WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«ГЛА ВН О Е У П Р А В Л Е Н И Е Г И Д Р О М Е Т Е О Р О Л О Г И Ч Е С К О Й С Л У Ж Б Ы П Р И СОВЕТЕ М И Н И С ТРО В СССР О Р Д Е Н А ТРУ Д О В О ГО КРА С Н О ГО ЗН А М ЕН И ...»

-- [ Страница 1 ] --

ГЛА ВН О Е У П Р А В Л Е Н И Е Г И Д Р О М Е Т Е О Р О Л О Г И Ч Е С К О Й С Л У Ж Б Ы

П Р И СОВЕТЕ М И Н И С ТРО В СССР

О Р Д Е Н А ТРУ Д О В О ГО КРА С Н О ГО ЗН А М ЕН И

ГЛАВНАЯ ГЕО Ф И ЗИ Ч Е С К А Я О БС Е РВ А Т О РИ Я им. А. И. ВОЕЙКОВА

Ц. А.Ш В Е Р

АТМОСФЕРНЫЕ

ОСАДКИ

НА ТЕРРИТОРИИ

СССР Л ЕН И Н ГРА Д Г И Д Р О М Е Т Е О И ЗД А Т 1976 55,1.577.21(47) УДК В книге представлены пространственно-временные характеристики сумм осадков с использованием результатов исследования ош ибок о с а д ­ комерных приборов.

П риведено географическое распределение осадков по нормам, откор­ ректированным всеми видами поправок. О бобщ ена методика картирования осадков. Представлены месячные и годовые карты осадков, карты к оэф ­ фициента вариации и множ ителя, учитывающего цикличность и связность в ря да х месячных сумм осадков. Даны оценки нормы в зависимости от длительности периода. П редлагается методика расчета средних сумм о са д ­ ков в любы х границах и приведены средние суммы осадков по крупным площ адям. Приводятся различные показатели годового ход а осадков, в том числе и новый — степень неравномерности как показатель ландш афтной зо ­ нальности и континентальности климата, а так ж е годовая амплитуда осадков. Д аю тся карты внутримесячного отношения осадков различных видов и оценки периода с преобладанием каж дого вида осадков.



И злагаю тся некоторые аспекты влияния урбанизации на осадки:

осадки в больших городах и оценки влаги, попадаю щ ей на вертикальные поверхности ограж даю щ их конструкций.

Книга пополняет климатографию осадков СССР.

И здание рассчитано на широкий круг специалистов — климатологов, м етеорологов, синоптиков, гидрологов, географов, а так ж е работников про- ^л ектных, научно-исследовательских и производственных организаций, интересую щ ихся режим ом осадков. ^ S The book p resen ts th e space-tim e ch aracteristics of precipitation am ou nts obtained w ith th e u se of th e r esu lts of stu d y in g precipitation g a u g e errors.

T he g eo g ra p h ica l distribu tion of precipitation is given according to th e norm als w ith a ll kinds of corrections m ade. The procedure of p reci­ p ita tio n m apping h a s b eea_-generalized. The m on thly and ann ual precipi­ ta tio n m aps are g iv en a s w e ll as th e maps of variation c o efficien t and factor ta k in g into account th e c y clic recurrence and connection in the se

–  –  –

В последние десятилетия непреры вно повы ш аю тся тр еб о в а­ ния к точности учета водны х ресурсов, в особенности пресных вод. А ктуальной стал а за д а ч а уточнения приходной части в о д ­ ного б ал ан са, т. е. атм осферны х осадков.

Д л я территории С С С Р использую тся карты количества о са д ­ ков, составленны е в середине 50-х годов по данны м д о ж д ем ер ­ ных наблю дений, причем в р яд е районов, в том числе в горных и пустынных, а т а к ж е в А зиатской части Советского С ою за, сеть станций бы ла довольно редкой.

З а последние годы и зм енилась м етодика наблю деп«й (з а ­ мена прибора и сроков наблю дений) и усовершенствовали^.-^ способы обработки дан ны х наблю дений н ад осадкам и (введение п о п р аво к).

1. В.1952— 1954 гг. дож дем ер с заш;итой Н и ф ера зам енен на осадком ер с лепестковой защ итой Т ретьякова [194, 221].

2. В 1961 — 1965 гг. в ГГО р а зр а б о та н а система корректи ­ ровки норм осадков, учиты ваю щ ая приборны е ош ибки осадком ера [137].

3. В 1965— 1970 гг. подготовлено издание С правочника пр к ли м ату С С С Р, где в 34 вы пусках опубликованы нормы Осадков более чем по 10 тыс. пунктам.

Д л я вы числения норм бы ла тщ ательн о проверена однород­ ность рядов, которы е приведены к одному п ер и о д у — 1891 — 1960(1965) гг. [138, 139, 196],

4. В С правочнике в разд ел е «А тмосферны е осадки» оп убли­ кованы две нормы: среднее количество осадков, приведенное к п о казан и ям о садком ера — таб л. 1 (эти нормы реком ендуется и спользовать во всех р азр аб о тк ах, основанны х на измеренны х величинах до 1966 г.) и среднее количество осадков с п оп рав­ кам и к п о казан и ям осадком ера — таб л. 1а (эти нормы реком ен ­ д у ется прим енять при водн обалан совы х р ас ч е тах ). Н азванн ы е нормы откорректи рованы двум я п оправкам и — на см ачивание о сад к о м ер а и ветровой недоучет. У ж е после и здани я С правоч­ ника бы ла р азр а б о та н а система п оп равок на испарение из.осад­ к ом ера [143, 178], уточнены поправки на ветровой недоучет и п р ед ло ж ен а м етодика учета н ам етан и я «лож ны х» осадков в прибор [177].

Введение Всеми этими изм енениями д и к то вал ась необходимость соста­ вить по новым, более качественны м норм ам д ве серии карт:

1) по измеренны м и 2) по исправленны м величинам. К арты п ер­ вой серии, в отличие от ран ее изданны х, построены по густой сети станций и осадком ерны м норм ам, вычисленным по более полным р яд ам наблю дений. Эти карты являю тся клим атологиче­ ским фоном, правильно отраж аю щ и м основные соотнош ения распределени я сумм осадков. К арты второй серии (в основном год овая) непосредственно увязы ваю тся с расходны м и состав­ ляю щ ими водного б ал ан са (сток и испарение).

5. В 1966 г. на сети гидром етстанций введены новые единые сроки наблю дений. В настоящ ее врем я на м етеостанциях н аб лю ­ дения н ад осадкам и проводятся четы ре р аза в сутки, а на метеопостах сохранилось д ва срока и з м е р е н г 1Й. Н апомним, что до 1936 г. бы л один срок наблю дений. Одновременно с изменением сроков в текущ ие инструментальны е н аблю дения с 1966 г. вво­ дится п оп равка на смачивание. Все это привело к возникнове­ нию систелу'^'гйческих расхож дений при сравнении с нормами, ^ованвът и в С правочнике [173]. П оэтому в настоящ ее оИ^^лге1 ; йр'ёмя д л я различны х целей приходится п ользоваться трем я ви­ д ам и норм атм осф ерны х осадков. П рим енение двух видов норм, помещ енных в С правочнике, оговорено выше. Д л я сравнения с норм ам и текущ их наблю дений, что необходимо в оперативной практике, следует и спользовать нормы с п оправкам и на см ачи ­ вание. Такую норму легко рассчитать путем введен и я в норму измеренны х сумм осадков поправок на см ачивание, оп ублико­ ванны х в С правочнике в прилож ении к р азд ел у «Атмосферные осадки». П оскольку поправки на см ачивание вводятся всего около 10 лет, то д л я отдельны х н аучно-исследовательских работ, где необходимы однородные ряд ы по осадкам, мож но реком ен ­ довать и зъять эту поправку. О днако следует иметь в виду, что изменение числа сроков на станциях (вместо двух стало четы ре) изменило к а к поправку на испарение осадков из прибора (си­ стематически уменьш ило ее), т а к и поправку на см ачивание (систематически увеличило ее ). П роизош ла части чн ая ком пен­ сация, о чем подробно указан о в раб оте [181]. Т аким образом, если приходится изы м ать поправку на см ачивание, то на постах следует вы читать п оправку полностью, а на с т а н ц и я х — лиш ь ее половинное значение.

Д л я расчета статистических моментов второго, третьего и более высокого п оряд ка особенно необходимо иметь однород­ ные ряды. М ож но реком ендовать д ва способа: считать отклон е­ ния от разн ы х норм (см. р азд ел 1.3) и ввести поправки на см а­ чивание в каж д ы й год, п редварительн о у в язав дож дем ерны е и осадком ерны е наблю дения (см. р азд ел 1.2).

Введение О дним из главны х вопросов при клим атологических обобщ е­ ниях яв л я е тся выбор основного периода. П ри подготовке С п р а­ вочника этот вопрос р ассм атр и в ал ся весьм а детальн о. Эти р а з ­ работки были п родолж ены с учетом связности и цикличности в р я д ах и дополнены оценкой временной изменчивости месячных сумм.

К артирование яв л яется заверш аю щ и м н аи более полны м представлением^ ffpocTpaHCTBeHHoro распределени я м етеоэле­ мента. В н асто ящ ее врем я у ж е н акоплен богаты й опыт кл и м ато ­ логического картирован и я, которы й м ож ет о к а зать ся полезным при составлении,региональны х карт. Этот опыт с учетом состав­ лен и я к а р т атмосферны х осадков всех м атери ков [141] п р ед став ­ л ял ось ц елесооб разны ^ обобщ ить, т а к к а к карти рован и е обычно вы зы вает определенны е трудности.





П р ед став лял о сь т а к ж е необходимым сф орм ули ровать г л а в ­ ные законом ерности географического ряспределен ия осадков и д ать количественную оценку его основны х, ф акторов, а т а к ж е средние зн ачен ия слоя осадков по крупным площадп-!.

С ущ ественно рассм отреть внутригодовой ход осадкоь.

о б служ и вани я народного хозяй ства зачастую необходимо иметь рай онирование территории С С С Р по соотнош ению осадков з а р азли чн ы е периоды года. П роведен р яд сравнений, в том числе по кален д ар н ы м сезонам, по многоводны м и маловодны м перио­ д ам, по соотнош ению осадков теплого и холодного периодов и т. п. В первы е построена к а р та годовой ам плитуды количества о садков по м есяцам.

В р езу л ьтате корректировки м есячны х норм изм енился годо­ вой ход осадков. О дн ако обычное сравнение годового хода з а ­ труднено и з-за отсутствия соответствую щ его количественного п о казател я. П р е д л ага ется новый численный индекс, даю щ ий возм ож ность иметь пространственное поле годового хода о сад ­ ков и проводить обычную статистическую обработку.

Д л я составлен ия сп ециализированны х описаний к л и м ата при непосредственном обслуж и вани и н ароднохозяйственны х орган и ­ заций и в прогностических ц елях необходимо иметь д ан ны е не только общ его количества осадков, но и соотнош ение осадков разли чн ы х видов. П ри подготовке С правочника бы ла р а зр а б о ­ т а н а соответствую щ ая м етодика [216, 217], что п озволило затем составить карты внутрим есячного соотнош ения осадков р а зл и ч ­ ных видов, а т а к ж е установить средний многолетний период с преобладан ием определенного вида осадков д л я всей терри то­ рии, в том числе и д л я горных районов.

Антропогенны й ф актор, вы разивш и й ся в урб ан и зац и и б оль­ ших площ адей, сущ ественно ск а за л с я на п ерераспределении о садков к а к в окрестностях больш их городов, т а к и внутри го­ родской застройки. Ш ирокое ж илищ ное и промы ш ленное Введение строительство с применением новых м атери алов п остави ло перед клим атологией зад ач у д ать количественны е оценки осадков, попадаю щ их на верти кальн ы е поверхности ограж даю щ и х кон­ струкций, В 1965 г. был поставлен этот вопрос [225, 226] и про­ ведены специальны е расчеты [228, 230* 234, 314].

В данной монографии обобщ ены резул ьтаты р азр а б о то к по­ следних лет, посвящ енны е осадкам, что д а е т ш ироком у к р у г у специалистов клим атологов, агром етеорологов, синоптиков, гид­ рологов, географ ов, а т а к ж е раб отн икам проектных, научно-иселедовательских и производственны х организаций, интересую ­ щ ихся реж им ом осадков, возм ож ность использования богатого справочного м атер и ал а в виде текста, карг и количественных оценок (таб л и ц )., Автор в ы р а ж ае т искреннюю благодарность проф. Т. В. П о ­ кровской за больш ой труд по тщ ательном у научному р ед ак ти ­ рованию книги, проф..А А. Д роздову и С. А. С апож никовой, канд. физ.-м ат. в я у л ' Л. Р, Струзеру, прочитавш им рукопись и сообщив^^^'^'Я свои зам ечания, канд. геогр. н аук И. Д. К опан е^-^*^ та к ж е инж енеру Е. Л. Верейико, принимавш ей участие на всех этап ах подготовки рукописи к изданию.

М ЕТО ДИ КА О П РЕ Д ЕЛ ЕН И Я НОРМ О САДКОВ

1.1. О ц ен к а н ео б х о д и м о й дл и н ы р я д а в п р е д п о л о ж е н и и его б е с с в я зн о с т и О дним из кар ди н ал ьн ы х вопросов, связан ны х с вычислением многолетних средних значений лю бы х м етеорологических п а р а ­ м етров, яв л яе тся выбор п ериода осреднения. П рим енительно к осадк ам вопрос этот достаточно ш ироко о б суж д ал ся в сере­ дине 60-х годов [66, 67, 71, 164, 183, 219] в связи с подготовкой к изданию С правочника по кл и м ату С С С Р [173] и яв л яется а к ­ туальны м до настоящ его времени [190, 233]. Точной средней м но­ голетней, или клим атической, нормой мож но считать такую сред ­ нюю за оптим альны й период наблю дений, которая от д обавлени я новы х лет п рактически не м еняется. К ром е средних, в понятие нормы входят и другие характери сти ки статистического р асп р е­ делен и я этой величины [29, 242, 252, 255, 288]. О п ти м альная д л и ­ тельность периода д о л ж н а обеспечить наибольш ую устойчивость средних и их близость к Современным клим атическим условиям, хотя бы в п р ед ел ах столетия. П ри этом необходимы м условием вы числения средней и х арактери сти к статистического р асп р ед е­ ления яв л яется соблю дение однородности р я д а наблю дений. О д ­ нако в силу многих причин ряд ы м етеорологических элементов однородны на протяж ении лиш ь ограниченного периода. П оэтом у весьм а сущ ественно определить м иним альную длину периода, достаточную д л я вы числения средних с определенной точностью и с учетом законом ерностей изм енения кл и м ата. Ч исло членов р яд а д л я вы числения средней оп ределяется п реж де всего изм ен ­ чивостью данного элем ен та. - ' В клим атологии р азл и ч аю т ош ибки случайны е, систем атиче­ ские и квазисистем атические, или случайны е в связны х рядах.

Зам ети м, что не всегда оп равдан принцип: чем больш е ряд, тем точнее среднее м ноголетнее значение. В опрос о д ли тельн о­ сти р яд а не р еш ается однозначно, а сущ ественно зави си т от по­ ставленной задачи.

В р яд е р аб от [14, 78, 168] по разн ы м причинам приводятся доводы в п ользу вы числения средних из короткого ряд а. Н а п р и ­ мер, Г. А. А лексеев [2], Ф. 3. Б а тта л о в [13] п ред лагаю т вы чис­ л ять средние из коротких рядов, которы е вы бираю тся таким об ­ разом, чтобы средн яя величина бы ла р авн а средней из д л и тел ь­ ного ряд а. П ри таком подходе проводится осреднение за годы.

1. Методика определения норм осадков характери зую щ и е законченны й цикл колебаний м етеоэлем ента.

О днако д л я целого р яд а метеоэлем ентов трудно вы делить зак о н ­ ченные циклы колебаний во времени. Д л я экстраполяц и и сред­ ней з а преды дущ ий период на ближ айш ий год или на д ва вперед вполне допустим период осреднения за 15—20 лет. Н а допусти­ мость коротких рядов ссы лаю тся и в связи с небольш ой ф ак ти ­ ческой точностью наблю дений [13, 168]. О дн ако более строгие методы ан ал и за указы в аю т на необходимость использования более длинны х рядов. М етоды ан ал и за вековы х колебаний с по­ мощ ью скользящ его осреднения за п лет, применение и н теграл ь­ ных кривы х или последовательного ан ал и за п озволяю т реш ать вопрос о вы боре определенного календарн ого периода д л я в ы ­ числения устойчивого среднего многолетнего значения с за д а н ­ ной точностью. К ак правило, в м етеорологических р я д а х при н а ­ личии связности или циклических колебаний устойчивость сред­ них увели чи вается по сравнению с устойчивостью рядов из чисто случайны х членов. П рим енение длительны х рядов диктуется и необходимостью в п ракти ке экстрап ол и ровать норму не на бли ж айш ие 1—2 года, а на 15— 20 лет. П оследнее связано с обычным периодом использования опубликованны х норм до их нового переиздания.

О днако у хозяйственны х и проектны х орган и зац ий зачастую под влиянием стрем ления и спользовать наблю дения последних лет, п о лагая, что они будут лучш е х ар ак тер и зо в ать реж им о са д ­ ков в бли ж айш ем будущ ем, п оявл яется неоправданное ж елан и е уточнять нормы, используя лиш ь короткие ряды, но обязательн о с вклю чением последних лет наблю дений.

П ри осреднении данны х за короткие периоды возникаю т сл у ­ чайны е ош ибки (р езультат колебаний погоды ). К лим атическим условиям отдельны х лет и целы х периодов свойственны увел и ­ ченные или уменьш енны е суммы осадков, типичные только для данны х периодов времени и н ехарактерн ы е д л я всего периода в целом. А нализ колебаний осадков п о к азал, что периоды у вел и ­ чения и ум еньш ения осадков не синхронны в пространстве (на разн ы х станциях) и во времени (сущ ественно меняю тся от м е­ сяц а к месяцу на одной и той ж е станции) [13, 66]. О казалось, что законченны й цикл колебаний осадков об наруж и ть весьм а з а ­ труднительно д а ж е на станциях, имею щ их вековой период н а ­ блю дений. Б ы л сделан вы вод о том, что д л я количества осадков не играет больш ой роли ф орм альны й выбор единого д л я всей территории С С С Р календарн ого периода наблю дений, поскольку больш е ск азы вается дли н а периода наблю дений, чем его к ал ен ­ дарн ое единство [66, 164]. И спользовани е коротких рядов н аб лю ­ дений (за 25—30 лет) не обеспечивает устойчивость средних многолетних значений осадков. Т ак, сравнение средних месячных данны х из периода 1936— 1960 гг. со средними из периода 1891 —

1.2. Восстановление однородности рядов 11 1960 ГГ. п о казал о, что разли чи е м еж д у ними достигает на ЕТС 15—20%, на ю го-востоке до 40%, на К ав к азе м естам и 20— 25% и в С редней Азии 50%. П ри коротких р яд ах сущ ественно и ск а­ ж а ет ся годовой ход: см ещ ается м есяц м аксим ум а, наруш ается плавность годового хода (появляю тся провалы и пики) и т. п.

Только в отдельны е м есяцы им еет место случайное совпадение.

У казанн ы е разл и чи я превы ш аю т 15%, т. е. вы ходят за пределы З а при случайной ош ибке в 5%, зачастую допустимой в об щ е­ географ ических и гидром етеорологических зад ач ах : наприм ер, при сравнении л ан дш аф тов с вл аж н ы м и засуш ли вы м клим атом ;

при определении плю виом етрических градиентов; при водн об а­ лансовы х расчетах, основанны х на у в язк е его составляю щ их; при определении н евязок годового хода осадков и других подобных зад ач ах.

В ообщ е трудно реком ен довать единый оптим альны й период осреднения, пригодный д л я и спользования в лю бой области, если средние из рядов м етеорологических величин при увеличении п е­ риода осреднения не стрем ятся к каком у-то пределу. В ы зы вает сомнение, сущ ествует ли такой предел, т а к к а к н ельзя говорить о каком -ли бо постоянстве кл и м ата в данном районе земной по­ верхности. П оэтом у вполне правом очно ставить под сомнение вопрос об устойчивости клим атических норм д а ж е за длительны й период. О днако реш ение этого вопроса затруднено; в частности, недостаточной длительностью однородных инструм ентальны х н а ­ блюдений.

1.2. В о с с т а н о в л ен и е о д н о р о д н о с т и р я д о в

Д л я опорной сети станций по атм осф ерны м осадкам выбор основного периода зави си т от вы бора определенного года н ач ал а и конца периода, от определения необходимого миним ального числа членов р я д а д л я вы числения средних значений с д о ста­ точной точностью и с учетом в ек о в у х колебаний осадков.

Выбор начального года оп ределяется условием соблю дения однородности статистического р яд а. И звестно, что к 1891 г. на больш инстве метеорологических станций России были устан ов­ лены дож дем еры с защ итой Н и ф ера; это и определило од и н а­ ковую степень точности изм ерения тверды х осадков. К ром е того, к этом у времени бы ла п рин ята стан д ар тн ая вы сота установки прибора — 2 м на уровне приемного отверстия. П оэтом у за н а ­ чало периода при об раб отке рядов наблю дений н ад осадкам и и реком ендуется 1891 г., тем более, что с этого времени стал а значительно гущ е сеть м етеорологических пунктов. П оследнее обстоятельство сущ ественно облегчает выбор опорны х пунктов д л я приведения коротких рядов к длинному периоду.

