1.3 Климат
В основе климатообразования лежит количество солнечной радиации, характер общециркуляционных процессов и местные процессы трансформации свойств воздуха.
Существенное влияние на радиационный режим накладывает облачность и прозрачность атмосферы. Роль рельефа в распределении солнечной радиации проявляется через крутизну и экспозицию склонов и закрытость горизонта.
В исследуемом районе максимальная полуденная высота Солнца 61° наблюдается 22 июня, минимальная 14° - 22 декабря. Изменение полуденной высоты Солнца в течение года составляет 47°. Долгота дня изменяется от 7 часов 48 минут до 16 часов 42 минут.
Рисунок 1.5 - Долгота дня (часы, минуты) на 15-е число каждого месяца
Прозрачность атмосферы носит сезонный характер. Коэффициент прозрачности атмосферы зимой 0.80, летом приближается к 0.75
Продолжительность солнечного сияния в течение года 1900−2000 часов, число дней без солнца 40 −50. Идущая от солнца радиация частично в атмосфере рассеивается и поступает со всего небесного свода в виде рассеянной радиации. Сумма прямой радиации, поступающей от диска солнца в виде прямых лучей и рассеянной радиации, представляет собой суммарную радиацию, включающую в себя весь поток лучистой энергии солнца. При ясном небе в полдень доля рассеянной радиации в суммарной значительно снижает приход прямой радиации, при этом возрастает количество рассеянной. Так как в Майминском районе не проводятся актинометрические наблюдения, поэтому солнечная радиация вычислена расчетным методом по косвенным метеорологическим данным ГМС Кызыл-Озек. В течение года прямая радиация 2849 мДж/м2 (68.6 ккал/см2). В течение месяца сумма радиации летом около 400 мДж/м2 (8−9 ккал/см2), зимой – 33−34 мДж/м2 (0.8 − 1 ккал/см2). В горах склоны получают различное количество прямой радиации, её сумма зависит от ориентации склонов по отношению к сторонам света и от угла наклона склонов. Так при высоте солнца 30° и крутизне склона 10° северный склон получает 68%, южный 126 % от прихода прямой радиации на горизонтальную поверхность (Чирков, 1998). Теплообеспеченность южных склонов значительно больше, чем северных. Вследствие указанного, преобладающие ландшафты на южных склонах степные, на северных лесные.
Рассеянная радиация поступает равномерно на все формы земной поверхности. Её годовая сумма 1466 МДж/м2 (35 ккал/см2). В среднем за год прямая радиация преобладает над рассеянной и только в пасмурную погоду она может отсутствовать. Общий приток лучистой энергии или суммарная радиация в течение года составляет 4315 МДж/м2 (103 ккал/см2). Поступившая на земную поверхность энергия солнца частично поглощается, частично отражается, частично излучается. Величина отраженной радиации зависит от альбедо.
Радиационный баланс бывает положительный в дневные часы с марта по октябрь, с ноября по февраль он имеет отрицательные значения, постоянно происходит выхолаживание подстилающей поверхности.
На долю радиационного баланса приходится в июне - августе 50 − 60%, в сентябре 40 − 45%, в октябре 15 − 20% от суммарной радиации.
В районе проектируемого ООПТ сумма радиационного баланса составляет 1380−1400 МДж/м2 (33−35 ккал/см2). Суточное и годовое изменение величины радиационного баланса проявляется в изменении температуры воздуха и других показателей погоды.
В процессе общей циркуляции происходит смена воздушных масс. Поступающие с циклонами воздушные массы умеренные морские и континентальные, арктические и тропические различаются по температуре, влажности, прозрачности. Механизмами переноса воздушных масс являются фронтальные циклоны и антициклоны. Чередование воздушных масс выражается в смене типов погод. Зимой господствует повышенное атмосферное давление, Северный Алтай оказывается в западной и северо-западной периферии Монгольского антициклона, ветер имеет юго-западное и южное направление.
При слабом развитие антициклона территория района оказывается в сфере активной циклонической деятельности. В теплых секторах циклонов приходит влажный атлантический или сухой среднеазиатский воздух. Погода становится неустойчивой, с оттепелями, снегопадами, сильными ветрами. Происходит резкое изменение давления от суток к суткам. Нередко межсуточные изменения давления составляют более 20 гПа.
