Климат и экология Новосибирской области (стр. 1 )

Климат и экология Новосибирской области.

Предисловие

1.Взаимодействие климата и экологии

1.1. Роль климатических процессов в свете современных представлений о связи экологии и климата.

1.2. Географические закономерности погодно-климатических ситуаций на территории Новосибирской области.

1.3. Годовые изменения климата.

1.4.  Сезонные изменения климата.

2. Экстремальность климата Новосибирской области

2.1. Комфортность климата и степень ее выраженности на территории Новосибирской области.

2.2. Параметры экстремальных температур в зимний период.

2.3. Засушливые явления климата в летний период.

2.4.. Экологическая оценка максимальных и минимальных температур по зонам Новосибирской области

2.5. Опасные погодные явления.

3. Эколого-географические особенности теплового режима засоленных почв.

3.1. Климат почв.

3.2. Экологические аспекты теплового режима черноземных почв.

3.3. Экологические аспекты теплового режима почв солонцовых комплексов.

4. Агроклиматические ресурсы как показатель экологического риска в сельскохозяйственном производстве.

5. Особенности экологии и климата Новосибирской области.

5.1. Зональная изменчивость погодно-климатических условий Новосибирской области.

5.2. Зональная изменчивость экологических условий Новосибирской области.

5.3. Климат и ландшафтно-экологические аспекты административных районов Новосибирской области.

5.4. Загрязнение Новосибирского мегаполиса и его взаимодействие с погодно-климатическими процессами.

5.5. Загрязнение малых городов, их связь с климатом и погодой.

6. Климат и экология в эпоху глобализации.

6.1. Современная экология.

6.2. Климатические флуктуации за полувековой период.

6.3. Экологический потенциал Новосибирской области.

6.4. Опыты климатического районирования Новосибирской области.

6.5. Экологическая климатология. Проблемы, перспективы решения.

Оглавление

Список литературы.

Предисловие.

В качестве учебного пособия нами выбрано сложное сочетание двух, на первый взгляд, несовместимых наук: климата и экологии. Однако в системе образования оба эти направления занимают видное место. «Экология» как таковая является ведущей, «климат» выступает как составная часть понятия экологии. Более того, климат всё более приобретает если не главенствующее, то уж точно одно из главных ролей в вопросах загрязнения окружающей среды.

И если рассматривать климат не только с точки зрения его влияния на выбросы промышленных предприятий, их распределения и интенсивности переноса, но и с точки зрения его воздействия на человека и окружающую среду при процессах потепления или похолодания, то этот вопрос приобретает статус политического.

Данное пособие ставит своей задачей помочь разобраться в сложных вопросах взаимодействия климата и экологии на современном этапе, систематизировать теоретический и статистический материал по климату и экологии в границах Новосибирской области. В отдельных случаях, когда природные процессы выступают в тесной территориальной зависимости и их закономерности простираются далеко за пределы НСО, авторы считают своим долгом выходить за рамки одной отдельно взятой области – Новосибирской и рассматривать природные либо экологические процессы на большей территории, но в тесной взаимосвязи с особенностями природы и экологии НСО.

Следует отметить, что оба эти раздела полностью либо частично изучаются студентами на протяжении всех лет обучения и кроме того активно используются при написании научных студенческих работ, при выступлениях на научных студенческих конференциях. Достаточно острая необходимость возникает в материалах по климату, систематизированных таблицах, текстовом материале, в заключении о взаимодействии климата, погоды и экологическом загрязнении и при написании дипломных проектов, курсовых работ, отдельных рефератов.

В последние годы в печати встречается совсем немного работ по климату в его несколько классическом и суммирующем варианте, и тем более их очень мало – по вопросам взаимодействия климата и экологии. Вопросы же эти применительно к Новосибирской области не решаются вообще. В данном контексте можно обратиться к таким учебным пособиям как переизданная трижды работа и «География Новосибирской области» -1999, «Учение об атмосфере» и , 2008г., «Основы геоэкологии» , 2003г. «Введение в экологическую географию» , 2003г, фундаментальная и глубоко содержательная монография Исаева «Экологическая климатология», 2001г.

Все эти работы, хотя и являются учебными пособиями, представляют значительный шаг вперед и в освещении климатических процессов на новом уровне – во взаимодействии с экологическими особенностями, и в развитии теоретических понятий как в области экологии, так и в области эколого-климатологии.

