Очевидно, что изменения климата серьезно влияют на хозяйственную деятельность человека в самых разных областях, от сельского хозяйства до энергетики. Чего ждать от повышения среднегодовой температуры - засухи, пыльных бурь или, наоборот, наводнений и подтопления территорий? Чтобы сделать прогноз возможных последствий, нужно в первую очередь располагать точной и надежной информацией. Для этого во всех развитых странах создаются системы мониторинга - непрерывного слежения за климатом. Задача таких систем - собрать и обобщить климатические данные, оценить серьезность текущих изменений и, что очень важно, своевременно довести полученную информацию до руководящих органов и общественности.
Если опираться на работу Раньковой Э.Я [3]то, можно сделать вывод, что для состояния окружающей среды и человека большое значение имеют не плавные изменения температуры на Земле, а формирование климатических и погодных контрастов на региональном уровне, приводящих к возникновению экстремальных ситуаций - сильных морозов и засух, штормов, снегопадов, ливней и т.п. Глобальное потепление климата проявляется в широком круге природных процессов, в частности, в сроках образования и разрушения ледового покрова на реках и озерах - важных индикаторах климата переходных сезонов года. На большинстве рек отмечается статистически значимое смягчение ледового режима, т.е. сроки появления льда становятся более поздними, а сроки вскрытия - более ранними. Линейный тренд сроков появления льда составляет 10-20 сут/100 лет. К середине XXI в. Южная граница многолетней мерзлоты в России и Канаде может отодвинуться на 500-600 км к северу. С потеплением связана миграция ряда животных и насекомых в более северные районы. Так, один из самых ядовитых пауков - каракурт, прозванный в народе ‘’черной вдовой’’ и обитавший до недавнего времени лишь в пустынях и полупустынях, ныне встречается в степях и лесостепях Костанайской области.
Доклад программы ООН о человеческом развитии в 2007 г. был посвящен последствиям изменения климата для человечества. Глобальное потепление окажет негативное влияние прежде всего на бедные страны и группы населения. Наводнения, ураганы и др.природные катаклизмы ведут к массовым перемещениям людей и сокращению производства продуктов питания. Эксперты прогнозируют, что более 300млн. человек, живущий в прибрежных районах, могут стать экологическими беженцами. Поэтому необходимо принимать действенные меры не только и даже не столько по сокращению выбросов парниковых газов, сколько ко всевозможной адаптации стран и народов к предстоящим климатическим изменениям, которые, вне всякого сомнения, ожидают нас в ближайшем и отдаленном будущем.
Климат, то есть многолетний статистический режим погоды, является результатом климатообразующих процессов, непрерывно протекающих в атмосфере и деятельном слое.
Первые научные обобщения по климату региона относятся к концу 20-х - началу 30-х годов. После создания в 1951 г. Казахского научно-исследовательского гидрометеоролгического института исследовательские работы по климату Казахстана заметно активизировались. Первым крупным итогом был выход в 1959 г. монографии «Климат Казахстана» под редакцией С. Утешева [4].
В первой половине 20-го столетия большое место в климатологии занимали работы по распределению климатических условий и ресурсов различных регионов. В последующие годы исследования были направлены на углубление знаний по отдельным характеристикам климата, условия и закономерности возникновения опасных явлений погоды. Длительный период времени этими исследованиями занималась и руководила Л. П. Тулина [5].
В статье В.Г. Дейчевой [6] был дан анализ различных климатических зон Казахстана. Климат страны изменяется от увлажненного на севере до жаркого и засушливого на южных районах.
На обширной территории Казахстана с ее достаточно сложной орографией климатические условия характеризуются большим разнообразием. Виду значительной протяженности территории с севера на юг здесь происходит постепенный переход от климата степной зоны до климата зоны пустынь в ее южной половине. Общая черта присущая климату Казахстана, обусловливаемая его удаленностью от океанов, прежде всего Атлантического, являющегося основным поставщиком влаги для большей части Евразии - резко выраженная засушливость и высокая степень континентальной. Лишь на наветренных склонах Алтая и Тянь-Шаня, обращенных навстречу западным вторжениям, климат становится более влажным и приобретает черты, свойственные климату свободной атмосферы.
Континентальность климата проявляется в резких колебаниях температуры, сухости воздуха и незначительном количестве атмосферных осадков на большей части республики. Такой климат обусловлен тем, что Казахстан находится очень далеко от океанов и их морей и имеет обширную территорию, вытянутую с запада на восток и с севера на юг. На климате сказывается также характер рельефа, как самой республики, так и соседних областей. Большое значение в формировании климата, имеет солнечная радиация. Величина притока солнечной радиации зависит от широты места, прозрачности атмосферы и продолжительности солнечного сияния. Поскольку территория Казахстана расположена в пределах между 41-55 градусов с. ш., то продолжительность солнечного сияния и величина суммарной солнечной радиации на севере республики меньше, чем на юге. Средняя продолжительность солнечного сияния на севере, в Кустанае равно 2098 часов в год, а на юге, в Чимкенте, она увеличивается до 2892 часов. Так же меняется и суммарная радиация. На севере она равна 100 килокалориям на кв. см в год, а на юге - свыше 150.