/. Методика определения норм осадков В 30-е годы произош ло массовое наруш ение однородности в р я д ах осадков в связи с переносом станций н а откры тое место, репрезентативное д л я р я д а метеоэлем ентов, но не д л я осадков, особенно тверды х. К роме того, к этому временй окончательно исчезли дож дем еры с заборной заш итой. В 1952— 1954 гг. опять произош ло массовое наруш ение однородности рядов наблю дений н ад осадкам и в связи со сменой прибора. Н а сети станций был установлен осадком ер с защ итой Т ретьякова. П ри вычислении норм атм осф ерны х осадков [173] (табл. I С правочника по кл и ­ мату С С С Р ) бы ла произведена у в язк а рядов дож дем ерны х и осадком ерны х наблю дений. П ри этом не было необходимости вводить поправки в каж д ы й год, т а к к а к коэф ф ициент увязки {Ki) вводился непосредственно в норм у дож дем ерны х н аб лю ­ дений. Все вопросы, связан ны е с вычислением норм осадков по­ сле зам ены прибора, подробно рассм отрены в раб оте [221].

В прилож ении к р азд ел у 2 С правочника помещ ены значения коэф ф ициента K.i, сведения о типах защ ищ енности установки прибора [196] и даты зам ены прибора. С редние многолетние суммы осадков из таб л. I С правочника прим еняю тся при исполь­ зовании еж егодны х величин в сравнении с нормой (аном алии о сад к о в). В этой таб л и ц е опубликованы нормы без поправок на см ачивание. О днако в настоящ ее врем я, начиная с 1966 г., в те­ кущ ие наблю дения вводятся поправки на см ачивание. Н еучет этой поправки при вычислении текущ их аном алий вносит систе­ м атические погреш ности в сторону зан и ж ен и я еж егодны х п оло­ ж ительны х отклонений и завы ш ен и я отрицательны х. В 1966 г.

п роизош ла и см ена сроков наблю дений н ад осадкам и, что при­ вело к изменению поправки на испарение из осадком ера. В р а ­ боте [181] показано, что в связи с этим произош ла частичная (в пределах 3— 5 % ) ком пенсация изменения поправок на см ачи ­ вание (их увеличение) и на испарение (их ум еньш ение).

П редставилось ц елесообразны м д л я приведения к единому сопоставимом у р яд у месячных сумм осадков за прош едш ие (дож дем ер) и текущ ие (осадком ер) годы использовать в пер­ вом приближ ении значения Ki, реком ендованны е д л я норм [173].

Т акой грубый подход, однако, имеет некоторое преимущ ество.

Т ак, нет необходимости пользоваться первичными, зачастую м ало доступны ми д л я потребителя, м атери ал ам и наблю дений.

К роме того, одинаковое значение К\, внесенное в соответствую ­ щий м есяц постоянного метеорологического м асси ва перф окарт, д ает возм ож ность создать однородные ряды при м ехан изи рован ­ ной обработке на счетно-аналитических маш инах. Д л я р е а л и за ­ ции этого способа сделано несколько допущ ений относительно входны х п арам етров, необходимы х при расчете поправок: о ста­ бильности типа защ ищ енности площ адки, о м алой временной и з­ менчивости средней месячной скорости ветра и средней месячной

1.2. Восстановление однородности рядов 13 тем пературы воздуха, т. е. о соответствии вида осадков.конк­ ретны х месяцев многолетнему [223]. В стает вопрос о том, н а ­ сколько правомочны эти допущ ения. П ервое, связан ное с и зм е­ нением м естополож ения площ адки (тип защ ищ ен ности), м ож ет быть учтено при наличии подробного ф изико-географ ического описания конкретного пункта на всем протяж ении периода н а ­ блю дений и граф иков, по которы м п роизводится обычно ан ал и з однородности. Д л я двух последних предполож ений мож но при­ вести определенны е количественны е оценки. Р асп ределен и е от­ клонений от нормы месячных значений тем пературы воздуха в зимние месяцы (одна из х арактери сти к вида тверды х осадков [216]) и месячных значений скорости ветра подчиняется н ор­ м альн ом у закону. П оэтом у изменчивость этих парам етров м ож ет быть оценена стандартны м и отклонениям и (а ). В работе Э. Г. Б огдановой [17] приведены стандартн ы е отклонения сред ­ ней месячной тем пературы воздуха (at) в и нтервале О— 30°С и станд артн ы е отклонения средней месячной скорости ветра в и нтервале 1— И м/с. Е щ е в раб оте [221] было п оказано, что тверды е осадки вы п адаю т преимущ ественно при тем пературе ниж е —2°С. Н есколько слож нее обстоит дело при выпадении смещ анны х осадков. В переходны е м есяцы имеет место либо остро­ верш инность распределени я тем пературы (в есн а), либо плосковерш инность (осень) и поэтому недостаточно х ар ак тер и зо в ать изменчивость тем пературы только Ot, к а к это д ел ается д л я зи м ­ них м есяцев, когда на больш ей части территории С оветского С ою за ее распределени е близко к норм альном у.

В и нтервале средней месячной тем пературы — 2ч— 4°С at и зм еняется в боль­ ших пределах (± 2-= -3°С ). Т а к а я б ольш ая изменчивость от года к году указы вает, что в отдельны е конкретны е месяцы м ож ет н аб лю д аться тем пература, б ли зк ая к 0°С, что у ж е связан о с и з­ менением вида осадков. В этом случае н аруш ается соответствие вида осадков конкретны х месяцев, многолетним и K i м ож ет о к а ­ з ать ся завы ш енны м либо заниж енны м. Здесь, однако, следует зам етить, что значение K i ь переходны е месяцы м ало (4— 7% ) [221], а следовательно, погреш ность в пересчете будет невелика.

П ри выпадении осадков н аи более часто н аблю даю тся м есяч­ ные скорости ветра от 3 до 6 м /с [17, 221]. Этому и нтервалу ско­ ростей соответствует ±О и = 0,94-1,2 м /с [18]. По этой причине м ож но завед ом о у к а зать, что на севере ЕТС и К азах стан а, в С реднем и Н иж нем П оволж ье, в прибреж ны х рай он ах K i в конкретны х пунктах в отдельны е месяцы м ож ет о к азаться с ош ибкой более 10%Н ам и были приняты за сопоставим ы е (однородны е) ряды д ож дем ерны х и осадком ерны х наблю дений такие, в которы х при пересчете ош ибка не вы ходила за пределы 10%. В качестве э т а ­ лона приняты одновременны е, т. е. п араллельн ы е, наблю дения 14 1. Методика определения норм осадков ПО до ж д ем ер у и осадком еру. М атериалом д л я ан ал и за п ослу­ ж и ли наблю дения в 15 УГМ С по 237 станциям за 3— 4 года, что составило 3452 конкретны х м есяца с тверды м и и см еш ан ­ ными о садкам и (табл. 1). В таб л. 1 та к ж е приведены средние

–  –  –

И крайние значения отношений {К 2) измеренны х сумм осадков по о садком еру и рассчитанны х с помощ ью К \ по д ож д ем ерн ьш наблю дениям. В основном отнош ение заклю чено в пределах 0,90— 1,10, но 230 месяцев (7% ) вы ходит за пределы принятой точности расчета (табл. 2 ). О днако эти отдельны е случаи наТаблица 2 Повторяемость К2, превышающих ±10% (в скобках- процент)

–  –  –

блю дали сь на 96 станциях, т. е. в 40% общ его числа пунктов, что связан о с изменчивостью терм ического, а отчасти и ветрового р еж и м а в переходны е месяцы. Н а определенную случайность отклонений измеренны х и рассчитанны х значений ук азы в ает тот ф акт, что K i о к азал о сь к а к больш е, т а к и м еньш е еди­ ницы. В 11 случаях K i превы сило 2,0. В м арте 1952 г. на стан ­ ц иях Б у зу л у к, О м ск и в 1948 г. на ст. И силькуль K i превы сило 3,0. В р аб о те [227] приведены ф актически е крайние зн ачен ия Ki и ам пли туда по станциям с больш ой изменчивостью м етеороло­ гических элем ентов, определяю щ их пересчет. В раб о те С. Д. Пол и сад о ва [152] по пяти станц и ям с разной степенью защ ищ ен но­ сти и располож енны х в разли чн ы х природны х зон ах З ап ад н ой С ибири (Т обольск, Т ар а, О десское, И ш им и О ктябрьское) п о к а­ зано, что врем енн ая изменчивость (за 5—7 лет) K i м ала.

Таким образом, введение единого коэф ф ициента K i (исполь­ зованного д л я норм [173]) в конкретны е годы на территории М урм анского УГМ С, УГМ С Ц ентральн о-Ч ернозем н ы х областей и Д ал ьн его В остока д ает возм ож ность восстановить однород­ ность рядов с погреш ностью менее ± 1 0 %. Н а территории о стал ь ­ ных, рассм отренны х нами УГМ С (табл. 1), введение единого ко ­ эф ф иц и ен та (Ki) п риводит к восстановлению однородности с п о­ греш ностью, превы ш аю щ ей ± 1 0 %.

1.3. В р ем е н н а я и зм ен ч и в ость м еся ч н ы х су м м о с а д к о в (в а р и а ц и о н н ы е к о эф ф и ц и ен т ы ) в п р е д п о л о ж е н и и б е с с в я зн о с т и р я д о в Одно из требований, п ред ъ явл яем ы х при сравнении данны х за отдельны е годы с нормой, сводится к получению наименьш ей дисперсии метеорологических величин. Тогда точность норм вполне прием лем а.

Д л я правильной оценки точности норм необходим учет откл о­ нений от нормы или временной изменчивости в ряд ах. О бы чно врем енн ая изменчивость м етеоэлем ентов в бессвязны х р я д а х д о ­ статочно больш ой совокупности оценивается средним к в а д р а т и ­ ческим отклонением [25, 55, 163]

–  –  –

Затр у дн ен и е с созданием однородных рядов привело к н е­ обходимости и спользовать у ж е готовые норм ированны е отклоне­ ния [98]. Тем самы м отп ал а необходимость вводить в конкретны е годы коэф ф ициенты перехода от д о ж д ем ер а к осадком еру, которы е, к а к было п оказано выш е, могут иметь погреш ­ ность, превы ш аю щ ую 10%- Способ вы числения Cv зак л ю ч ается в следую щ ем.

З а период N лет имею тся д ве нормы осадков:

X i — д о ж д ем ерн ая и Ха — осадком ерн ая. З а период д о ж д ем ер ­ ных наблю дений (до /-того года) аном алии вы числяю тся в виде Xi/Xi, X2/X i,..., Xj / Xi, а осадком ерны х н аблю дений — в виде Xj+ilX 2, Xj+ilXz, XnlXz. П олучается почти однородный ряд от­ клонений (в п роц ен тах). Д л я определения Си вы числялось п ре­ выш ение отклонений н ад 100% в годы, когда осадков вы п ад ало выш е нормы, и дополнение до 100%, когда осадки были ниж е нормы. З атем производилось обычное вычисление С^, т. е. эти норм ированны е превы ш ения и дополнения возводились в к в а д ­ рат. С реднее квадрати ческое отклонение этой величины в долях единицы и равно С„. Д л я расчетов С„ нам и в данной работе вы ­ бирали сь станции с н аи более полными однородными ряд ам и н а ­ блю дений, в основном п о р яд ка 70— 75 лет, в п ред елах периода 1891—^1965 гг. Б ы ло вы брано 165 станций, которы е освещ аю т разли чн ы е ф изико-географ ические особенности территории С С С Р. В число пунктов вклю чены станции, по которы м имею тся коэффициенты вари ац ии в р аб оте [14].

Н а рис. 1 п риводятся карты коэф ф ициента вари ац ии атм о­ сф ерны х осадков д л я каж д ого м есяца. Р ассм отри м годовой ход Cv по крупным ф изико-географ ическим районам.

Н а севере ЕТС хорош о вы деляю тся две группы месяцев: с ян ­ вар я по апрель — С^ увели чи вается с за п а д а на восток от 0,6 до 0,7 и с ию ня по д ек аб р ь — С„ почти не и зм еняется по территории и колеблется около 0,5. В м ае на всей территории Сг, = 0,6. Н а и ­ больш ие зн ачен ия С^ приходятся на весну (м арт, май) и лето (июнь, и ю л ь )— до 0,72 (М езень, м а р т). Н аим еньш ие значения Cv (около 0,40— 0,45) приходятся на д екабрь. В среднем по т е р ­ ритории годовая ам пли туда С„ около 0,20, но в отдельны х пунк­ тах м ож ет быть и выш е (до 0,30).

Н а северо-зап аде ЕТС Cv в течение года колеблется около 0,5, причем с сентября по м арт несколько ниж е 0,5, а с апреля по ию ль несколько выше. Н аибольш их значений Cv достигает в ап реле (от 0,53 до 0,65 Х ибины ), а на В алдай ской возвы ш ен­ ности и в прим орских рай он ах — в м арте (0,55 Л ен и н град и Тер и б ер к а). В н оябре—д ек аб р е н аблю даю тся наименьш ие зн ач е­ ния Cv (0,41 К ола и 0,37 Л ен и нград ).

В П р и б ал ти к е в течение года Cv устойчиво равно 0,5, не­ сколько увели чи ваясь в переходны е месяцы (апрель и октябрь) до 0,55. По территории м акси м альн ы е и миним альны е значения Рис. 1. К арта коэффициента вариации (Со) атмосферных осадков по месяцам.

Январь.

–  –  –

Сс п риходятся на разн ы е месяцы. Г одовая ам пли туда колеблется около 0,15— 0,20. В Б елоруссии т а к ж е в течение года С„ ко л еб ­ л ется около 0,5, но в октяб р е—д ек а б р е повы ш ается до 0,6.

В ф ев р ал е Cv несколько н иж е 0,5 (0,42). З д есь годовая ам п л и ­ туда С„ п о р яд ка 0,2 (м аксим ум 0,6 и минимум 0,4). П р о д о л ж е­ нием района, где Сщ в течение года близко к 0,5, явл яю тся цент­ р ал ьн ы е районы. З д есь лиш ь в м арте и ап реле С^ п овы ш ается до 0,6. Д а л е е к востоку, в верховьях В олги и в П ред уралье с ф ев р ал я по июнь С-и устойчиво равн о 0,6, причем в ф еврал е и ап реле оно близко к 0,7. О днако здесь ещ е в течение семи м есяцев (ию ль— ян в ар ь) Ст дости гает 0,6 (в среднем 0,53—, 0,55).

В центрально-чернозем ной полосе Cv в течение год а устой­ чиво равн о 0,6. М акси м альны е зн ачен ия (0,7) в центре рай он а приходятся на зим у (Богородицкое-Ф енино, я н в а р ь — ф ев р ал ь ), а на ю ге рай он а на осень (сентябрь, н ояб рь).

Г одовая ам пли туда Cv в этих трех рай он ах п о р яд ка 0,15.

Н а ю го-западе и юге ЕТС т а к ж е п реоб ладаю т зн ачен ия С®, б ли зкие к 0,6, но в сентябре и октябре (в М олдавии и в августе) Cv повы ш ается до 0,7. В ию не— ию ле (в М олдавии ещ е в ап реле и м ае) Cv сн и ж ается до 0,5. В августе этот район с север а о гр а­ ничен значением Си = 0,6, а с юга^— С,, = 0,7. З д есь наибольш ие значения относятся к сентябрю, а наим еньш ие — к июню.

Н а С еверном К а в к а зе четко вы деляю тся д в а периода; с авгу­ ста по м ар т — Cv = 0,7 и с ап рел я по ию ль — Сщ = 0,6. В ф еврале и сентябре повы ш ается до 0,8.

В С реднем и Н и ж н ем П овол ж ье в течение всего года проис­ ходит резкое увеличение С„ с севера на юг (изолинии Cv имеют ш иротное н ап р ав л ен и е). К олебан ия Cv в течение года в С реднем П о во л ж ье невелики (С,, = 0,7). В Н иж нем П овол ж ье годовой ход вы р аж ен резче — зимой С^ = 0,7, в переходны е месяцы — C^ = = 0,8-f-0,9, а летом С „ = 1,0 и более (А страхан ь). По мере про­ дви ж ени я на юг м акси м альн ы е зн ачен ия Cv см ещ аю тся с ф ев­ р а л я (0,76 Зем етчино) на м ай (0,71 С енгилей). М иним альны е значения не приурочены к определенном у сезону.

^Н а среднем и ю ж ном У рал е с д ек а б р я по м арт Cv устойчиво равно 0,7, увели чи ваясь в ап реле до 0,8. Л етом и осенью Cv сни­ ж а ет ся до 0,6, а в июне— ию ле до 0,5.

В З ап ад н о й С ибири С® не превы ш ает 0,5 и лиш ь на севере с сентября по д ек а б р ь увели чи вается до 0,6— 0,7. В центре З а ­ падно-С ибирской равнины Cv в д ек а б р е сн и ж ается до 0,4.

Н а больш ей части территории м акси м альн ы е зн ачен ия Cv п ри ­ ходятся на апрель, а миним альны е-— на разли чн ы е месяцы.

В Восточной Сибири с августа по ф еврал ь Cv колеблется около 0,5, а в остальн ы е месяцы п ревы ш ает 0,6. В Я кутии в те ­ чение года Cv та к ж е равн о 0,6, но в отдельны е месяцы

1. Методика определения норм осадков п овы ш ается до 0,7 (м арт) й 0,8 (ап рель— м а й ), а в ноябре сни­ ж а ется до 0,5.

Н а Ч укотке и на п обереж ье О хотского м оря с ф еврал я по июнь Cv дости гает значительны х величин (0,7—0,8), а с ию ля по ян вар ь колеблется около 0,5— 0,6. Таким образом, в Сибири мож но проследить увеличение значений С„ с за п а д а на восток.

Н а К ам ч атк е в течение года Си = 0,6, лиш ь в ф ев р ал е— м арте увеличивается до 0,7, а в ию ле— августе сн и ж ается до 0,5.

Н а С ахали н е м акси м альн ы е зн ачен ия С„ = 0,7 ^ 0,8 н аб л ю д а­ ю тся в ян в ар е— ф еврале, а м иним альны е — в октябре (0,4).

Здесь с ноября по май С „.= 0,6, а с ию ня по сентябрь С^ = 0,5.

Д остаточно высокие значения п о р яд ка 0,7— 0,8 на севере, 0,9— 1,0 в центральной части и более 1,0 на юге. Н а севере К а з а х ­ стан а м акси м альн ы е значения С„ приурочены к зимним м есяцам (ян в ар ь— ф ев р ал ь ), а н а остальной территории — к концу л ета (авгу ст). М ак си м ал ьн ы е зн ачен ия в 1,5— 2 р а за превы ш аю т м и­ ним альны е. П оследние п риход ятся на разн ы е месяцы.

Д л я С редней А зии х ар а к тер н а б ольш ая изменчивость Cv в те ­ чение года. Н апом ним, что здесь летом (ию ль—сентябрь) осадки вы п адаю т не еж егодно. Так, в течение 70 лет в июле, сентябре осадки отсутствовали в 10 годах, а в августе — в 20 годах. В л е т ­ ние м есяцы Cv повсеместно превы ш ает 1,0 и на больш ей части дости гает 3,0—4,0, а в отдельны х пунктах 8,0 (Д ж и зак, сен­ тя б р ь ).

Н а больш ей части С С С Р годовой ход С„ вы раж ен сравн и ­ тельно слабо, в п ред елах 0,1. О дн ако в рай он ах с недостаточным увлаж н ен и ем (крайний ю го-восток ЕТС, К азах с тан и С редняя А зия) Cv в течение года и зм еняется весьм а сущ ественно. Н а и ­ больш ие контрасты Cv по территории н аблю даю тся в июне — от 0,4 на северо-зап аде до более 2,5 в С редней Азии. О тметим оп ре­ деленную зависим ость С„ от степени континентальности кли м ата.

Так, в узкой прибреж ной зоне величина С^ и его год овая а м ­ плитуда больш е, чем в глубине континента (табл. 3 ), что под­ тв ер ж д ается вы водами, сделанны м и в Японии [275]. Обычно б ольш ая ам плитуда С„ наблю дается в кл и м атах с одним сух-цм сезоном (муссонный кли м ат и субтропики) и вблизи кли м ати че­ ских границ.

Хорош о известно, что полю осадков свойственна больш ая п ростран ствен н ая изменчивость, так н азы ваем ая «пятнистость»

[149]. Н аибольш ий интерес п ред ставл яет средний по площ ади слой осадков, но сущ ествую щ ие изм ерения даю т распределение о садков в отдельны х точках. П ри этом расстоян и я м еж ду пунк­ там и сущ ественно превы ш аю т пространственны е разм еры очагов дож дей, д л я которы х х ар ак тер н а локальность, дискретность и сравнительно м алы е геометрические разм еры. Л и нейн ая интер­ поляция месячных сумм осадков летом в средних ш иротах на Таблица 3 Коэффициент вариации на прибрежных и континентальных станциях

–  –  –

Е ТС п роизводится с ош ибкой 10— 20% месячной суммы осадков.

