Общая_климатологияКн1
.pdfколичество опасных гидрометеорологических явлений, т. к. не все они наносят ущерб экономике в силу разных причин (небольшой пространственный масштаб явления, малонаселенность региона, неразвитость инфраструктуры и т. д.). Обзор стихийных гидрометеорологических явлений за конкретный год и за каждый месяц года подготавливается по данным телеграмм «ШТОРМ», поступающим по каналам связи,
Так, например, обзор за январь 2017 г. содержит следующую информацию: «В первых числах января аномально холодная погода наблюдалась на севере ЕТР и Сибири. В Республике Коми и Архангельской области температура воздуха была на 15–30°С ниже климатической нормы. На юге Таймыра температура воздуха опускалась до –50…–52°С. 6–10 января холод достиг центральных областей ЕТР, среднесуточные температуры были на 7–23°С ниже климатической нормы. На севере Московской области температура воздуха опускалась до –34…–36°С. 13–19 января сильное гололедноизморозевое отложение наблюдалось в Волгоградской области (35-114мм), Калмыкии (35 мм, Саратове (54 мм). В течение месяца во многих районах страны наблюдался сильный ветер и метели: 10 января – север Сахалина (27–32м/с, видимость 200– 500м); 11– 12 января – северные районы Хабаровского края (25–29 м/с, 500м); 19 января – северные районы Архангельской области
(21–26 м/с); 25 января – Мурманск (22–27 м/с, 500–1000 м). 19–21
января в течение 60 часов 45 минут сильнейшая метель бушевала в районе Тикси (Якутия), порывы ветра достигали 29–34 м/с, видимость ухудшалась до 50 м. Сильные метели также наблюдались в районе Норильска (Таймырский м.р.) 19–20 и 26–29 января. Высокий снежный покров и незначительная глубина промерзания почвы создали условия для выпревания сельскохозяйственных культур во многих восточных и центральных областях ЕТР. К концу месяца холод добрался до южных районов ЕТР, в Сочи температура воздуха опускалась до –10°С, а на мс Отрадная зафиксирована температура –28,1°С».
Научно-прикладной справочник «Климат России» является современным продолжением известной серии справочников по климату и климатологических справочников. Последнее справочное издание, содержащие климатические характеристики по ме-
120
теостанциям бывшего СССР, было издано в 1984–1989 годах. Это «Научно-прикладной справочник по климату СССР» [6]. В расчеты были включены данные по 1980 год. Научно-прикладной справочник «Климат России» – это справочник нового поколения (рис. 2.8). Он подготовлен в электронной форме, причем технология его ведения предусматривает возможность регулярного обновления базы статистических характеристик. В таблицах Справочника содержится обновляемая информация о периоде наблюдений, за который выполнялись расчеты соответствующих характеристик. В Справочнике, кроме традиционных климатических параметров, представлены статистические характеристики, необходимые для проектирования и рационального использования климатических ресурсов в различных отраслях экономики (раздел «Специализированные климатические характеристики»). В электронном Справочнике база статистических характеристик снабжена программами выборки, просмотра таблиц статистических характеристик, представления данных в графическом виде, печати данных.
Кроме рассмотренных изданий во ВНИИГМИ-МЦД подготовлена также справочная монография «Опасные природные гидрометеорологические явления в федеральных округах Европейской части России», монографии «Климат и здоровье», «Климат и экономика», а также региональные справочники по климату ориентированные на особенности социально-экономических факторов регионов и климатические справочные данные по России и зарубежной территории. В последние десятилетия климат стал быстро изменяться, появилась необходимость иметь отдельные климатические характеристики за более короткие периоды – последние 10, 20 лет. Первым опытом подготовки справочного пособия нового поколения стала справочная монография по Калужской области [4]. Кроме этого, подготовлены климатические справочники по Чувашской Республике, Самарской, Саратовской, Ульяновской, Смоленской, Тульской, Ивановской, Владимирской, Волгоградской, Вологодской, Воронежской, Курской, Московской, Пензенской, Брянской и Орловской областям, Ямало-Ненецкому автономному округу. Справочники по Чувашской Республике, Калужской и Самарской областям были изданы администрацией субъектов РФ. Работа по подготовке справочных пособий для отдельных
121
субъектов РФ, ориентированных на особенности социальноэкономических факторов регионов продолжается и в настоящее время.