Часто под влиянием гор происходит регенерация циклонов. В начале зимы циклоничность развита сильнее, по сравнению со второй половиной, которая отличается более холодной и ясной погодой.
Весной в связи с прогреванием материка происходит разрушение Азиатского антициклона. Начинается сезонная смена циркуляционного механизма. В первую половину весны циркуляция носит смешанный характер. В марте нередко происходит вторжение из Средней Азии и Ирана сильно прогретого воздуха, следом, за которым вторгается холодный арктический воздух и возвращается погода с большими морозами. Наиболее частая смена циклонов и антициклонов происходит в апреле и мае. Наблюдается чередование вторжений арктического и тропического воздуха. Солнечная погода сменяется пасмурной с моросящими дождями или даже снегопадом. В мае нередко бывают заморозки на почве и в воздухе. Под влиянием рельефа на высотной фронтальной поверхности образуются волны, из которых оформляются орографические циклоны. С этими циклонами связана большая изменчивость погоды, длительные ненастья.
В летние месяцы ярко выражено сочетание зональной циркуляции с развитием циклонической деятельности. В зависимости от характера циркуляции лето может быть жарким или прохладным, засушливым или влажным. Температура летних месяцев может отличаться от средней многолетней на 2−4 °С. Сумма осадков в отдельные годы отклоняется от нормы на 100 % и более.
Резкое понижение температуры обусловлено вторжениями холодного воздуха с севера или северо-запада в тылу циклонов арктического фронта. Однако теплая ясная антициклоническая погода является преобладающей. Наиболее длительные периоды жаркой погоды бывают при распространение на Алтай оси высокого давления от Азорского максимума. В отдельные годы в июне - июле тропический воздух удерживается надолго. Температура днем поднимается до 37 °С, ночью не опускается ниже 20 °С. Нередко такая погода совпадает с явлением духоты. Для летних месяцев характерно понижение атмосферного давления. Преобладающем давлением является 725 - 730 мм. рт.ст., т.е. менее 1000 ГПа. Наиболее частая межсуточная изменчивость давления 0 − 5 ГПа.
При прохождении глубоких циклонов изменение давления может составить до 15 гПа в сутки. В таких случаях прохождение фронта сопровождается грозой, сильным ветром и ливневыми осадками. Осенью охлаждается подстилающая поверхность, прекращаются процессы трансформации летнего типа и общая циркуляция атмосферы носит переходный характер от летнего к зимнему. Преобладают два типа циркуляции. Это циркуляция в восточной половине европейских антициклонов или в южной половине полярных и арктических циклонов.
Поступающий с севера арктический воздух вызывает и первые осенние заморозки. Южный поток воздуха приносит теплую и сухую погоду. Дневное прогревание воздуха компенсирует потерю тепла ночами. В сентябре преобладает еще циркуляция антициклоническая. В октябре господствуют циклоны. На фронтах усиливается ветер, происходят значительные похолодания. Воздушные массы, поступающие в теплом секторе циклонов, вызывают потепления.
Постепенное уменьшение солнечной радиации подготавливает обстановку для перехода к циркуляции зимнего типа.
В формировании микроклиматов проектируемого ООПТ большую роль играют местные ветры - горно-долинные.
Горно-долинные ветры - это периодические ветры, меняющие направление на противоположное дважды в течение суток, дующие вниз по склонам ночью и вверх по склонам днем. Возникают они из-за неодинакового нагревания склонов и свободной атмосферы между склонами или горизонтально-смежных масс. Горно-склоновые ветры возникают повсеместно над склонами гор. Днем склон нагревается. Воздух над поверхностью склона поднимается вверх. Ночью склоны охлаждаются быстрее, чем атмосфера между склонами и начинается гравитационный сток холодного воздуха вниз по склонам. Холодный воздух застаивается на днище долины и образуется инверсия температуры.
Горно-долинная циркуляция охватывает в целом долину реки. Днем формируется ветер, дующий вверх по долине или долинный. В долине р. Еланда в 13 часов дня в июле повторяемость долинного ветра более 60 %.