Зим ой ош ибки н есколько меньше. Д л я получения статистических моментов структуры осадков, осредненных по площ ади, необхо­ димо зн ать автокорреляционную функцию точечных значений осадков. Границы распростран ен ия автокорреляционной ф ун к­ ции на п лощ адь целого района, вычисленной д л я отдельной точки, определяю тся величиной временной изменчивости о сад ­ ков, т. е. коэффициентом вариации П о к а р там С-о мож но вы ­ д елить в каж д о м м есяце районы с м алой изменчивостью ^ 0, 5 ), где автокорреляц ион н ая функция расп ростран яется на крупные районы. К ак уж е указы вал ось выш е, на севере ЕТС с ию ня по д ек аб р ь С-^ колеблется около 0,5, на С еверо-З ап ад е ЕТС и в П ри б ал ти к е С„ в течение года устойчиво равно 0,5.

В Белоруссии, кром е о к тя б р я—д ек а б р я (С^ = 0,6), коэф ф ициент вари ац ии не превы ш ает 0,5. В отдельны е месяцы С г,^ 0,5 встре­ ч ается во всех рай он ах С С С Р. К а к д л я оценки точности сред ­ него по п лощ ади слоя осадков, т а к и д л я оптим ального построе­ ния осадком ерной сети необходимо иметь именно месячны е а в ­ токорреляционны е функции количества осадков.

–  –  –

где С — средн яя ош ибка вы числения нормы; а — среднее к в а д ­ тп ратическое отклонение; п — м иним альное число членов р я д а д л я вы числения средней с задан н ой степенью точности.

Ф ормулу следует прим енять, когда распределени е м етеоэле­ м ента близко к нормальном у.

В настоящ ее врем я мы р асп ол агаем ряд ам и наблю дений по опорны м станциям п о ряд ка 80 лет.

П равом очно поставить вопрос:

достаточен ли р яд с таким числом членов? С ледует ли его со­ кр ати ть или, наоборот, удлинить? Д л я ответа на поставленны е вопросы в 1962 г. автором были впервы е в метеорологической об р аб о тке применены выводы из теории п оследовательного а н а ­ л и за [29, 219]. З а те м этот способ ш ироко р а зр а б а т ы в а л с я и м оди­ ф и ц и р о вал ся в р аб о тах [67, 69] и наш ел применение у других авторов [209]. П реим ущ ество п оследовательного ан ал и за со­ стоит п реж де всего в том, что исследую тся не совокупности, а ненаруш енны й р яд наблю дений, что д ает возм ож ность учесть

1.4. Анализ рядов наблюдений и интегрально-разностные кривые 27

–  –  –

суш ливы й год Хзш будут составл ять 90% от X, или 0,9Х, а во вл аж н ы й год Хвл — 110% от X, или 1,1Х Н а территории С С С Р имею тся четы ре станции с ряд ам и н а ­ блю дений н ад о садкам и более 100 л ет — Б ар н ау л, Киев, Л ен и н ­ град, Н ерчинский З аво д. П о атим станциям вычислены значения Ха, X и Хвл из годовы х сумм осадков. Д л я определения м ини­ м ального числа членов р я д а п ред п ол агается система уравнений, по которой п олучается п ар а асим птотических кривых, где п я в ­ л яется функцией нормы X, принятой ам плитуды колебаний в предполож ении постоянства кл и м ата, изменчивости осадков, а т а к ж е зад ан н ы х пределов относительной ош ибки. П ределы по­ греш ностей д л я X ( а и р ) зад аю тс я в зависим ости от цели ис­ следования. К ром е того, она зад ае тся в матем атической ф орме с объективны м и критериям и. Н енаруш енны е ряды

1. Методика определения норм осадков

–  –  –

П ервы й член уравнений (4) и (5) яв л яется постоянным и определяет сдвиг кривы х по отношению к оси абсцисй. В сумме величина, сдвига равн а принятом у Т1ределу колебаний нормы, который входит в ф ормулы под зн аком логари ф м а. П ределы от­ носительной ош ибки ' вы числения нами приним ались р т 5 до 10%, или а = 0,05 и Р==0,1. В таб л. 4 приведены п арам етры а ', а ", Ь'^ и 6" при п оследовательном интервале и, ч е р е з ! Олет.

Н а рис. 2, где по оси абсйисс д ан а последовательность числа членов р яд а, а по оси ординат — а ", 6'^ и Ь" (в м м ), в си­ стем е асим птотических кривы х мож но вы делить несколько зон.

З о н а 1 — зона неопределенности — кл и м ат ещ е не стал суше нормы (X ), но. не ясно, стал ли он более влаж н ы м, или, н аоб о­ рот, кл и м ат не стал более влаж н ы м, но не известно, стал ли он

-более сухим. А налитически гран и ца зоны неопределенности со­ ответствует так о м у значению п, когда имеет место равенство ф ункций а " и 6 ". Н а ч ал о зоны соответствует значениям а " и 6" при п = \. К онец зоны определяется абсциссой точки п ере­ сечения кривы х а " и й ". Зону неопределенности мож но найти и по данны м таб л. 4, где мож но вы делить интервал, в котором л еж и т гран и ца этой зоны. П о граф и ку определяется конкретное зн ачен ие п, при котором кончается зона неопределенности. Н а ­ зовем его п '. Тогда при осреднении за ч и с л о 'л е т ' ^ « ' попадем в зону неопределенности. В К иеве и Л ен и н град е п ' = 11, в Н е р ­ чинском З а в о д е — 13, в Б ар н ау л е — 28. Д л я прим ера укаж ем, что в Р и м е я ' = 17 л ет [305]. О тсю да следует, что в отдельны х клим атических рай он ах осреднение за число лет, предлож енное ВМ О (30 л е т ), приводит к неопределенности в суж дении о х а ­ р ак тер е изменения к л и м ата по отношению к норме. Так,

1.4. Анализ рядов наблюдений и интегрально-разностные кривые 29 Таблица 4 Расчет асимптотических кривых при десятилетнем интервале числа членов ряда

–  –  –

наприм ер, будет в Б ар н ау л е, если средн яя вы числена за 30 лет, что почти совп ад ает с зоной неопределенности {п '), равной 28 годам.

З о н а 2 — зона, когда мож но однозначно определить, стал ли кл и м ат более сухим или более вл аж н ы м по отнош ению к норме.

О на соответствует осреднению за число членов р яд а, превы ш аю ш ее п'.

З о н а 3 — зона, когда увеличение п не и зм еняет величины нормы (Z ).

В озм ож ны е колеб ан и я к л и м ата за пром еж уток времени в п лет вы р аж аю тся граф ически в кривизне асимптот, и они, сп рям ляясь, идут п арал л ел ьн о оси абсцисс. П редельн ое значение п", когда разн ости а" — а ' = Ь ' — Ь" становятся почти постоян­ ными, и есть то м иним альное число членов р яд а, которое обеспе­ чивает вычисление средней многолетней суммы осадков с учетом колебаний к л и м ата при зад ан н ы х п ред ел ах относительной ош ибки. Д ал ьн ей ш ее добавлени е новых лет у ж е не вы зы вает и з­ менения средних величин, что соответствует определению много­ летней средней величины п.

О к азал о сь, что п" д л я Б а р н а у л а равн о 100 годам (в ер ти к ал ь­ ная линия на рис. 2 ), д л я К иева и Л ен и н гр ад а — 70 лет, для Нерчинского З а в о д а — 90 лет. В Р им е п" равно 110 годам.

И звестно, что в Б ар н ау л е до; 80-х годов XIX в. отм ечалась зн ачительн ая засуш ли вость кл и м ата. Н ередко наблю дали сь годы, когда осадков вы п ад ал о в д ва р а з а меньш е, чем Х = = 394 мм, а в отдельны е годы — в три р а за меньш е (109 мм в 1864 г. и 134 мм в 1866— 1867 гг.), поэтому и п " имеет самое больш ое значение.

О б ш ая дли н а р яд а инструм ентальны х наблю дений не п озво­ л и л а вы брать независим ы е периоды, равны е п" лет (табл. 5).

О тклонения от X вычисленны х сумм д л я п" лет составляю т 2— 4 %. К райние отклонения д л я Л ен и н град а и Б а р н а у л а не превы ­ ш аю т 6— 7%. Т аким образом, видно, что средние многолетние годовы е суммы не вы ходят за пределы задан н ой ош ибки р = 10%З н ачен ия Хзш и Хвл (табл. 5) т а к ж е не вы ходят за пределы л и м и ­ тированной зоны. О днако в отдельны е периоды имеется п ревы ­ ш ение Хвл, но не более чем на 5%. Это об ъясн яется наличием слабой полож ительной асим метрии кривой распределени я годо­ вы х сумм осадков. Н али чие д а ж е слабой асим метрии ( C s 0,2 5 ) ограничивает применение формулы, определяю щ ей ош ибку нормы. Н али чие асим метрии об ъясн яется п реж де всего тем, что годовы е суммы осадков не имеют верхнего предела. Он м ож ет быть различны м в зависим ости от временного колебан и я р е ­ ж и м а осадков данного места.

В таб л. 6 приведены средние годовы е суммы, вы численны е за отдельны е последовательны е десятилетия. Т ак, д л я Б ар н ау л а

1.4. А н а ли з р яд о в наблю дений и интегрально-разностные кривы е Таблица 5 Средние суммы осадков и отклонения от нормы за периоды с числом членов ряд а, равным п "

–  –  –

П р и м е ч а н и е. XilX — отношение суммы осадков каж дого десятилетия к норме за весь период.

1.4. Анализ рядов наблюдений и интегрально-разностные кривые 33

–  –  –

6. С редние значения, вычисленны е из р яд а меньш ей д л и тел ь­ ности, чем необходимо д л я постоянства перечисленны х функций, но больш ей, чем та, которая приводит к зоне неопределенности, однозначно определяю т недостаток или избы ток осадков по срав-!

нению с нормой.

П утем некоторы х довольно просты х п реобразован ий [67] мож но с помош,ью последовательного ан ал и за ответить на сл е­ дую щ ие вопросы: стрем ится ли средн яя к каком у-либо пределу за имею щ ийся период однородных инструм ентальны х н аб лю д е­ ний?; начин ая с какого числа лет наблю дений средн яя становится п рактически постоянной и не зависит от длительности периода?

имеется ли систем атическое изменение средних? Если известно, что ряды сохраняю т метеорологическую однородность, то и зм е­ нение, средних связан о с наличием сверхвековы х колебаний, больш их, чем ф актическое число лет наблю дений, или с реальн о быстрым изменением метеорологического р еж и м а в данном р а й ­ оне. П оследнее м ож ет быть связан о с созданием нового водо­ х ран и лищ а или^. наоборот, резким сокращ ением п лощ ади круп ­ ного водоема.

В качестве примера^ приведем изменение температурного, р е ­ ж и м а вследствие катастроф ического падения уровня К аспий­ ского м о р я — с 1927 цо 1958 г. от 291 до 183 см (по Бакин ском у водом ерному посту) [123]. П о данны м наблю дений ст. ГасанКули, откры той в 1926 г. на св аях у сам ого у р еза воды, мож но количественно, оценить разли чи е в тем пературном реж им е. О т­ четливо прослеж и вается постепенное похолодание на ст. ГасанК ули до 0,5° за год и 1,0— 1,5° в осенне-зимние месяцы. П ричем р езко е п аден ие уровня около 1938 г. сопровож далось зам етны м переходом от м о р ско го, к континентальном у реж им у. О собенно р езко понизилась м и н им альн ая тем пература. Так, средн яя годо­ в ая м и н им альн ая тем п ература понизилась почти на 2°. Отметим, что средн яя м есячн ая тем п ература летом почти не изм енилась (табл. 7 ), но средн яя суточная ам пли туда тем пературы воздуха резко увели чи лась на 4— 5°.

Зам етн о и изменение соотнош ения весенних и осен н и х'тем п е­ ратур к а к п о к азател я морскйх и континентальны х условий к л и ­ м ата. Д л я морских условий характерн ы м яв л яется более хо­ л о дн ая весн а по сравнению с осенью, а д л я континентальны х — почти п олн ая симметричность годового хода. О казал ось, что з а 1927— 1938 гг. вёсенние месяцы были значительно холоднее осен­ них (на 3—-4°), а в последнее д есятилетие эта разн ость сок рати ­ л а с ь до 1,5—2°. И зм енение средней месячной тем пературы в Г а ­ сан-К ули в осенний период, связан ное с отступлением м оря на 20 Км, соответствует ш иротному изменению тем пературы с се­ в ер а на юг на расстоянии 100— 150 км по сравнению с п рилегаю ­ щ ей континентальной частью П рикаспийской низменности.

; :

1.4. Анализ рядов наблюдений и интегрально-разностные кривые 35

–  –  –

3.4 2,7 -4,3 19 2 8-1 932 4.5 - 0.3 -3,9

- 2.1 0,4 - 3.2 2.3 -2.5 1 9 3 4 -1 9 3 8 4.0 0.8 2.4 - 1.9 - 4.1

-3,1 19 3 9 -1 9 4 3 3.6

-1,0 - 1.8 -3.8 - 4.3 2,5 1,7 19 4 4 -1 9 4 8 2.6 - 2.4 0.5 1 9 4 9-1953 -3.5 -4.1 4.0 1.6 - 3.4 0.9 - 1,9 - 3.6 1 9 5 4-1958 3,4

–  –  –

-2,2 0.1

- 0.4 2.4 5.0 3.3 1 9 2 8 -1 9 3 2

- 2.8 - 0.1 0.1 1 9 3 4 -1 9 3 8 3.4 4.5 0.9

-4.0 2.8 2.6

- 2.4 - 0.3 - 0.3 1 9 3 9 -1 9 4 3 -4,0 1.4

- 0.6 2,8 -0,6 1,2 1 9 4 4 -1948 - 3,4

-4.3 4.7

- 0,2 -0.1

- 2,7 1 9 4 9 -1 9 5 3 -3.9 3.7 3,9 1,7

-2.8 2.8 0,6 2.2

-4.0 1 9 5 4 -1958 - 0.5

- 0,7 Д о 1938 г. д л я ст. Г асан -К ули х ар актер ен типично морской кл и м ат узкой береговой полосы К аспийского м оря, а в последние годы сохраняется относительно устойчивый реж им, х а р а к т е ­ ризую щ ий переход от морского к континентальном у типу кли ­ м ата. В сум м ах осадков такой четкой зависим ости не п рослеж и ­ вается.

Выш е отм ечалось, что м етодика последовательного ан ал и за не н ар у ш ает естественного р я д а наблю дений. П рим енение т а ­ кого р я д а п озволяет удовлетвори ть стрем ление использовать при осреднении наблю ден и я вплоть до последних лет, а годы вглубь берут последовательно, за исклю чением периодов переры ва р а ­ боты станций. В озни кает вопрос, на каком году наблю дений м ож но завер ш и ть период осреднения? Н а этот вопрос весьм а убедительно мож но ответить, п рим ен яя некоторую тр ан сф о р м а­ цию м етода последовательного ан ал и за [69]. П редп ол агается произвести п оследовательное осреднение данны х из н ар ас таю ­ щ его числа лет, н ачин ая от двух последних до самого раннего из имею щ ихся на данной станции. Т аким образом, последний член последовательного р я д а равен сум м е всех членов, деленной на общ ее число лет, т. е. обычной средней величине (н орм е).

П олученны й таким образом ряд п озволяет определить число лет, н ачин ая с которого среднее зн ачение становится устойчиво по­ стоянны м,, v;

3*

1. Методика определения норм осадков И зм енчивость н арастаю щ и х средних отвечает на вопрос: на сколько и зм еняет нормы использование дополнительны х лет.

В р аб о те [69] исследованию подверглись н аблю дения шести станций за теплы й (а п р е л ь -о к т я б р ь ) и холодны й (ноябрь— м ар т) периоды, а та к ж е за отдельны е месяцы (ян варь и ию ль).

В больш инстве случаев средн яя станови лась по мере уд ли н е­ ния р я д а сравнительно постоянной, у ж е независимой от периода.

Такой р езу л ьтат получался, когда ряды становились более 50 лет, а иногда лиш ь длиннее 80 лет.

И сследование оптим ального периода осреднения д л я осадков п о казал о, что наличие сухих лет (в н ач ал е второй четверти XIX в.) значительно ск азы вается на величине средней, д а ж е вы ­ численной до последних лет текущ его столетия. Это особенно Х арактерно д л я Б а р н а у л а и Л ен и н град а, где ряд ы достаточно длинны, чтобы и сследовать сухой период. Т аким образом, опти­ м альны й период осреднения д л я получения наибольш ей устой­ чивости средней д олж ен быть более 50 лет.

О днако остается неясны м, к а к следует отнестись к резким отрицательны м ан ом али ям осадков в 30—40-х годах прош лого столетия. Если это явлен и е имело циклический х ар актер, то оп­ ти м ал ьн ая д ли н а р я д а д о л ж н а быть увеличена в д ва р аза, т. е. по крайней мере до 150 лет. Если ж е подобные ан ом алии п р ед став ­ ляю т собой крайн е редкое явление, то мож но ограничиться меньшим периодом осреднения, не захваты ваю щ и м годы данной аном алии.

Хотя поставленны й вопрос и з-за отсутствия достаточно д ли н ­ ных рядов и нструм ентальны х наблю дений пока реш ить не у д а ­ ется, применение последовательного ан ал и за ясно указы вает, что сущ ествую щ ие ряды наблю дений н ад количеством осадков ещ е не достигли длины, даю щ ей при осреднении наибольш ую устой­ чивость ряда.

И з рядов сравнительно небольш ой длительности ш ироко ис­ пользую тся средние, рассчитанны е из 30 лет. В ВМ О приняты периоды 1901— 1930 и 1931— 1960 гг. В связи с больш ой изм ен­ чивостью атм осф ерны х осадков и сущ ественными колебаниям и кл и м ата разл и чи я рядов наблю дений за последние 30 лет по сравнению с нормой за 75 лет достигаю т зам етн ы х величин (табл. 8 ). П ри таких ощ утимы х разл и чи ях аном алии, вы числен­ ные от коротких рядов, могут иметь разн ое значение, а иногда и разны й знак. К ром е того, в норм ах за три дц ать лет происходит смещ ение м акси м альн ы х и миним альны х величин в годовом ходе.

Д овольно ш ироко использую т д л я определения перио'да при вычислении средних многолетних сумм прием сгл аж и в ан и я р я ­ дов наблю дений путем скользящ его осреднения по п-летиям. Т а ­ к а я м етодика не позволяет точно определить границы м еж ду ф аАнализ рядов наблюдений и интегрально-разностные кривые 37 Таблица 8 Соотношение среднего годового количества осадков за 1931— 1960 гг.

№ ) и 1891— 1965 гг (;f) йа ETG

–  –  –

зам и циклических колебаний. В некоторы х случаях м ож ет п ро­ изойти сдвиг на целую ф азу, особенно когда в осреднение входит экстрем альны й год. П оэтом у целесообразно использо­ вать интегрально-разностны е кривы е, которы е в н ач ал е наш ли прим енение в гидрологии, а в последние годы и в метео­ рологии. Преимущ,ество так и х кривы х сводится к отсутствию и скаж ен и я циклических колебаний, возм ож ности точно опреде­ ли ть начальны й и конечный годы коротких периодов, средн яя из которы х б ли зка к средней из короткого р я д а и, наконец, к хоро­ шей н аглядности кривых. М етодика расчета и н теграл ьн о-раз1|остны х кривы х подробно и злож ен а в р аб о тах [14, 219].

У каж ем на некоторы е практические выводы, относящ иеся к вычислению средних многолетних сумм осадков. Так, при и з­ менении длительности р я д а точки перелом ов кривой сохраняю т свои кален д ар н ы е места, несм отря на изменение н ач ал а и конца расчетного периода, а т а к ж е среднего значения, относительно которого рассчиты ваю тся отклонения за отдельны е годы.

Затрудн и тельн о вычисление и нтегрально-разностны х кривых из коротких рядов наблю дений и при наличии пропусков в р яд ах опорны х станций. П робелы ц елесообразно устрани ть по данны м других станций плоскостной интерполяцией. В противном случае уровень всей последую щ ей части интегральной кривой и зм ен я­ ется н а сумму отклонений от нормы, которую д ал и бы пропу­ щ енны е годы. Если опорны е станции не имею т пропусков в н а­ блю дениях, то по интегрально-разностны м кривы м удобно. 1. Методика определения норм осадков 38., судить об однотипности или р азл и чи ях в вековом ходе, что сущ ественно д л я оценки правильности приведения к д ли тель­ ному периоду. О днако д л я осадков затухан и е пространственны х

-связей происходит на расстояниях, меньших, чем, наприм ер, ДЛЯ' тем пературы воздуха. П оэтом у возни кает необходимость тщ ательной проверки целесообразности распростран ен ия корот­ кого расчетного цикла, определенного по типовым и н теграл ьн о­ разностны м кривы м на то или иное расстояние. Т акое р асп р о ­ странени е мож но д ел ать только в случае достаточно высоких пространственны х коэф ф ициентов корреляции м еж д у сум м ам и осадков на соседних станциях. О днако, ввиду быстрого падения коэф ф ициента корреляции с увеличением расстоян и я м еж ду станциям и, распространение коротких расчетны х циклов д алеко не везде осущ ествимо.

