Гидравлика, гидрология и метеорология (стр. 58 )

Это микроклимат берега реки или озера, леса, луга, полей, опушки, поляны. В посевах создается особый вид микроклимата, называемый  ф и т о к л и м а т о м. Особенности микроклимата проявляются от поверхности почвы до нескольких метров (или десятков метров), т. е. до высоты начала турбулентного перемешивания воздуха.

Зимой в низинах, оврагах, на опушках снега скапливается больше, чем на выпуклых формах рельефа. После таяния снега влажность почвы оказывается значительно выше в низинах, на опушках, чем на выпуклых склонах. Особенно ясно видны различия между фитоклиматом орошаемых и неорошаемых участков.

Большое влияние на фитоклимат оказывает структура посевов (посадки). В разных фитоценозах существенно различаются освещенность растений, температура и влажность воздуха и почвы, скорость ветра.

При оценке агроклиматических ресурсов необходимо учитывать поправки на микроклимат.

21.3. Прогнозирование погоды

Составлением прогнозов (предсказаний) погоды занимается наука  с и н о п т и к а (греч. sinoptikos – способность все обозревать) – раздел метеорологии, изучающий физические процессы в атмосфере, определяющие условия погоды и ее изменения.

По продолжительности периода заблаговременности предсказаний различают следующие прогнозы погоды: долгосрочный, краткосрочный и штормовое предупреждение.

Д о л г о с р о ч н ы й  п р о г н о з – прогноз погоды на срок от 3 сут и более. При этом различают долгосрочный прогноз малой заблаговременности – на несколько суток, неделю и прогноз большой заблаговременности – на месяц, сезон, год. Предсказание погодных явлений на срок более 1 года следует классифицировать уже как климатические предсказания.

К р а т к о с р о ч н ы м  п р о г н о з о м  считают прогноз погоды сроком до 3 сут.

Ш т о р м о в о е  п р е д у п р е ж д е н и е – предсказание опасного метеорологического явления с заблаговременностью от 1 до 24 ч. Оно распространяется в тех случаях, если катаклизм ожидается не менее чем на 30% территории региона. Штормовые предупреждения об опасных явлениях передаются Президенту Республики, премьер-министру, в Совет безопасности, министерствам и ведомствам, предприятиям и организациям.

Кроме этого существует система агрометеорологических прогнозов, связанных с научно обоснованными предположениями о влиянии на развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур ожидаемых метеорологических условий и необходимых для повышения урожая агротехнических мероприятий.

Прогноз погоды формируется из многих источников информации. По всему миру действует множество метеостанций и передвижных метеоцентров (только в Беларуси 52 метеостанции). Каждые три часа гринвичского времени проводятся метеоизмерения и передаются в метеоцентр. Компьютер наносит информацию на синоптические карты, которые в течение суток составляются многократно и отправляются в мировые прогностические центры: Москву, Вашингтон и Мельбурн. Оттуда взамен получают синоптическую информацию о погодных явлениях в мировом масштабе.

С и н о п т и ч е с к а я  к а р т а – это в сущности географическая карта региона, на которую цифрами и символами нанесены результаты наблюдений на сети метеорологических станций в определенные моменты времени. По синоптической карте можно более объективно оценить синоптическую ситуацию в ближайшие прошедшие часы наблюдений за погодой и более верно дать краткосрочный прогноз погоды для конкретной территории. Наряду с комплексом снимков и данных, получаемых со спутников, это обязательный инструмент синоптиков. На синоптическую карту наносят данные наблюдений, полученных с большого числа метеостанций и кораблей. Такие карты обрабатывают в специальных метеорологических центрах, и они содержат первичный анализ барических систем и расположения фронтальных разделов. Для конкретных небольших регионов составляют региональные синоптичексие карты, которые содержат данные наблюдений не только с метеостанций, входящих в систему ВМО, но и местных метеостанций, позволяющих более детально учесть специфические местные условия формирования погоды.

Синоптическую карту составляют, нанося условные знаки, обозначающие метеорологические характеритсики, вокруг географических пунктов, имеющих метеостанции. Все данные наносят в определенном порядке, называемом схемой наноски.

Обработка метеорологических данных, нанесенных таким образом на карту, в первую очередь предусматривает проведение изобар (линии с одинаковым давлением). Только после их проведения можно установить области с повышенным (антициклоны) и пониженным (циклоны) давлением, а также другие барические системы. Очень важно выделить на карте зоны с понижающимся и повышающимся давлением, что можно сделать на основе анализа величины и характеристики барической тенденции, информация о которой расположена на схеме наноски справа от пункта метеорологических наблюдений. Далее, после выделения зон с характерными осадками (обычно с помощью соответствующей штриховки), анализа характеристик облачности и ветра можно достаточно объективно провести на карте соответствующие фронтальные разделы воздушных масс. Их обычно изображают особыми линиями: холодный фронт – линией с треугольниками, обращенными в сторону перемещения фронта; теплый фронт – линией, на которой полукружки направлены также в стороны его движения. Кроме того на карте выделяют пункты и зоны с опасными явлениями, такими, как грозы или туман, заморозки и т. п.

