Условия формирования снежного покрова на Урале

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет»

Географический факультет

Кафедра метеорологии и охраны атмосферы

УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СНЕЖНОГО ПОКРОВА НА УРАЛЕ

Курсовая работа

студентки 3 курса

Н.А.Нечаевой

Научный руководитель

к.г.н., доцент

А.А. Поморцева

Пермь 2012



Оглавление

снежный покров урал температурный

Введение

1. Образование снежного покрова

1.1 Основные условия, определяющие структуру и физические свойства снежного покрова

1.2 Влияние характера подстилающей снег поверхности и температурного режима внутри снежного покрова

2. Свойства и методы изучения снежного покрова

2.1 Свойства снежного покрова

2.2 Методы изучения снежного покрова

3. Высоты снежного покрова Пермского края

3.1 Экстремальные значения высоты снежного покрова

3.2 Средние значения высоты снежного покрова

Заключение

Библиографический список



Введение

Значение снежного покрова в природной и хозяйственной деятельности человека огромно, особенно велико оно в земледелии и транспорте. В круговороте воды в природе снежный покров играет роль своеобразного природного водоема - аккумулятор твердых осадков в зимнее время и источника водообразования весной при таянии снега. Для целей практического использования снежного покрова первостепенное значение имеют проблемы изучения его физических свойств, формирования и таяния снега.

Залегание снежного покрова зависит от огромного количества факторов. Главными из них являются: количество солнечной суммарной радиации, осадки, а также особенности географического положения.

Цель данной работы: анализ высот залегания снежного покрова на Урале.

Данная цель достигается посредством решения следующих задач:

Сбор информации о высоте снежного покрова в Пермском крае.

Характеристика снежного покрова и методов его изучения.

Определение экстремальных высот снежного покрова.

Вычисление средних высот снежного покрова

Анализ полученных данных.



Глава1. Образование снежного покрова

Снежный покров формируется главным образом за счет твердых осадков (атмосферного льда). Образование ледяных частиц на твердых ядрах требуют затраты большей работы, чем образование капелек воды, поэтому вероятнее всего, что ледяные зародыши возникают в жидкой фазе (через конденсацию).

После завершения стадии роста ледяных частиц они выпадают из облака, образуя у поверхности земли в зависимости от температурных условий твердые или жидкие осадки. Процесс формирования снежного покрова начинается в условиях отрицательного теплового баланса подстилающей поверхности. Основным источником формирования являются твердые осадки. Иногда в пополнении водных запасов снежного покрова играют некоторую роль жидкие осадки, если они выпадают при уже сформировавшемся снежном покрове, и часть их, удержанная снегом, переходит в твердую фазу[9].

Снежным покровом называется лежащий на поверхности земли слой снега, образованный при снегопадах. Следует отметить, что снежный покров образуется не только из льда, выпадающего из облаков. Частично он может пополняться за счет льда, образующегося непосредственно на земных предметах, на поверхности земли, а иногда и на поверхности снега (конденсация). Однако в том и в другом случае это будет лед атмосферного происхождения[9].

Первый выпавший снег лишь в редких случаях остается лежать всю зиму; чаще всего осенью, при возврате теплых дней, снег неоднократно стаивает и затем вновь выпадает. Промежуток времени между выпадениями первого снега и установлением снежного покрова на зиму называют периодом неустойчивого осеннего снежного покрова, или предзимьем.

За период устойчивого снежного покрова условно принимается такой период времени, когда снег, в многолетнем среднем выводе, остается лежать, не стаивая, не менее трех декад подряд. В течение этого периода происходит более или менее непрерывное нарастание толщины снежного покрова. По достижении максимума толщины начинается быстрое разрушение и таяние снежного покрова. Нередко при возвратах весенних холодов снегопады создают вновь непродолжительный снежный покров. Этот период временного весеннего покрова называют периодом весеннего неустойчивого снежного покрова, или послезимья[15].

Процесс выпадения снега называется снегопадом. Строение молодого снежного покрова и его свойства в значительной мере зависят от характера снегопада.

Свежевыпавший снег предохраняет снежный покров от непосредственного воздействия на него метеорологических факторов (солнечных лучей, ветра, дождя, таяния и замерзания).

На процесс расслоения снежного покрова и дифференциацию физических свойств различных слоев снега наряду с метеорологическими факторами и температурным градиентом в толще снега косвенное влияние оказывает также характер распределения снегопадов во времени их интенсивность[15].

Необходимо отметь весьма важное для формирования снежного покрова следующее обстоятельство. Образование снежинок и других видов твердых гидрометеоров в свободной атмосфере может происходить в любое время года и над любыми широтами, так как известно, что уже на высоте 1-2 км в умеренных широтах и 4-5 км в экваториальных в течение круглого года господствуют отрицательные температуры. С другой стороны, известно также, что снежный покров образуется лишь на тех участках земной поверхности, где температура приземного слоя воздуха в течение более или менее длительного времени держится ниже точки плавления льда. Поэтому при прочих равных условиях, например при постоянстве условий образования и выпадения твердых осадков, появление и исчезновение снежного покрова на поверхности земли определяется одним важнейшим и решающим фактором - тепловым балансом подстилающей поверхности. Твердые осадки накапливаются и являются материалом для формирования нового снежного покрова или для увеличения запасов старого в том случае, если они выпадают на подстилающую поверхность, температура которой не выше 0°, а общий приходо-расход (баланс) тепла отрицателен. При переходе теплового баланса от отрицательных его величин к положительным и прогревании подстилающей поверхности до 0° происходит подтаивание снега. Расход снега вследствие таяния в зимний период наблюдается во время оттепелей. В промежутках между снегопадами снег может убывать также за счет испарения (возгонки)[9].