П оскольку определить расчетны й период с учетом цикличе­ ских колебаний по станциям с коротким и ряд ам и наблю дений не п р ед ставл яется возм ож ны м, то более надеж ны м будет вы числе­ ние нормы из всего р яд а наблю дений. Д л я проверки этого п оло­ ж ения был вы бран район с достаточно устойчивы ми п ростран ст­ венны ми связям и (центральны й район ЕТ С ) и район со слабы ми связям и в пространстве (Ю ж ны й У р ал ).

В центральной части ЕТС, в равнинной местности, на р а с ­ стоянии 200 км были вы браны опорные станции В есьегонск и Выш ний В олочек. В теплом периоде точки перегиба на интегрально-разностны х кривы х на этих станциях совпадаю т, что у к азы в ает на однотипность изменения векового хода в этом р а й ­ оне. О днако больш ие переры вы в наблю дениях на станциях с ко­ роткими р яд ам и (К расны й Холм и К отлован на расстоян и ях 65 и 150 км) не позволяю т сделать вычисление норм на этих стан ­ циях за короткие законченны е циклы. В то ж е врем я по обычным гр аф и кам корреляционной связи мож но сд елать приведение к ос­ новному периоду по опорной ст. Выш ний В олочек, несм отря на п ереры вы в наблю дениях. О дновременны е н аблю дения по п арам станций составляю т соответственно 32 года и 19 лет, что вполне достаточно д л я построения н адеж ного гр аф и ка связи (г = 0,86 и 0,89).

И спользование граф ического м етода проверки однородности опорных и короткорядны х станций д ает возм ож ность одновре­ менно осущ ествить и приведение к многолетним средним. Так, на Ю ж ном У рале приведение станций с неполным периодом (К уртам ы ш. К урган, Л оп атки, У сть-У сойская) по опорной ст. Звериноголовская д ал о сравним ы е нормы, которы е при картировании о тр аж аю т основные законом ерности территориального р асп р ед е­ л ен и я осадков.

В то ж е врем я выбор законченного ц икла по опорной станции распространение его на эту группу приводит к искаж ению тер ­ и

1.4. Анализ рядов наблюдений и интегрально-разностные кривые 39 риториальн ого р аспределени я осадков. Н е вы являю тся зак о н о ­ мерности р аспределени я осадков, связан н ы е в частности с р ел ь е­ ф ом рай он а, если вы числять нормы д л я этой группы станций за короткий законченны й цикл 1929— 1946 гг. Ч ащ е всего здесь и г­ р а е т роль отсутствие на станц и ях с коротким и ряд ам и полного п ери ода д а ж е за короткий расчетны й цикл. П ри кли м атологи че­ ском ан ал и зе однородности и приведении рядов к одному п е­ риоду пропуски отдельны х лет вполне допустимы. П ри хорош их корреляционны х связях короткорядны х и опорных станций про­ пуски лет незначительно изм еняю т величину коэф ф ициента ко р ­ реляции. П оследний обычно оп ределяется граф ически, с учетом ош ибки гр аф и ка. Н априм ер, граф и ч еская корреляц ион н ая связь з а теплы й период м еж д у станциям и Ч ел яб и н ск и Звериноголовк ая не изм ен яется и з-за пропусков наблю дений на ст. Звериного л о вск ая (1911— 1913, 1919, 1923— 1924 гг.). В то ж е врем я ф о р м а интегрально-разностной кривой сущ ественно и скаж ен а вследстви е пропусков. И н терп оляц и я ж е пропущ енны х данны х по соседним пунктам м ож ет привести к сущ ественным ош ибкам, особенно в теплы й период, когда пространственны е связи за т у ­ хаю т на небольш их расстояниях.

У читы вая, что количество осадков относится к тому типу э л е ­ ментов, связи которы х в п ространстве распростран яю тся на не­ зн ачительн ы е ра:сстояния, ещ е в 1964 г. [219] бы ло сделано п р ед ­ п олож ен ие о наличии больш ого числа районов, по которы м н е­ обходим о построить типовы е и нтегральны е кривые. Д альн ей ш и е р азр аб о тк и [73] подтвердили это п редполож ение. П оскольку на территории С С С Р имеется ограниченное число станций, по кото­ ры м нет пропусков в наблю дениях, то и нтегрально-разностные кривы е по единичным опорным пунктам могут служ ить хо­ рош ей, но дополнительной характери сти кой вековы х колебаний осадков.

Н а одном прим ере рассм отрим влияни е наруш ения однород­ ности при вычислении интегрально-разностной кривой (рис. 3).

Н аруш ен и е однородности ск азы вается в больш ей степени на чис­ л а х и нтегрально-разностного р яд а, чем на членах исходного р яд а, поскольку в о зр астает роль систем атических ф акторов в преобразован ном ряду. Н а ст. О ренбург в 1915 г. бы ла н ар у ­ ш ена однородность в холодном периоде. З а период 1891— 1960 гг.

без учета наруш ения однородности норм а холодного периода со­ с тавл я ет 114 мм. В интегрально-разностной кривой мож но вы д е­ лить один законченны й цикл — 1903— 1935 гг. П осле 1935 г.

имел место деф ицит осадков. Если учтено наруш ение однород­ ности и и н тегральн о-разностн ая кр и в ая вы числена от разн ы х норм (за 1891 — 1915 гг. 152 мм и за 1916— 1960 гг. 81 м м ), то изменение зн а к а отклонений отм ечается в 1915, 1933 и 1946 гг.

П осле 1946 г. члены р я д а интегрально-разностной кривой имею т

1. Методика определения норм осадков полож ительны е значения, что говорит об избы тке осадков по от­ ношению к норме. И зб ы ток осадков в этом районе после 1946 г.

п одтверж дается и наблю дениям и н ад осадкам и по другим стан ­ циям. Р азл и ч и е в интегрально-разностны х кривы х д л я отд ел ь­ ного м есяца (ян варь) ещ е более зам етно. Е сли и н теграл ьн о-раз­ ностная кр и вая вы числена от двух норм (1891— 1915 гг. 33 мм мм

–  –  –

И 1916— 1960 гг. 15 м м ), что более правильно, то изменение зн ак а имеет место в 1893, 1915, 1934 и 1952 гг., а от одной нормы за весь период (1891— 1960 гг. 22 мм) без учета наруш ения одно­ родности лиш ь в 1906 и 1934 гг., причем изменение зн а к а в 1915 г. вообщ е отсутствует.

М ож но отметить следую щ ие практические выводы при ис­ пользовании интегрально-разностны х кривых.

— • П рименение интегрально-разностны х кривы х обеспечивает кален д арн ы й выбор коротких циклов, средние из которы х не от­ личаю тся о т нормы. '

1.5. Месячные суммы осадков с учетом связности и цикличности рядов 41 — Н ецелесообразн о прим енение интегрально-разностны х кривы х, когда имею тся пропуски в н аблю ден и ях более чем трех л ет подряд.

— Н аруш ен и е однородности рядов наблю дений приводит к изменению з н а к а членов р я д а кривой.

— К ал ен д арн ое место точек перегиба на кривой имеет неко­ торы й сдвиг в зависим ости от вы бора начального года осред­ нения.

— И н тегральн о-разн остн ы е кривы е полезны при х ар а к тер и ­ стике векового хода осадков и сопоставлении его с другим и э л е ­ ментами.

К н едостаткам и нтегрально-разностны х кривы х относится возникновение больш ой связности м еж д у точкам и кривой д а ж е в том случае, если она отсутствовала в исходном ряду.

1.5. В рем енная изм енчивость месячны х сумм осадков с учетом связности и цикличности рядов; точность норм

–  –  –

где а — стан д ар тн ое среднее квад рати ч еское отклонение; а — среднее отклонение среднего зн ачен ия р я д а з а п лет.

И сследовани я, производивш иеся главны м об разом в сере­ дине XX в., п о казал и, что м етеорологические ряды относятся к связны м рядам. П оэтом у прим енение ф ормул элем ентарной статистики м ож ет привести к лож ны м вы водам [25, 68, 73, 163, 165].

Выш е было показано, что устойчивая кл и м ати ч еская норма сводится к среднем у значению м етеорологической величины, вы ­ численной из периодов оптим альной длины, когда обеспечива­ ется н аи бо л ьш ая устойчивость нормы. С редние значения, вы чис­ ленны е за дли тельн ы е (50—70 л е т ), хотя бы и за неодинаковы е периоды, лучш е сравним ы д руг с другом, чем за один и тот ж е, но короткий период. Н али ч и е многолетних циклических к о л еб а­ ний в м етеорологических р я д ах обусловливает, с одной стороны, необходимость рядов значительной длины, а с другой — п риво­ дит к возникновению связности м еж ду членам и ряд а. И ссл ед ова­ ния [14, 73, 74, 76] п оказал и, что д л я осадков не п ред ставляется возм ож ны м по всей территории С С С Р определи ть одинаковы е циклы. К ром е того, цикличность м еняется в течение года, от се­ зо н а к сезону (р а зн а я в теплы й и холодны й периоды ) и от

1. Методика определения норм осадков

–  –  –

где а — среднее квад рати ч еское отклонение отдельны х лет в и с­ ходном ряду; (72 — среднее квад рати ч еское отклонение сумм н а ­ копления; N — число членов ряд а; п — ш аг по времени, д л я ко ­ торого оп ределяется о^.

В этой ж е раб оте даны оценки значим ости циклических к о л е­ баний в целом д л я холодного и теплого периода. По тем пературе воздуха подобные разр аб о тк и сделаны Л. Г. П олозовой [154].

П р ед ставляется целесообразны м д ать оценку точности м есяч­ ных норм осадков, приведенных в С правочнике по кли м ату С С С Р, вычисленны х из рядов наблю дений п о ряд ка 70— 75 лет [14, 59, 138]. В случайном бессвязном ряд у такой длительности допустим выход за пределы ± 2 а трех значений. П риведем коли ­ чественное сравнение ф актического ряд а, в котором имеется кон­ кретны й вековой ход и определенная изменчивость от года к году, с бессвязны м рядом такой ж е длительности.

П оскольку в месячных сум м ах велико проявление случайны х колебаний, был проведен п редварительно тщ ательны й ан ал и з однородности в целом за теплы й и холодны й периоды. Р ассч и ­ танны е и нтегрально-разностны е кривы е не п рим енялись д л я су ж ­ дения об однородности рядов.

В таб л. 9 д ан прим ер расчета по одной станции.

В наш ем прим ере суммы полож ительны х значений а = 1 4,6 0 и отрицательны х — 15,33. Р азн о сть м еж ду ними составляет — 0,73. З а этот период н аб лю д алось 36 случаев, когда осадков было меньш е нормы ( а 1 ). Зн ачит, средн яя п оп равка равн а — 0,02.

Н орм ированны е зн ачен ия интегрально-разностного ряда (blC v) и определяю т нужную ординату (рис. 4 ).

В соответствии с ф ормулой (7) отклонение сумм накопления 0S зави си т только от п, т. е. от длины рядов. П о д ставл яя ф ик­ сированны е зн ачен ия п с одинаковы м ш агом по времени (н ап ри ­ мер, через 5 л е т ), мож но получить набор кривы х, соответствую ­ щих ± 1 0 2, 20S, 30S и т. д. П олученны е кривы е симметричны относительно концов интегрально-разностной кривой (табл. 10).

Ч ащ е всего приходится п ользоваться кривы м и ± I g s и ± 2 о ^ д л я

1.5. Месячные суммы осадков с учетом связности и цикличности рядов 43 Таблица 9 Пример вычисления интегрально-разностной кривой. Благовещенск. Июль.

С о=0,56

–  –  –

П р и м е ч а н и е..K = x fX — отклонения' осадков ' (x — месячные суммы осадков за каждый год; X — месячная норма осадков); К — превышение или дополнение до 100%; а — то же, но в долях единицы; а' — исправленные зна­ чения а; такое исправление является, следствием увдзки,норм| осадков, вычи­ сленных отдельно по дож демеру и осадкомеру, и ошибок, внесенных за счет округления; Ь — последовательная алгебраическая сумма а', в которой по­ следний член может отличаться от нуля лишь на сотые доли, т. е. менее чем на 1%; 6/Ct, — отношение последовательной алгебраической суммы к коэффи­ циенту вариации.

Таблица I d Среднее KЙttД^afичecкoe отклонение сумм накопления (Oj.)

–  –  –

п = 50, 60, 70 и 75 лет. Д л я них был построен постоянный т р а ­ ф ар ет (на к а л ь к е ), по котором у оп ред ел ял ся выход отклонений норм ированны х и нтегрально-разностны х кривы х за пределы ± 1 а г, ± 2 0 2. Т р аф ар ет н ак л ад ы в ается на месячны е кривы е т а ­ ким образом, чтобы н ачало пучка симметричных кривых, со­ впало с н ачалом ф актического р я д а (с 1891 г.). З атем из н аб ора кривы х вы б и рается та, конец которой совп ад ает с длиной ф а к ­ тического р яд а.

Рис. 4. Нормированные месячные интегрально-разностные кривые сумм осадков по ст. Сургут.

1 — апрель, 2 — июль, 3 — октябрь, 4 — декабрь.

Всего было рассчитано 384 и нтегрально-разностны х кривы х.

П онятно, что 32 станции, хотя и располож енны е в разли чн ы х рай он ах С С С Р, могут д ать лиш ь схем атическое распределени е оценки точности норм осадков в зависим ости от принятой в С правочнике длины периода, по сравнению с изменчивостью в случайном ряд у такой ж е длительности.

Н а рис. 5 даны карты отнош ения м акси м ал ьн ы х ординат ин­ тегральн о-разн остн ы х кривых, вы раж ен н ы е в единицах через 0,5, к удвоенной величине среднего квадрати ческого отклонения, т. е. к критерию бессвязного р яд а (д ля С еверо-В остока С С С Р изолинии проведены ориентировочно). Это отнош ение (8) условно мож но н азв ать коэф ф ициентом неустойчивости ряд а. В е­ личина ) 1 свидетельствует о наличии значительной связности Рис, 5. К ар та-сх ем а, коэффициента неустойчивости () по месацам. Январь.

Рис. 5. К арта-схема коэффициента неустойчивости (D) по месяцам. Февраль.

Рис. 5. К арта-схема коэффициента неустойчивости (D) по месяцам. Июль.

–  –  –

В р я д ах наблю дений, причем степень^ связности исследуем ого р я д а увеличивается с возрастани ем D. В рай он ах повышенных значений D необходимо увеличивать длительность р я д а пропор­ ционально D^. У стойчивые нормы в так и х рай он ах мож но полу­ чить, ум нож ив исходную длину р яд а на соответствую щ ий коэф ­ фициент D. Т ам, где / 1,_ устойчивы е нормы мож но вычислить из рядов более коротких, чем требуется д л я бессвязны х рядов.

Д л я краткости назовем D \ понидсецрой,D — 1 средней и ) !

повышенной точностью. Расчеты п оказали, что д л я периода, ис­ пользованного в С правочнике, по каж д о м у месяцу мож но вы де­ лить районы с повыш енной точностьда, где при вычислении норм следовало и спользовать ряды менее 10 лет, од н ако об5»ательно в п ред елах исследованного периоца (1891— 1960 гг.). П оследнее условие связан о с тем, что за другой конкретны й 70-летний п е­ риод (наприм ер, с вклю чением ^ ет до 1891 г. или после 1960 г.) возм ож но появление в вековом ходе других циклов. С л ед о ва­ тельно, 02 м ож ет измениться, наприм ер, стать вместо повы ш ен­ ной точности просто средней. П он и ж ен н ая точность озн ачает, что имели место выходы сумм отклонений за пределы ± 20-, тг. е, кон­ кретны е ряды наблю дений н ад осадкам и п оряд ка 70 лет, имею ­ щ ие определенную цикличность и связность, недостатрчны д л я вы числения устойчивых норм (табл. 11).

Е щ е р аз отметим, что D определяет степень соответстрич Дан­ ного р я д а бессвязному, которая в свою очередь зави си т о т н ал и ­ чия в р яд у векового ??ода и от величины изменчивости элем ен та от года к году. Так, при D \ вековы е циклы И изменчивость отклонений внутри периода могут быть значительньш и, но в то ж е врем я именно стабильность д а ж е больш ой изменчивости и з н а ­ чительных вековы х циклов обусловли вает м алы е значения С г- Т О казал ось, что только в ян варе в п ред елах всей рассм отрен ­ ной территории устойчивую норму мож но вы числить из рядов более коротких, чем требуется д л я бессвязного р я д а (D = 0,5) (табл. 12). В другие месяцы холодного периода н аличие ф ак ти ­ ческого векового хода и определенной изменчивости осадков от года к году цриводит к необходимости удлинить р яд в соответ­ ствии с D. Д д я так и х крупных ф изико-географ ических районов, к а к З а п а д н а я С ибирь и С редняя А зия, прим енение формул б ес­ связного р я д а д л я оценки необходимой длины р я д а при зад ан н ой точности д ает сущ ественно зан и ж ен н ы е значения. С хем а р асп р е­ деления D в отдельны е месяцы не повторяет общ его р асп ред е­ ления за холодны й период. В р аб оте [73] указан о, что в целом за холодны й период увеличение ф актической изменчивости по сравнению с бессвязны м рядом отм ечается на севере ЕТС, в З а ­ падной Сибири, м естам и в П р и б ал ти к е и С редней Азии. О тм еча­ лись отдельны е случаи вы хода за пределы 402 (А рхангельск, К ^ргрподь и д р.) и 502 (Б а р н а у л ).

Таблица 11 Коэффициент неустойчивости (Z)) с учетом связности и цикличности рядов осадков для периода 1891— 1965 гг.

–  –  –

К аж д ы й м есяц имеет свои особенности. В частности, п лощ ад ь районов с пониж енной точностью м еняется от м есяц а к месяцу, но приурочена к определенной крупной ф изико-географ ической зоне.

Д л я м есяцев теплого периода, за исклю чением сентября, н а С ев ер о -З ап ад е ЕТС мож но и спользовать ряды наблю дений ко­ роче, чем в С правочнике. Н а всей территории С С С Р н аи более устойчивы е нормы получились в августе. В м есяц ах теплого п е­ риода п лощ адь районов с пониж енной точностью не р асп р о стр а­ н яется н а крупны е ф изико-географ ические районы, а более л о ­ кальн а.

М ож но сделать вы вод о том, что д л я ЕТС, З ап ад н ой Сибири и С редней А зии в месяцы теплого периода вполне прим еним ы ф орм улы элем ен тарн ой статистики бессвязны х рядов. О днако н а остальной территории, особенно на восточном побереж ье К а м ­ чатки, отм ечаю тся си стем атические выходы за пределы Os = 2.

П оэтом у д л я получения достаточно устойчивы х норм необхо­ димы, ряд ы больщ ей длительности, чем 70 лет.

В годовом ходе н аи бол ьш ая устойчивость норм осадков им еет место в июне и августе. И менно в эти м есяцы зависим ость точ­ ности норм от ф актической связности и изменчивости р я д а н аи ­ меньш ая.

Р ассм отрен н ы е оценки точности д аю т зн ачен ия ошибок в предполож ении бессвязности рядов (а) И с учетом связн ости и цикличности в НИХ ( D ). О днако а, которая входит в оценку точности среднего, вы чи сляется с некоторой случайной п огреш ­ ностью, ко то р ая в о зр астает при асим метричном распределении.

В п ракти ке ан ал и за м етеорологических рядов часто встречаю тся;

типы распределения, сущ ественно отличаю щ иеся от н о р м ал ь­ ного. О симметричности кривой распределени я принято суд и ть по третьем у моменту. Н аи б ол ее удобной мерой д л я х ар а к тер и ­ стики асим м етрии яв л яе тся отнош ение третьего мом ента к кубу квадрати ческого отклонения [25]. П ринято считать, что значение коэф ф ициента скош енности, или асим м етрии (C s), менее или равн ое 0,25 х ар актер и зу ет слабую асим метрию, менее 1,0 — у м е­ ренную и более или равную 1,0 — значительную. Д л я кри вы х р аспределени я осадков, н ачин ая с суточных сумм, х а р а к т е р н а п оло ж и тел ьн ая асим м етрия, обусловленн ая легко достиж им ы м сл ев а ниж ним ф изическим пределом, равны м нулю (отсутствие о сад к о в), в то врем я к а к верхний п редел м ож ет приним ать л ю ­ бые значения, ограниченны е лиш ь типом данного кл и м ата. С уве­ личением и н тер вал а осреднения сумм осадков во врем ени ум ень­ ш ается степень асим метричности их распределени я. Так, д л я годовы х сумм больш ей части территории С С С Р свойственна с л а ­ б ая асим м етрия ( C s ^ 0,2 5 ) [219], в то врем я к а к суточные суммы осадков, д л я которы х в больш ей степени х ар ак тер н о Таблица 13 Коэффициент асимметрии

–  –  –

где п — коэф ф ициент корреляц ии м еж д у соседними членам и р я д а ( п ). П о расчетам [108], проведенны м Н. В. К обы ш евой, гг д л я м есячны х сумм осадков сравнительно невелик (ОД, 0,2, 0,3 ), т. е. в к л а д внутрирядной корреляции в погреш ность средней ариф м етической величины и среднего квадрати ческого отклон е­ ния небольш ой.

Д л я наблю дений за 30, 50, 60 и 70 лет nj п редставлен о в таб л. 14.

