3. Организация гидрометеорологических наблюдений. Методы обработки данных и информационное обеспечение.

Межзональное перераспределение водных ресурсов между провинциями и бассейнами рек является одним из значитель­ных вмешательств человека в природные процессы, влияющие на формирование климатических условий и режимы увлажнения регионов, затрагиваемых переброской стока, а также прилегаю­щих и удаленных от них территорий.

В результате этого вмешательства создается особый микро- и мезоклимат по трассам переброски стока и на мелио­рируемых площадях за счет влияния создаваемых водоемов и водохранилищ и затрат больших объемов воды на орошение. Вмешательство может иметь больший ареал влияния благодаря процессам общей циркуляции атмосферы, распространяющим дополнительно испарившуюся с орошаемых территорий влагу на значительные расстояния от районов ме­лиорации.

Исследования показывают, что перераспределение стока сопровождается переменой погоды отдельных лет, естественным колебанием климата и изменением глобального климата, обусловленных непреднамеренным крупномасштабным влиянием антропогенных факторов.

В научных географических исследованиях, связанных с оценкой природных условий и естественных ресурсов территорий для целей водного и сельского хозяйства, обособленное место занимает разработка частного вопроса о климатических условиях и климатических ре­сурсах, определяющих возможности использования их в водохозяйственном производстве, в первую очередь в земледелии на мелиорированных землях.

Выделение климатических условий и ресурсов из общего при­родного комплекса диктуется тем обстоятельством, что климат, в отличие от других компонентов, несравненно меньше может регу­лироваться человеком. По существу, климат в значительной мере определяет общий облик ландшафта и, вместе с тем, создает основ­ной зональный фон, на котором развертывается водохозяйственная и сельскохозяйствен­ная деятельность и развивается тот или иной тип сельскохозяйствен­ного производства: последнее, в отличие от других отраслей народ­ного хозяйства, строится на прямом использовании именно кли­матических ресурсов. Поэтому гидрометеорологические исследования нацелены на информационное обеспечения агроклиматического анализа и выявление характерных параметров для прогноза микроклимата территории.

Такой анализ должен быть дан в отношении потенциальных возможностей использования в водном и сельском хозяйстве термических ресурсов с точки зрения потребностей в них тех или иных культур для их развития и плодоношения и условий естественного увлаж­нения территории атмосферными осадками, определяющих наи­более полное использование термических ресурсов культурными растениями.

Для характеристики термических ресурсов обычно пользуются суммами положительных температур за вегетационный период (вре­мя года с температурами выше 10°). В 60-е годы сумма положи­тельных температур за период с температурами выше +10°, как показатель термических ресурсов, получила физическое обоснова­ние в работе М. М. Будыко(1964).

Для оценки естественного увлажнения территории («ресурсов увлажнения») предложено много различных показателей: количество выпавших осадков, испарение, влажность приземного слоя воздуха и др.

Количественная оценка влагообеспеченности сельскохозяй­ственных культур основывается на учете водных и теп­ловых ресурсов территории. Оптимальными условиями увлажне­ния и теплообеспеченности в настоящее время принято считать соразмерность тепла и влаги, обеспечивающую наибольшую би­ологическую продуктивность.

Для теоретических построений и практических расчетов, свя­занных с оценкой влагообеспеченности и суммарного водопотребления сельскохозяйственных культур, физически наиболее обоснованным является использование величин испаряемости. Фактическое испарение следует рассчитывать в зависимости от максимально возможного испарения, начального увлажнения и изменения содержания влаги за рассматриваемый интервал вре­мени. Очевидно, что в условиях орошаемого земледелия факти­ческое суммарное испарение всецело зависит от величины испа­ряемости, которая, как будет показано далее, с достаточной для практических целей точностью может быть определена по теп­ловым ресурсам территории.

