Материал: Исследование изменений погоды в городе Твери на фоне мировых климатических процессов

Исследование изменений погоды в городе Твери на фоне мировых климатических процессов

Министерство образования и науки Российской Федерации

Тверской Государственный Университет

Дипломная работа

по географии

«Исследование изменений погоды в городе Твери на фоне мировых климатических процессов»

Тверь 2015 г.

ВВЕДЕНИЕ

Все чаще мы слышим и читаем о том, что ученые всего мира ведут споры на тему "глобального потепления". Этой проблеме посвящены многие исследования мировых институтов, собираются специальные международные конгрессы для разработки мер по предотвращению потепления, выходят фантастические фильмы о всемирной катастрофе из-за изменения климата. Нас постоянно пугают, тем, что нас ожидает в будущем. Многие высказывания и статьи противоречат друг другу, вводя в заблуждение. Глобальное потепление для многих уже стало «глобальной путаницей», а некоторые и вовсе потеряли всяческий интерес к проблеме изменения климата.

На уроках "Природоведения" мы начали вести дневник наблюдений за погодой. Сравнивая среднюю температуру времён года, мы заметили, что наши зимы и вёсны становятся теплее, а погода - всё более изменчивой и непредсказуемой.

Опираясь на исследования в разных странах мира, а также на материалы полученные на уроках мы смеем предположить. что при общей направленности климата в мире на потепление наш город не станет исключением из данной тенденции.

Следовательно мы выдвигаем гипотезу: " Климат города Твери изменяется в сторону потепления, что является общей закономерностью части мировых климатических процессов".

В результате наших наблюдений возникла тема исследования «Климат города Твери - составная часть мировых климатических процессов и закономерностей».

Цель нашего исследования - доказать, что климат в городе Твери изменяется в сторону потепления, как и во всем мире.

Задачи нашего исследования:

Анализ научной литературы по теме исследования.

Создание «Дневника наблюдения за погодой».

Посещение метеостанции в поселке Змеёво.

Беседа с сотрудниками Гидрометцентра.

Изучение температуры, видов осадков и их динамики в Твери за разные временные промежутки.

Объект исследования: Климат города Твери.

Предмет исследования: Изучение изменения местного климата и причины происходящих процессов в городе Твери.

Методы исследования: анализ научной литературы; наблюдение за изменениями элементов погоды; работа с электронной базой данных; сравнение и обобщение полученного материала.

ГЛАВА 1. КЛИМАТ ГОРОДА ТВЕРИ

.1 Анализ подходов к понятиям погода и климат

Погода - это состояние нижнего слоя атмосферы, в определенном месте и в определенное время [1].

Прогноз погоды - предсказание будущего состояния погоды, основанное на анализе изменений и современного состояния погоды на большой территории. Различают прогнозы погоды краткосрочные (от нескольких часов до 1-2 суток) и долгосрочные - малой заблаговременности (3-10 суток) и большой заблаговременности (на месяц и более). Для составления прогнозов погоды составляются синоптические карты. Прогноз погоды основан на предположении, что сходные по начальным характеристикам атмосферные процессы будут иметь и сходное дальнейшее развитие.

Синоптическая карта (карта погоды) - от греческого synoptikos - способный всё обозреть. Карта, показывающая погоду на большой территории на определенный момент. Синоптические карты составляются на время наблюдения, так называемый синоптический срок (в 0, 6, 12 и 18 ч по гринвичскому времени).

Состояние атмосферы и процессы, происходящие в ней, характеризуются рядом метеорологических элементов: давлением, температурой, влажностью, облаками, осадками и ветром.

Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба. За нормальное давление принимают атмосферное давление, равное 760 мм рт. ст. Давление непрерывно изменяется как у поверхности Земли, так и на высоте[1].

Температура воздуха - степень нагретости воздуха, определяемая при помощи термометра. Температура воздуха - одна из важнейших характеристик погоды и климата, она оказывает прямое воздействие на человека, животных, растения, на работу многих механизмов. В России принята стоградусная шкала Цельсия.

Амплитуда температуры воздуха - разность между максимальным и минимальным значением температуры за определенный период (сутки, месяц, год) [1].