П о д ставл яя в ф орм улу (9) значения о, C s и Па, вы числяем ош ибку среднего квадрати ческого отклонения месячных сумм осадков (табл. 15). О ш ибка колеблется в средних ш иротах в п ред елах 1,5— 3,0 мм, что составл яет 10— 12% от о. Зам ети м, что при п = 30 она в 1,5— 2 р а з а выше, чем при п = 70. В зас у ш ­ ливы х р ай он ах Оа дости гает 20— 30% д л я м есяцев, когда суммы осадков менее 10 мм. О днако в эти месяцы сам а а вели ка (п ре­ вы ш ает месячную норм у). Зд есь.ряд ы наблю дений и.в 70 л ет недостаточны д л я вы числения устойчивой средней. В остальны е месяцы ош ибка стандартного отклонения (оа) т а к ж е достаточно ош утим а и п ревы ш ает 15%.

В р аб о те [108] убедительно показано, что д ли н а' р яд а, необ­ ходим ая д л я расчета норм с задан н ой точностью, резко ув ел и ­ чивается при учете коэф ф ициента асим метрии (Cg) именно в тех районах, где она и по условиям изменчивости осадков (С„) и т а к м акси м альн а.

М ож но сделать вы вод о том, что учет наличия асим м етрич­ ности в распределении месячных сумм осадков увеличивает ош ибку вы числения а на величину такого ж е п оряд ка, к а к учет связности и наличие цикличности в ряд ах. Все это приводит к необходимости увеличивать ряд ы наблю дений д л я получения достаточно н адеж н ы х норм.

Краткие выводы

1. Точность многолетних средних, т. е. норм, определяется в первую очередь продолж ительностью рядов наблю дений, а не их календ арн ы м единством.

2. Выбор конкретного основного периода, его н ачало и конец зави си т от однородности рядов наблю дений на массовой сети станций (новый прибор, см ена методики наблю дений или о б р а­ ботки и т. п.).

3. В расчетах, где допустим а погреш ность более чем на ± 1 0 %, д л я получения однородных рядов д о ж д ем ер — осадком ер возм ож но прим енять в конкретны е годы один средний коэф ф и ­ циент, и спользовавш ийся ран ее д л я получения норм в С правоч­ нике по кли м ату С С С Р, где он и опубликован.

1.5. Месячные суммы осадков с учетом связности^и.,цикличности рядов 63

4. Н а больш ей части С С С Р годовой ход к о э ф ф и ц и ен та/в а­ ри ац ии (Cv) вы р аж ен слабо, в п ред ел ах 0,1. В каж д о м месяце м ож н о вы делить районы с относительно м алой изменчивостью ( С « ^ 0,5 ), где автокоррел яц и он н ая ф ункция распростран яется н а больш ую площ адь.

5. М етодика п оследовательного ан ал и за позволяет ответить н а вопрос — н а сколько изм ен яет нормы осадков использование дополнительны х лет. К ром е того, оценка д аетс я в строгой м а те­ м атической ф орме с объективны м и критериям и, т а к к а к не н а ­ р уш аю тся ряды. С той ж е целью ненаруш енны е ряды р ассм атр и ­ вались: и раньш е, но скорее визуально. :

6. И нтегральн о-разн остн ы е кривы е позволяю т вы б рать ко ­ ро тки е циклы, средние из которы х не отличаю тся от нормы. Эта м етоди ка п олезн а д л я характери сти ки векового хода осадков и сопоставлении его с другим и элем ентам и.

7. В ычисление коэф ф ициента неустойчивости к а к отнош ения м акси м ал ьн ы х ордин ат и нтегрально-разностны х кривы х к вели ­ чине среднего квадрати ческого отклонения бессвязного ряд а определяет степень соответствия данного р я д а бессвязному, ко­ т о р а я в свою очередь зави си т от н ал и чи я в ряд у векового хрда и от величины изменчивости элем ен та от года к году.

8. И сп о л ьзу я резул ьтаты расчетов и карты -схем ы р асп р ед е­ л ен и я Оц, м ож но определить необходимую длительность ряда, н а­ блю дений д л я получения норм осадков зад ан н ой точности в лю ­ бой месяц. П о к азан о, что в отдельны е месяцы, наприм ер, в р ай ­ о н е С ургута и Д ж и за к а, необходимы ряды наблю дений более 100 лет.

9. О ш ибка вы числения стандартн ого отклонения зави си т от коэф ф ициента асим м етрии (Cs):. Р асп ред ел ен и е месячных сумм о сад к о в х ар актер и зу ется умеренной асим м етрией, а в засуш л и ­ вом к л и м ате — значительной. Т ак о е ж е значение коэф ф ициента асим м етрии (C s.l,0 ) имеет место хотя бы в одном из месяцев в течение года почти на всей обследованной части территории С С С Р — ЕТС и З а п а д н а я С ибирь. В этих рай он ах ош ибка сред ­ него квадрати ческого отклонения в р яд ах за 30— 70 лет дости ­ г а е т 10— 12% от величины а. В засуш ливом кл и м ате 0 (j у в ел и ­ ч и вается до 20% (в летние месяцы — до 3 0 % ), т. е. дли н а ряда,;

н еобходи м ая д л я расчета норм с зад ан н ой точностью, увеличи­ в а е т с я при учете асим м етрии распределени я. П о л ага я, что: р а с ­ п ред елен и е исходной совокупности подчиняется третьем у типу систем ы функций П ирсона, необходимое удлинение рядов за счет асим м етри и сравним о с увеличением за счет учета связности и цикличности в ф актических многолетних р я д ах месячны х сумм о сад к о в.

К А Р Т О Г Р А Ф И Р О В А Н И Е СУММ О С А Д К О В

2.1. Т ехника картограф и ровани я

П ространственны е клим атологические обобщ ения обычно сводятся к составлению соответствую щ их карт. О сновная м ето­ дика кар ти рован и я отдельны х м етеоэлементов, отр аб о тан н ая при составлении ф изико-географ ических, клим атических и других а т­ ласов, и зл ож ен а в р аб о тах [4, И, 46, 53, 61, 62, 64, 87, 112, 128, 139, 150, 162, 171, 300]. К оснемся некоторы х практических реко­ мендаций по их составлению.

П ри составлении к ар т больш ое значение имеет выбор к а р то ­ граф ических основ. П оскольку распределение р я д а м етеоэлем ен­ тов, в том числе и атм осф ерны х осадков, тесно связан о с р ел ь е­ фом, то гипсом етрическая основа карты яв л яется зачастую первостепенным ф актором. Д л я клим атологов из парам етров гипсометрической основы особенно важ н ы интервалы м еж ду и зо­ гипсами, ген ерали зац и я их, высотны е отметки и ш к ал а р а с к р а ­ ски. Х орош ая гипсом етрическая основа при той ж е густоте сети станций позволяет отм етить гораздо больш е сущ ественных д е т а ­ лей в распределении осадков. С ущ ествует п р ям ая зависим ость м еж ду м асш табом карт и детал и зац и ей ее составления. П о след ­ няя оп ределяется несколькими ф акторам и, в том числе: 1) гу­ стотой метеорологической сети, 2) м асш табом сам ой карты,

3) х ар актером изменчивости м етеоэлем ента в пространстве,

4) степенью изученности законом ерностей его изменения, 5) в о з­ мож ностью и спользовать косвенны е и расчетны е данны е, 6) н а ­ личием хорош ей гипсометрической основы д л я и зображ ен и я м е­ теоэлем ента на уровне земной поверхности. Д в а первы х пункта весьм а точно связаны м еж ду собой. Естественно, что по мере увеличения м асш таб а карты мож но д ать и больш ую д е т а л и за ­ цию р аспределени я осадков. П ределы целесообразного укруп н е­ ния м асш таба определяю тся главны м образом густотой сети станций. Н а территории С С С Р она колеблется в ш ироких п ред е­ лах. К райние пределы плотности осадком ерной сети в расчете на один п ункт составляю т от 160 км^ в УГМ С Грузинской и А р­ мянской С С Р до 18 272 км^ в К олы м ском УГМ С. П лотность осадком ерной сети по всем УГМ С и областям Р С Ф С Р приведена в таб л. 16, 17, из которы х следует, что н аи более густая сеть осадком еров, помимо двух упом януты х УГМ С, где 1 осадком ер

2.1. Техника картографирования 65 Таблица 16 Плотность сети осадкомерных пунктов по УГМС

–  –  –

Приходится на п лощ адь менее 500 км ^ имеет место в П р и б а л ­ тике, на У краине и в М олдавии- от 500 до 1000 км^ — в УГМ С Б елорусской С С Р, С еверо-Зап ад ном, Ц ентральн о-Ч ернозем н ы х областей, В ерхне-В олж ском, П ри волж ском, С еверо-К авказском и П рим орском ; от 1000 до 2000 км^ — в У ГМ С У збекской С С Р, М урм анском, У ральском, Западн о-С и би рском и С ахали н ском ;

более 5000 км ^— О мском, И ркутском, Я кутском, К ам чатском и К олы м ском УГМ С.

И зм енение атм осф ерны х осадков под влиянием основных фи­ зико-географ ических ф акторов (ш ироты, долготы, высоты н ад уровнем м о р я ), а та к ж е крупном асш табны х ф акторов общей ц иркуляции мож но отрази ть на к а р та х м асш таба 1 :1 0 000 000 и мельче. Эти кар ты относятся к группе т а к назы ваем ы х м елко­ м асш табны х, где при м асш табе 1; 10 000 000 на 1 см^ карты п ри ­ ходится 10000 км^ территории.

П ри обобщ ении клим атических данны х по крупным физикогеограф ическим рай он ам или по всей территории С оветского 5*

2. Картографирование сумм осадков С ою за в п ракти ке ГГО прим енялись карты м асш таб а 1 : 7 500 ООО, а д л я Европейской территории 1 :5 ООО ООО. О днако д л я горных районов эти м асш табы не пригодны. П оэтом у дополнительно строились т а к н азы ваем ы е карты -врезки в м асш табе 1 :3 500 ООО (К ав к а з, Крым, К арп аты, горы С редней Азии, А лтай и С аян ы ).

Гипсометрические карты м асш таба 1 :2 5 0 0 0 0 0 и 1 :1 500 000 следует прим енять при составлении подробны х региональны х к ар т рсадков, где используется густая сеть. Т акие карты я в л я ­ ются у ж е переходными к среднем асш табны м м езоклим атическим к а р т а й. Так, на к ар те м асш таб а 1 :2 5 0 0 000 один пункт приходится на п лощ адь карты от 0,5— 1 см^ в П ри балтике, на У краине и в М олдавии и до 8 см^ в Я кутии и К олы мском УГМ С, что позволяет вы делить д етал и распределения осадков до 5 км н а местности, соответственно изображ ен н ы е в 2 мм на карте.

Д л я каж д ого м асш таба карты сущ ествует своя определенная н асы щ аю щ ая плотность сети станций. У казан н ая д етал и зац и я (5 км. на местности) на к а р тах м асш таба 1 :2 500 ООО ухудш ает их читаемость, не п озволяя четко вы делить основные зак он ом ер­ ности р аспределени я осадков в зависим ости от форм рельеф а.

Д л я х ар актер и сти к;о сад к о в с меньш ей пространственной и з­ менчивостью, чем их количество, наприм ер число дней с о сад ­ ками, вариационны е коэффициенты годовых и месячных сумм, оценки изменчивости норм с учетом связности и цикличности в ф актических р я д ах и др., мож но реком ендовать более м елкие м асш табы карт: 1 :1 0 0 0 0 0 0 0, 1 :1 2 5 0 0 0 0 0, 1 :2 5 0 0 0 0 0 0 и 1 : 50 ООО ООО. К рупном асш табное м икроклим атическое к ар ти ­ рован ие проводится не на гипсометрических, а на м орф ом етриче­ ских основах [171].

Д л я публикации карты ж елательно выбрать ее издательский масштаб.

Авторский оригинал, т. е. рабочий экземпляр с наноской всех данных, обычно крупнее или равен издательскому (последнее не ж елательно). Н ельзя изгото­ вить крупномасштабный издательский экземпляр с мелкомасштабного автор­ ского. Однако не следует заранее схематизировать рабочий экземпляр, ссы­ л аясь на мелкомасш табность издательских карт. Такой подход не оправдан, т ак как авторский оригинал имеет самостоятельное значение, например, при дальнейшем составлении региональных крупномасштабных карт для согласо­ вания с соседними территориями. Кроме того, на издательском масштабе, несмотря на его мелкомасштабность, всегда сохраняется если не вся под­ робная детализация, то тенденция, определяю щ ая зависимость распределения осадков от того или иного ф актора подстилающей поверхности.

Н ачинать работу по картографированию следует с составления карты станций. Обычно карта станций по осадкомерным пунктам включает наибо­ лее плотную сеть и м ож ет быть затем использована для других элемент9в.

К арта станций строится по координатной сетке на той ж е гипсометрической основе и в том ж е масштабе, что и авторский оригинал. Техника ее составле­ ния сводится к определению самой сети станций с указанием координат и высот; затем на кальке расчерчивается координатная сетка, соответствую ­ щ ая выбр’анному масш табу и данной картографической проекции. Сетка до л ­ ж на охваты вать один меридаональный интервал с разрезом через все ши­

2.L Техника картографирования 69 роты. Соответственно координатам пунктов делаю т прокол через сетку и чер­ ной тушью обозначают точку, рядом мелко, но разборчиво пишется н азва­ ние пункта, а вверху над точкой красным цветом пишется высота. Д л я осадков нет необходимости делать знаком различие меж ду станцией или постом. В аж нее правильно оценить местоположение пункта по отношению к ф акторам, обусловливающим распределение осадков. Например, правый или левый берег реки, ее долина, вблизи леса, водоема, болота, города, на склоне возвышенности и т. п. Н а карту станций необходимо нанести пункты сопредельной территории, что позволяет правильно проводить изолинии, не созд авая искусственного их сгущения или разрядки на административных или государственных границах. Д л я наноски самих данных на чистый бланк м о­ ж но переколоть точки или руководствоваться ориентировкой «вприглядку»

по гипсометрической или гидрологической ситуации.

П редельно большие значения осадков в горах можно просто обозначить цифрой, без выделения их оконтуривающей изогиетой. При любом сгущении обязательно проводятся основные изолинии, а остальные изогиеты в горах могут прерываться. Унификация шкалы позволяет легко производить согласо­ вание изогиет региональных карт внутри страны и с сопредельными государ­ ствами.

Б ольш ое значение имеет правильны й выбор ш калы изолиний.

Этот вопрос тесно связан е точностью построения карт. П о ряду причин нецелесообразно проводить изогиеты через равн ы е интер­ валы, особенно в горах и в о б ластях со значительны м и о сад ­ кам и, где создается больш ое их сгущ ение. Н аоборот, в засуш л и ­ вых р ай он ах при таком подходе возни кает определенная сх ем а­ ти зац и я и не вы деляю тся д а ж е основные законом ерности распределени я осадков. G. А. Д роздов [60] п о к азал, что д л я С овет­ ского С ою за систем а удвоения и нтервалов д ает слиш ком м алую детальн ость на больш ей части страны, где имеется довольно много циф рового м атер и ал а. Он п ред лож ил ком бинацию двух ш кал: геометрической прогрессии и равном ерной, основанием в 100 мм. Н и сх о д ящ ая часть ш калы, используем ая д л я м есяч­ ных карт, имеет некоторое отступление, связан н ое с удобством округления при разделени и каж д ого и н тервал а на д ве равны е части. П оследнее связан о с относительно больш ой изменчивостью месячны х сумм осадков и в районе с м алы м и годовы ми о сад ­ кам и (пусты ни). Д л я составлен ия к а р т на территории С С С Р ш ироко используется ш к ал а; 5, 10, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 125, 150, 175, Ш, 250, 300, 350, Ш, 500, 600, 700, Ш, 1000, 1200, 1400, 1600, 2000, 2400, 2800, 3200, 4000, 4800 (подчеркиванием вы де­ лены основные и зо л и н и и ).

Все величины м еж ду и нтервалом изолиний долж ны у к л ад ы ­ ваться внутри него. М еж ду д вум я изолиниям и и нтервал д олж ен бы ть в д ва р а з а больш е, чем среднее квад рати ч еское отклон е­ ние тех норм, которы е нанесены на карту, и не меньш е, чем средние ош ибки интерполяции. В сем ирн ая М етеорологическая о р ган и зац и я (ВМ О ) п ред лож и л а следую щ ую ш кал у изогиет: 10, 2: Картографирование сумм осадков 25, 50, 75, ШО, 150, m 300, 500, 600, 700, Ш, 1000, 1200, 1600, 2000, 2500, 3000, 4000 и т. д. О на очень б ли зка к и спользуе­ мой в С С С Р.

Д л я карти рован и я необходимо иметь достаточно н адеж н ое поле численного п ар ам етр а, отраж аю щ его пространственное р а с ­ пределение м етеоэлем ентз; В С правочнике по кл и м ату С С С Р п о­ мещ ены нормы по осадкам (табл. I разд. 2, ч. IV ), где полностью устранены погреш ности, связан ны е с наруш ением единства п е­ риода, путем приведения коротких рядов к основному периоду 1891— 1960(65) гг. [38, 138, 218]. Здесь та к ж е практически у ст­ ранены случайны е ош ибки, зави сящ и е от колебаний погоды. Эти д ан ны е реком ендуется и спользовать д л я вы числения отклонений от нормы погодичны х сумм осадков [98]. И звестно, что д а ж е на правильно построенных к а р та х присутствую т систематические ош ибки исходного цифрового м атер и ал а. О сновные ош ибки с и ­ стематического х ар а к тер а, связан н ы е с погреш ностями изм ерения осадков осадком ером [144, 251, 263, 274], в значительной сте­ пени исклю чены введением определённой системы поправок [44, 45, 137, 138а, 158, 175, 176]. Эти исправленны е нормы помещ ены в таб л. Га С правочника по кл и м ату С С С Р. Т акие нормы следует использовать д л я построения карт, п редназначенны х д л я во д ­ ного б ал ан са, где главны м яв л я е тся не столько сохранение о т­ носительной картин ы хода изогнет, сколько уточнение абсолю т­ ных значений осадков. И н огда к систематическим погреш ностям при картирован и и могут быть отнесены ош ибочно д ан н ы е т а к н азы ваем ы х нерепрезентативны х пунктов, отраж аю щ и х условия сугубо местных особенностей, которы е не п ред ставл яется в о з­ мож ны м о трази ть в м асш табе данной карты.

Ф актически автор карты производит расчерчивание, интерпо­ ли р у я данны е трех— пяти пунктов. Д л я такого элем ен та, к а к осадки, и нтерполяция м ож ет быть эф ф екти вн а на небольш ом расстоянии, а экстрап ол яц и я вообщ е не прим еним а. И зогиеты проводятся с учетом м естополож ения станций, а не по линейной интерполяции.

П р еж д е всего необходимо вы явить, насколько цифровой м атер и ал количественно о тр аж ает у ж е известны е общ ие зак он о­ мерности пространственного распределени я атм осф ерны х о са д ­ ков. З а тем н а основании согласовани я репрезентативны х д а н ­ ных, наприм ер д л я определенной формы рельеф а или какоголибо другого ф актора, влияю щ его на распределени е осадков, вы делить соответствую щ ей изогиетой на кар те целую область.

П ри расчерчи ван ии изогнет в целом д л я континента необходимо согласование с изогиетам и на океанах.

И звестно, что при доведении к ар т до читателя они претерп е­ ваю т больш ую трансф орм ацию, н аправленную на уменьш ение м асш таба. П оэтом у использование авторского ори гин ала весьм а

2.1. Техника картографирования 71 ограничено. В месте с тем только по достаточно крупным кар там мож но определить, наприм ер, средний слой осадков в опреде­ ленном районе, которы й более п равильно о тр а ж а е т п ростран ст­ венное распределение, чем точечны е значения. В п ракти ке к л и ­ м атологии д л я вы числения средних сумм осадков на площ ади чащ е всего прим еняю т осреднение по выборочной сети станций.

П ри этом сущ ествую т разли чн ы е принципы отбора пунктов.

В опрос вы бора сним ается лиш ь там, где сеть станций р ед кая и поэтому обычно берут все имею щ иеся пункты.

П р ед л агается способ использования к а р т норм осадков (и з­ меренны х и исправленны х сумм в м асш табе 1 :7 500 ООО) к а к ис­ точника исходной инф орм ации д л я расчета среднего слоя о сад ­ ков по площ ади лю бой конф игурации. П онятно, что н а карте пространственное распределени е элем ен та у ж е не зави си т от чи­ сл а пунктов и, кром е того, им еется дополн и тельн ая и нф орм ация именно клим атологического х а р а к те р а — количественно о т р а ­ ж ены пространственны е законом ерности влияни я подстилаю щ ей поверхности на распределени е осадков.

К ар т а по координатной сетке разб и вается н а ячейки. Д и с ­ кретность узлов координатной сетки бы ла п рин ята в один г р а ­ дус по ш ироте и долготе, что позволяет сохранить все д етал и р а с ­ пределения осадков, отраж ен н ы е н а месячны х и годовы х к а р тах м асш таб а 1 :7 5 0 0 0 0 0. Д л я отдельны х месяцев ячейки мож но бы ло укрупнить до 2°, но д л я удобства расчетов и дальнейш ей обработки на ЭВМ. ж елател ьн о иметь постоянную дискретность исходной информ ации. Всего на территории С С С Р, з а исклю че­ нием горных районов, вы делено 3605 ячеек. У каж ем, что д л я горных районов эта дискретность слиш ком груба. Д л я м асш таба 1 :3 500 ООО (кар ты -врезки горных районов) следует увеличить дискретность до 15 или 30 мин.