Рис. 2.8. Научно-прикладной справочник «Климат России» в электронной форме
Еще одной важной сферой деятельности ВНИИГМИ-МЦД в области климатологии является обеспечение заказчиков рассчитываемыми климатическими характеристиками по термическому режиму, режиму увлажнения, ветру, облачности, а также по комплексам климатических характеристик, имеющих прикладное значение в различных отраслях экономики. К рассчитываемым показателям термического режима относятся следующие:
122
-по температуре воздуха: средние, минимальные и максимальные значения; повторяемость градаций температуры по месяцам года; число дней со среднесуточной температурой в заданных пределах; средние даты перехода температуры через 0 градусов весной и осенью; продолжительность морозного и безморозного периодов зимой; повторяемость оттепелей в начале зимы и повторяемость заморозков весной; даты начала и окончания отопительного периода;
-по температуре почвы: средние, минимальные и максимальные значения на поверхности и на глубинах; повторяемость градаций температуры по месяцам года; число дней с температурой в заданных пределах; повторяемость заморозков на почве; средние даты перехода температуры через 0°С весной и осенью; глубина промерзания почвы; продолжительность периодов с температурой ниже 0 и выше 0 градусов на поверхности и на глубинах.
Крассчитываемым характеристикам режима увлажнения относятся:
-по снежному покрову и метелям: высота снежного покрова по месяцам; даты установления и разрушения устойчивого снежного покрова; число дней с метелью; повторяемость метелей при различных температурах;
-по атмосферным осадкам: месячные суммы осадков; число дней с осадками по месяцам; продолжительность осадков по месяцам;
-по влажности воздуха: среднее и минимальное значение относительной влажности воздуха; среднее, максимальное и минимальное значение упругости водяного пара; среднее, максимальное и минимальное значение недостатка насыщения число дней с относительной влажностью не более 30% и не менее 80%.
По ветровому режиму рассчитываются: повторяемость направления ветра и штилей по месяцам; средняя, максимальная скорость ветра и порыв по месяцам; среднее и наибольшее число дней с сильным ветром (более 15 м/с); преобладающее направление сильных ветров; вероятность различной скорости ветра по румбам; наибольшие скорости ветра различной вероятности. По облачности: количество общей и нижней облачности по месяцам; повторяемость количества общей и нижней облачности по града-
123
циям; повторяемость числа дней с ясной, полуясной и облачной погодой. По туманам: повторяемость туманов по месяцам; продолжительность туманов; повторяемость туманов различной продолжительности. По гололедно-изморозевым образованиям повторяемость таких явлений как гололед, мокрый снег, зернистая изморозь, кристаллическая изморозь. По метеорологической дальности видимости: повторяемость значений метеорологической дальности видимости ниже и выше указанного критического значения; повторяемость значений метеорологической дальности видимости в указанных градациях.
Среди комплексов специализированных климатических характеристик для различных отраслей экономики вычисляются следующие показатели:
-в топливно-энергетическом комплексе: средние, минимальные и максимальные даты начала отопительного периода; cредняя температура отопительного периода; потенциальные теплопотери зданий (расход тепла) за отопительный период и по месяцам;
-в сельском хозяйстве: индексы засушливости погоды (ГТК, Педя); число дней с суховеями (по Е.А. Цубербиллер); суммы активных и эффективных температур;
-в строительстве: ветровая нагрузка; расчетная температура по формуле Чаплина; повторяемость средней скорости ветра и порывов выше 12 м/с;
-в добывающих отраслях: повторяемость резких понижений средней суточной температуры воздуха на 5°С и более; повторяемость (%) сильных морозов (–30°С и ниже)
-в лесном хозяйстве: средние месячные значения индекса горимости; повторяемость индекса горимости по классам опасности;
-в авиации: число дней с различными сочетаниями высоты нижней границы облаков и дальности видимости; низкая облачность, туманы, сильные снегопады, метели, шквалы, максимальные порывы приземного ветра, обледенение, дальность видимости;
-в медицине комплекс климатических характеристик, определяющих комфортность проживания и влияющих на здоровье человека: средние месячные значения индекса суровости погоды по Бодману; число дней с суровой погодой по Бодману; средние месячные значения индекса комфортности погоды (эффективной темпе-
124
ратуры); число дней с комфортной погодой; средние месячные значения парциальной плотности содержания кислорода в воздухе.
2.4. Международные архивы климатических данных
В настоящее время архивы климатических данных размещены на сайтах различных центров данных, научно-исследовательских институтов, государственных организаций и в большинстве своем имеют свободный доступ. Рассмотрим некоторые из международных архивов и виды информации, которые в них содержатся.