Испаряемость Е₀ является результатом комплексного дей­ствия метеорологических факторов, оказывающих влияние на интенсивность влагообмена подстилающей поверхности с ат­мосферой. В свете современных представлений под испаряе­мостью обычно понимают максимально возможное испарение с подстилающей поверхности, влагозапасы которой неограни­ченны.

Известно, что для непрерывного поддержания процесса ис­парения вообще и с сельскохозяйственных полей, в частности, должны быть удовлетворены следующие условия:

1) необходимо бесперебойное снабжение растений влагой для беспрепятственной транспирации;

2) нужна тепловая энергия, которая превращала бы жидкую воду в пар;

3) должен осуществляться отвод (перенос) испаряющейся влаги; в противном случае воздух, окружающий растения, будет насыщен водяным паром, и испарение теоретически может пол­ностью приостановиться.

Для объективной оценки формирования окружающей среды необходимо создание материальной базы для производства измерений, многолетних исследований по всем параметрам гидрометеорологических данных. Успешность организации гидрометеорологических наблюдений для решения задач микроклиматологии, как и любой другой науки, в значительной степени определяется совершенством мето­дов или методик, которые используются при проведении исследо­ваний.

Задачей микроклиматологии является детальная оценка клима­тов регионов, так необходимая в настоящее время для народ­ного, и в частности для водного хозяйства. Однако отсутствие регулярных микроклиматических наблюдений на водохозяйственных системах (из-за отсутствия сети метеороло­гических станций) делает невозможным проведение микроклима­тических исследований по принятой в общей климатологии мето­дике, т. е. путем накопления материала наблюдений за длитель­ные периоды и статистической обработки полученных рядов наблюдений.

Из-за отсутствия массовых наблюдений микроклиматология должна идти по пути выявления закономерностей формирования микроклиматов и методов распространения их на не охваченные наблюдениями объекты. Это делает весьма ответственным выбор системы пунктов, так называемых ключевых участков, для орга­низации микроклиматических наблюдений. Ключевые участки должны охватить все типичные местоположения в пределах изу­чаемого региона.

Однако методы микроклиматических исследований не могут ограничиться лишь проведением эпизодических наблюдений, их обработкой, выявлением закономерностей формирования микро­климата под влиянием тех или иных типов неоднородностей под­стилающей поверхности. Для того чтобы результаты микроклима­тических исследований могли быть применены непосредственно к нуждам водного хозяйства, необходимо перейти к оценке ми­кроклиматических ресурсов. Для этого нужно разработать методы использования режимной информации для целей микроклимато­логии, осуществлять привязку эпизодических наблюдений к мно­голетним.

В микроклиматологии широко применяются расчетные, полуэм­пирические методы, например, при обработке результатов микро­климатических наблюдений, в первую очередь при оценках микро­климатических изменений составляющих теплового баланса, при определении величин радиационного баланса и его составляющих на склонах разной экспозиции и крутизны, при изучении микроклиматической изменчивости температуры деятельной поверхности и др. Однако следует напомнить, что далеко не все расчетные методы, разработанные для определения микрометеорологических характеристик приземного слоя воздуха, применимы в условиях горизонтальной неоднородности подстилающей поверхности, явля­ющейся объектом изучения микроклиматологии. Так, например, при наличии адвекции с соседних участков определение составля­ющих теплового баланса по общепринятой методике дает невер­ные результаты.

Физическое моделирование представляется очень перспектив­ным в микроклиматических исследованиях, но до настоящего вре­мени почти не применяется. Экспериментально-лабораторным путем обычно определяется только изменение поля ветра под влиянием каких-либо неоднородностей подстилающей поверхности (рельефа, застройки и др.).

Для развития теории микроклимата и решения ряда важных практических задач целесообразно развивать методы физического моделирования в камерах искусственного климата. Надежные физико-математические модели созданы только для расчета продуктивности сельскохозяйственных культур.