В ходе величин запасов воды в снежном покрове можно отметить лишь общую тенденцию их увеличения от начала к концу зимы. В ряде районов этот ход может сильно нарушаться зимними оттепелями, во время наступления которых иногда сходит значительная часть снега, а то и весь снежный покров.

В связи с этим следует различать: области с постоянным снежным покровом, где снег не успевает растаять за теплый период; области с временным снежным покровом, где снег, накапливаясь в холодное время года, летом полностью стаивает, и области, лишенные снежного покрова, где температура нижних слоев воздуха постоянно выше 0° и снежный покров образоваться не может. В нашей работе мы будем говорить об области с временным снежным покровом[9].

1.1 Основные условия, определяющие структуру и физические свойства снежного покрова

Разнообразие физико-механических свойств снежного покрова зависит как от условий его образования, так и от происходящих в снежном покрове изменений. Изменчивость снежного покрова в пространстве и времени чрезвычайно затрудняет его изучение и создает большие трудности в разработке более или менее исчерпывающей его классификации.

Структура и физико-механические свойства снежного покрова зависят от следующих факторов:

1) характера и формы выпадающих ледяных кристаллов (снежинок), зависящих от метеорологической обстановки в момент образования снега;

2) степени деформации снежинок во время падения;

3) изменения снежного покрова в связи с оседанием инея и изморози и испарением;

4) от уплотнения снежного покрова за счет силы тяжести, подтаивания снега с последующим замерзанием, перекристаллизации снега и фирнизации, механического воздействия ветра и метелей;

5) изменения снега под действием жидких осадков;

6) включения в снежный покров механических примесей (минеральных частиц и пр.);

7) характера подстилающей снег поверхности почвы, ее состояния под снегом (промерзания и пр.)и температурного режима внутри снежного покрова.

Разнообразные сочетания перечисленных основных условий в различных местностях и в различные периоды зимы определяют многообразие физических свойств снежного покрова.

1.2 Влияние характера подстилающей снег поверхности и температурного режима внутри снежного покрова

Вследствие малой теплопроводности снега, при достаточной его толщине почвогрунты часто находятся в незамерзшем состоянии; в то же время в верхних слоях снежного покрова при морозах наблюдаются низкие температуры. Такое распределение температур приводит к тому, что водяные пары, содержащиеся в снежном покрове и талой почве, перемещаются из нижних слоев в верхние, где и конденсируются. В результате такого перемещения на поверхности снежного покрова образуется плотный наст, а у поверхности земли снег приобретает зернистую структуру фирнового снега. Если под снегом находится промерзший грунт с низкими температурами, во время оттепелей и весной водяные пары перемещаются из верхних слоев в глубокие. В этом случае в припочвенных горизонтах происходят уплотнения и фирнизация снега, а иногда и образование ледяной корки на поверхности почвы[15].

Замедленная передача тепла в снежном покрове приводит к тому, что при резких колебаниях температур воздуха разница в температурах различных слоев снега достигает нередко значительной величины. Это обстоятельство приводит к сложным процессам внутриснегового перемещения влаги и на различных глубинах корочек более плотного снега или даже льда, изменению крупного зерна в снеге и вообще к значительному изменению структуры снега.

Так как в период накопления снежного покрова все перечисленные ранее факторы действуют, в зависимости от метеорологической обстановки, с разной интенсивностью и продолжительностью, снежный покров приобретает весьма сложное слоистое строение. Зная процессы формирования снежного покрова и физические свойства снега, отлагающегося при различных условиях, можно по разрезу снежного сугроба восстановить характер метеорологической обстановки в период снегонакопления[15].



Глава 2. Свойства и методы изучения снежного покрова

2.1 Свойства снежного покрова

Снег является наиболее распространенным видом твердых атмосферных осадков. Снежинки, составляющие падающий снег и образующие снежный покров, являются плоскими кристаллами льда весьма разнообразной формы, в основном гексагональной, шестигранной и шестилучевой. Размеры отдельных, свободно падающих в воздухе снежинок доходят до 10 мм.

Состав снежного покрова весьма разнообразен, он имеет слоистое строение, обусловленное целым рядом причин: перемежающимися снегопадами, собственной массой снежинок, возгонкой и сублимацией снежных кристаллов, воздействием атмосферных факторов (солнечной радиации, ветра, других атмосферных осадков и пр.).

Таким образом, снежный покров не является стабильным; его мощность и все физико-механические свойства непрерывно изменяются.

Сухой снежный покров представляет собой двухфазную, а мокрый -- трехфазную систему, состоящую из кристаллов льда, воды и воздуха, содержащего водяной пар.

Рассмотрим основные характеристики снежного покрова.

Толщина снежного покрова.