Мировой цент данных в Вашингтоне (Washington World Meteorological Centre)
Вашингтонский центр является одним из трех мировых центров данных в области метеорологии вместе с аналогичными в г. Обнинске (Россия) и г. Мельбурне (Австралия), хотя сейчас их стало больше и статус мировых также получили центры в Токио, Пекине, Экзетере и Монреале, В настоящее время климатическая информация находится в национальных центрах информации по окружающей среде (НЦИО) Администрации по океану и атмосфе-
ре США НОАА (NOAA’s National Centres for Environmental Information (NCEI)). НЦИО является крупнейшим в мире поставщиком данных о погоде и климате (https://cdiac.ess-dive.lbl.gov) [8]. В цен-
трах содержатся следующие основные виды информации:
-наземные наблюдения, включая температуру воздуха, точку росы, относительную влажность, осадки, скорость и направление ветра, видимость, атмосферное давление и типы погодных явлений, таких как град, туман и гром по станциям на каждом континенте;
-спутниковые данные по приходящей солнечной радиации, как с геостационарных, так и с орбитальных спутников для мониторинга и прогнозирования метеорологических и экологических событий;
-радарные данные для определения высоты, направления движения и скорости объектов как необработанные, так и обработанные;
-данные моделей прогнозов, приближенные к реальному времени и глобальных климатических моделей для прошлого, настоящего и будущего;
125
-данные радиозондов о характеристиках вертикального профиля атмосферы;
-морские метеорологические наблюдения о погоде и состоянии океана с судов в море, причальных и дрейфующих буев, с береговых станций, буровых установок и платформ;
-палеоклиматические данные о прошлом климате и окружающей среде за период до сотен миллионов лет, полученные из природных источников, таких как древесные кольца, ледяные керны, кораллы, океанические и озерные отложения;
-данные об опасных явлениях погоды, включая шторма, грозы, торнадо, тропические циклоны, метели, снежные и песчаные бури.
Практически вся климатическая информация сосредоточена в центре анализа информации об углекислом газе CDIAC. На стра-
нице сайта https://cdiac.ess-dive.lbl.gov/climate/variables.html до-
ступна информация о следующих климатических переменных: температура, осадки, облачность, продолжительность солнечного сияния, высота снега, атмосферное давление, влажность воздуха, ветер у поверхности, типы погоды, климатические реконструкции (моделирование палеоклимата), климатические индексы. В табл. 2.3 приведены названия имеющихся климатических архивов по температуре воздуха, авторы архивов, пространственно-временное разрешение данных и период наблюдений.
Таблица 2.3
Архивы климатических данных по температуре воздуха в CDIAC
Название архива |
Авторы |
Тип данных и их разреше- |
Период |
|
|
|
|
ние |
наблюде- |
|
|
|
|
ний |
NASA GISS Surface Tem- |
R.Ruedy e |
Поверхностная, среднего- |
1880–2014 |
|
perature |
(GISTEMP) |
t al.(forme |
довая средняя глобальная, |
|
Analysis |
|
rly Han- |
полушарная и широтная |
|
|
|
sen et al.) |
|
|
Глобальные и полушар- |
P.D. |
Поверхностная, многолет- |
1850–2014 |
|
ные температурные ано- |
Jones et al |
ние ряды среднегодовых и |
|
|
малии по инструменталь- |
|
среднемесячных глобаль- |
|
|
ным данным на суше и |
|
ных и полушарных сред- |
|
|
океане |
|
|
них |
|
Временные ряды средне- |
K.M. |
Поверхностная, времен- |
1881–2005 |
|
месячных поверхностных |
Lugi- |
ные ряды среднегодовой, |
|
|
температур воздуха |
na et al. |
сезонной, среднемесячной |
|
|
126
Название архива |
Авторы |
Тип данных и их разреше- |
Период |
|
|
|
|
ние |
наблюде- |
|
|
|
|
ний |
осредненные по 30- |
