,4 |
14,6 |
3,6 |
2,2 |
1,6 |
4,4 |
|
4 балла |
1,2 |
2,0 |
3,6 |
2,4 |
2,1 |
4,0 |
6,3 |
6,0 |
4,9 |
6,7 |
5,3 |
1,8 |
1,6 |
2,4 |
|
5 баллов |
2,0 |
1,6 |
1,8 |
1,6 |
3,8 |
4,8 |
1,7 |
9,3 |
6,5 |
6,3 |
1,6 |
1,8 |
0,8 |
0,8 |
|
6 баллов |
4,0 |
4,0 |
2,2 |
4,4 |
7,1 |
10,5 |
10,5 |
7,7 |
7,3 |
5,4 |
4,5 |
2,7 |
3,2 |
3,6 |
|
7…8 баллов |
5,6 |
8,1 |
9,4 |
11,7 |
13,0 |
20,6 |
18,9 |
21,4 |
17,4 |
16,3 |
14,2 |
8,0 |
11,7 |
14,1 |
|
9 баллов |
2,8 |
2,0 |
2,2 |
6,0 |
4,6 |
4,0 |
4,2 |
6,9 |
4,5 |
7,5 |
8,5 |
3,1 |
3,2 |
3,2 |
|
10 баллов |
60,5 |
52,0 |
67,7 |
56,0 |
18,8 |
23,4 |
16,8 |
22,2 |
12,1 |
14,2 |
56,3 |
66,5 |
68,8 |
64,1 |
|
Туман |
0,4 |
0,0 |
0,0 |
0,8 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
2,7 |
0,0 |
2,0 |
Летом 2023 г. преобладала малооблачная погода (см. табл. 4). С апреля по сентябрь суммарная повторяемость общей облачности не превышала 5 баллов 52 % сроков. С октября по январь преобладали пасмурные дни, средняя повторяемость общего количества облаков, превышающее 5 баллов, с октября 2023 г. по январь 2024 г. составила 84 %. При сравнении данных AWS 310 по облачности с наблюдениями на метеорологической станции «Казань-опорная» не выявлено значимых различий, что обусловлено близостью (в сравнении с синоптическим масштабом) точек наблюдения. Режим облачности в рассматриваемый период хорошо согласуется с выявленными аномалиями в ходе количества атмосферных осадков.
С точки зрения увлажнения (режима атмосферных осадков) период исследования выдался аномальным. Для удобства сравнения с нормой и ввиду короткого ряда наблюдений на полигоне, не позволяющем выявить нормы (норму в климатологии принято приводить для 30-летнего периода) для точки наблюдений, для характеристики аномальности режима осадков сравнение проводили с нормами ближайшей метеорологической станции «Казань-опорная» [12, 13] (табл. 5). Выявлена хорошая согласованность сумм атмосферных осадков в холодный период года и значительные различия (17 мм в мае, 18 мм в сентябре) в теплый период года, что обусловлено главенствующей ролью местных факторов в летний период, преобладанием локальных ливневых осадков.
Для оценки степени засушливости вегетационного периода приведены значения гидротермического коэффициента Селянинова (ГТК) [12]:
ГТК =10R/∑T,
где R – сумма осадков за период с температурами выше +10 °С, ΣТ – сумма активных температур.
Вегетационный период 2023 г. характеризовался засушливыми условиями.