Толщина снежного покрова зависит как от количества выпадающих в зимний период осадков продолжительности зимнего периода, так и от степени плотности снега. Наибольшей толщины снежный покров достигает в трех районах: на западных склонах Северного Урала и его западных предгорьях (свыше 90 см), на западных склонах Среднесибирского нагорья и примыкающих к нему с запада частях Западносибирской низменности (110-112 см) и на Дальнем Востоке в районах Камчатки, Сахалина и низовьях Амура[15].

Нарастания толщины снежного покрова в районах с различными климатическими условиями происходит различно. В западных и юго-западных районах, с более мягким морским климатом и частыми оттепелями среди зимы, нередко сгоняющим снежный покров, он нарастает неравномерно и скачкообразно. В районах с континентальными условиями климата наблюдается совершенно иной ход нарастания толщины снежного покрова. Начиная с момента установления снежного покрова, до декабря-января происходит быстрое и неуклонное увеличение его толщины до максимальной. В середине зимы устанавливается длительный период с антициклональными условиями погоды и почти полным отсутствием снегопадов и оттепелей.

В Приуральском районе толщина снежного покрова увеличивается по направлению с юга и запада на северо-восток, где в верхнем течении р. Печоры у западных склонов Урала оно достигает более 90 см. С момента установления снежного покрова увеличение его толщины происходит более или менее равномерно и непрерывно до февраля после чего до наступления максимума увеличение толщины замедляется. С конца марта толщина снежного покрова быстро уменьшается, и в мае на большей части территории снег исчезает.

Благодаря устойчивым зимним морозами отсутствию оттепелей снег зимой имеет невысокую плотность и при ветрах приходит в движение. Особенно частые и сильные метели наблюдаются на крайнем севере в зоне тундр, где снег к концу зимы залегает очень неровно. В лесной зоне метели более редки, но все же опасность снежных заносов существует.

Снежный покров горного Урала почти совершенно не изучен. Метеорологические станции, на которых ведутся наблюдения над снегом, расположены в долинах рек и не могут дать характеристики покрова в горных районах. Наибольшей толщины (свыше 100 см) снежный покров достигает на западных склонах и западных грядах Северного и Среднего Урала. Восточные склоны и предгорья сравнительно бедны снегом. Снежный покров в горах в значительной степени образуется за счет изморози. Благодаря постоянным сильным ветрам снег залегает крайне неравномерно и отличается значительной плотностью[15].

Плотность снежного покрова

Одним из основных показателей, определяющих большинство физико-механических свойств снежного покрова, является его плотность.

Плотностью снега называется соотношение объема воды, полученной из снега, к взятому для этого объему снега[13]. Плотность снега является одним из важных показателей возможности использования снега в практических целях (для транспорта, в строительстве и пр.).

Плотность снега в снежном покрове колеблется в больших пределах (от 0,01 до 0,7). Она отличается большой неустойчивостью как в пространстве, так и во времени, что зависит от очень многих причин.

Плотность свежевыпавшего снега зависит от формы снежных кристаллов, температуры и влажности воздуха, силы ветра во время снегопада и многих других факторов. Плотность свежевыпавшего снега находится в прямой зависимости от температуры воздуха при снегопаде. При прочих равных условиях, чем выше температура воздуха, тем больше плотность выпадающего снега[13].

Средние значения плотности снежного покрова и запаса воды в снеге, в отличие от аналогичных значений высоты снежного покрова, вычисляются только по данным тех лет, когда снежный покров образовывался. Плотность снежного покрова начинают измерять лишь тогда, когда его высота достигает 5 см, поэтому весной и осенью крайние декады, для которых указывается высота снега и плотность снега, могут не совпадать, то есть период, за который приводится плотность снега, оказывается короче периода с указанием высоты снежного покрова.

Кроме средней плотности, вычисляют среднюю плотность при наибольшей декадной высоте снежного покрова и при наибольшем запасе воды в снежном покрове. Для получения этих характеристик плотности за каждый год выбирается значение плотности в ту из декад, когда высота снежного покрова или запас воды в снеге были наибольшими.

Высота снежного покрова

Высота снежного покрова - это толщина слоя снега, покрывающего поверхность земли[13].

Для характеристики высоты снежного покрова вычисляют средние ее значения не по месяцам, а по декадам зимних месяцев. Эти величины в начале и конце зимы рассчитываются только в том случае, когда снежный покров наблюдался более чем в 50 % зим. Среднюю величину за декаду получают делением суммарной высоты на все число лет выбранного периода независимо от наличия снега в эту декаду. Если же снег наблюдался менее чем в 50 % зим, то среднюю за данную декаду не вычисляют.

Средние многолетние значения высоты снежного покрова по снегосъемкам вычисляют так же, как и по постоянным рейкам. Поскольку ряд наблюдений по снегосъемкам короче (снегосъемки начаты в 1936 г.), при его обработке полезно сравнивать некоторые результаты с данными, полученными по постоянной рейке. Так проверяются данные о высоте снежного покрова для крайних декад и декад внутри зимы с отсутствием снега в некоторые зимы[13].