1. Взаимодействие климата и экологии.

1.1Роль климатических процессов в свете современных представлений о связи экологии и климата.

Климат в самом простом его выражении определён как многолетний режим погоды, экология - как наука об отношении организмов с окружающей средой. И поскольку климат является важнейшей составляющей окружающей среды, то его взаимодействие с экологией несомненно.

Экологическое обоснование климатических процессов может быть рассмотрено в сложной иерархии двухсторонних явлений. С одной стороны это воздействие экологических загрязнений на климат и отдельные его показатели, что

приводит к загрязнению атмосферы, повышению температур, и в конечном итоге – к потеплению климата. Однако повышение температур может обеспечить и рост испаряемости, а во влажных районах – и испарения. Это в свою очередь способствует снижению уровня конденсации, выпадению осадков, а значит – локальному либо региональному похолоданию. Иными словами, усиление либо ослабление экологического воздействия на окружающую среду и, в первую очередь на атмосферу, оказывает влияние на колебание климата и может иметь не только региональные, но и глобальные последствия.

С другой стороны климат является тем непреложным фактором, который непосредственно воздействует на экологию окружающей среды через сумму показателей. Таковыми являются: скорость и направление ветра, интенсивность солнечной радиации, температурные градиенты, совокупность влажностных процессов.

В любом случае можно утверждать, что экологическое обоснование климатических процессов сводится к анализу климатических показателей, их изменчивости, совокупном сочетании и многоразовом проявлении в границах природных комплексов всех рангов – от фации до географической оболочки [1]. На общем фоне возрастающей роли экологических подходов к изучению взаимоотношений человека и окружающей среды климатологические процессы могут быть названы если не основополагающими, то, по крайней мере, одними из наиболее важных. Еще в 1975 г. крупный агрометеоролог Сибири и один из ведущих климатологов страны [2] подчеркивал, что в комплексе географических наук центральное положение занимает климатология.

Принимая во внимание высказывание [3] об экологизации географии в последние десятилетия и формированию новых научных дисциплин на стыке географии и экологии, можно с уверенностью утверждать, что роль климата как важнейшего компонента географической оболочки приобретает и будет приобретать одно из главенствующих значений. Отсюда неотложность экологических проблем может быть решена с помощью изучения не только климатических процессов как таковых, но и в комплексном рассмотрении эколого-климатических взаимодействий.

Соответственно вполне обоснованно вводит понятие нового научного направления: эколого-климатологии. В данном случае принимается во внимание влияние климата на окружающую среду – на человека, животных, растения. При этом климатические показатели – температура воздуха и почвы, осадки, влажность воздуха и почвы, испарение, испаряемость, давление, видимость и др. – могут выступать в самых различных значениях, а, следовательно, создавать различную экологическую среду для существования.

[4], проводя классификацию экологических факторов, выделяет факторы климатические и атмосферные, как абсолютно самостоятельные и непреложно важные. Таковыми, например, являются климатические показатели «тепло» и «влага», ибо они фактически незаменимы и без них жизнь невозможна. А в тех случаях, когда их параметры «зашкаливают» за оптимальные, в пределах которых существует жизнь, создаются условия, экологически неблагоприятные для всего живого (табл. 1).

Таблица 1

Различные значения температуры воздуха

по зонам юго-востока Западной Сибири

Метеостанция	Зона	Средняя многолетняя температура 0С	Средняя минимальная температура 0С	Абсолютная минимальная температура 0С
Александровское	Средняя тайга	-21,5	-26,0	-51,5
Кыштовка	Подтайга	-20,3	-25,3	-52,0
Барабинск	Северная лесостепь	-19,9	-24,5	-48,0
Здвинск	Южная лесостепь	-19,9	-24,2	-47,0
Купино	Колочная степь	-19,6	-24,2	-47,0
Красноозерск	Типичная степь	-19,3	-23,7	-48,0
Карасук	Сухая степь	-19,4	-23,8	-46,0

В данном случае на фоне среднемноголетних значений температур представлены средне минимальные температуры и их абсолютные минимумы. Как видно из таблицы, температурные параметры экстраординарны, и не только в среднетаёжной зоне, но и по всей территории области.