Таблица 5 ‒ Характеристика режима атмосферных осадков
|
Показатель |
Год/месяц |
|||||||||||||
|
2022 |
2023 |
2024 |
||||||||||||
|
XII |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
I |
|
|
Осадки. Полигон (AWS 310), мм |
73,1 |
26,1 |
52,4 |
43,5 |
5,8 |
55,8 |
6,9 |
44,3 |
20,3 |
27,6 |
62,5 |
60,8 |
55,9 |
71 |
|
Казань-опорная |
80,1 |
19 |
29,7 |
46,4 |
2 |
38,7 |
9 |
57,2 |
21,3 |
9,6 |
78,5 |
83,8 |
63,4 |
74,5 |
|
∆, мм |
-7 |
7,1 |
22,7 |
-2,9 |
3,8 |
17,1 |
-2,1 |
-12,9 |
-1 |
18 |
-16 |
-23 |
-7,5 |
-3,5 |
|
Климатическая норма осадков (мм), Казань |
48,6 |
45,7 |
35,3 |
37,8 |
33,3 |
36,4 |
56,7 |
62,6 |
54,1 |
49,8 |
53,9 |
45,2 |
48,6 |
45,7 |
|
Отклонение от нормы осадков (мм), Казань |
31,5 |
-26,7 |
-5,6 |
8,6 |
-31,3 |
2,3 |
-47,7 |
-5,4 |
-32,8 |
-40,2 |
24,6 |
38,6 |
14,8 |
28,8 |
|
Сумма активных температур, ℃ |
|
|
|
|
237,3 |
477,5 |
499,4 |
676,5 |
637,2 |
456,2 |
|
|
|
|
|
ГТК Селянинова |
|
|
|
|
0,08 |
0,81 |
0,18 |
0,85 |
0,33 |
0,21 |
|
|
|
|
|
Условия увлажнения периода |
|
сухой |
засушливый |
сухой |
засушливый |
сухой |
сухой |
|
||||||
Современные климатические изменения проявляются не только в изменении сумм атмосферных осадков, но также и в их «кластеризации», которая выражается в росте повторяемости случаев с осадками высокой интенсивности (ливни) и сокращении умеренных и слабых явлений [14, 15]. В рассматриваемый период не отмечено случаев сильных ливневых осадков превышающих 15мм/12 часов, преобладали периоды с слабыми и без осадков (табл. 6). Продолжительное отсутствие существенных осадков ведет к иссушению лесного горючего материала, что может привести к возникновению пожаров. В исследуемый период отмечали и затяжные засушливые периоды: с 01.04.2023 по 25.04.2023 (25 дней), с 16.05.2023 по 29.05.2023 (14 дней), с 2.07.2023 по 11.07.2023 (10 дней), с 30.07.2023 по 16.08.2023 (17 дней).
Таблица 6 ‒ Количество случаев с осадками различной интенсивности
|
Интенсивность осадков, мм/12 ч |
Год/месяц |
|||||||||||||
|
2022 |
2023 |
2024 |
||||||||||||
|
XII |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
I |
|
|
Без осадков |
39 |
44 |
12 |
27 |
54 |
44 |
47 |
40 |
49 |
48 |
29 |
28 |
22 |
21 |
|
Слабые осадки (0…3), но не без осадков |
13 |
8 |
27 |
22 |
1 |
7 |
8 |
10 |
5 |
7 |
20 |
17 |
18 |
25 |
|
Умеренные осадки (4…14) |
10 |
1 |
1 |
4 |
0 |
2 |
1 |
5 |
1 |
1 |
9 |
6 |
8 |
6 |
|
Сильные осадки (15…49) |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Влияние крупных городов сказывается на поведении основных климатообразующих факторов [16, 17, 18]. Для Казани городской остров тепла находит свое отражение в ходе среднемесячной температуры воздуха. Отмечена сезонная зависимость различий между точками наблюдений (табл. 7), сказывается влияние крупного города, которое максимально в теплый период, когда разница в среднемесячной температуре составляет 2 ℃ (сентябрь) и минимально зимой ‒ 0,4 ℃ (ноябрь, декабрь, март).