Анализируя синоптические карты, составленные за смежные сроки метеорологических наблюдений, например с разницей во времени 3 ч, можно достаточно объективно оценить скорость и направление перемещения основных барических систем и фронтальных разделов. Такой анализ существенно уточняет краткосрочный прогноз погоды в конкретных регионах.

В программе технического перевооружения гидрометеослужбы всю большую роль играют автоматические станции, информация с которых обновляется каждые несколько секунд и синоптик метеоцентра может видеть все показания на табло.

Но несмотря на все достижения науки и техники, стопроцентный успех в предсказании опасных явлений пока не может быть достигнут. Например, оправдываемость штормовых предупреждений составляет 87%. Поэтому предсказание погоды остается одной из самых сложных научно-физических задач.

21.4. Глобальные изменения климата

За всю историю Земли ее климат многократно изменялся вместе с изменением всей природы: извергались вулканы, возникали и менялись атмосфера и гидросфера, раскалывались и двигались материки, происходили землетрясения, возникали горные страны, эпохи похолодания и оледенения сменялись потеплениями, а также менялись светимость Солнца, колебались положение оси Земли и ее наклон, скорость вращения Земли, возможно, случались столкновения с небесными телами и многое другое. Климат менялся во все геологические эпохи. Изменялись теплооборот, влагооборот, атмосферная циркуляция и все географические факторы климата.

В 1970 г. на российской станции Восток начато бурение глубокой скважины, достигшей к 1998 г. глубины 3623 м. Толщина ледникового покрова здесь составляет 3470 м. В результате изучения ледяного керна получена детальная информация о глобальных климатических изменениях на протяжении 420 тыс. лет, охватывающих 4 полных климатических цикла. Глобальный характер полученных данных подтверждается сводной изотопной кривой морских отложений, которая характеризует уровень Мирового океана. С XVIII в. решающее значение имеют инструментальные гидрометеорологические наблюдения, аэрологические наблюдения, математическое моделирование, изотопные и другие современные методы. Изучение прошлого Земли, изменений глобального климата необходимо для понимания процессов, происходящих в настоящем, и возможности предвидения климата будущего.

В настоящее время отмечают значительные изменения природных условий на поверхности земли в различных геосферах как в результате естественных колебаний природных процессов под воздействием гелиокосмических и тектонических факторов, так и  нарастания активности человеческой деятельности.

В последние десятилетия изменения гидроклиматических условий на фоне всеобщего потепления все чаще приводят в различных районах Земли к развитию экстремальных природных явлений (учащению появления мощных тайфунов, ураганов, смерчей, усилению и изменению направлений циклонической деятельности, усилению наводнений, возникновению засух, опустыниванию и пр.), которые все более ощутимо воздействуют на жизнь населения. По данным Hadly Center for Climate Prediction and Research, UK, глобальное потепление климата достигло первого максимума в конце 30-х – начале 40-х годов ХХ в., составив около 0,6єС.

Затем до середины 60-х годов наблюдалось снижение температуры в пределах 0,3єС, которое сменилось дальнейшим повышением на 0,83єС.

При этом в высоких широтах (умеренной и арктической зонах) амплитуда изменений температуры в 3,5 раза больше, чем у экватора, что привело к существенному противофазному изменению среднего меридионального градиента температуры, а также преимущественно зимнему потеплению.

Глобальное потепление охватило как северное, так и южное полушария, но северное на 0,3єС прогрелось больше, чем южное (в южном полушарии больше морей и огромный ледник Антарктиды).

Потепление континентов составило 1,6єС, а океанов – около 0,8єС. В экваториальной зоне температура почти не изменилась, а температура подледной воды Северного полюса повысилась на 2єС, и началось подтаивание льда снизу. Уровень Мирового океана поднимается со скоростью 0,6 мм в год.

Потепление климата сопровождается увеличением испарения и выпадения осадков в умеренных и полярных широтах. Увеличивается циклоническая деятельность, но траектории циклонов смещаются к северу (в северном полушарии), что может привести к заболачиванию земель.

В центрально-черноземных и южных областях, наоборот, количество осадков уменьшится, а число засух увеличится. Поэтому возрастает значение орошения земель для достижения высоких урожаев.

Потепление сопровождается таянием ледников. Уровень Мирового океана с 1860 по 2000 г. поднялся на 22 см и, далее ожидается его повышение. Ожидаемое возрастание глобально-осредненной температуры в ближайшие 100 лет составит примерно 1,0 – 2,5єС.