Можно привести и несколько другой пример – неблагоприятных экологических условий за отдельные месяцы зимнего периода в отдельно взятые годы и сравнить их со среднемноголетними величинами. (табл.2) И экологический фактор «тепло» выступает и в самом деле как достаточно самостоятельный фактор, когда тёплые зимы либо холодные зимы за несколько отдельно взятых лет будут совершенно по-разному взаимодействовать с экологической обстановкой региона.

Таблица 2

Температура воздуха в зимний период за отдельные годы и в среднем многолетнем, в градусах С

Зона	Месяц	Температура воздуха
2003 2004	2004 2005	2005 2006	2006 2007	Среднемноголетняя
Тайга	ноябрь декабрь январь февраль	-10,4 -12,2 -21,2 -11,2	-4,0 -17,4 - -	-6,9 -18,9 -26,8 -16,2	-6,65 -7,41 -11,07 -13,26	-10,5 -17,6 -20,5 -18,2
Лесостепь	ноябрь декабрь январь февраль	-11,0 -11,9 -19,4 -12,9	-3,5 -18,7 - -	-4,6 -16,2 -29,0 -16,7	-6,73 -7,09 -10,78 -17,12	-9,2 -17,0 -19,9 -18,3
Степь	ноябрь декабрь январь февраль	-10,1 -11,7 -19,4 -12,3	-3,3 -17,5 - -	-3,9 -15,5 -27,6 -17,2	-5,88 -6,88 -10,56 -15,37	-8,6 -16,7 -19,6 -18,6

Таким образом, климатические флуктуации, рассмотренные нами в данном случае лишь как частный пример, не могут не взаимодействовать с явлениями экологии. Климатические процессы в их многолетнем выражении повсеместно взаимосвязаны с экологическими явлениями – функционированием живого вещества, загрязнением окружающей среды, социальными вопросами и проблемами. Но в тех случаях, когда показатели климата достигают критических значений, обостряются и экологические условия жизни и существования человека, и климатические показатели начинают играть определённо выраженную негативную экологическую роль.

1.2 Географические закономерности погодно-климатических ситуаций на территории Новосибирской области.

Новосибирская область согласно классификаций климатов , а также и относится к умеренно-климатической зоне с континентальным климатом, умеренно-суровой продолжительной и малоснежной зимой, кратковременным жарким летом и малооблачной осенью с ранними заморозками.

Закономерности погодно-климатических и экологических условий области, их зональная изменчивость обусловливаются всем комплексом важнейших климатообразующих факторов: циркуляцией атмосферы, особенностями природной среды, поступлением и распределением солнечной радиации.

Новосибирская область располагается практически в центре материка, в глубине обширного евроазиатского континента, разделена р. Обью на две неравные части, из которых наибольшая западная представляет однородную равнину, меньшая восточная – всхолмлённые возвышения с определённым ростом высот в восточном и особенно в юго-восточном направлениях.

Климат области, таким образом, формируется в зависимости от нескольких причин не только регионального, но и глобального характера. Прежде всего – это положение области в умеренных широтах. В результате формируются значения и величины важнейшего - погодообразующего компонента климата - солнечной радиации. Второй важной особенностью является удалённость нашего региона от океанов, и это обусловливает континентальность климата и климатических процессов. Следующая черта – преимущественная равнинность, которая, как сказано выше, нарушается лишь на крайнем юго-востоке области. В итоге область абсолютно не защищена от поступления холодных арктических масс воздуха с Северного Ледовитого океана, а с юга могут беспрепятственно адвектировать тёплые а иногда и жаркие воздушные массы из Казахстана и Средней Азии. Большое значение имеют также горные сооружения периферии. Это прежде всего Уральские горы на западе от области, затем это горные сооружения Алтая Саян – на юге, а в небольшом отдалении - Памира и Тянь – Шаня. Все они в той или иной мере влияют и очень значительно на формирование климата Новосибирской области и его годовые и сезонные особенности.

Циркуляция атмосферы в Новосибирской области подчиняется крупномасштабным движениям воздуха, которые охватывают всё северное полушарие и в частности Западную Сибирь. Механизм глобальной циркуляции обусловлен центрами высокого и низкого давлений, которые формируются над планетой в разные сезоны года в зависимости от неодинакового прогревания материков и океанов.