Изменчивость снежного покрова

Изменчивость снежного покрова - это сезонность существования как физического тела на границе литосферы и атмосферы, фазовые переходы, сопровождающиеся трансформацией тепловой энергии, огромные потенциальные запасы сосредоточенной в нем кинетической энергии, освобождающейся при переходе снега в жидкую фазу, развитие процессов массо-энергообмена внутри снежной толщи[13]. С этим свойством в значительной степени связаны особенности участия снежного покрова в процессах перемещения вещества и трансформации энергии.

В совокупности все свойства снежного покрова определяют своеобразный характер его участия в развитии ландшафтной сферы в целом и ее частей. В частности, при изучении системы связей в географической оболочке снежный покров можно рассматривать как промежуточное звено, через которое осуществляется обмен веществом, энергией и информацией между отдельными компонентами природы[13].

2.2 Методы изучения снежного покрова

Для изучения снежного покрова ведутся систематические снегомерные наблюдения на гидрометеорологических станциях и постах. Поступающие со станций сведения о снежном покрове используются в различных отраслях народного хозяйства (в сельском хозяйстве, на транспорте и др.), а также в гидрологических и агрометеорологических расчетах и прогнозах.

Систематические наблюдения над снежным покровом были начаты в СССР в восьмидесятых годах XIX столетия по инициативе А. И. Воейкова.

Наблюдения над снежным покровом на равнинной территории России производятся на огромной сети гидрометеорологических станций и постов и на специализированных стоковых и агрометеорологических станциях. Наблюдения над снегом в горах осуществляются снегомерными партиями, создаваемыми при опорных гидрометеорологических станциях, обсерваториях и научно-исследовательских институтах. Развиваются и совершенствуются методы определения снегозапасов, позволяющие переходить от данных наблюдений на ограниченных участках к оценке характеристик снежного покрова для больших территорий[9].

К числу основных характеристик снежного покрова относятся его высота, плотность, запас воды в снеге и процент покрытия снегом окружающей местности.

На гидрометеорологических станциях и постах ведутся следующие наблюдения:

1) определение наличия снежного покрова и степени покрытия снегом окружающей местности;

2) ежедневные наблюдения над высотой снега по постоянным снегомерным рейкам и ежедекадные наблюдения над плотностью снега;

3) декадные снегомерные съемки на полевом и лесном участках и на поляне в лесу;

4) снегомерные съемки в балках и оврагах по специальному зданию;

5) съемки ледяной корки у поверхности земли;

6) ежедневные наблюдения над твердыми осадками по осадкомерам;

7) специальные наблюдения на стоковых станциях;

8) снегомерные наблюдения в горах;

9) авиаразведки снежного покрова[9].

Наличие снежного покрова отмечается в те дни, когда в момент утреннего стока наблюдений вся видимая окрестность или больше половины ее были покрыта снегом. Степень покрытия снегом окружающей местности определяется в утренний срок путем осмотра видимой окрестности с одного и того же наиболее возвышенного пункта и оценивается на глаз в баллах[9].

В исследованиях, где требуется иметь более надежные и точные данные, наблюдатель становится всегда на одно и то же наиболее возвышенное место и, поворачиваясь поочередно в сторону стран света (С, В, Ю, З), определяет процент покрытия для каждого направления. Затем вычисляется процент покрытия снегом для всей местности с учетом размеров площадей в каждом направлении.

Наблюдения по постоянным рейкам производятся ежедневно в утренний срок на двух специально выбранных участках, открытом и защищенном от ветра, или на одном из них. Каждый из участков оборудуется тремя постоянными снегомерными рейками, установленными на расстоянии не менее 10 м друг от друга.

Открытый участок, площадью не менее 400 м2, выбирается среди ровного обширного поля (луга) с таким расчетом, чтобы расстояние до ближайшего леса или крупных сплошных построек было не меньше 20-кратной высоты деревьев или построек[9].

Защищенный участок той же площади выбирается на поляне в лесу или на достаточно большом дворе (не менее 400 м2), окруженном со всех сторон постройками или деревьями, так чтобы снег, сметаемый с крыш и крон деревьев, не попадал на выбранный участок. Постоянные рейки на выбранном участке устанавливаются на расстоянии не менее 10 м от построек и деревьев.

Плотность снега на открытом и защищенном участках измеряется утром после отсчета по рейкам один раз в пятидневку - в последний день каждой декады.

Наблюдения на сети за высотой снега по постоянным рейкам начаты в России с 1891 г., а за плотностью снега - с 1904 г. До 1923/24 г.эти наблюдения были относительно малочисленными. В настоящее время они производятся на станциях и постах и по сравнению с другими видами снегомерных наблюдений являются наиболее массовыми[9].

Декадные снегомерные съемки на станциях производятся в течение зимы в последний день каждой декады, а в периоды зимних оттепелей и весеннего снеготаяния - в последний день каждой декады на трех участках: открытом (поле, луг), в лесу под кронами деревьев и на лесной поляне. Если в радиусе не более 3 км от станции нельзя найти всех трех участков, то снегомерные съемки проводятся на тех участках, которые оказалось возможным найти.