Таблица 1.1 - Периодичность горно-долинных ветров, %
месяц
|
срок (часы)
|
|
1
|
7
|
13
|
19
|
I
|
25
|
21
|
53
|
15
|
IV
|
52
|
59
|
74
|
38
|
VII
|
70
|
42
|
61
|
39
|
X
|
34
|
26
|
54
|
18
|
Скорость долинного ветра изменяется от 1 до 3 м/сек. Вертикальная мощность слоя воздуха, участвующего в долинном ветре, составляет около 2/3 высоты гор над днищем долины. Над долиной в потоке скорость долинного ветра больше, чем у поверхности земли. Ночью ветер изменяет направление на противоположное и дует вниз по долине. Это горный ветер. Скорость горного ветра у поверхности земли от 0,5 до 3 м/сек. Чем больше уклон долины, тем сильнее выражен горный ветер.
Горно-долинные ветры оказывают влияние на формирование особенностей местных климатов долин. Они вносят изменения в горизонтальное и вертикальное распределение температуры и влажности воздуха. В теплый период года долинный ветер вызывает понижение дневной температуры, повышение влажности воздуха и образование над склонами конвективной облачности. Благодаря ночному горному ветру происходит динамическое перемещение воздуха, перемешивание струй воздуха ослабляет интенсивность его ночного выхолаживания и уменьшает заморозкоопасность в долинах.
Рисунок 1.6 - Повторяемость направлений ветра за год, %.
В районе проектируемого ООПТ в зимние месяцы относительная влажность воздуха 80 − 85 % (табл.1.2).
Таблица 1.2 - Средняя месячная и годовая относительная влажность воздуха
I
|
II
|
III
|
IV
|
V
|
VI
|
VII
|
VIII
|
IX
|
X
|
XI
|
XII
|
год
|
76
|
76
|
77
|
72
|
64
|
72
|
77
|
80
|
79
|
75
|
76
|
76
|
76
|
Таблица 1.3 - Средняя месячная скорость ветра, м/сек
I
|
II
|
III
|
IV
|
V
|
VI
|
VII
|
VIII
|
IX
|
X
|
XI
|
XII
|
год
|
1,6
|
1,7
|
1,8
|
1,8
|
2,4
|
1,8
|
1,5
|
1,5
|
1,6
|
1,6
|
1,7
|
1,6
|
1,7
|
Район проектируемого ООПТ находится в низкогорной зоне, поэтому по температурным условиям климат здесь более теплый, чем в других вертикальных зонах.
Осенью переход средней суточной температуры через 0°С происходит с 20 по 30 сентября (табл. 1.4).
Зима начинается после перехода средней суточной температуры через −5 °С. В урочище Еланда обычно это середина первой декады ноября. После 20 ноября и в середине декады средняя суточная температура опускается до −10 °С. В урочище Еланда период с температурой ниже −15 °С продолжается с конца декабря до середины февраля. Сумма температур ниже −15 °С составляет 790 °С.
Таблица 1.4 - Даты наступления средних суточных температур воздуха выше и ниже определенных пределов и число дней с температурой превышающей эти пределы
Температура, °С
|
-15
|
-10
|
-5
|
0
|
5
|
10
|
15
|
17/II
|
12/III
|
30/III
|
13/IV
|
25/IV
|
13/V
|
8/VI
|
30/XII
|
23/XI
|
6/XI
|
24/X
|
6/X
|
14/IX
|
21/VIII
|
315
|
255
|
220
|
193
|
163
|
123
|
73
|
Средняя температура января −15 °С, средний минимум − 21 °С, абсолютный минимум −44 °С, средний максимум −7.8 °С, абсолютный максимум 11 °С.
Таблица 1.5 - Показатели термического режима воздуха, °С
|
I
|
II
|
III
|
IV
|
V
|
VI
|
VII
|
VIII
|
IX
|
X
|
XI
|
XII
|
Год
|
Среднемес. и среднегод.
температура
|
-15,9
|
-15,1
|
-9,1
|
1,0
|
10,5
|
15,9
|
18,0
|
15,7
|
9,8
|
2,4
|
-7,7
|
-13,5
|
1,0
|
Средний
минимум
|
-21,9
|
-21,2
|
-15,8
|
-4,8
|
3,4
|
8,3
|
11,4
|
9,6
|
4,0
|
-2,6
|
12,7
|
-19,8
|
-5,1
|
Средний
максимум
|
-8,0
|
-7,5
|
-1,7
|
8,2
|
18,0
|
23,2
|
25,1
|
22,9
|
17,3
|
9,8
|
-1,2
|
-7,5
|
8,2
|
Средняя межсуточная изменчивость температур 3.5 − 4.5 °С. Наиболее высокая межсуточная изменчивость в апреле − мае, когда ясная солнечная погода сменяется холодной пасмурной. Иногда бывают аномально теплые или аномально холодные весны, когда средняя температура весенних месяцев отклоняется от средней многолетней на ±3−6 °С. Смещаются и сроки начала летнего сезона.