Территория страны, за исключением высокогорных районов, отличается ярко выраженной аридностью: среднее взвешенное количество осадков составляет 200 мм. Большое влияние на распределение осадков оказывает рельеф местности. Количество осадков увеличивается на наветренных склонах гор и уменьшается на подветренных.
Наблюдения за осадками и разработка метода их прогнозов имеет чрезвычайно важное значение. Это объясняется тем, что прогноз осадков очень важен для народного хозяйства, в частности для сельского хозяйства, транспорта и пастбищного животноводства в Казахстане, для всех видов транспорта и коммуникации.
В.Г. Сальников [7] изучил влияние крупномасштабных динамических процессов в атмосфере в тропической зоне Тихого океана и Северной Атлантики на формировании погоды над Казахстаном. Показано, что дальние связи в атмосфере Северного полушария играют существенную роль в формировании погодных условий в Казахстане, и выделенным дипольным структурам соответствуют индивидуальные циркуляционные режимы и особенности погоды над изучаемым регионам.
А. Д. Заморский [8] дал следующее определение атмосферным осадкам - на земную поверхность выпадают и на ней отлагаются различные виды водяных, ледяных и снежных образований. Часть из них отлагается непосредственно на земной поверхности или на каких-либо наземных предметах и называются наземными отложениями. Другая часть выпадает из облаков в виде атмосферных осадков и называются осадками.
Атмосферные осадки, выпавшие на земную поверхность, являются важнейшим метеорологическим элементом, обеспечивающим возможность развития на земле большинства природных процессов.
Происхождению осадков посвящено большое количество работ; авторы изучали разные аспекты проблемы, применяя различные методы. Наибольшее количество работ посвящено исследованиям аэрокосмических условий образования осадков. Рассматриваются аэросиноптические условия для обширных территорий с весьма неоднородной орографией, равнинными территориями а также горных районах.
Многие авторы пытались получить корреляционные зависимости между выпадающими осадками и метеорологическими параметрами или комплексами параметров.
Г.Б. Калинин и Т.С. Абальян [8] связали количество осадков с шероховатостью местности и высотным положением района наблюдений по отношению к окружающей его территории.
Е.Н. Вилесов в своей работе рассматривает изменения основных климатических величин - температуры воздуха и атмосферных осадков за период инструментальных наблюдений в планетарном масштабе и на уровне региона. Кроме этого, рассматривает изменения ряда компонентов природных среды, обусловленные потеплением климата [9].
Л.В. Будашкина [10] выявила комплекс метеорологических параметров, обеспечивающих процесс осадкообразования. С этой целью автором были проанализированы измерения метеорологических параметров во времени в слое атмосферы до 6 км по стандартным высотам.
С.И. Жаков в своей работе [11] утверждает, что образование осадков и их обильность на любой территории находятся в зависимости от следующих факторов: наличия в воздухе достаточного количества водяного пара и восходящих движений, переносящих водяной пар через уровень конденсаций. Без наличия в воздухе достаточного количества водяного пара, без благоприятных условий атмосферной циркуляции и температурной стратификации не образуются не только осадки, но и облака.
Воздух становится насыщенным водяным паром, когда количество последнего при данной температуре достигает максимума. Чтобы произошла конденсация водяного пара приводящая к образованию облаков, находим некоторый избыток водяного пара сверх насыщения. Такой избыток может появиться либо вследствие увеличения влагосодержания воздуха, либо вследствие понижения его температуры ниже точки росы.
С.И. Пономоренко [12] приведены результаты анализа аэрологических диаграмм для 94 случаев очень сильных ливней (осадки более 30 мм за 12 часов). По фактическим и прогностическим кривым стратификаций рассчитали средние значения параметров конвекций, предшествующие очень сильным ливням.
В.Г. Сальников и группа соавторов [13] рассматривали климатические колебания годовых сумм осадков и речного стока при различных формах атмосферной циркуляции по классификации Г.Я. Вангенгейма. Результаты исследования позволяют говорить о том, насколько велика повторяемость различных аномалий осадков, многоводных или маловодных лет при определенных формах циркуляции. В многоводные годы отмечается преобладание формы циркуляции С в сочетании с W, а в маловодные - формы Е.
Т.М. Мухтаров и Ш.С. Мавлянова [14] рассмотрели связь между синоптическими процессами, обуславливающими погоду и стоком рек. Выявлена связь осадков со стоком рек, определены осадкообразующие синоптические процессы и их связь со стоком рек.
Е.В. Боголюбова и З.С. Усманова [15] привели анализ статистических характеристик месячных сумм осадков на западных и восточных станциях Казахстана в холодное время года. Проведена оценка синхронных пространственных корреляционных связей между месячными суммами осадков в целях районирования территории с учетом данных за последние десятилетия.