|
температуры для всей |
|
|
градусным кругам широ- |
|
земли, полушария и кру- |
|
|
ты |
|
|
гов широты |
|
Глобальная сеть много- |
|
|
С начала |
|
летних климатических |
|
|
наблюде- |
|
данных (архив GHCN) |
|
|
ний по |
|
версия Vs.1 |
|
|
1990 г. |
|
Глобальная сеть много- |
R.S. |
Наземные наблюдения, |
В зависи- |
|
летних климатических |
Vose et al |
среднемесячные данные |
мости от |
|
данных (архив GHCN) |
|
|
станции: с |
|
версия Vs.2 и Vs 3 |
|
|
начала |
|
|
|
|
|
наблюде- |
|
|
|
|
ний по |
|
|
|
|
последний |
|
|
|
|
месяц |
Компьютерный атлас |
R.S. Brad- |
Карты месячных, сезон- |
Темпера- |
|
глобальных данных кли- |
ley et al. |
ных и годовых поверх- |
тура |
|
матических наблюдений |
|
ностных аномалий |
1854–1991 |
|
(CDIAC DB-1003) |
|
|
на уровне |
|
|
|
|
|
500 гПа |
Радиозондовые темпера- |
A.M. |
Высотные данные средне- |
1958–2005 |
|
турные аномалии в тро- |
Sterin |
годовые и сезонные ряды |
|
|
посфере и нижней атмо- |
|
по земле, полушариям и |
|
|
сфере для земли, полу- |
|
широтным зонам |
|
|
шарий и широтных зон |
|
|
|
|
Глобальные, полушарные |
J.K. |
Высотные данные средне- |
1958–2010 |
|
и широтные отклонения |
Angell |
годовые и сезонные ряды |
|
|
температур по данным 63 |
|
по земле, полушариям и |
|
|
станций сети радиозон- |
|
широтным зонам |
|
|
дов |
|
|
|
|
Глобальные, полушарные |
J.K. |
Высотные данные средне- |
1958–2010 |
|
и широтные отклонения |
Angell |
годовые и сезонные ряды |
|
|
температур по данным 54 |
|
по земле, полушариям и |
|
|
станций сети радиозон- |
|
широтным зонам |
|
|
дов (подмножество из 63 |
|
|
|
|
при удалении 9 аномаль- |
|
|
|
|
ных тропических стан- |
|
|
|
|
ций) |
|
|
|
|
HadAT: аномалии темпе- |
P.W. |
Высотные данные средне- |
1958 – по |
|
ратуры |
радиозондов в |
Thorne и |
годовые, сезонные и ме- |
настоя- |
узлах |
регулярной сетки |
другие |
сячные ряды глобального |
щий год |
по всей планете |
|
разрешения и в узлах гло- |
|
|
127
Название архива |
Авторы |
Тип данных и их разреше- |
Период |
|
|
ние |
наблюде- |
|
|
|
ний |
|
|
бальной сетки 5° по широ- |
|
|
|
те и 10° по долготе |
|
Для климатических исследований наибольшее применение получил архив GHCN, который представляет собой интегрированную базу климатических наблюдений с многих тысяч наземных станций по всему миру. Пространственное распределение метеостанций этого архива приведено на рис. 2.9.
Рис. 2.9. Пространственное распределение метеостанций архива GHCN среднемесячных температур воздуха
В табл. 2.4 приведены имеющиеся CDIAC климатические архивы по всему земному шару.
128
Таблица 2.4
Архивы климатических данных по осадкам, находящиеся в CDIAC
Название архива |
Авторы |
Тип данных и |
Период |
|
|
их разрешение |
наблюдений |
Глобальная сеть |
R.S. |
Данные по |
Начало зависит от |
многолетних кли- |
Vose et al. |
станциям, ме- |
начало наблдений |
матических дан- |
|
сячного разре- |
на станции – окон- |
ных (GHCN) вер- |
|
шения |
чание 1990 г. |
сии Vs.1 |
|
|
|
Глобальная сеть |
R.S. |
Данные по |
В зависимости от |
многолетних кли- |
Vose et al. |
станциям, ме- |
станции, некото- |
матических дан- |
|
сячного разре- |
рые данные по |
ных (GHCN) вер- |
|
шения |
текущий месяц |
сии Vs.2 |
|
|
|
Компьютерный |
R.S. |
Месячные, |
1851–1989 |
атлас глобальных |
Bradleyet |
сезонные и |
|
инструментальных |
al. |
годовые карты |
|
климатических |
|
аномалий осад- |
|
данных |
|
ков |
|
(CDIAC DB-1003) |
|
|
|
Пространственное распределение метеорологических станций архива осадков GHCN приведено на рис. 2.10.
Рис. 2.10. Пространственное распределение метеостанций архива GHCN месячных сумм осадков
129