Летом принято считать период между последними весенними и первыми осенними заморозками. Это с 20 − 25 мая по 15 − 20/IX. Летом погода наиболее устойчивая мало отклоняется от средних многолетних норм. Средняя межсуточная изменчивость температуры 1.4 − 2.0 °С. Устойчивость погоды регулируется большими суммами тепла, поступающего от Солнца. Суммы температур выше 10°С составляют 1900 − 2000 °С, выше 15 °С − 1250 – 1350 °С (табл. 1.6).
Таблица 1.6 - Суммы средних суточных температур выше и ниже определенных пределов, °С
Cумма отрицательных температур
|
Cуммы положительных температур
|
-15
|
-10
|
-5
|
0
|
0
|
5
|
10
|
15
|
790
|
1560
|
1840
|
1900
|
2290
|
2210
|
1910
|
1280
|
При планировке проектируемого ООПТ необходимо учитывать микроклиматические особенности в теплообеспеченности разных форм рельефа (табл. 1.7).
Тепловое состояние почв зависит от температуры воздуха, физического состава и цвета почвы, влажности, высоты снежного покрова и других факторов.
Поверхность почвы в зимние месяцы холоднее воздуха в среднем на 3°С, в летние - теплее на 2 − 5 °С. Снежный покров защищает землю от сильного охлаждения. На глубине 0,2 м сумма отрицательных температур не превышает 100 − 150 °С. Разность с соответствующими суммами отрицательных температур в воздухе составляет 1900 − 2000 °С. Глубина промерзания почв от 20 до 50 см. Длительность промерзания не превышает 4 месяцев.
Таблица 1.7 - Характеристика микроклиматических участков
Микроклиматические комплексы рельефа
|
Качественная оценка участков
|
Изменения
|
Сумма температур за п-д с t >10ºC
|
Температуры
малооблачные
|
Продолж-ть безморозного периода (дней)
|
дни
|
ночи
|
Плоские вершины возвышенные части
|
Умеренно теплые днем, сравнительно сухие летом, теплые ночи
|
0
|
4-5
|
15-20
|
2200
|
Верхние и средние части южных, юго-западных, юго-восточных склонов
|
Наиболее теплые днем, теплые ночью, сухие летом
|
1.5-2.0
|
4-5
|
15-20
|
2400
|
Нижние части южных, юго-западных и юго-восточных склонов
|
Теплые днем и ночью, сравнительно сухие летом
|
1.0-1.5
|
2-4
|
10-15
|
2300
|
Подножье южных, юго-западных и юго-восточных склонов
|
Умеренно теплые днем и ночью, недостаточно влажные летом
|
0
|
1-2
|
5-10
|
2100
|
Верхние и средние части северных, северо-западных и северо-восточных склонов
|
Прохладные днем, теплые ночью, недостаточно влажные летом
|
-1.0 – (-0.7)
|
4-5
|
15-20
|
2200
|
Нижние части северных, северо-восточных и северо-западных склонов
|
Относительно прохладные днем теплые ночью, достаточно влажные
|
-0.5 – (-0.7)
|
2-4
|
10-15
|
2100
|
Подножье северных, северо-восточных и северо-западных склонов
|
Умеренно теплые днем и ночью влажные
|
0
|
1-2
|
5-10
|
2000
|
Заболоченные котловины между гривами
|
Прохладные днем, наиболее холодные ночью, избыточно влажные
|
-1.0
|
-1.5 – (-2.0)
|
8-10
|
1850
|
Годовое количество осадков - один из важнейших показателей климата. На территории района застройки за период с ноября по март в урочище Еланда выпадает 160−180 мм осадков. По средним многолетним данным максимум осадков бывает в июле, но в отдельные годы происходит смещение максимума на июнь или август.
В зависимости от преобладающих типов барических атмосферных процессов атмосферное увлажнение подвержено изменчивости. Средняя изменчивость годовой суммы осадков составляет около 20 %.