Н а территории С оветского С ою за вы делены кв ад р аты со сто­ ронам и, равны м и 10° по ш ироте и долготе. К вад р аты были за н у ­ м ерованы с з а п а д а на восток и с севера на юг. Д л я каж дого из кв ад р ато в составл ял и сь табли цы ячеек с дискретностью в один градус, куд а вписы вались зн ачен ия сумм осадков, сняты е с к ар т в соответствую щ их узл ах. Всего за каж д ы й из 12 м еся­ цев и за год было снято 46 865 значений. И звестно, что дли н а д у г п ар ал л ел ей 1° по долготе разл и чн ая. О на изм еняется от 111,3 км на экв ато р е до нулевой на полю сах. В то ж е врем я д ли н а дуг м еридиана в 1° по ш ироте практически остается по­ сто я н н о й — 110,5—111,6 км. П онятно, что не обеспечивается равновеликость п лощ адей одноградусны х ячеек на поверхности зе м ­ ного сф ероида. Н ам и рассм атри вал и сь ячейки от 35 до 82° с. ш., что соответствует изменению длины дуги п ар ал л ел ей одного г р а ­ дуса по долготе от 91,3 до 15,5 км, или изменению площ адей одноградусны х сф ерических трапеций от 10188 до 1843 км^.

2. Картографирование сумм осадков Д л я получения равн овеликих площ адей с точностью, д о ста­ точной при вычислении среднего слоя осадков (Хор) по крупным рай он ам, Л. Р. С трузером было показано, что в расчетной ф ор­ м уле возм ож но ограничиться со зф к а к постоянным множ ителем на каж д о й ш ироте. П ' ^{Xi cos 9г) ^ср = - 4 ---------------, (10) где Хг — сумма осадков на к ар те в каж д ой одноградусной ячейке; п — число узлов координатной сетки, входящ ее в расчет слоя осадков конкретного района.

И з исходной матрицы (таблицы ) д л я каж д ого рай он а, кром е среднего слоя, мож но, вы числить статистические характери сти ки лю бого порядка, наприм ер, второго (о) (табл. 18) и др. С равн е­ ние значений средних слоев осадков, вычисленных из данны х единичных станций и по сум м ам осадков в у зл ах градусной сетки, п о казал о полное согласование на спокойном равнинном рельеф е и сущ ественное разли чи е в рай он ах со слож ны ми ф а к ­ торам и подстилаю щ ей поверхности, особенно с и зрезанны м сред ­ негорным рельеф ом. Так, на К ам ч атк е и С ахал и н е при осредн е­ нии по станциям слой осадков получается на 15— 20% меньше, чем по сняты м с карты данны м, т а к к а к станции располож ены в основном в пониж ениях рельеф а, а н а карте учтено увеличение осадков с высотой. П онятно, что в значениях среднего к в ад р ати ­ ческого отклонения расхож ден ия ещ е больш ие.

С умма осадков в у зл а х градусной сетки п ред ставляет в т а б ­ личном виде клим атическую карту. Эти табли цы раскры ваю т ш ирокие возмож ности, п реж де всего в отношении различны х со­ гласований карт. Н априм ер, месячных к а р т с годовой; карт, по­ строенны х в разн ы х м асш табах и в различны х проекциях по од ­ ному элем енту и совмещ ении клим атических к а р т разны х элементов.

Р азви ти е этого способа позволило составить ряд дополни­ тельны х фоновых кар т д л я тех характери сти к реж им а осадков, которы е имеют небольш ую пространственную изменчивость, т. е.

зав и ся т в первую очередь от м акром асш табн ы х ф акторов. Н а ­ пример, весьм а полезны карты количества тверды х осадков, ко­ торы е мож но составить, к а к фоновые, без излиш ней детали зац и и.

Д л я этого с карты определялись зн ачен ия доли тверды х осадков в годовой норме в у зл ах координатной сетки через 5°. З атем из таб л и ц вы би рали сь соответствую щ ие зн ачен ия общ его коли ­ чества осадков и. вы числялось количество тверды х осадков. П о ­ лученны е данны е наносились на новый б лан к и обычным споТаблица 18 Средний слой осадков X с поправками на смачивание и средние квадратические отклонения Оп по экономическим районам

–  –  –

собом со став л ял ась к а р та тверды х осадков (см. н иж е рис. 24).

А налогичны м способом были сопоставлены карты д а т н ач ал а (конца) периода с преобладан ием тверды х осадков и д атам и перехода тем пературы воздуха.через 0° в период сп а д а и п одъ­ ема; составлена к а р та годовой ам плитуды осадков к а к вторич­ н ая от месячных к ар т с м аксим альны м и и м иним альны ми сум ­ м ам и осадков. Н и ж е в гл ав е 4 (табл. 31) дано сравнение фоно­ вой относительной ам плитуды с относительной амплитудой в пунктах, располож енны х вблизи узлов координатной сетки. У к а­ занны й способ д ает вполне н адеж н ы е р е зу л ь т а т ы.'

2.2. Основы методики корректировки месячных нормосадков

К оличественная оценка влияния каж дого из ф акторов, опре­ деляю щ их вы падение осадков в п ред елах конкретного района, исходит из результатов их изм ерения в отдельны х пунктах. Эта оценка сущ ественно зави си т от точности изм ерения осадков, при­ чем ош ибки зачастую носят систематический характер.

С ледует напомнить, что до сих пор практически плохо реги ­ стрирую тся осадки приземной конденсации и горизонтальны е осадки, которы е в горнолесистой местности могут достигать з а ­ метных величин [4, 109]. П ри оценке относительного изменения количества эти осадки во вним ание не принимаю тся.

Значительны й недоучет осадков возни кает и з-за инструм ен­ тальн ы х погреш ностей измерителей. И зм ерение осадков явл яется наиболее простым из всех инструм ентальны х наблю дений. Н а ­ ряду с простотой прибора сущ ествую т больш ие трудности в точ­ ном измерении осадков, о чем было д авно известно. Так, при расчете годового испарения к а к остаточного члена водного б а ­ л ан са (осадки минус сток) в зоне избыточного у вл аж н ен и я исп а­ рение получалось сущ ественно меньш е испаряем ости. Т акое несоответствие в этой зоне, где дан ны е по стоку не вы зы ваю т серьезны х возраж ени й, м ож ет явиться результатом недостатков методики изм ерения осадков. Р асч ет осадков в той ж е зоне, вы ­ полненный с помощ ью уравнения связи по известным величи­ н а м — стоку и и сп ар яе м о сти —^привел к тому, что д л я за м ы к а ­ ния уравн ен ия водного б ал ан са годовы е суммы измеренны х о са д ­ ков долж ны быть в тундровой зоне увеличены на 25 (ЕТС ) и 3 0 о (А Т С ).

/о В н ач ал е 60-х годов в С С С Р были предприняты специальны е исследования ош ибок осадком ерны х приборов. В ы яснилось, что ош ибки систематического х ар а к тер а имею т разн ую физическую природу. Д л я прибора, введенного на сетй осадком ерны х п унк­ тов в 1948— 1952 гг., сущ ественны четы ре вида ош ибок: ветро­

2.2. Основы методики корректировки месячных норм осадков 75 в ая, потери собранны х осадков на см ачивание, на испарение и м етел евая ош ибка. Р ассм отри м методику их уч ета в месячных норм ах осадков.

Ветровая о ш и б к а физически яв л яе тся следствием того, что осадком ер яв л яе тся препятствием на пути ветрового потока [18].

В поле об текани я этого п репятствия линии то ка сгущ аю тся н ад приемным отверстием прибора. В р езул ьтате ч асть кап ель или снеж инок обтекаю т прибор. В приемное отверстие п опадает меньш е осадков, чем на такую ж е п лощ адь поверхности зем ли вблизи прибора. Э ф ф ект тем сильнее, чем больш е скорость ветра и чем меньш е скорость равновесного п аден ия элем ентов осадков (капель, сн еж и н о к ). К оличественно этот э ф ф е к т. изучен путем сопоставления количества осадков, изм еренны х стандартны м осадком ером, и эталонны м способом. В качестве этал о н а д л я ж и дки х осадков и сп ользовался т а к н азы ваем ы й назем ны й д о ж ­ д ем ер, т. е. дож дем ер, приемное отверстие которого р а с п о л а га ­ лось вровень с поверхностью почвы. В округ него вы кап ы вал ась я м а диам етром 120 см, чтобы устрани ть возм ож ность попадани я б ры зг в этот дож дем ер. П ри вы падении тверды х осадков в к ач е­ стве этал о н а приним алось количество осадков, изм еренное о сад ­ ком ером в хорош о защ ищ енном от ветра м есте (полян а в лесу, у часток среди лиственного л еса и т. д.). П од б и рали сь пары стан ­ ций так, чтобы одна из них им ела откры тую площ адку, а д р у ­ г а я — защ ищ енную. Р ассто ян и я м еж д у станциям и были около 15— 30 км.

В етр о вая ош и бка при измерении ж и д ки х осадков б ы ла иссле­ д о ван а на м атер и ал е наблю дений 39 станций за три летних се­ зона. В етровой коэф ф ициент {Кж) вы числялся к а к отнош ение количества осадков, изм еренны х назем ны м дож дем ером, к их ко­ личеству, изм еренном у стандартн ы м прибором. О к азал ось, что ветровой коэф ф ициент зави си т от скорости ветра на уровне при­ емного отверстия осадком ера («г) и от р азм ер а дож девы х к а ­ пель. О днако диам етр кап ел ь н а станц и ях не и зм еряется, по­ этом у введен п ар ам етр, с ним достаточно тесно связанны й — п а ­ рам етр структуры ж и д ки х осадков { Ni ). Он п ред ставл яет собой вы раж енную в процентах долю осадков в месячной (или за д р у ­ гой период) сумме, которая приходится на м елкокапельны е дож ди. К м елкокап ельны м принято относить дож ди с интенсив­ ностью, не превы ш аю щ ей 0,03 мм/мин. П олучена у д обн ая за в и ­ симость д л я вы числения ветровы х поправок к месячным норм ам измеренны х ж и дки х осадков /»(= 100/(100 — 0,038) [18]. Д л я всех м есяцев с п реоб ладан ием ж и дки х осадков составлены м е­ сячны е карты п ар ам етр а Ni.

В етр о вая погреш ность при вы падении тверды х и см еш анны х осадков бы ла и сследован а на м атер и ал е наблю дений 32 пар стан ­ ций за 8— 10 л ет (около 10 000 сроков с о са д к ам и ). О казалось,

2. Картографирование сумм осадков ЧТО ветровой коэф ф ициент д л я тверды х и см еш анны х осад ­ ков, кром е скорости ветра на уровне прибора, зави си т ещ е от тем пературы воздуха. В раб оте [18] приведены соответствую щ ие эм пирические зависим ости, вы раж ен н ы е граф ически. В них было учтено, что в защ ищ енны х от ветра м естах ветер все ж е есть и соответственно величины осадков д л я экви вал ен та на полянах были несколько увеличены против измеренных.

Вычисление ветровой поправки к месячной норме и зм ерен ­ ных тверды х или см еш анны х осадков производится с помощью соответствую щ их граф иков по средней месячной скорости ветра на уровне 2 м и средней месячной тем пературе воздуха. Н еоб ­ ходим ая д л я вычисления ветровой поправки скорость ветра на высоте 2 м определяется по известному логариф м ическом у з а ­ кону изменения ветра с высотой с учетом п ар ам етр а ш ерохова­ тости (zo). Д л я л ета приним алось го = 0,03 м и д л я зимы zo = = 0,005 м. Н а защ ищ енны х станциях проф иль ветра и скаж ается.

П оэтому бы л введен коэф ф ициент и скаж ен и я логариф м ического проф иля ветра ( т), линейно зависящ ий от у гл а закры тости го­ ризонта станции [137, 197]. Строго говоря, угол закры тости го­ ризонта есть закры тость горизонта в направлении, откуда дует ветер во врем я осадков. О днако д л я симметричной розы ветров мож но при корректировке норм осадков п ользоваться зн ач е­ ниями у гл а закры тости средними но всем 16 рум бам. Таким образом, при определении ветровой погреш ности измерения твер­ ды х и см еш анны х осадков в эталоне зал о ж ен а н екоторая погреш ­ н о с т ь — неточный учет здесь ветрового поля, что д ает погреш ­ ность до 15% величины поправки. К роме того, угол закры тости горизонта учиты вался средний, а не в н аправлении, п р ео б лад аю ­ щ ем при вы падении осадков. Эти и другие оценки приборных погреш ностей вы ведены к а к статистические, пригодные при больш ом временном осреднении, наприм ер, д л я норм.

Потери соб р а н н ы х о с а д к о в на смачивание. П ри объемном способе изм ерения осадков собран н ая в водосборном сосуде вода вы ли вается в мерный стакан. Ч асть ее при этом остается в со­ с у д е — затр ач и в ается на см ачивание его стенок и швов, не вы ли­ вается в стакан, т. е. не учиты вается при измерении. Б ы л а п ред ­ принята больш ая серия опытов, в которы х эти потери оп ред ел я­ лись к а к разн ость м еж ду количеством воды, налитой в сосуд, и затем вылитой из него. П ричем обследовались сосуды разной степени ам ортизации. В ы яснилось, что при количестве вы л и вае­ мой воды, эквивалентном слою осадков более 0,2 мм, теряется в среднем 0,2 мм. П ри меньш ем количестве измеренны х ж идких осадков эти потери ум еньш аю тся [158]. К огда изм еряю тся твер­ ды е осадки, см ачи вается не вся внутренняя поверхность стенок, а лиш ь дно сосуда. П оэтом у на см ачивание теряется меньш ее количество осадков и оно принято равны м 0,1 мм при изм ерен­

2.2. Основы методики корректировки месячных норм осадков 77 ном количестве, превы ш аю щ ем 0,1 мм |158]. Ч тобы рассч и тать среднее многолетнее значение этих потерь, достаточно зн ать среднее м ноголетнее число сроков наблю дений за м есяц со з н а ­ чимым количеством изм еренны х осадков и со следам и осадков, заф и ксированн ы х к а к 0.0. П отери на см ачивание вы раж ен ы в процентах от месячной нормы осадков. Д л я всех 12 месяцев года составлены карты потерь на см ачивание [138а]. Этот вид потерь в летние месяцы составл яет 4 — 15%, в о зр аста я с юга на север, а зимой изм ен яется от 4— 8% на юге, где почти нет тв ер ­ ды х осадков, до 20 и д а ж е 30% на севере. В целом за год этот вид потерь составляет 6— 10%, увели чи ваясь м естам и до 15— 20% измеренной величины.

Потери соб р а н н ы х о с а д к о в н а испарение оценены эксп ери ­ м ентально [143]. В сосуд н ал и валось зар ан ее измеренное коли ­ чество воды или н асы п алось определенное количество снега, а затем после экспозиции н а откры том воздухе в период без осадков оставш ееся количество изм ерялось (потери на см ачи ­ вание учиты вались или у стр ан я л и сь). О бработан ы м атери алы 2735 случаев наблю дений за ж идким и осадкам и на 27 станциях и 442 случая наблю дений за тверды м и осадкам и на 12 станциях.

О к азал о сь, что интенсивность испарения мож но представить к ак функцию деф ицита влаж н ости воздуха и скорости ветра на у р о ­ вне прибора. В ид функции разны й при испарении ж и дки х о са д ­ ков, когда на д и а ф р агм е вед ра осадком ера Т ретьякова устан ов­ л ен а в к л а д н а я воронка, и при испарении тверды х и см еш анны х осадков, когда этой воронки нет. С редние месячны е потери на испарение зав и ся т и от средней месячной п родолж ительности испарения, ко то р ая имеет ф ункциональную связь с числом дней с о садкам и и тем пературой воздуха [178]. И. Н. Н ечаевы м по­ строены месячны е и годовы е карты поправок на испарение к а к в процентах к измеренной норме осадков, т а к и в м иллим етрах.

О к азал о сь, что этот вид п оправок невелик — от 2— 4 до 8%, но в переходны е месяцы года, когда тем п ература воздуха у ж е отно­ сительно вели ка, а н аклад н ой воронки в осадком ере все ещ е нет, м ож ет достигать 15 и д а ж е 20%.

М етелевая о ш и б к а —-н ам етан и е в прибор «лож ны х» осадков во врем я метели — и сследована сравнительно недавно [177, 180].

О снованием послуж или следую щ ие соображ ения. В осадком ер п опадаю т тверды е частицы из потока, приносящ егося ветром на уровне его приемного отверстия. П ри этом безразли чн о, какого они п роисхож дения — из об лаков или подняты ветром с п оверх­ ности снеж ного покрова. С ледовательно, все законом ерности обтекани я о садко м ера ветровы м потоком, содерж ащ и м тверды е частицы, р аспростран яю тся и на тот случай, если эти частицы имеют деф ляционное происхож дение. П оэтом у количество лож ны х осадков равн о количеству снега деф ляционного

2. Картографирование сумм осадков.

происхож дения, проходящ его сверху вниз через горизонтальную поверхность на уровне осадком ера и ум нож енному на ветровой коэффициент, которы й д л я осадком ера данного типа известен.

У помянутое количество снега пропорционально концентрации ме­ телевы х частиц в воздухе на этом уровне, умнож енной на ско­ рость падения частиц. П оследн яя известна. О на находится в пре­ д елах, 0,3— 0,5 м/с. К онцентрацию м етелевы х частиц можно определить, если известна интенсивность снегопереноса на р а с ­ см атри ваем ом уровне (интенсивность снегопереноса равн а кон­ центрации, умнож енной на скорость в е т р а ). Н а уровне приемного отверстия о садком ера интенсивность снегопереноса бы ла опреде­ л ен а эмпирически, а затем аппроксим ирована теоретической к р и ­ вой д л я вертикального столба в м етелевом слое в зависим ости от скорости ветра и вида метели (об щ ая и н и зо в ая ). Д л я общ их метелей н ач ал ьн ая скорость, при которой снегопереиос дости ­ гает уровня приемного отверстия осадком ера (2 м ), составляет 4,2 м/с. И нтенсивность н ам етан и я л ож н ы х осадков быстро н а р а ­ стает с увеличением скорости ветра до 10 м/с. З атем интенсив­ ность медленно падает, поскольку ветровой недоучет осадком ера с увеличением скорости ветра н ар ас тает быстрее, чем интенсив­ ность снегопереноса. Д л я низовы х метелей, когда снег не вы п а­ дает, п ороговая скорость, при которой лож н ы е осадки начинаю т п опадать в осадком ер, в д ва р а з а вы щ е — 8,5 м/с. З а тем интен­ сивность н ам етан ия лож н ы х осадков увели чи вается с ростом скорости ветра примерно по линейному закон у (до 17 м /с), о ста­ в аясь сущ ественно меньш ей, чем при общ их м етелях. Д л я п р а к ­ тического расчета лож н ы х осадков за год или сезон р азр а б о та н а м етодика, основанная на учете соответствую щ ей скорости ветра на высоте ф лю гера и числа дней е метелью. О тметим, что в с р а ­ внительно узкой полосе побереж ий А рктических морей и на ост­ ровах П олярного бассейна н ам етаем ое в осадком ер количество снега (лож ны е осадки) в несколько р а з больш е собственно осадков.

В еличина лож н ы х осадков о к а за л а с ь за сезон с тверды м и о садкам и п оряд ка 5— 10% в умеренны х ш иротах и быстро н а р а ­ стает к полярны м и особенно к арктическим рай он ам, дости гая 200—400%. В этих экстрем альны х услови ях прим енена н е­ сколько менее точная, но более п ростая м етодика р асчета этой поправки, что позволило получить карты осадков П олярного бассейна по данны м осадком ерной сети [26]. Р ан ее таки е карты строились на основе снегомерных наблю дений.

В период составления С правочника по кл и м ату С С С Р [173] н е было методики д л я р асчета искаж аю щ его влияни я метелей и потерь на испарение. Т ам приведены лиш ь д ва вида п оп ра­ в о к — ветровая и на см ачивание. П ри этом ветровая п оправка специально вы чи слялась с некоторы м отступлением от и зл о­

2.2. Основы методики корректировки месячных норм осадков 79 ж енной методики. Если не учиты вать, что некоторую ч асть измеренны х осадков п ред ставл яю т собой лож ны е, попавш ие в осадком ер во врем я метелей, и ум н ож ать эти завы ш енны е и з­ меренны е осадки на ветровой коэффициент, то в рай он ах с б оль­ шой скоростью ветра зимой и справленны е величины осадков по­ л учаю тся непом ерно больш ими (полярны е районы и север К а ­ за х с т а н а ). П оскольку методики расчета лож н ы х осадков не сущ ествовало, зависим ость ветрового коэф ф ициента б ы ла и зм е­ нена. Б ы ли приняты менее круты е кривы е, т а к к а к не учиты ва­ лось то обстоятельство, что в защ ищ енны х эталонны х пунктах не полностью ш тилевы е условия.