Промерная линия на открытом участке прокладывается в виде равностороннего треугольника с общей длиной сторон не менее 1 км. На лесном участке, имеющем площадь не менее 1 га, разбивается от 2 до 5 параллельных промерных линий на расстоянии не менее 20 м одна от другой и общей длиной около 500 м. Крайние промерные линии должны находиться на расстоянии не менее чем 100 м от опушки леса. Поляна в лесу должна располагаться в глубине леса на расстоянии не менее 100 м от опушки. Промерные линии на ней общей длиной около 500 м разбиваются так же, как и на лесном участке, но с расчетом, чтобы крайние линии проходили на расстоянии не менее 10 м от деревьев, ограничивающих поляну. Высота снега на всех участках измеряется через каждые 10 м, плотность снега - через каждые 100 м. Декадные снегомерные съемки на открытом (полевом) участке были введены в программу наблюдений станции с 1931-1932 гг. и большое распространение получили с 1935 г.[9].

Снегомерные съемки в балках и оврагах производятся по специальному заданию на станциях, расположенных в степных и лесостепных территориях России.

Наблюдения над зимними осадками относятся к числу основных гидрометеорологических наблюдений на станциях. В прежние годы эти наблюдения проводились с помощью дождемеров, не улавливающих большой доли зимних осадков. В настоящее время дождемеры заменены осадкомерами [9].

На стоковых станциях наблюдения за снежным покровом производятся на водосборах и стоковых площадках с целью определения запасов воды в снеге на водосборе, степени покрытия последнего снегом, ледяной корки у поверхности земли и талой водой, изучения характера и динамики снегонакопления и снеготаяния в зависимости от местных физико-географических условий и получения данных для построения кривых распределения снегозапасов на водосборе.

Снегомерные съемки стоковых станций на водосборах ведутся по незамкнутым снегомерным линиям (маршрутам). На маршрутах длиной до 1 км высота снега измеряется в 100 точках через промежутки равной длины. На маршрутах, имеющих длину свыше 1 км, измерения высоты снега производятся через каждые 10 м. Плотность снега измеряется в обоих случаях на каждой десятой точке измерения высоты с двукратной повторностью. На каждом водосборе назначается в зависимости от его формы от 3 до 5 маршрутов. Общая длина маршрутов на водосборах принимается равной при удлиненной их форме примерно пятикратной, а при округлой - трехкратной средней ширине водосбора.

Маршруты разбиваются таким образом, что проходят от водораздела до водораздела примерно на равном расстоянии друг от друга и пересекают долину основного водотока приблизительно под прямым углом. При разбивке маршрутов соблюдается условие, чтобы соотношение длин отрезков, проходящих по угодьям, полям севооборота и элементам рельефа, на всех маршрутах соответствовало процентному их распределению на водосборе. На стоковых площадках прокладывают продольные и поперечные маршруты[9].

Наряду с перечисленными наблюдениями на стоковых станциях дополнительно ведутся также снегомерные наблюдения по программе метеорологических станций и постов.

Основным видом снегомерных наблюдений на стоковых станциях являются упомянутые выше снегомерные съемки по незамкнутым линиям - маршрутам. При этом различают снегомерные съемки сплошные и по характерным маршрутам. Съемки сплошные предназначаются для детальных исследований характеристик снежного покрова по всей площади водосбора и проводятся на малых водосборах по большому числу параллельных маршрутов, которые пересекают водосбор в поперечном направлении отстоят друг от друга на небольшом расстоянии. Маршрут называется характерным, если он проложен с учетом площадей угодий на водосборе и результаты снегомерных съемок пор маршруту оказываются близкими к получаемым по сплошной съемке.

В настоящее время метод снегомерных съемок по маршруту используется также в научных исследованиях, например исследовании точности показаний дождемеров в зимнее время, определении числа промерных точек по маршруту, необходимых для обеспечения соответствующей точности результатов снегомерных съемок, определении снегозапасов в бассейне, исследовании условий формирования весеннего половодья, изучение условий перезимовки озимых посевов и для решения ряда других задач.

Снегомерные наблюдения в горах производятся по маршрутам и на специально выбранных снегомерных пунктах. Назначением их является получение сведений, необходимых для гидрологических расчетов и прогнозов стока талых вод, изучения климата горных районов и решения таких задач, как регулирование стока горных рек путем искусственного ускорения или замедления таяния снежников и ледников, борьба со снежными заносами, лавинами и обвалами и с неблагоприятными последствиями снеготаяния.

Основным способом изучения снежного покрова в горах являются снегомерные съемки по линейным маршрутам и на снегомерных пунктах. На гидрометеорологических станциях, расположенных в горных районах, применяются также ежедневные наблюдения по постоянным рейкам и декадные снегомерные съемки на полевом и лесном участках[9].

В труднодоступных для снегомерных съемок горных районах для измерения зимних осадков применяются суммарные осадкомеры. Способ определения снегонакопления в горах по сумме зимних осадков в высотных зонах, где не бывает зимних оттепелей, дает неплохие результаты при надлежащем устройстве суммарных осадкомеров и уходе за ними.

Авиаразведки снежного покрова, визуальные и с применением аэрофотосъемки, производятся на территории России некоторыми управлениями гидрометеорологической службы с целью получения сведений о площадях, занятых снежным покровом, степени покрытости их снегом, характере залегания снежного покрова и установления тыла снеготаяния (на равнине) и границ снеговой линии (в горах)[9].