Средняя температура - среднее арифметическое значение всех измеренных в течение определенного времени значений температуры. Выделяют среднее суточное, среднее месячное и среднее годовое значение температуры.

Максимальная (максимум) и минимальная (минимум) температуры - наибольшее и наименьшее значение температуры за определенный период времени (сутки, месяц, год, столетие).

Влажность воздуха - содержание водяного пара в воздухе, выраженное в абсолютных или относительных единицах. Абсолютная влажность - это количество водяного пара в граммах на 1 м3 воздуха. Относительная влажность - отношение количества содержащегося в воздухе водяного пара к тому количеству, которое требуется для насыщения воздуха при данной температуре, выраженное в процентах. Из величины относительной влажности можно определить, насколько данное состояние влажности близко к насыщению[1].

Воздушная масса - большая масса воздуха в тропосфере, соизмеримая по занимаемой ею площади с материком или океаном. По своим свойствам (температуре, влажности, запыленности и др.) воздушные массы несут отпечаток условий той области Земли, где они сформировались[1].

Облака - это скопление взвешенных в атмосфере капель воды, или ледяных кристаллов, или смеси тех и других, возникших в результате конденсации водяного пара. По внешнему виду подразделяются на три основные формы: кучевообразные, слоистообразные и волнистообразные (волнистые).

Атмосферные осадки - это содержащаяся влага в облаках, <#"798661.files/image001.jpg">  Фото 1, 2 - Фотографии тающего ледника Pasterze в Австрии в 1875 году (слева) и 2004 году (справа). Фотограф Gary Braasch

  Фото 3,4 - Фотографии ледника Agassiz в Национальном парке ледников (Канада) в 1913 и 2005 годах. Фотограф W.C. Alden

  Фото 4,5 - Фотографии ледника Grinnell в Национальном парке ледников (Канада) в 1938 и 2005 годах. Фотограф: Mt. Gould

В целом за последние сто лет средняя температура поверхностного слоя атмосферы повысилась на 0,3-0,8°С, площадь снежного покрова в северном полушарии снизилась на 8%, а уровень Мирового океана поднялся в среднем на 10-20 сантиметров. Эти факты вызывают определённую озабоченность. Остановится ли глобальное потепление или дальнейший рост среднегодовой температуры на Земле продолжится, ответ на этот вопрос появится только тогда, когда будут точно установлены причины происходящих климатических изменений.

.3. Климатические условия и ресурсы города Твери.

Климат города Твери умеренно-континентальный, характеризующийся переходными чертами от континентального климата восточных районов Европейской территории страны к более влажному климату северо-западных районов.

Климат формируется под влиянием солнечной радиации, которая определяет изменение температуры от зимы к лету, циркуляции атмосферы, выраженной в преобладании западного переноса воздушных масс, перераспределяющего тепло и влагу [4].

Значительную роль в формировании климата играют рельеф, растительность, наличие водоемов, болот в черте города.

Средняя температура февраля −7,6°C, июля +18,7°C, среднее годовое количество осадков − 653 мм. Тверь имеет мягкий климат, с умеренно прохладной и достаточно длительной зимой и нежарким, влажным летом. Сильные морозы или палящий зной бывают достаточно редко. Абсолютный минимум −43,8°C (31 декабря 1978), максимум +38,8°C (7 августа 2010). Самый холодный месяц − февраль, тёплый − июль.

Продолжительность теплого периода с температурой выше 0°C в г. Твери составляет 211 дней, к примеру в г. Торопец − 218, в с. Кесьма (Весьегонский район) − 204. Продолжительность теплого периода с температурой выше 5°C составляет − 170, 175, в и 163 дня соответственно. Продолжительность теплого периода с температурой выше 10°C составляет − 126, 130 и 118 дней [5].

С различными воздушными потоками приходит к нам разный воздух, отличающий друг от друга температурой, влажностью и некоторыми другими качествами.

С запада, с атлантического океана, приходит очень влажный морской воздух умеренных широт (мВУШ). Летом он вызывает похолодание, зимой - потепление, но и зимой и летом приносит большое количество осадков.