З а тем приним алось, что при средней месячной скорости ветра, превы ш аю щ ей 5 м/с, ветровой коэф ф ициент у ж е более не увели чи вается, о ставаясь равны м значению, которое он им еет при 5 м/с. В совокупности все эти меры привели к тому, что в р а й ­ онах с больш ой скоростью ветра и часты ми м етелям и ветровы е поправки и исправленны е величины осадков не п ревы ш али разум ны х значений. В последствии, после разр аб о тк и методики учета влияни я м етелей, рассчитанны е таки м искусственны м спо­ собом поправки были сопоставлены с п оправкам и, вы числен­ ными более строго. О к азал о сь, что в больш инстве случаев они достаточно близки.

В итоге сведения, приведенны е в С правочнике, мож но п оло­ ж и ть в основу построения к ар т исправленны х норм осадков.

К ним лиш ь были д обавлены поправки на испарение, сняты е с оригиналов к ар т (м асш таб 1 :7 5 0 0 000), лю безно п ред остав­ ленны е автору И. Н. Н ечаевы м.

С ум м арны е поправки к годовым сум м ам, учиты ваю щ ие вет­ ровую ош ибку и поправки на см ачивание, и зм еняю тся от 10— 20% в П р и кар п атье, П ричерном орье, З а б а й к а л ь е, З а у р а л ь е и Я кутии до 40— 50% в З а п о л я р ь е [137, 144, 175, 176]. П оп равки на сезон вы падения ж и д ки х осадков сущ ественно меньш е — от 10% на юге до 20% на севере. З а сезон вы падения преим ущ ест­ венно тверды х и см еш анны х осадков они сущ ественно больш е — от 40% в П р ед к ав к азь е, З а б а й к а л ь е и Я кутии до 60— 80% в б ас­ сейне Волги, в З ап о л яр ь е, м естам и в дол ь У р ал а и в Северном К азах с тан е свы ш е 80%.

Учет столь значительны х поправок зам етн о ск а за л с я на т е р ­ риториальном распределении осадков.

К а к одно из следствий рассмотренного в этом р азр е зе м а те­ р и ал а, мож но сд ел ать вы вод о возм ож ности в дальнейш ем производить р азд ел ьн о е изм ерение тверды х и ж и дки х осадков. Это п ож елан и е было в ы сказан о автором ещ е в 1965 г. [221]. Так, д л я ж и дки х осадков сущ ественны м уточнением м ож ет быть их и зм е­ рение на уровне зем ной поверхности, что ум еньш ает, вернее почти сводит на нет, ветровую погреш ность.

2. Картографирование сумм осадков

2.3. Учет влияния рел ьеф а

О становим ся на основных законом ерн остях территориального распределени я атм осф ерны х осадков, которы е необходимо иметь в виду при картировании. Естественно, что ж елател ьн о иметь количественную форму зависим ости осадков от тех или иных ф акторов. Д остаточн о хорош о изучена ф и зи ческая сущ ность влияния на образован и е и распределение осадков так и х ф ак то ­ ров подстилаю щ ей поверхности, к а к рельеф местности, водн ая поверхность и несколько в меньш ей мере лес и крупны е города.

С ледует зам етить, что д а ж е качествен ная оценка определенного ф ак то р а м ож ет быть о тр аж ен а на карте. О днако слож ное в заи ­ модействие ком плекса ф акторов, определяю щ их осадки, за тр у д ­ няет вы работать общ ую количественную схему поправок на гео­ граф ические особенности местности. В то ж е врем я д л я каж д ого конкретного случая учет изменения осадков вполне доступен, что вносит определенны е уточнения в распределение осадков, отраж ен ны е при картировании.

И звестно, что основные законом ерности пространственного р аспределени я осадков п реж де всего зав и ся т от циркуляц ион ­ ных ф акторов — активности циклогенеза. Сущ ественную роль играет т а к ж е влагосод ерж ан и е воздуха и его относительная вл аж н о сть [60]. О б разован и е значительны х осадков в конечном счете связан о с ади абати чески м охлаж дением воздуха при п одъ­ еме. У словия р азви ти я восхож дения воздуш ны х масс, кроме общ ециркуляционны х ф акторов, зав и ся т от местных особенно­ стей и п реж де всего от рельеф а. И менно рельеф вносит н аи бо­ лее значительны е изменения в поле осадков. С казы в ается отно­ сительное превыш ение местности, обусловливаю щ ее вы н уж ден ­ ный упорядоченны й подъем воздуш ного потока по склонам гор и возвы ш енностей [57, 58, 286]; торм озящ ее движ ение п роходя­ щей осадкообразую щ ей воздуш ной массы [50, 54, 96, 121]; уси­ ление терм ической и динам ической турбулентности воздуш ного потока, что вы зы вает возникновение или усиление вертикальны х токов [258, 272, 290, 294, 320].

Н а обш ирны х п латооб разн ы х п лоскогорьях (наприм ер, Ти­ бет) общ ее повыш ение местности приводит к уменьш ению во­ дяного п ар а в воздухе. В ысокие сплош ные горные м ассивы сл у ­ ж а т барьером д л я переноса влаги в ниж них слоях тропосферы.

В сухих аридны х о б ластях горы образую т азон ал ьн ы е массивы (вл аж н ы е « о стр о в а» ). В зависим ости от высоты поверхности гор, возвы ш енностей, долин и котловин находится д ли н а пути капель в подоблачном слое. В аридной зоне ее изменение имеет сущ ественное значение д л я о б разован и я осадков. В лияние р ел ь ­ еф а количественно мож но учесть в зависим ости от высоты склоУчет влияния рельефа 81 нов, их ориентации и откры тости склонов по отнош ению к влагонесущ ему потоку, гори зонтальн ы х м асш табов возвы ш енности, обш их условий у в л аж н ен и я рай он а, особенностей атм осф ерной ц иркуляции. Обычно оп ред еляется сум м арны й эф ф ект всех п е­ речисленны х ф акторов. Д л я учета частны х особенностей р асп р е­ деления осадков на возвы ш енностях и склон ах гор ш ироко при­ м еняется способ оценки влияни я рел ьеф а с помош ью опреде­ лен и я плю виометрических градиентов. Они вы числяю тся д л я склонов различной ориентации и откры тости, в целом д л я года или отдельны х сезонов. Д л я горных систем, где условия о б р а­ зо ван и я осадков летом и зимой суш ественно различны, не всегда ц елесообразно осреднение градиентов д л я всего года, граф ики ж елател ьн о строить отдельно д л я тверды х и ж и дки х осадков, т а к к а к на наветренны х и подветренны х склонах зимой гр ад и ­ енты могут быть очень различны м и. Р еком ен дуется н а так и х г р а ­ ф и ках по оси о рдин ат о ткл ад ы в ать высоту станции над уровнем м оря (м ), а по оси абсцисс — количество осадков (м м ).

Ж ел ател ь н о на один гр аф и к нанести д ан ны е всех станций одного склона, но мож но и всего горного района. Тогда на г р а ­ фике м ож ет вы делиться несколько линий зависим ости. Д л я у д об ­ ства ан ал и за около точек следует стави ть ном ера станций. М о­ ж но цветом или зн аком вы делить пункты на склон ах один ако­ вой ориентации. По граф и ку легко определяю тся годовы е (се­ зонны е) суммы осадков д л я разли чн ы х высот.

П лю виом етрические градиенты весьм а региональны, и очень редко н аб лю д ается п рям оли нейн ая зависим ость осадков от вы ­ соты. К риврлинейность региональны х градиентов зачастую опре­ д ел яется закры тостью, т. е. кулисны м эф ф ектом.

А нализ влияни я неоднородностей среднегорного рельеф а на терри тори альное распределени е осадков п о к азал, что реш аю ш им я в л яется не вы сота отдельны х пунктов, а средн яя вы сота к а к более действенны й ф актор. Этим т а к ж е мож но объяснить регион альность плю виометрических градиентов, их больш ую зав и си ­ мость от вы бора конкретны х пунктов. К ром е того, вокруг пунк­ та плю виометрический гради ен т и зм ен яется в зависим ости от н а ­ п равлен и я (по ази м уту), причем случайно и по норм альном у закону.

Отметим, что градиенты осадков зав и ся т от общ егеограф и че­ ского полож ения местности. Т ак, на У рале, в зоне сухих степей, годовой град и ен т осадков равен 17%, в лесной и лесостепной зоне — 20%, а в северной таеж н ой зоне — 23% на J 0 0 м п одъ­ ема.

У читы вая больш ую региональность плю виометрических г р а ­ диентов, мы сочли более целесообразны м их не публиковать, хотя при составлении к ар т-в р езо к горных районов (М 1 :3 5 0 0 000) и проводились соответствую щ ие вы числения [156].

6 З ак аз № 131

2. Картографирование сумм осадков З н а я зависим ость осадков от высоты и допуская, что во все месяцы плю виомётрические градиенты (р) пропорциональны се­ зонном у или годовому-изменению осадков с высотой (Р), мож но определить х,,. по ф орм уле

–  –  –

где h — и ском ая вы сота н ад уровнем м оря ( м ) ; Ло — вы сота н ад уровнем м оря у поднож ия (м) ; Хо — количество осадков у под­ нож ия за сезон.

О днако этот способ мож но прим енять не везде. Так, н ап ри ­ мер, на подветренны х склон ах летом и зимой м ож ет быть р а з ­ ный х ар актер изменения осадков с высотой.

' В полне правомочно допущ ение, что в горных м асси вах склон, ориентированны й в сторону влагонесущ его потока (наветренны й ск л о н ), орош ается больш е, чем защ ищ енны й от ветра, т. е. под­ ветренны й склон. Зави си м ость количества осадков от высоты, оп ределен н ая в ряд е региональны х горных систем, б ли зка к п а ­ раболической. Обычное предполож ение, что влагонесущ ий поток д л я каж:дой горной системы имеет определенное н ап равлен ие перем ещ ения по вы соте вдоль наветренного склона, приводит к одноврем енном у удалению от м оря к а к источника влаги. Д л я станций, располож енны х на одном и том ж е расстоянии от моря, осадки с высотой возрастаю т линейно, что хорош о видно на г р а ­ ф и ках плю виометрических градиентов, построенных д л я одного склона данной горной системы. П о-видимом у, так и е станции од ­ новременно подвергаю тся воздействию атм осф ерны х фронтов.

И звестно, что облачн ы е системы ослабеваю т, т. е. теряю т влагу по мере продвиж ения во внутрь континента. П ри этом общ ее количество осадков ум еньш ается и асим птотически п р и б л и ж а­ ется к величине, характерн ой д л я внутриконтинентальны х об­ ластей. Д л я станций, располож енны х на одной и той ж е высоте, но на разли чн ы х расстоян и ях от моря^ т. е. в разн ы х горных систем ах, осадки ум еньш аю тся с увеличением расстоян и я от м оря по закону, близком у к экспоненциальном у [311]. С овокуп­ ностью законом ерностей линейного изменения осадков по склону и экспоненциальной зависим ости от расстоян и я до м оря и м ож ет бы ть объяснена п ар аб о л и ч еская ф орм а зависим ости осадков от высоты, часто отм ечаем ая при региональны х р азр а б о тк ах. О на явл яется результирую щ ей этих двух кривых.

П ри наличии отдельно стоящ их верш ин облачны е системы не подним аю тся в гору, а обходят ее. П оэтом у не возн и кает д опол­ нительной. конденсации и количество осадков здесь меньше, чем мож но было бы ож и д ать по плю виометрическому градиенту д л я данной высоты.

2.3. Учет влияния рельефа 83 О сновная в л а га в низких ш иротах в ы п ад ает у поднож ия горы, а не н а склоне. Н апри м ер, н а п обереж ье Гвинейского з а ­ л ива, у поднож ия горы К ам ерун, н аходится сам ое в л аж н о е место А ф рики — Д е б у н д ж а (9950 мм осадков з а год) {141]. В этой части тропической зоны ск азы вается состояние воздуш ны х масс, бли зкое к насы щ ению, когда достаточно небольш ого орограф и ­ ческого воздействия д л я вы падения обильны х осадков. Н а тер ­ ритории С С С Р н аи бол ьш ая годовая сум м а осадков зар еги стр и ­ р о ван а т а к ж е на склоне (1200 м) одинокой горы вблизи Б а ­ туми — 3900 мм (Ц и с к а р а ).

Н али ч и е п араболи ческой зависим ости изменения осадков с высотой о б ъ ясн яет возникновение зоны м акси м ум а (оптим ум а) осадков. Он приурочен к точкам, где п ервы е производны е ф унк­ ции зависим ости осадков от высоты равн ы нулю. П ри некоторы х условиях, оп ределяем ы х местом, связан ны м со степенью конти­ нентальности данного горного м асси ва и его ориентацией, осадки у вели чи ваю тся до некоторой высоты, где и н аб лю д ается опти­ м альны й уровень (осадочны й оп тим ум ), а затем их количество ум еньш ается. В предполож ении безграничного увеличения вы ­ соты местности мож но о ж и д ать вторичную зону м акси м ум а о са д ­ ков. В наш ей [40, 48, 52, 129, 134, 136] и в заруб еж н ой л и т е р а ­ ту р е [264, 311, 315] есть у к а зан и я н а нали чи е на больш ой высоте второго м акси м ум а осадков. Н а Заи л и й ском А латау, перпенди­ кулярном влагонесущ им северо-зап адн ы м ветрам, осадки быстро н ар астаю т от предгорий до 1500 м, затем более медленно — до 2400 м, д ал ее идет резкий сп ад к 3000 м, а затем осадки опять н ар астаю т [131, 170,172]. Т аким об разом, имеется криволинейная ф орм а зависим ости осадков с высотой и д в а м акси м ум а на в ы ­ сотах 2200— 2400 и 3500— 3600 м. Склоны, обращ енн ы е к в л а г о ­ несущ им п отокам, получаю т н а 30% больш е осадков, но н аи ­ больш ее количество осадков приурочено к ц ентральной части м ассива.

В качестве п р и м ер а параболи ческой зависим ости не сам их осадков, а их разн ости м еж д у п ар ам и станций, приведем т а к ж е дан ны е из работы И. С. Г риш ина и Г. Б. С ы суева [51]. А вторы подби рали пары станций, с учетом их расп ол ож ен и я по отнош е­ нию к вторж ению воздуш ны х м асс с зап ад а, северо-зап ад а и севера. Р азн о сть вы сот парны х пунктов прин и м алась в п ре­ д ел ах 20— 100 м. Н а более близком расстоянии по высоте р а з ­ ность осадков о казы в ается в п ред елах точности измерения.

П оскольку у л ав л и в ан и е осадков приборам и в значительной мере зави си т от скорости ветра, то м ож но предполож ить, что п ар а станций, н аходящ и хся на близком расстоянии, имеет одно­ родный или бли зкий ветровой реж им. Д л я теплого периода по каж д о й п ар е вычислены разн ости осадков и их градиенты. О т­ мечается, что с увеличением разн ости вы сот разн ость осадков 6*

2. Картографирование сумм осадков увеличивается. G повыш ением местности количество осадков у в е­ личивается, их гради ен т ум еньш ается. И зм енение разности о сад ­ ков происходит по п араболи ческой зависим ости, а изменение гради ен та — по гиперболической. О собенно резко изменение г р а ­ диента осадков отм ечается в п ред елах 100 м, т а к к а к здесь н аи ­ более зам етно и зм еняется скорость ветра; поэтому на станциях, располож енны х откры то, н аб лю д ается больш ое искаж ен и е г р а ­ диента. Больш ую роль и грает ориентация склонов по отношению к господствую щ ему направлению влагонесуш их потоков. С вязь количества осадков за теплы й период и среднегодовой скорости ветра носит параболический х арактер. П ри увеличении скоро­ сти ветр а с высотой происходит возрастан и е горизонтальной со­ ставляю щ ей скорости падения осадков, т. е. с повыш ением мест­ ности ухудш аю тся условия их п опадания в прибор. П роисходит уменьш ение осадков не за счет вы дуван ия их из прибора, а за счет их недобора, т. е. н еп опадани я в прибор.

Т аким образом, имеется сум марны й эф ф ект: с одной сто­ роны, эф ф ект увеличения осадков с высотой, а с другой — э ф ­ ф ект уменьш ения точности изм ерения осадков за счет увели че­ ния скорости ветра [51, 129, 172, 306, 324].

О бщ ий б ал ан с влаги по крупным п лощ адям с учетом м езо­ р ельеф а удобно х ар ак тер и зо в ать сум м арны м эф ф ектом увеличе­ ния осадков на возвы ш енностях по сравнению с равниной. Н а л и ­ чие значений осадков с дискретностью в 1° по ш ироте и долготе д л я всей территории С оветского С ою за позволяет легко оценить этот эф ф ект с помощ ью профилей, пересекаю щ их возвы ш енность в лю бом направлении, но п реж д е всего в нап равлен ии п р ео б л а­ даю щ его переноса воздуш ны х масс. Н а граф ики пом ещ аю т д а н ­ ные р аспределени я осадков в зад ан н ом направлении, их среднее количество вдали от возвы ш енностей и профили вы сот местности [61, 70].

Г раф ики позволяю т:

— рассчитать количество осадков, обусловленное орограф ией (разность м еж ду линией среднего уровня осадков на равнине и кривой осадков, л еж ащ ей выш е н ее);

— определить расстояние, на которое расп ростран яется в л и я ­ ние возвы ш енности на равнину (интервал м еж ду точкам и п ере­ сечения кривой осадков с линией среднего уровня о сад к о в);

— определить средню ю величину прироста осадков на воз­ выш енности, отнесенную к 100 м высоты по склону.

В лияние возвы ш енностей х арактери зуется трем я областям и:

— увеличение осадков на равнине перед возвы ш енностью, т а к н азы в а ем а я область «предвосхож дения», или осадки зап р у ­ ж и ван и я [16], — уменьш ение осадков на подветренной равнине, т а к н азы ­ в аем ая « д ож д евая тень», — увеличение о сад к ов на самой возвыш енности.

2.3. Учет влияния рельефа SS Количественно уменьш ение о сад к ов на подветренной рав н и н е соизмерим о с увеличением осадков на возвы ш енностях.

У величение осадков на наветренны х склон ах в зн ачительн ой мере ком пенсируется их уменьш ением на подветренной части:

территорий.

И нтенсивность, р азм еры дож девой тени и ее соотнош ение с орограф ическим м аксим ум ом зав и ся т от общ его х ар а к тер а у в л аж н ен и я тер р и то р и й ' и от топограф ии местности. В зоне с избы точны м и достаточны м увлаж н ен и ем уменьш ение осадков за возвы ш енностью вы раж ен о резко, но на сравнительно не­ больш ом расстоянии. Д о ж д е в а я тень быстро исчезает и количе­ ство осадков дости гает средней фоновой величины, характерн ой д л я данного рай он а. О рограф ический м аксим ум осадков в полто р а-два р а з а п ревы ш ает дож девую тень.

J B зоне недостаточного увл аж н ен и я, в засуш ли вы х районах, где рельеф в ы зы вает повыш енную неоднородность расп р ед ел е­ ния осадков по площ ади, уменьш ение осадков в зоне дож девой тени вы р аж ен о особенно резко. О днако интенсивность его за возвы ш енностью бы стро уб ы вает и сохраняется обычное ум ень­ ш ение осадков по мере увеличения континентальности кли м ата.

З д есь д о ж д ев ая тень почти р ав н а увеличению осадков в зоне п редвосхож дения. В этом кл и м ате происходит в основном п ере­ распределени е осадков, их общ ее количество не увеличивается.

О тметим ещ е особенность зоны предвосхож дения, приурочен­ ной к наветренны м склон ам м атериков. П еред зап ад н ы м и гори­ стыми побереж ьям и зо н а п редвосхож дения расп ростран яется на водную поверхность, где остается зн ач и тельн ая часть о р о гр а­ фических осадков. К таки м рай он ам на территории С С С Р от­ носится П р и б ал ти к а, где к морю обращ ены возвы ш енности Т ел ьш яй ская и Ю ж но-В и дзем ская; Берингово море, где к морю о бращ ено гористое восточное и особенно ю го-восточное побе­ р еж ье К ам чатки. Н а других м атери ках особенно четко п р о я в л я ­ ется этот эф ф ект в С кандинавии и на юге А ляски [141].

О тметим ещ е одну особенность ф орм и рован ия зоны п редвос­ хож дения. В Ю ж ной А мерике конвергенция п ассатов северного и ю ж ного полуш арий о б р азу ет в бассейне р. А м азонки зону особо обильны х осадков — более 2000 мм и в п редгорьях А нд свы ш е 3000 мм, м естам и до 5000 мм [141]. О собенностью р а с ­ пределения осадков в этой зоне яв л яе тся увеличение их в глубь м атер и ка, а не уменьш ение, к а к обычно. Это вы звано влиянием высокой горной цепи Анд, которая преры вает пассатны й поток и отклон яет его в основном к северу, вдоль горной цепи. Г л а в ­ н ая д о л я влаги, переносим ая потоком, находится в его ниж них слоях, которы е здесь всегда близки к состоянию насы щ ения.

О рограф ическое воздействие хребта расп ростран яется на больш ое расстояние, об р азу я ш ирокую зону предвосхож дения.