Таблица 7 ‒ Основные метеорологические параметры на лесном участке карбонового полигона и ближайшей метеорологической станции Росгидромета «Казань-опорная»
|
Показатель |
Год/месяц |
|||||||||||||
|
2022 |
2023 |
2024 |
||||||||||||
|
XII |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
I |
|
|
Автоматическая станция на лесном участке карбонового полигона |
||||||||||||||
|
T, ⁰С |
-7,7 |
-11,0 |
-8,2 |
1,1 |
9,0 |
14,4 |
14,8 |
20,1 |
18,2 |
13,5 |
5,0 |
-0,2 |
-9,2 |
-13,2 |
|
V, м/с |
1,4 |
1,5 |
1,8 |
1,9 |
1,7 |
1,3 |
1,3 |
1,3 |
1,1 |
1,0 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
|
P, гПа |
1016,0 |
1014,6 |
1003,7 |
998,8 |
1008,1 |
1007,9 |
1003,1 |
995,0 |
1003,4 |
1009,2 |
996,8 |
999,1 |
1003,4 |
1002,0 |
|
RH, % |
87,6 |
80,3 |
83,7 |
77,0 |
52,3 |
65,4 |
65,7 |
73,5 |
73,1 |
76,7 |
82,6 |
86,8 |
83,9 |
81,8 |
|
Pr, мм |
73,1 |
26,1 |
52,4 |
43,5 |
5,8 |
55,8 |
6,9 |
44,3 |
20,3 |
27,6 |
62,5 |
60,8 |
55,9 |
71,0 |
|
Станция сети Росгидромета «Казань-опорная» |
||||||||||||||
|
T, ⁰С |
-8,1 |
-11,6 |
-7,7 |
1,5 |
10,4 |
16,1 |
16,7 |
21,8 |
20,6 |
15,5 |
5,7 |
0,2 |
-8,6 |
-12,8 |
|
V, м/с |
1,7 |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
1,8 |
1,7 |
1,6 |
1,7 |
1,6 |
1,3 |
2,1 |
1,9 |
2,1 |
2,1 |
|
P, гПа |
1013,4 |
1012,1 |
1001,1 |
996,3 |
1005,4 |
1005,4 |
1000,4 |
992,5 |
1000,7 |
1006,8 |
994,2 |
996,6 |
1000,9 |
999,1 |
|
RH, % |
86,5 |
79,5 |
83,4 |
76,5 |
46,1 |
53,6 |
53,5 |
63,4 |
58,7 |
64,5 |
79,4 |
85,1 |
82,8 |
82,8 |
|
Pr, мм |
80,1 |
19,0 |
29,7 |
46,4 |
2,0 |
38,7 |
9,0 |
57,2 |
21,3 |
9,6 |
78,5 |
83,8 |
63,4 |
74,5 |
Различия во временном ходе среднемесячных значений относительной влажности имеют сезонные особенности, с выраженным максимумом в летнее время, когда на метеостанции «Казань-опорная» относительная влажность на 10…15 % ниже, чем на участке Полигона, что связано с особенностями подстилающей поверхности в условиях города (большая площадь асфальта) и большой площади листовой поверхности и, как следствие активной эвапотранспирации в районе Полигона. В зимнее время в силу отсутствия различий в характере подстилающей поверхности влажность воздуха главным образом определяется господствующей воздушной массой, существенных различий между фоновой станций и Полигоном не отмечается.
Выводы. Выявлена барьерная роль лесных насаждений, которая способствует снижению среднемесячных скоростей ветра (на 0,1-0,6 м/с) и повторяемости опасных шквалистых усилений ветра (не более 0,1 %).
Отепляющая роль крупного города вызывает различия в температуре воздуха в среднем за год 0,5 ℃ с максимумом в теплое время года (2 ℃) и минимумом в зимнее (0,4 ℃)
Различий в ходе изменения облачности не выявлено, что обусловлено близостью (в сравнении с синоптическим масштабом) точек наблюдения. Режим облачности в рассматриваемый период хорошо согласуется с выявленными аномалиями в динамике количества атмосферных осадков.
Анализ сумм атмосферных осадков выявил хорошую согласованность между метеостанциями в холодный период года (≈7 мм в декабре и январе) и значительные различия в теплый период (≈12 мм в июле), что обусловлено главенствующей ролью местных факторов в летний период и преобладанием локальных ливневых осадков.
1. Шерстюков Б. Г. Лесные пожары // Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. М.: ФГБУ НИЦ Планета, 2012. С. 266–300.
2. Мониторинг и прогнозирование лесных пожаров. Общие требования; введ. 2000-01-01. М.: ИПК Издательство стандартов, 1999. 8 с.
3. Савин И.Ю. О влиянии современных изменений климата на рост урожайности зерновых культур в России // Российская сельскохозяйственная наука. 2023. № 2. С. 58-62.
4. Немцев С.Н., Шарипова Р.Б. Агроклиматические ресурсы, их изменение и экологические ограничения вегетационного периода Ульяновской области // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35.№3.С.10-14.