Авиаразведки не устраняют необходимости наземных снегомерных наблюдений и являются лишь дополнением к ним. Эффективным является сочетание сплошной наземной снегомерной съемки перед началом снеготаяния в исследуемом речном бассейне с авиаразведками схода снега на той же территории в период снеготаяния. В этом случае по кривой распределения снегозапасов на территории бассейна, построенной по данным снегомерной съемки и площадям схода снега, можно определить объем и слой талых вод за промежутки времени между полетами, т.е. получить исходные величины, необходимые для гидрологических расчетов и прогнозов.

Идея применения методов авиаразведки для оценки процента покрытия снегом равнинных территорий возникла в связи с необходимостью обеспечения сведениями оперативных прогнозов. С этой целью 5 апреля 1947 г. Центральным институтом прогнозов была произведена аэрофотосъемка в одном из районов бассейна р. Москвы.

Ошибка в аэровизуальном определении процента покрытия снегом местности группой наблюдателей может доходить до 16-17 %. Максимальная ошибка одного наблюдателя не превышает 20 %. Определения площадей покрытия снегом по материалам аэрофотосъемок могут дать отклонения от истинных площадей порядка 6-7%[9].

Применение аэровизуальных наблюдений и аэрофотосъемок целесообразно при исследовании достаточно больших площадей. В тех случаях, когда стоит задача детального исследования схода снега на небольших водосборах и экспериментальных площадках, применяется наземная фотография. Исследуемый участок фотографируется в течение периода снеготаяния с одной и той же точки стояния при установке камеры по каким-либо ориентирам в одном и том же определенном положении.

Для определения полученных на плане площадей покрытия снегом применяется способ взвешивания. Этот способ заключается в том, что из полученного плана вырезаются площади, покрытые снегом, и взвешиваются с большой точностью на аналитических весах. Для контроля взвешивается весь план, а также изображенные на нем участки, свободные от снега[9].



Глава 3. Высоты снежного покрова Пермского края

Изучение снежного покрова является актуальным в настоящее время. Значение снежного покрова влияет на такие отрасли как сельское хозяйство, горнодобывающая промышленность, транспорт и многие другие.

В работе были рассмотрены данные о высоте снежного покрова семнадцати метеорологических станциях Пермского края в период с 1966 по 2010 год. Проанализировав все данные, были определены максимальные и минимальные высоты снежного покрова. Также были вычислены средние высоты снежного покрова по каждой станции за весь период.

3.1 Экстремальные значения высоты снежного покрова

Рассмотрим табл.2 максимальных и минимальных значений снежного покрова на каждой станции за весь период:

Таблица 2

Экстремальные значения высоты снежного покрова, см

Станция	Макс. значение	Года	Минимал. значение	Года
Ныроб	122	1997 -1998	72	2008 -2009
Вая	121	1991 -1992	73	2004 -2005
Усть-Черная	97	1997 -1998	49	2008 -2009
Чердынь	153	1978 -1979	64	1995 -1996
Гайны	109	1990 -1991	52	2008 -2009
Коса	99	2000 -2001	48	1995 -1996
Кочево	106	1990 -1991	55	2008 -2009
Березники	134	1997 -1998	73	1969 -1970
Губаха	133	1997 -1998	67	2008 -2009
Добрянка	99	1997 -1998	46	1983 -1984
Бисер	157	1978 -1979	75	1987 -1988
Верещагино	91	1990 -1991	40	1983 -1984
Пермь	88	1998 -1999	45	1996 -1997
Кын	93	1978 -1979	42	1987 -1988
Кунгур	79	2000 -2001	23	1979 -1980
Ножовка	85	1967 -1968	39	2005 -2006
Октябрьский	135	1978 -1979	63	1983 -1984

По данным табл.2 видно, что абсолютный максимум высоты снежного покрова (157 см) был зафиксирован на метеостанции Бисер зимой 1978-1979 гг. Также стоит отметить, что в эту зиму максимальная высота снежного покрова была зафиксирована еще на 4 метеостанциях. Зима в эти годы была очень холодной и многоснежной. Холодные температуры воздуха сформировались в связи с вторжением выхоложенных воздушных масс из Арктики, а выпадение большого количество осадков было связано с Западным циклоном. Во многих источниках отмечается, что максимальные снегозапасы Пермского края превышали нормальные показатели в два и более раз именно зимой 1978-1979 гг.

Зимой 1997-1998 гг. отмечаются 5 станций с максимальной высотой снежного покрова (до 134 см). Зима этих лет характеризовалась теплой и многоснежной. На территории Пермского края высота снежного покрова была в 1,5 - 2 раза выше нормы.

Абсолютный минимум снежного покрова составил 23 см. Такая высота зафиксирована в 1979-1980 гг. на метеорологической станции Кунгур. Но наибольшая частота минимальных значений высоты снежного было зафиксировано в 2008-2009 гг. Этой зимой устойчивый снежный покров образовался почти на месяц позже, и нарастание его происходило очень медленно. Почти повсеместно осадков выпало меньше нормы.