Для целей микроклиматологии, объектом которой является изучение метеорологического режима приземного слоя воздуха в условиях неоднородной подстилающей поверхности, имеются попытки применения численных моделей пограничного слоя при решении задач, связанных с динамической или термической транс­формацией воздушной массы при естественном или искусствен­ном нарушении однородности подстилающей поверхности .

Целью эпизодических микроклиматических наблюдений явля­ется выявление физических закономерностей формирования микроклимата и получение количественных характеристик. Часто на­блюдения проводятся для проверки и уточнения данных о микро­климатической изменчивости различных показателей микро­климата, полученных расчетным путем, или для решения частной задачи, такой, как, например, изучение микроклиматической из­менчивости заморозкоопасности в пределах какого-либо конкрет­ного хозяйства.

Правильный выбор ключевых участков и размещение в их пре­делах точек наблюдений в различных типах неоднородностей под­стилающей поверхности в значительной степени определяет на­дежность получаемых выводов. Основное требование — это харак­терность ключевого участка для данного региона. Система точек наблюдений в пределах ключевого участка должна охватывать разнообразие форм рельефа, необходимо учитывать также разное удаление точек наблюдений от водоемов и лесной растительности, и т. д.

Перед началом наблюдений целесообразно проанализировать крупномасштабную карту района, намечаемого для проведения микроклиматических наблюдений, затем произвести глазомерную оценку местности. Глазомерная микроклиматическая съемка позволяет качест­венно оценить влияние подстилающей поверхности и форм рель­ефа на формирование микроклиматических особенностей местности.

Оценка степени благоприятности климата для водного и сельскохозяйст­венного производства, вернее завершающий этап этой оценки, является частью общенаучного физико-географического районирова­ния территории. Задача его — получить достоверные и репрезентативные параметры, характеризующий роль одной из наиболее подвижных и неустойчивых частей природ­ного комплекса — климата. Агроклиматическое районирование должно дать климатическую основу, приспособленную к требованиям того или иного объекта водного и сельского хозяйства к климату. Другими словами, агроклиматическое районирование — это специализирован­ное климатическое районирование, направленное на определение, путем соответствующего анализа климатических условий, степени благоприятности их для того или иного вида деятельности в области водохозяйственного и сельскохозяйственного производства.

Чтобы решить задачу агроклиматического районирования в целях водохозяйственного производства, необходимо прежде всего установить взаимоотношения объектов водного хозяйства с метеорологическими явлениями, вскрыть характер закономерностей, связывающих развитие, состояние и продуктивность организмов с метеорологическими и климатическими условиями, выразить эти связи и закономерности в виде соответ­ствующих количественных показателей. Как правило, данные, полученные в ходе гидрометеорологических исследований, применяются в расчетах в смежных отраслях науки, например гидрологии и гидрометрии.

Список используемой литературы

12. Бабушкин Л.Н. Агроклиматические условия сельского хозяйства Узбекистана. Ташкент: Мехнат, 1985 г.- 160 с.

13. Давитая Ф.Ф., Мельник Ю.С. Проблема прогноза испаряемости и оросительных норм. Ленинград: Гидрометиздат, 1970 г.-71 с.

14. Муравей Л.А. и др. Экология и безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие для вузов.-М.:ЮНИТИ-ДАНА,2000 г.-447 с.

15. Натальчук М.Ф., Ольгаренко В.И., Сурин В.А. Эксплуатация гидромелиоративных систем: Учебники и учебные пособия для вузов.- М.:Колос, 1995.-320 с.

16. Романова Е.Н, Мосолова Г.И., Береснева И.А. Микроклиматология и ее значение для сельского хозяйства. Ленинград: Гидрометиздат, 1983 г.-245 с.

17. Соколов А.А., Шикломанов И.А. Межзональное перераспределение водных ресурсов. –Ленинград: Гидрометиздат, 1980 г.-375 с.

18. Шаров И.А. Эксплуатация гидромелиоративных систем. М.:Колос,1967.-384 с.