Как показал М.Х. Байдал [16], наблюдается согласованность между характером распределения осадков по территории и повторяемость форм циркуляции ЕСШ, что при сезонном преобладании восточно-европейского типа циркуляции годовое количество осадков в Казахстане возрастает с запада на восток, где оно достигает в среднем 120% от нормы, а весной 140%. В западных и юго-западных районах республики при данном типе циркуляции, напротив, отмечается понижение количества осадков до 40-50% от нормы. При преобладании западно-сибирского типа циркуляции характер распределения аномалии осадков по территории Казахстана становится противоположным, т.е. осадки выше нормы отмечаются в западных районах Казахстана, а на востоке, напротив, меньше нормы.
Г.К. Турулина, В.Г. Сальников а также С.Е. Полякова [17] рассмотрели поля аномалий температуры воздуха и осадков в Казахстане, характерные для основных форм атмосферной циркуляции W, Cи Е.
Е.В. Боголюбова и О.С. Игнатенко [18] рассмотрели пространственно-временную статистическую структуру поля месячных сумм осадков на территории Казахстана летом.
А. А. Скакова [19] для изучения атмосферных процессов над ограниченной территорией (западной половиной Казахстана) применялся известный алгоритм объективной классификации Б. А. Головкина, что позволило выделить пять типов синоптических процессов.
С. А. Долгих [20] пишет об основных результатах оценки вероятных изменений климата на территории Шу - Таласского бассейна, к ним она относит: значительное повышение температуры приземного воздуха, наибольшее в летне-осенний период; увеличение количества осадков в холодный период года; уменьшение количества осадков в теплую половину года; как следствие, ухудшение условий увлажнения территории в летне-осенний период; существующая неопределенность результатов вызвана, в основном, несовершенством моделей климата принятыми предположениями при разработке сценариев изменения концентрации парниковых газов в атмосфере.
В.Г. Сальников и группа соавторов [21] рассмотрели оценки современных пространственно-временных тенденций изменения осадков по территории Казахстана. В результате проведенного исследования было выявлено, что изменчивость средних и экстремальных величин связана с физико-географическими особенностями, характером циркуляции атмосферы и временем года. Эти факторы, действуя в тесной взаимосвязи, определяют особенности пространственно-временного распределения осадков в течение года и от года к году.
Е.Д. Калинин и Ю.И. Юсупов [22] рассматривали метод прогноза зон сильных конвективных осадков, ими были определены коэффиценты линейной регрессии, получена рабочая формула для прогноза сильных осадков.
С.К. Давлетгалиев [23] показал возможность группового моделирования рядов месячного количества осадков методом канонического разложения.
Н.П. Шакина и Е.Н. Скриптунова [24] выявили диагноз и прогноз распределения вероятности осадков разной интенсивности.
А.Р. Иванова, Н.П. Шакина и Е.Н. Скриптунова [25] на материале данных объективного анализа метеорологических величин и полусуточных сумм осадков по данным наблюдений на европейской территории бывшего СССР изучены статистические связи между диагностическими характеристиками динамического вынуждения вертикальных движений и повторяемостью осадков разных градаций интенсивности по области в целом и по 6 отдельным регионам.
Д.Ю. Гущина, Т.Г. Аракелян, М.А. Петросянц [26] исследовали взаимосвязь между температурой воздуха, осадками и интенсивностью циркуляции во внетропических циклонах на этапах их эволюции. Рассматривались циклоны, наблюдавшиеся в весеннее время в Атлантическом и Тихоокеанском секторах в период с 1991 по 2000 г. Интенсивность циркуляции по контуру циклона отражает не только факт выпадения осадков в центральной части циклона, но и синоптическую структуру фронтальных осадков. Сделан вывод, что циркуляция скорости по контуру циклона может быть рекомендована в качестве характеристики интенсивности циклона наряду с использующимся в настоящий момент давлением в центре циклона.
2. Физико-географическое описание метеостанции
.1 Метеостанция Уральск
Метеорологические наблюдения в городе Уральске были организованные в мае 1940 г. и с кратковременными перерывами продолжались до июня 1964 г., когда станция была переведена в состав специальной сети. Весь период станция работала по программе МС IIразряда. Высота метеорологической площадки 36 м над уровнем моря.
Западно-Казахстанская область расположена в северо-западной части страны на границе с Российской Федерацией между 47°36ʹ-51°46ʹ северной широты и 46°27ʹ-54°35ʹ восточной долготы в зоне степей и пустынь. Территория области простирается по обе стороны среднего течения р. Урала и занимает южные отроги Общего Сырта, северо-западную часть Подуральского плато и северную часть Прикаспийской низменности. Кроме бассейна среднего течения р. Урала, область охватывает бассейны нижнего течения рек Большой и Малой Узени, мелких рек, впадающих в озеро Челкар, и почти полностью территорию Камыш-Самарских разливов.