5. Никитин С. Н., Шарипова Р. Б. Оценка изменения агроклиматического потенциала Ульяновской области на производство продукции растениеводства // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2022. № 3(59). С. 36-42. – DOIhttps://doi.org/10.18286/1816-4501-2022-3-36-42.
6. Маслова Г. Я., Абдряев М. Р., Шарапов И. И. Зависимость урожайности и качества зерна сортов озимой мягкой пшеницы от различных метеоусловий в условиях лесостепи Среднего Поволжья // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. № 2(50). С. 42-46. – DOIhttps://doi.org/10.18286/1816-4501-2020-2-42-46.
7. Мониторинг лесных пожаров на территории Приволжского федерального округа в последние десятилетия / Ю. П. Переведенцев, А. В. Гусаров, Т. Р. Аухадеев и др. // Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о Земле. 2022. Т. 32. № 2. С. 149‒157. doi:https://doi.org/10.35634/2412-9518-2022-32-2-149-157.
8. Климатические условия функционирования карбонового полигона в Приказанском регионе / Ю. П. Переведенцев, К. М. Шанталинский, Н. А. Мирсаева и др. // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2023. № 2. С. 72‒85. doi:https://doi.org/10.17308/geo/1609-0683/2023/2/72-85.
9. Ветровалы в лесной зоне России и условия их возникновения / А. Н. Шихов, А. В. Чернокульский, Н. А. Калинин и др. // Пермь: Пермский государственный национальный исследовательский университет. 2023. 284 с. ISBN 978-5-7944-4009-6.
10. Климатология сухих и влажных волн тепла и холода различной интенсивности / С. В. Морозова, В. Н. Абанников, Е. А. Полянская и др. // Географический вестник. 2022. № 4 (63). С. 80‒89. doi:https://doi.org/10.17072/2079-7877-2022-4-80-89.
11. Мустафина А. Б. Агроклиматические условия Республики Татарстан // Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о Земле. 2018. Т. 28. № 3. С. 298‒307.
12. Климатические изменения на территории Приволжского федерального округа в XX-XXI веках и их последствия для агросферы / Ю. П. Переведенцев, К. М. Шанталинский, Н. А. Мирсаева и др. // Метеорология и гидрология. 2023. № 9. С. 86‒99. doi:https://doi.org/10.52002/0130-2906-2023-9-86-99.
13. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. СПб.: Наукоемкие технологии. 2022. 124 с.
14. IPCC, 2019: Summary for Policymakers /In: Climate Change and Land: an IPCC Special Report on Climate Change, Desertification, Land Degradation, Sustainable Land Management, Food Security, and Greenhouse Gas Fluxes in Terrestrial Ecosystems / P. R. Shukla, J. Skea, E. Calvo Buendia, et al. / eds. J. Malley. 2019. 41 p. URL: https://www.ipcc.ch/srccl-report-download-page/ (дата обращения: 04.08.2024).
15. Summer Thermal Comfort in Russian Big Cities (1966‒2015) / P. Konstantinov, D. Tattimbetova, M. Varentsov, et al. // Geographica Pannonica. 2021. Vol. 25. No. 1. P. 35‒41. doi:https://doi.org/10.5937/gp25-29440.
16. Shartova N., Konstantinov P. Climate change adaptation for Russian cities: A case study of the thermal comfort assessment // University Initiatives in Climate Change Mitigation and Adaptation. 2018. P. 265‒276. doi:https://doi.org/10.1007/978-3-319-89590-1_15.
17. Горбаренко, Е. В. Световой климат Москвы / Е. В. Горбаренко, Н. А. Бунина // Метеорология и гидрология. 2024. № 5. С. 42‒53. doi:https://doi.org/10.52002/0130-2906-2024-5-42-53.
18. Загрязнение Московского мегаполиса: мониторинг химического состава микрочастиц в системе «атмосфера ‒ снег ‒ дорожная пыль ‒ почвы ‒ поверхностные воды» / Н. С. Касимов, Н. Е. Кошелева, О. Б. Поповичева и др. // Метеорология и гидрология. 2023. № 5. С. 5‒19. doi:https://doi.org/10.52002/0130-2906-2023-5-5-19.