В Приложении табл.1 не предоставлялись данные о высоте снежного покрова зимы 2011-2012 гг., но стоит отметить, что эта зима оказалась самой сухой за последние более чем 60 лет. Сумма осадков за три зимних месяца составила по северу края 65 - 105 мм (в 1,5 - 3 раза меньше нормы), по югу выпало 25 - 45 мм осадков (в 2,5 - 4 раза меньше нормы). Высота снежного покрова к концу зимы в южном районе Пермского края составляла всего 20 - 30 см, что в 3 раза меньше обычного. Большая часть зимних осадков выпала в декабре. Январь и февраль были необычайно сухими, за два зимних месяца выпало 10-25% от нормы осадков. Такой экстремальный дефицит осадков происходил в циркуляционный период, который начался с 21 января. Высотно-теплый антициклон с Западной Сибири начал дрейфовать через Урал на северо-запад, и заблокировал западный перенос. Период с 21 января по конец февраля характеризовался полным блокированием зонального переноса, господством антициклональной погоды, аномально высокими атмосферным давлением, умеренными морозами и отсутствием осадков[19].

3.2 Средние значения высоты снежного покрова

В Приложении табл.1 приведены данные средней высоты снежного покрова по каждой станции за весь период. На основе которых вычислим средние значения высоты снежного покрова за каждую декаду по всему периоду ( если за декаду нет более 10 значений, среднее не вычисляется) и занесем их в таблицу:

Таблица 3

Средние значения высоты снежного покрова, см

Станция	дек	январь	февраль	март	апрель
	II	II	III	I	II	III	I	II	III	I	II	III
Ныроб			80,8	85,3	89,6	90	93,1	94,9	89,8	79	60,1	37,1
Вая	48,1	69,7	72,8	77,9	82,7	86,1	86,6	88,3	84,3	76,2	60,6
У-Черн	36,3	58,1	62,6	66,8	68,3	73	75	75,1	72,9	56,7	39,5
Черд	54,5	78,7	84,2	90,3	95,8	98,3	99,7	101	95,6	83,7	41,8
Гайны	39,1	60,9	62,9	63,8	69,1	72,7	74,4	76,6	72,6	61,8	40,7
Коса	36,3	59,5	55,5	63,2	68,4	69,6	72	73,8	71,3	59,2	40,1
Кочево	37,7	55,6	59,3	63,6	65,8	69,9	70,4	71,1	66,9	55,3	37,2
Березн	49,3	70,1	75,2	75,8	84	85,6	84,9	88,8	84,6	73,4	51,2
Губаха	43	67,2	79,8	83,4	85,4	92,5	92,8	92	88,9	70,6	46,1
Добря	32,3	49,7	52,4	57,2	62,9	62,3	64,9	64,4	60,2	48,4	29,6
Бисер	65,6	88	75,8	94	105	107	110	109	110	105	87,9	64,7
Верещ	27,8	44,1	44,6	53	56	55,8	56,5	58,1	52,8	38,8
Пермь	30,5	49	51,7	56,3	60,3	60,7	60,8	59,6	52,7	33,2
Кын	30	42,5	48,7	54,4	57,2	58,5	59,5	59,5	56,3	46,3
Кунгур	22,7	38,1	41,7	45	49	50	49,3	47	39,5	23,6
Ножов	23,9	43,2	47,1	51,1	54,4	55,4	55,7	54,7	48,4	36,6
Октябр	47,8	69,4	74,1	78,5	84,3	98,7	86,8	87,3	84,1	70,4	45,4

По информации, приведенной в табл.3, составим графики средних высот снежного покрова, разделив метеорологические станции на три группы: 1) станции северной территории, 2) станции центральной территории, 3) станции южной территории Пермского края.

Рис.1 Средняя высота снежного покрова в северной части Пермского края, см

Данный рисунок показывает, что наибольшая распределение средняя высота снежного покрова наблюдается на метеостанции (МС) Чердынь, а наименьшая - на станциях Усть-Черная и Гайны. Проанализировав Приложение табл.1, можно отметить что на МС Чердынь снежный покров начинал устанавливаться во вторую декаду октября, в то время как на других станциях северного района только в конце месяца. Следовательно, снежный покров начинал там накапливаться раньше и. Учитывая тот факт, что географическое положение благоприятствует выпадению большого количества осадков, именно на этой станции наблюдается наибольшая средняя высота снежного покрова с абсолютным максимумом 101 см (вторая декада марта).

Метеостанции Усть-Черная и Гайны имеют сходное залегание снежного покрова и оно является наименьшим по сравнению с остальными метеостанциями в северной части Пермского края. В первую очередь это связано с тем, что эти станции находятся на северо-западе края недалеко друг от друга. Во второй декаде ноября средняя высота снежного покрова на этих станциях в среднем равна 18 см, в то время как на других станциях превышает 20 см.

Рис.2 Средняя высота снежного покрова в центральной части Пермского края, см

В центральной части Пермского края наибольшая средняя высота снежного покрова наблюдается на МС Губаха, достигая максимума 92,8 см в начале марта. Обильное выпадение осадков в холодный период года в этом районе приводит к большим высотам снежного покрова.

Наименьшая высота снежного покрова зафиксирована на станции Добрянка с максимумом всего 64,9 см (в первой декаде марта). Это можно объяснить двумя причинами. Во-первых, на МС Добряка в среднем выпадает 535 мм осадков в год, что значительно меньше среднего количества осадков в Пермском крае (725 мм). Во-вторых, станция находится в холмистой местности. На вершинах холмов может происходить сдувание снега, что снижает высоту снежного покрова.