2. Картографирование сумм осадков перехваты ваю щ ую основную долю осадков. Н а ск лон ах с увел и ­ чением высоты осадки ум еньш аю тся. В ы сокая тем п ература и в л аж н о сть воздуш ны х масс, б л и зк ая к насы щ ению, приводит к сходному эф ф екту почти во всей тропической и эк в ато р и ал ь ­ ной зоне Ю ж ной А мерики. Н ебольш ого «толчка», вы званного к а ­ ким-либо орограф ическим воздействием, достаточно д л я у вел и ­ чения о садкообразовани я. О б л асть повы ш енны х осадков возни ­ кает д ал еко от препятствия, и воздуш ная м асса тер яет больш ую часть влаги, ещ е не дойдя до него. П лю виом етрические гр ад и ­ енты обратны обычным в умеренной зоне — предгорная полоса и долины получаю т осадков больш е, чем возвыш енности.

В умеренной зоне эф ф ект влияни я возвы ш енностей на р а с ­ пределение осадков ум еньш ается с севера на юг, причем это в ы р а ж ае тся к а к в абсолю тны х, т а к и в относительны х величи­ нах. О тносительное влияние возвы ш енностей (процент увели ­ чения или ум еньш ения осадков на 100 м высоты) оп ределяется горизонтальны м и м асш табам и возвы ш енности, а та к ж е физикогеограф ическим и и циркуляционны м и ф акторам и.

В лияние рел ьеф а в целом д л я года п роявл яется меньше, так к а к безусловно сущ ествует количественное разли чи е влияния этого ф ак то р а в зимний и летний сезоны. В осенне-зимний пе­ риод, характери зую щ и й ся усиленной циклонической д еятел ьн о­ стью и более низким уровнем конденсации, роль рел ьеф а в ы р а­ ж ен а более четко.

Н а распределени е осадков н а равнинной местности могут влиять элем енты рел ьеф а с относительны ми вы сотам и более 50 м, причем в наветренны х равн и н ах изогиеты см ещ аю тся по отнош ению к изогипсам. Во в л аж н ы х рай о н ах м аксим ум о са д ­ ков смещ ен на наветренны й склон. В сухих рай он ах увеличение осадков на наветренном склоне происходит до больш их высот.

Н а откры ты х склон ах и доли н ах изменение осадков отли чается от аналогичны х, но защ ищ енны х ф орм рельеф а.

П ри составлении к а р т осадков реком ендуется использовать разли чн ы е косвенны е методы. О собенно часто к таком у приему приходилось прибегать, когда наблю дения велись по дож дем еру в районах, где вы п ад ает б ольш ая д о л я тверды х осадков и си л ь­ ные ветры. П р еж д е всего п ривлекались данны е снегосъемок как п ар ал л ел ьн ы й способ учета осадков. О днако д ан ны е снегосъемок подчас сам и весьм а ненадеж ны. Это п реж де всего относится к способу определения сумм тверды х осадков в А рктике [159, 199]. Л и ш ь в последнее врем я [26] п р ед стави л ась возм ож ность построить вполне удовлетворительны е карты осадков Советской А рктики с объективной оценкой ош ибок при измерении осадков, в том числе и н ам етан и я в прибор т а к н азы ваем ы х лож ны х осадко в [177, 180]. Опыт составлен ия водного б ал ан са по тер ­ ритории С оветского С ою за п оказал, что учет всех приборных

2.3. Учет влияния рельефа 87 ош ибок п озволяет не п рибегать к использованию дан ны х по снегосъем кам [99, 111].

О днако в некоторы х горных систем ах остается необходимы м п ривлекать дан ны е по стоку. И звестно, что сток равен среднем у количеству осадков минус испарение со всего бассейна. С ток р еагирует на все виды горизонтальны х осадков и на яв л ен и я конденсации, ввиду чего д а е т величины сущ ественно больш ие, чем приборы. В р я д е горны х районов затр а ты н а и спарение невелики и ими мож но пренебречь, особенно в вы сокогорной зоне. О ш ибки этого м етода подробно перечислены О. А. Д р о з ­ довы м [60, 70]. Т акое уточнение по стоку эф ф ективно л иш ь в горных о б ластях с больш им количеством осадков и д остаточ н а надеж ны м и данны м и радиационного б ал ан са.

В р аб о тах М. И. Б уды ко [1, 12, 27] опубликован граф ик, по­ строенны й по уравнению связи теплового и водного баланса,, в дальнейш ем несколько уточненный. Н а рис. 6 приведен г р а ­ фик, в котором ш к ал а Ео зам ен ен а R o = E d L, где L = 0,6 (теплота п ар о о б р азо в ан и я ). С разу оговорим ся, что после введения п ри ­ борны х поправок резко уменьш ились п лощ ади в горах, где приходилось уточнять осадки по данны м стока. Обычно о к а зы ­ в алось достаточны м исправить измеренны е суммы осадков с тем, чтобы получить согласовани е суммы данны х стока и и сп арен и я с о садкам и в п р ед ел ах 10% погреш ности от величины осадков.

В тех у ч астк ах гор, с годовой суммой осадков превы ш аю щ их 500 мм, где во зн и кал а необходимость уточнений осадков в верх­ ней зоне бассейна (Х и ), р асчет производился по данны м сред ­ него стока ( у ) и суммы осадков по бассейну (X ), полученному по гр аф и ку связи теплового и водного б ал ан са, а т а к ж е количе­ ства осадков у п однож ья (Хн). Р асч етн ая ф орм ула имеет вид Х^^2Х -Х,.

Б ы ли проведены расчеты в бассейне реки Щ угор (64° с. ш., 59° в. д.), где средний сток равен 600 мм и величина рад и ац и он ­ ного б ал ан са 27 кк ал /(см ^ • г о д ). По граф и ку уравн ен ия связи теплового и водного б ал ан са (рис. 6) оп ред ел ял ась средн яя д л я бассейна сум м а осадков: X около 1000 мм. С ум м а осадков в ниж ней зоне, у поднож ия, в точке определения стока Х н = = 700 мм. Тогда Хн = 2 1000 — 7 0 0 = 1300 мм.

В бассейне Енисея, к востоку от Д удинки, вблизи Н ори льска (зап адн ы й с к л о н.Д у т о р а н а ) сток составл яет 250 мм, р ад и ац и ­ онный б ал ан с 17 кк ал /(см ^ • г о д ), средн яя сум м а осадков по уравнению связи 900 мм, сум м а осадков у поднож ия 700 мм.

Тогда Xh = 2 - 900 — 700 = 1100 мм.

М ож но предполож ить, что в горны х рай о н ах вся энерги я р а ­ диационного б ал ан са трати тся на испарение { В). В этом случае у ом/год

–  –  –

нет необходимости прибегать к граф и ку уравн ен и я связи теп ло­ вого и водного б ал ан са д л я определения среднего количества осадков. Оно равн о сумме стока и испарения. Д альн ей ш и й р а с ­ чет п роизводится по ф орм уле (10). П одобны е расчеты не прим е­ нимы в рай он ах, где н аб лю д аю тся карстовы е явления. Н ап о м ­ ним так ж е, что радиационны й б ал ан с в горных рай он ах опреде­ л яется менее надеж но. ;

Н овы м подходом к определению осадков в вы сокогорной л е д ­ никовой зоне яв л яю тся раб оты А. Н. К ренке [117, 118], исполь­ зовавш его и разви вш его идеи Г. В. А л ьм ан а [239]. О п и раясь на м ассовы е дан ны е о полож ении границы питания на л едни ках и экстраполяц и и сравнительно более н адеж ны х, чем сток и осадки, дан ны х о летней тем п ературе воздуха, было выведено у р ав н е­ ние связи тем пературы воздуха с х арактери сти кам и таян и я л е д ­ ников. Н а основании эксперим ентального м атер и ал а из разны х ледниковы х районов п р ед л агается ф орм ула A, = ( r - f 9,5 ) 3, (12) где Л л —; су м м ар н ая за сезон аб л яц и я с поверхности ледни ка (в м м ); Т — средн яя тем п ература воздуха на вы соте 2 м н ад ледником за три летних м есяца (июнь, июль, август).

В р аб о те А. Н. К рен ке [118] приведена таб л и ц а, по которой, зн ая средню ю тем пературу воздуха летом, мож но определить годовы е осадки (табл. 19). Обычно л ед н и ковая зона очень сл аб о

–  –  –

освещ ена в метеорологическом отношении. П оэтом у тем п ература в верхней зоне т а к ж е вы числяется при помощ и градиентов. О д ­ нако градиенты тем ператур воздуха, вычисленны е из сравнения внеледниковы х и ледниковы х станций, подчас оказы ваю тся весьм а больш ими; нередко они п ревы ш аю т д а ж е су х о ад и аб ати ­ ческие градиенты (1° н а 100 м ). В р аб оте О. А. Д р о зд о в а, опуб­ ликованной в сборнике [119], и А. Н. К ренке [118] сделаны предполож ения о сущ ествовании ск ач ка тем пературы при п ере­ ходе от внеледниковой поверхности на ледниковую. Он м ож ет составлять, н априм ер, в горах С редней Азии от 0,6— 0,7 до 2,1 — 2,5° в зависим ости от р азм еров ледника. Д л я ледни ка средних разм ер о в бы ло принято считать скачок равны м 1,0°. Т акие в е­ личины н аблю даю тся на лед н и ках О рто-Тер (Т ерскей-А латау) и А б ая (Д ж у н гар ски й А л ата у ). А. Н. К ренке приводит карту.

2. Картографирование сумм осадков

–  –  –

по которой мож но судить о распределени и осадков в вы сокогор­ ной зоне С редней Азии. Д л я высокогорной зоны А л тая и С аян, где встречаю тся отдельны е ледники, были проведены подобные р асчеты и уточнены суммы осадков в ледниковой зоне. П ри этом летние тем пературы вы числялись по подробны м к а р там у к а з а н ­ ного р ай о н а с учетом ск ач ка тем пературы при переходе на л е д ­ никовую поверхность.

У казанны й прием уточнения годовы х сумм осадков прим е­ н ял ся н ам и в рай он е К атунского хреб та (К атун ски е Б е л к и ). Хо­ р о ш ая гипсом етрическая к а р т а (М 1 : 3 500 ООО) п озволи ла опре­ делить вы соту границы имею щ егося здесь ледни ка. В доль его границы бы ло вы бран о 85 точек, д л я которы х с подробны х к а р т оп р ед ел ял ась тем п ер ату р а воздуха за летние месяцы. З а тем б ы ла вы числена средн яя тем п ература воздуха летом. Е е и зм е­ нения на границе снеговой линии составили от 3,5 до 6,3°. — Зная, летню ю тем п ературу воздуха, по таб л. 19 оп ределялось го­ довое количество осадков в каж д о й из 85 точек (таб л. 20). П о ­ лученное уточнение в распределени и осадков вы сокогорной зоны К атунских Б ел к о в хорош о согласуется с данны м и стока.

А налоги чн ая р азр а б о т к а б ы ла п роделан а автором д л я гор ю га А ляски и Ю ж ной А мерики, где отсутствовала возм ож ность каки м -ли бо другим путем определить суммы осадков в вы соко­ горной зоне [141]. Э кстрап ол яц и я годовы х сумм осадков вы со­ когорной зоны с помощ:й^ плю виом етрических градиентов при­ во ди л а к сильно приум еньш енны м, по сравнению с данны м и стока, величинам.

П о м етодике [118] уточнены годовы е суммы осадков в з а ­ падной части Больш ого К ав казско го хребта — значительны е п ло­ щ ади н а об ращ енны х к морю склон ах получаю т около 4000 мм осадков.

И з косвенны х приемов д л я районов, где суммы осадков за год менее 500 мм, упом янем ещ е согласовани е с гран и цам и р а с ­ тительны х зон, которы е количественно сопоставим ы со зн ач е­ ниями радиационного индекса сухости [1, 27], радиационны м б алан сом и тем сам ы м с количеством осадков.

2.4. Учет влияния водоемов и лесистости

В лияние водоемов (внутренние и окраинны е моря, крупны е о зер а и во дохрани ли щ а) н а распределени е осадков связан о с и х терм ическим и свойствам и, гладкостью з е р к а л а воды и отчасти топограф ией местности (котловины ) [70, 93, 115, 155, 169, 191].

Е стественно, что терм ические разл и чи я п роявл яю тся п реж де всего в период откры той, а не зам ерзш ей водной поверхности.

Водоемы по своей терм ике и м алой ш ероховатости обычно

2. Картографирование сумм осадков ум еньш аю т осадки. В летний сезон зн ач и тельн ая д оля осадков о б р азу ется за счет термической конвекции. О днако имеиио Б этот период относительно холодн ая поверхность водоемов п ре­ пятствует ее развитию. Весной и летом в воздуш ном потоке н ад относительно холодны ми поверхностями водоемов появляется н исходяш ая составляю ш ая. В сторону уменьш ения осадков дей ­ ствует и сравнительно м а л а я ш ероховатость зеркальн ой поверх­ ности водоемов. Н а д незам ерзаю щ им и водоем ам и осенью и зи ­ мой возникаю т воздуш ны е потоки с восходящ ей составляю щ ей.

О б р атн ая карти н а возни кает н ад зам ерзаю щ им и водоем ам и — терм ические разл и чи я сгл аж и в аю тся или совсем исчезаю т. Со­ хр ан яется лиш ь ф актор пониженной щ ероховатости. П оэтому п роявление отрицательного эф ф екта воздействия водоемов з н а ­ чительно ослаблено.

В гористой местности отрицательное терм ическое воздейст­ вие водоема на восходящ ие дви ж ени я воздуха н акл ад ы в ается на аналогичное влияние котловин. Н апри м ер, н ад оз. Б ай к а л в ы ­ п ад ает за год почти в три р а за меньш е осадков, чем в районе И ркутска.

О зера, водохранилищ а или их части, д л я которы х характерн ы низкие плоские берега, позволяю т вы явить количественно в л и я­ ние именно зе р к а л а водоем а, исключив ф актор рельеф а. Причем д л я подобной оценки необходимо вы делять осадки в зави си м о­ сти от н ап равл ен и я ветра.

Сущ ественную роль в уменьш ении осадков н ад водоемам и и граю т их р азм еры и глубина, которая сказы вается на термике.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
Похожие работы:

«Модуль "iBank 2 для 1С:Бухгалтерии" Руководство пользователя Модуль "iBank 2 для 1С:Бухгалтерии" Содержание Общие сведения Требования Установка и настройка модуля Получение модуля Установка модуля Начало работы Первый запуск модуля Создание профиля Редактирован...»

«ЛИТЕРАТУРОВЕДЕНИЕ УДК 821.511.132-14(470.13) А. В. Малева ПОЭЗИЯ ЦЕННОСТИ ЖИЗНИ И ПОВСЕДНЕВНОСТИ: НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПОЭТИКИ АЛЕКСАНДРЫ МИШАРИНОЙ Статья посвящена творчеству Александры Мишариной – первой крупной коми поэтессы. К...»

«Общество с ограниченной ответственностью "Атрика-96" г. Екатеринбург, ул. Фрунзе 35а, оф.100 http://atrika96.ru тел. (343) 3-422-433 8-800-333-20-90 e-mail: info@atrika96.ru Увольнение сотрудника в 1С:ЗУП 2.5. Удержание за использованный авансом отпуск. Немного теории. Согласно ст. 84.1 ТК РФ, днем прек...»

«МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИИ ДЕПАРТАМЕНТ ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ САМОЛЕТА АН-24 (АН-24РВ) В настоящее Руководство по летной эксплуатации самолета Ан-24 (Ан-24РВ) внесены изменения № 1-33, 35. Все термины и единицы измерения приведены в соответс...»

«П.В. Алексеев Горно-Алтайский государственный университет Томский государственный университет Хафиз в творческом сознании А.А. Фета* Аннотация: Статья посвящена реконструкции концепта "Хафиз" в творческом сознании А.А. Фета на основе лирического цикла "Из Гафиза". Ставится вопрос о типол...»

«Дарья Донцова Кулинарная книга лентяйки OCR Альдебаран http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=118880 Кулинарная книга лентяйки: ЭКСМО; Москва; 2003 ISBN 5-699-02224-4 Аннотация Дорогие читатели! Не удивляйтесь, что я, Дарья Донцова, вмест...»

«Мастер-класс Подготовка геометрической модели в PREP7 и DesignModeler для создания сетки гексаэдров Александр Чернов, ЗАО "ЕМТ Р" Вопрос о разбивке геометрических моделей • генератор сетки расчетного модуля на конечные элементы (КЭ) преимущественно DesignSimulation сред...»

«Данная электронная книга свободна для некоммерческого использования и распространения при условии, что Вы не будете изменять текст книги. Оригинал книги (актуальная версия перевода) всегда доступен на сайте электронного издательства Ex Nord Lux DIGITAL http://nordlux-digi.org МИГЕЛЬ СЕРРАНО НЛО ГИТЛ...»

«МегаФон-Всё включено L Тарифный план действует для абонентов, заключивших договор об оказании услуг связи на территории Республики Мордовия Авансовая система расчетов.Стоимость перехода на тарифный план: 0,00р. в случае смены тарифного плана первый раз...»

«Неделя 2. ДЗБО и единство буддизма Введение В последней сессии мы исследовали разнообразие буддийской традиции, в особенности три "яны" – "пути" или "колесницы", на которые он разделился. В этой сессии мы рассмотрим единство, лежащее в основе э...»

«1 Эволюция представлений о грязевом вулканизме Южно – Каспийской впадины Ад.А. Алиев Институт геологии НАНА Az 1143, Баку, пр. Г. Джавида 29 А E-mail: ali_ad@rambler.ru В докладе представлены направления научных исследований в области г...»

«ИБН БААЗ. МОЛИТВА, ЕЕ ДОБРОДЕТЕЛЬ И ПОРЯДОК ЕЕ СОВЕРШЕНИЯ Молитва это второй столп Ислама и самый важный после свидетельства "нет божества, кроме Аллаха, и Мухаммад посланник Аллаха". Молитва связь раба с его Госпо...»

«Экспертное заключение по отчетным материалам и результатам работ по этапу государственного контракта на тему:Исполнитель: Стоимость этапа (руб.): Срок исполнения этапа (начало-окончание): Стоимость контракта (руб.): Срок исполнения контракта (начало-окончание): Состав представленных отчетных материалов и результатов работ:...»

«Зубчатые муфты автоматической коробки передач zf 9hp48 DISCOVERY SPORT В коробке передач используются две зубчатые муфты; зубчатая муфта A соединяет входной вал с солнечной шестерней S2 и коронной шестерней R1; и зубчатая муфта F соединяет солнечные шестерни S3 и S4 с центрирующей пластиной, уст...»

«УДК 536.42 Велиев Давид Элманович, Набережночелнинский институт ФГАОУ ВО "Казанский (Приволжский) федеральный университет", ассистент; gotoindvdum@gmail.com ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Н...»

«аlll ФИЛОСОФСКАЯ КЛАССИКА: ~. ВПЕРВЫЕ НА РУССКОМ PERAlqlllllwl CIBET CEP.I: I.C.Cmllll Ilpelc81Iml •• ) •. '-'ар.СIII A.AJgCIII18 C.C.18~11111 A.I.OZ'II E.llmpllcKIR A.M·'lmRIII~ А. CM.,I.I АРILТОТЕЛОУL ЕУ LlHMEIA H8IKA f3tf3л il А-е Российская Академия Наук Институт...»

« ьюб    ПРАВИЛА ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ И ЗАСТРОЙКИ МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "БОКИНСКИЙ СЕЛЬСОВЕТ" ТАМБОВСКОГО РАЙОНА ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ       АО "Тамбовский областной земельный фонд" Правила землепользования и застройки муниципального образования "Бокинский сельсовет" Заказчик проекта: Администрация муниципального образова...»

«Системы будущего Решения для сетей общего пользования Волоконнооптические и медные технологии В будущее с R&M ЛИДЕР В ОБЛАСТИ КОММУНИКАЦИЙ Для удовлетворения требований, которые могут возникнуть в будущем, совершенные коммуникацио...»

«Б1.В.ОД.12. Бухгалтерский учет и аудит Цели и задачи дисциплины Цель: освоение теоретических знаний в области методологии и организации бухгалтерского учета и налогообложения, приобретение умений использовать эти знания в профессиональной деятельности и формирование необходимых компетенций.Задачи: законодательной основы бухгалтерского учета...»

«СОДЕРЖАНИЕ: ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАЛОГА НА ДОБАВЛЕННУЮ СТОИМОСТЬ НДС по российскому законодательству 1.1.1.2. Налоговая нагрузка и необходимость налоговой оптимизации ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ПЛАТЕЖЕЙ ПО НДС В ООО "ЮНИКОН" 2.1. Динамика изменения выручки и НДС 2.2. Анализ налоговой нагрузки ГЛАВА 3. ПУТИ СНИЖЕНИЯ П...»

«Министерство образования и науки Пермского края VI ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ФОРУМ "Как обогнать свет или что институты образования могут предложить современному обществу?" ДЕЛОВАЯ ПРОГРАММА XIX специализированной выставки "Образование и карьера – 2017...»

«Зміст 1. ЩО ВАМ НЕОБХІДНО ДЛЯ ПОЧАТКУ РОБОТИ З МОДУЛЕМ "ЕЛЕКТРОННИЙ ДОКУМЕНТООБІГ" 2. ПЕРЕВАГИ ЕЛЕКТРОННОГО ДОКУМЕНТООБІГУ В ПОРІВНЯННІ З ПАПЕРОВИМ ДОКУМЕНТООБІГОМ ЗНАЙОМСТВО З ІНТЕРФЕЙСОМ РОЗДІЛУ ПЕРВИННІ ДОКУМЕНТИ 3. НАЛАШТУВАННЯ ОБМІНУ...»










 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.