Известно, что в зимнее время материки выхолаживаются быстрее и интенсивнее, в то время как океаны сохраняют накопленное в летнее время тепло и остаются более теплыми. В итоге над материками формируются центры повышенного давления, над океанами –пониженного в зимний период и наоборот – в летний. Так, над огромными просторами Азиатского континента, где выхолаживание в зимний период происходит особенно интенсивно, формируется мощнейший центр высокого давления - Азиатский максимум. Он располагается в центре Азиатского материка, от него отходят три отрога высокого давления - на северо-запад (север нашего Дальнего Востока), на юго-запад (северо-восток Китая) и на запад. Последний именуется осью Воейкова. Он проходит по 50 параллели с. ш. и оказывает непосредственное воздействие на климат нашей области. Это воздействие проявляется в дополнительном выхолаживании подстилающей поверхности, формировании местных центров холода, понижению зимних температур до экстраминимальных.

В соответствии с общей циркуляцией атмосферы происходит перенос воздушных масс на территорию нашего региона – новосибирской области. Одним из главных является западно-восточный перенос. Под его влиянием происходит глобальное перемещение воздуха из влажных и тёплых массивов Атлантического океана, через Европейскую территорию России в широтные зоны Западной Сибири Этот тип зональной циркуляции обеспечивает обширное распространение морского влажного воздуха с запада и формирование сырой и прохладной погоды летом, сырой и тёплой погоды - зимой.

Помимо зонального в крупномасштабных циркуляционных процессах существует второй тип - незональный. Сочетание зонального и незонального движений воздушных масс обусловливает все погодно-климатические процессы на любой территории планеты и в Новосибирской области в частности. При зональной циркуляции, как было сказано выше, преобладает западно-восточный, широтный перенос воздушных масс, при незональной – меридиональной – происходят затоки арктических либо тропических масс воздуха, как правило сухого, со свойственными ему температурными контрастами.

Сезонность циркуляции проявляется достаточно чётко. Наибольшая повторяемость циклонов отмечена , и в подтаёжной и северной лесостепной подзонах, антициклонов – южнее 550 с. ш., т. е. в южной лесостепи и в степной зоне. При этом характерно, что циклоническая деятельность развита большей частью в центре области, где она может проявляться в течение всего года, и там повторяемость циклонов выше, чем в Европе, Казахстане, средней Азии, перемещаются они с более высокими скоростями. В южных подзонах, напротив, в течение всего года преобладает антициклогенез, и это усиливает выхолаживание области зимой и иссушение – летом.

Зональная продолжительность солнечного сияния (ПСС), определяет границы подтайги от 1930 до 1960 часов в год, северной лесостепи - от 1960 до 1980, южной – от 1980 до 2000, колочной степи - от 2000 до 2100, типичной – от 2100 до 2150 и, наконец, сухой – от 2150 до 2200 часов в год. При этом ПСС намного (на 300 – 600 часов) превосходит районы ЕТС, расположенные на тех же широтах, что и Новосибирская область, и приравнивается к более южным рег ионам – Кубани, Поволжью, Украине (рис.1)

Рис. 1. Продолжительность солнечного сияния в часах за год.

На врезке: ПСС на юге Западной Сибири (I ) и на европейской территории страны на разных широтах (II). 1 - Киев, 2 - Харьков, 3 - Львов, 4 - Краснодар, 5 - Змеиногорск, 6 - Курск, 7 - Воронеж, 8 - Брест, 9 - Чернигов, 10 - Бийск, 11 - Тамбов, 12 - Брянск 13 - Пенза, 14 - Барна - Минск, 17 - Гродно, 18 - Купино, 19 - Карасук

20 - Новосибирск, 21 - Витебск, 22 - Барабинск, 23 - Татарск, 24 - Омск, 25 - Нижний Новгород,

26 – Сарап - Ишим, 29 - Йошкар-Ола, 30 - Городец, 31 - Тюмень, 32 - Тара.

На врезке к рис. 1 хорошо отражено это преобладание ПСС в различных районах Новосибирской и Омской областей в сравнении с городами Восточной Европы. Например, в Омске ПСС составляет 2210 часов в год, тогда как в Нижнем Новгороде – всего 1800, или в Барабинске – 2100, а в Гродно - 1750 часов в год.