Рис.3 Средняя высота снежного покрова в южной части Пермского края, см

На данном рисунке выделяется метеостанция Октябрьский. На ней зафиксирована наибольшая высота снежного покрова в южной части Пермского края (98,7 см). Большие высоты снежного покрова на станции Октябрьский можно связать с ранним установлением устойчивого снежного покрова. В 1/3 зим на данной станции снежный покров устанавливался во второй декаде октября, а в 1976 г. даже в первой. Метеостанция Октябрьский находится в пониженной форме рельефа, где происходит накопление снежного покрова.

Наиболее низкие высоты снежного покрова наблюдается на станции Кунгур, с максимумом всего 50 см. Такое распределение снежного покрова на станции Кунгур можно связать с небольшим количеством осадков. Здесь их выпадает 489 мм в год, в холодную часть года выпадает 120 мм [18]. Также, проанализировав Приложения табл.1, стоит отметить, что лишь в несколько зим снежный покров начинает устанавливаться во вторую декаду октября, имея среднюю высоту 2,5 см, а во второй декаде ноября средняя высота снежного покрова достигает всего 10,4 см.

В Центральной части Пермского края отдельно стоит рассмотреть МС Бисер, т.к. эта станция имеет свои физико-географические особенности в местоположении.

Рис.4 Средняя высота снежного покрова метеостанции Бисер, см

МС Бисер отличается наибольшей высотой снежного покрова в Пермском крае. Проанализировав табл.2, можно сделать вывод, что абсолютный максимум снежного покрова (157 см) был зафиксирован на этой метеостанции. Также стоит отметить, что на МС Бисер был зафиксирован и абсолютный максимум минимального значения снежного покрова (75 см). Такие высоты снежного можно связать с рельефом местности данной МС. МС Бисер находится в котловине, которая определяет значительную высоту снежного покрова. Как известно, максимальное накопление снега происходит в пониженных местах (котловинах, долинах рек).



Заключение

В ходе проделанной работы были определены экстремальные высоты снежного покрова в Пермском крае. Наибольшее максимальное значение высоты снежного покрова было зафиксировано на метеостанции Бисер (157 см). Наименьшее минимальное значение - на метеостанции Кунгур (23 см). Такие высоты прежде всего объясняются выпадениями осадков, а также особенностями географического положения метеостанций.

Во второй части практического задания были вычислены средние высоты Пермского края, которые были графически изображены. Проанализировав графики, мы определили, что главными факторами залегания снежного покрова служат тип климата и осадки, а также географическое положение местности, которое формирует азональное залегание снежного покрова.

Проанализировав данные о высоте снежного покрова, можно сделать вывод, что разнообразные физико-георафические условия Пермского края и его значительная протяженность в меридиональном направлении способствует формированию своеобразных условий залегания снежного покрова. Частично нарушается зональность залегания снежного покрова, что приводит к его неравномерному распределению.



Библиографический список

Бачурина А.А. Условия образования осадков холодного полугодия и возможности их прогноза / А.А. Бачурина, З.Л. Туркетти. - Л.: Гидрометеоиздат, 1955. 164с.

Башлаков Я.К. Снежный покров и его влияние на природные процессы и хозяйственную деятельность. Л.: Наука, 1983. 65с.

Бялобжеский Г.В. Снег и лед. М.: Гостехиздат, 1953. Вып. 36. 64 с.

Вейнберг Б.П. Снег, иней, град и лед и ледники.- 2-е изд., доп.и перераб. - М-Л, 1936. 231с.

Дюнин А.К. В царстве снега. Новосибирск, 1983. 109 с.

Зубян Ж. Возникновение и развитие циклонов и антициклонов. Л.: Гидрометеоиздат, 1949. 52 с.

Калинин Н.А. Энергетика циклонов умеренных широт: Пермь: Изд-во Перм. Ун-та, 1999. 190 с.

Копанев И.Д. Климатические аспекты изучения снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 226 с.

Кузьмин П.П. Формирование снежного покрова и методы определения снегозапасов. М.: Гидрометеоиздат, 1960. 171 с.

10. Литвинов И.В. Формирование и преобразование атмосферных осадков на подстилающей поверхности. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 232 с.

11. Мордунов В.К. Основы метеорологии, климатологии. Метеорологические приборы и методы наблюдений. Новосибирск: Феникс, 2005. 331 с.

12. Мухаметдинова Э.А. Геосистемная сущность снежного покрова // Естественные и технические науки. 2009. № 4. С. 274 - 277.

13. Нефедьева Е.А. Влияние снежного покрова на ландшафтные связи. М.: Наука, 1975. 78 с.

14. Погосян Х.П. Циклоны. М.: Гидрометеоиздат, 1976. 148 с.

15. Рихтер Г.Д. Роль снежного покрова в физико-географическом процессе // Тр. / Ин-т географии АН СССР. 1948. - Вып.40. - С. 171 - 174.

16. Рихтер Г.Д. Снежный покров, его формирование и свойства. М-Л: Издательство АН СССР, 1945.

17. Степанов П.Н. Урал. М., 1953. 144 с.

Размещено на www.allbest.