С севера, из районов Баренцева моря, приходит к нам холодный арктический воздух (АВ). Зимой с ним связанно понижение температуры до минус 30-40°. В весеннее время вхождение арктического воздуха сопровождается шквалистым ветром, выпадением одновременно снега и дождя, резким понижением температуры. а в теплый период он вызывает ночные заморозки.

С юга иногда вторгается тропический воздух (ТВ). Приходит он чаще всего из средне Азии или Казахстана, в основном весной, летом и осенью. в весеннее время резко повышается температура воздуха, влияет на весенние явления - очень быстро сходит снег, раньше срока распускаются листья на деревьях. Летом с ним связанно повышение температуры до +38°. Осенью тропический воздух вызывает возвраты тепла.

Основным воздухом у нас является континентальный воздух умеренных широт (кВУШ). При нем погода в летний день изменяется следующим образом: утро тихое, ясное; днем появляются легкие кучевые облака, они могут покрывать все небо, часто переходят в кучево-дождевые, и может пойти дождь, поднимается средней силы ветер, но вечером облачность исчезает, ветер прекращается, и погода снова становиться тихой и ясной. зимой этот воздух для нашей области - холодный, с ним связанны понижения температуры до -15, -20° при ясной, малооблачной погоде.

Среднегодовая роза ветров указывает на то, что преобладающими направлениями ветра являются западные и южные румбы. Наибольшую вероятность имеют ветры юго-западного направления, а наименьшую − северо-восточного и восточного направлений, вероятность штиля составляет 5%. В течении года роза ветров изменяется. Зимой наибольшую вероятность имеют юго-восточные, южные и юго-западные ветры на долю которых приходится 50-60% всех случаев, летом роза ветров более однородна, максимум смещается на ветер западного румба: северо-западный, западный, юго-западный.

Среднегодовая скорость ветра - 4, 5 м/с, варьируется от 5,3 м/с в ноябре до 3,4 м/с в августе. В среднем скорость ветра на 1 м/с ниже летом по сравнению с зимним периодом.

Суточный ход скорости ветра наилучшим образом выражен в летнее время - в июне в течение суток изменения составляют 1,7 м/с в 1 час и 3,1 м/с в 13 часов. Зимой суточный ход практически не выражен: в январе изменения составляют 2,1 м/с в 1 час и 2,2 м/с в 7, 13, 19 часов. Сильный ветер (скорость более 15 м/с) довольно редкое явление - всего 10 дней в году [6].

Относительная влажность высока в течение всего года , среднее значение - 70-80%. С октября по февраль влажность устойчиво высока - 84-88% с максимумом в ноябре и декабре (88%). Начиная с марта влажность уменьшается. Структура суточного хода относительной влажности значительно меняется по сезонам. В зимний период он практически не выражен - ночью 88-89%, днем 88-89%. Весной и летом, напротив, контрастность обостряется, например, в мае ночью - 82%, а днем - 54%, а в июле - ночью - 90%, днем - 63% в 13 часов, т. е. суточные амплитуды увеличиваются с 3-4% до 27-28%.

Зимой в Тверской области процент облачности больше чем летом. В среднем облачность составляет 7, 2 балла с максимумом в декабре (8,6 балла) и минимумом в мае-июне (6,4 балла). За год отмечается 175 пасмурных дней, ясных всего 24. Чаще ясная погода устанавливается весной, но не более трех ясных дней подряд за месяц.

Больше всего образуется слоисто-кучевых, перистых и слоисто-дождевых облаков. Зимой развиваются главным образом слоистые и слоисто-дождевые облака, к лету увеличивается повторяемость (до 49%) кучевых форм облачности.

Грозовая деятельность отмечается 25 дней в году в период с апреля по сентябрь. Максимум гроз в июне-июле (7-8 дней в месяц) в полуденные часы. Град - редкое явление, в среднем 2 дня в году. Наиболее вероятен град в мае-июле. За год имеет место от 20 до 60 дней с туманом, чаще всего в период с августа по март. В конце лета - начале осени с туманом бывает в среднем 5 дней в месяц.