Показателем соразмерности тепла и влаги является коэффициент увлажнения, представляющий отношение годовой суммы осадков к испаряемости. При оптимальном соотношении тепла и влаги коэффициент увлажнения близок к единице. На территории района его величина изменяется от 0,7 до 1,3.
В холодный период года атмосферные осадки выпадают в твердом виде, т.е. в виде снега. Первые снегопады иногда наблюдаются в конце сентября, но обычно в середине октября. И только через 2−3 недели после первых снегопадов образуется устойчивый снежный покров. Чаще всего это происходит в начале ноября. В пределах проектируемой территории устойчивость снежного покрова не нарушается в течение всей зимы. Средняя высота снежного покрова за зиму на открытых местах 30 − 40 см, в защищенных местах 50−60 см. Среднее число дней со снежным покровом 150 − 160. Запасы воды в снеге 140−150 мм.
Таблица 1.8 - Среднедекадная высота снежного покрова, см
XI
|
XII
|
I
|
II
|
III
|
средняя
|
максимальная
|
минимальная
|
I
|
II
|
III
|
I
|
II
|
III
|
I
|
II
|
III
|
I
|
II
|
III
|
I
|
II
|
III
|
16
|
23
|
28
|
38
|
43
|
46
|
50
|
53
|
54
|
55
|
58
|
60
|
60
|
55
|
43
|
67
|
92
|
33
|
Устойчивость снежного покрова начинает разрушаться обычно в середине марта.
Оценка метеоклиматических условий, влияющих на рассеивание вредных примесей в атмосфере и определяющих метеопотенциал загрязнения атмосферы
Загрязнению атмосферы исследуемого района способствует характер рельефа. Наиболее пониженная часть подвержена образованию инверсий температуры, однако местные климатические и орографические условия, общий уклон обеспечат вынос воздуха, содержащего вредные выбросы от источников загрязнения.
Вместе с тем, масштабы загрязнения в первую очередь связаны с мощностью выбросов, длительностью нахождения загрязняющих веществ в атмосфере и характером движения воздушных потоков, определяющих процессы их рассеивания, выведения или накопления.
Загрязнение атмосферы техногенными выбросами связано со стратификацией атмосферы, толщиной слоя перемешивания, скоростью ветра в слое 1,5 км. Сочетание метеорологических факторов, обуславливающих загрязнение атмосферы, представляет собой потенциал загрязнения (ПЗА). Известно, что очищение атмосферы от загрязняющих веществ, поступающих от различных источников, обусловлены мезо- и макромасштабными процессами - турбулентным обменом, высотой слоя перемешивания воздуха, режимом ветра т.д.
Повторяемость и мощность инверсий связана с крупномасштабными атмосферными процессами. Наибольший уровень концентрации примесей в атмосфере отмечается в малоподвижных антициклонах и гребнях, на западной периферии антициклона или гребня, при адвекции тепла в малоподвижном небольшом по площади циклоне, в котором циркулирует одна и также воздушная масса.
При повышенной и высокой загрязненности атмосферы в холодный период года характерным синоптическим положением над территорией Алтая является наличие Азиатского антициклона.
Концентрация вредных примесей увеличивается при туманах и дымках, которые аккумулируют вещества повышенной токсичности. Рассеиванию вредных примесей способствует быстро движущиеся циклоны, сильные фронтальные ветры, интенсивные осадки. Очищение атмосферы происходит при вторжении воздушных масс из Арктики, несущих чистый воздух.
Для расчета характеристик степени самоочищения атмосферного воздуха от загрязняющих веществ использован метеорологический показатель самоочищения атмосферы (КМ), предложенный Т.С. Селегей (1989).
РШ + РТ
КМ = -------------,
РО + РВ
где РШ - повторяемость скорости ветра 0 - м/с,
РТ - повторяемость дней с туманом, %
РО - повторяемость дней с осадками > 0.5 мм, %
РВ - повторяемость скорости ветра > 6 м/с.
При КМ < 1 преобладают процессы самоочищения над процессами, способствующими накоплению примесей. При КМ > 1 преобладают процессы накопления примесей над процессами самоочищения. Так в районе ООПТ КМ составляет зимой 1,2, весной 0,8, летом 0,9, осенью 1,3.
Весной с разрушением Азиатского антициклона резко возрастает способность атмосферы к самоочищению. Однако и в теплый период накопление антропогенных загрязнений в атмосфере зачастую превышает способность атмосферы к самоочищению.
|