Суммарная солнечная радиация (Q) как основная составляющая радиационного баланса (R), является основополагающим фактором в формировании климато-экологических особенностей. Лучистая энергия Солнца - это основной, а, практически, и единственный источник тепла для поверхности Земли и для её атмосферы. Существует ещё радиация, которая поступает от звёзд и от Луны, а также радиация из глубин Земли, направленная в сторону земной поверхности и в атмосферу, но по своим величинам эти виды радиации ничтожно малы.

Лучистая энергия Солнца превращается в тепло не столько в атмосфере, сколько и главным образом – на поверхности Земли. В таком случае она расходуется на нагревание верхних слоев почвы и воды, а затем уже, от почвы происходит нагревание приземных слоёв воздуха. Нагретая земная поверхность и нагретая атмосфера также излучают радиацию, но невидимую, инфракрасную, которую они отдают в мировое пространство, и атмосфера охлаждается. Так замыкается тепловой баланс по нагреванию – охлаждению атмосферы.

Значение Q определяется как суммарное количество прямой и рассеянной радиации, первая из которых поступает непосредственно от солнечного диска, а вторая составляет 25% от количества Q, рассеивается облаками и составляющими частицами атмосферы. При этом, чем больше загрязнена атмосфера, тем ниже прямая радиация и выше рассеянная.

Эколого-географическое значение суммарной радиации находится в непосредственной зависимости от степени загрязнения атмосферы, от уровня развития производства и технического состояния современных очищающих средств. Классическая особенность Q заключается в том, что её величина на поверхности земли определяется в первую и в главную очередь углом падения солнечных лучей. Поэтому и зависит она от широты местности. Известно, что Солнце в зените бывает по два раза в году на широтах, расположенных между северным и южным тропиками ( 23.50 северной и южной широты). При движении к более высоким широтам высота Солнца убывает, а это сказывается и на всех природно-климатических процессах.

Особенности подстилающей поверхности, рельефа и тем более микрорельефа как правило не влияют на значения Q. Однако она может сильно варьировать при облачной погоде, что связано с поступлением прямой радиации. Воздействие облачной погоды на Q можно оценить достаточно характерным показателем –ПСС. Именно эта величина чётко отражает падение или рост прямой радиации, а, следовательно, и Q. Иными словами, чем больше ПСС, тем меньше облачных дней в году и выше суммарная радиация. Новосибирская область является именно тем регионом, где ПСС высокая в течение всего года.

Таким образом. Q - это та из немногих величин, которая не зависит от характера подстилающей поверхности, а, напротив, сама оказывает на неё непосредственное и кардинальное воздействие. Отсюда вытекает, что Q является основополагающей как в формировании климата, так и в развитии ландшафтов и их распределении по земной поверхности. Иными словами суммарная радиация – это погодообразующий, климатообразующий и ландшафтообразующий фактор. И можно с уверенностью утверждать, что Q - это основа основ в формировании и взаимодействии всех компонентов географической оболочки Земли.

1.3 Годовые изменения климата.

Новосибирская область располагается между 54044 и 570 12 с. ш. и имеет достаточно большую площадь. Строение рельефа внутренних частей и особенности подстилающей поверхности, которые выражаются в характере растительности, снежного и почвенного покровов, густоте водной сети и т. д. – формируют местные климатические различия. Они взаимодействуют с главными климатическими факторами, в результате чего и формируются те черты климата, которые являются неоспоримыми для территории Новосибирской Области: континентальность, неустойчивость и изменчивость погоды

Отсюда диапазон значений Q достаточно широк. В соответствии с разнообразием подстилающей поверхности, воздействие Q на разные ландшафты – равнинные и предгорные - неидентично. Именно рельеф накладывает отпечаток на её классический ровный ход на западе области и нарушает горизонтальную изменчивость – на востоке.

И если в первом случае мы можем говорить о непререкаемоё роли Q в формировании классической широтной зональности, то во втором – о её значении в распределении высотной поясности гор. Правда, в нашем случае, в связи с небольшими абсолютными высотами, перепады Q не столь велики и соответственно вертикальная зональность представлена не так богато, как в других, высокогорных регионах. Кроме того, искажение на востоке той классической широтной смены значений Q, которую мы наблюдаем на западе области, является наглядным представлением выраженной провинциальности.