Среднее количество осадков колеблется от 560 до 720 мм, в основном они обусловлены циклонической деятельностью, но летом бывают и местные осадки, определяющиеся прогревом территории. Максимум осадков приходится на лето в июле в среднем в г. Твери - 73-83 мм, а зимой в феврале 29-37 мм.

Снег в тверской области выпадает с ноября по март, ранние снегопады возможны в сентябре, поздние - в конце мая - начале июля. Устойчивый снеговой покров, в среднем устанавливается в последней декаде ноября, иногда эта дата отдвигается на декабрь-январь, что резко ухудшает условия зимовки растений, особенно если отсутствие снега сопровождается морозами. Сход снега начинается при весеннем переходе среднесуточных температур через 0° и заканчивается при их переходе через 5°, что бывает, в среднем, 20 апреля. В иные годы снеговой покров полностью сходит к началу марта, но может держаться до начала мая. Средняя продолжительность периода со снеговым покровом 140-150 дней, средняя мощность его 40-60 см, минимум 10-12 см, максимум 70-80 см [5].

Выводы по Главе I: Проанализировав литературные источники было установлено различие между понятиями "погода" и "климат", узнали какие метеорологические элементы являются главными. В результате работы с климатическими картами уточнили, что город Тверь располагается в умеренно-континентальном климатическом поясе, где ведущим является воздух умеренных широт. Тверь имеет мягкий климат, с умеренно прохладной и достаточно длительной зимой и нежарким, влажным летом. Сильные морозы или палящий зной бывают достаточно редко. Преобладающими направлениями ветра являются западные и южные румбы.

ГЛАВА 2. ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА ГОРОДА ТВЕРИ

.1 Изучение температуры, видов осадков и их динамики в городе Твери за период 1964-2014 гг.

В качестве основы для проведения исследования динамики температуры, видов осадков в городе Твери был выбран зарубежный сайт "tutiempo.net"[10], который используется для анализа среднегодовых показателей городов мира (температура воздуха, годовое количество осадков, повторяемость элементов погоды и пр.)

Соотношение указанное в (Приложение 1.) показывает, что 31 год из 50 анализируемых температура воздуха была равна или выше среднегодовой температуры, зарегистрированной в 1964 году (4,2 °C). Высчитав среднегодовую температуру 50 летнего периода (4,6 °C) пришли к выводу о том, что действительно в последние годы наблюдается увеличение среднегодовой температуры воздуха. С другой стороны год от года температура то растет, то слегка падает, поэтому говорить о "потеплении климата" не является правильным.

Годовая сумма осадков превышала значение 1966 года 20 раз, и лишь 16 раз была ниже. Соответственно сухих лет было меньше, чем влажных. Количество осадков за 50 летний период в среднем составило 670 мм. При этом в период с более высокими температурами (1995- 2014 гг.) увеличилась повторяемость лет с количеством осадков, превышающих норму на 20-30%.

Самое большое число дождливых дней было зарегистрировано в 1989 году (158), самое большое число дней со снегом было зарегистрировано в 1987 году (126), в этом же году было зарегистрировано самое большое число гроз (23). Самое большое число дней с туманами составило 56 дней в 1983 году. Наибольшее число дней с градом - 5 в 1972 году.

За 50-летний период наблюдалось 18 дождливых лет; 24 наиболее снежных года; 19 лет с большим количеством гроз; 8 лет с большим числом туманов (Приложение 2.).

2.2 Изучение динамики температуры, осадков в городе Твери за период 1997-2014 гг.

Были высчитаны среднесуточные, а также среднемесячные и среднегодовые температуры воздуха за период с 1997 по 2015 годы для этого использовались данные сайта "Гисметео" [11]. Данные заносились в сводную таблицу. А также была высчитана повторяемость направлений ветра в днях и в % за тот же характеризуемый период. И высчитано количество дней с различными явлениями (облачность, осадки, туманы, грозы и пр.).

Проанализировав таблицу можно прийти к выводу о том, что 2010 год являлся самым жарким за последние годы, а 1998 - самым холодным за текущий период. Но стоит отметить так же, что достаточно холодными были еще 2002 и 2003 годы, а 2007 и 2013 достаточно жаркими.