Методическое пособие 742

Таким образом, в общем, температура воздуха с течением времени растет на фоне возрастающей синусоиды. Поэтому ориентироваться только на рост температуры, не совсем правильно, так как, наряду с длительным периодом повышения температуры (с 1963 по 1975 годы), наблюдался длительное время отрицательный тренд, то есть, температура преимущественно понижалась, хотя в среднем, скорость повышения температуры составляла 0,37 оС/10 лет. Чтобы выяснить, каковы изменения в скорости и направлении тенденции наблюдались в других района исследуемой территории, строились графики распределения. На рис. 2 представлено, в общем виде, распределение углов линейных трендов α усредненных вдоль каждой долготы

λ:

Рис. 2 . Распределение величины линейного тренда, усредненного по широтам, вдоль фиксированной долготы λ

На рис. 2 видно, что в среднем, на всех долготах знак тренда положительный, то есть температура воздуха растет, однако скорость изменения температуры на различных долготах не одинакова. Максимальная скорость повышения температуры приходится на сектор от 25о до 45о в. д., в котором скорость роста температуры превышает 0,5 оС/10 лет. Экстремальные значения приходятся на долготу 30о в. д. с величиной до 0,6 оС/10 лет. В западных районах скорость повышения температуры уменьшается, и составляет лишь 0,18 оС/10 лет, на крайнем востоке - не ниже 0,25 оС/10 лет.

Описанное распределение линейных трендов дает усредненное представление о вероятном фоне изменения температуры на конкретной долготе. В тоже время, анализ кривых, построенных для индивидуальных узлов, показал, что на различных широтных зонах распределение скорости изменения температуры происходит по-разному. Для удобства анализа широтные кривые были сгруппированы по однородности хода. Характерные особенности распределения скоростей изменения температуры по долготам для узлов, находящихся в северных широтах, показаны на рис. 3, из которого видно, что для этой группы кривых имеет место повсеместное повышение температуры. Однако, величина скорости роста по долготам находится в больших пределах.

Для узлов, расположенных на широте 60о с. ш., скорость роста температуры колеблется от 0,24 оС/10 лет на долготе 17,5о в. д., до 0,94 оС/10 лет, на долготе 35о в. д.. Максимальное повышения температуры обнаруживается на долготах 32,5 - 35о в. д. При этом экстремум скорости роста от южных широт к северным, несколько смещен на восток. На крайнем востоке территории скорость повышения температуры составляет 0,5 оС/10 лет. На крайних западных

71

долготах, скорость изменения температуры понижается от 0,37 оС/10 лет на широте 60о с. ш., до 0,12оС/10 лет на широте 55о с. ш. Таким образом, для данной группы широт колебания довольно значительные и далеки от осредненных значений, представленных на рис. 2.

Рис. 3. Изменение скорости роста температуры вдоль долгот для узлов на широтах 60-55о с.ш.

Скорости изменения температуры в центральных широтах представлены на рис. 4, из которого следует что для узлов, находящихся этих широтах, имеет место также положительный тренд. По сравнению с северными широтами, скорость роста ниже. В секторе 25-30о в. д., она

составляет 0,60 оС/10 лет. Наиболее высокие значения скорости роста отмечаются на широте

47,5ос. ш.

На западе величина скорости на всех представленных широтах находится в пределах 0,2– 0,3 оС/10 лет. На восточной окраине региона между значениями угла наклона имеет место значительный разброс, при этом значения скорости в узлах с координатами θ = 47,5о с. ш., λ = 55о в. д., опускается до нуля. Максимальные значения для этой долготы отмечаются для широты 52,5о с.ш. и составляют 0,55 оС /10 лет. Таким образом, дифференцированный подход позволил выявить различия в величине тенденции температуры вдоль широты до 0,7 оС/10 лет.

Особый вид имеет распределение трендов для точек, расположенных на южных широтах, представленных на рис. 5.

72

Рис. 5. Изменение скорости роста температуры вдоль долгот для узлов, расположенных на южных широтах θ = 45–40о с. ш.

На западе района, вплоть до λ = 12,5о в.д., характер линейного тренда имеет однородный ход, с минимальными значениями на долготе 0о, где значения скорости близки к 0, а на широте 42,5о с.ш., они опускаются даже несколько ниже. В восточном направлении кривые хода трендов для различных широт имеют значительный разброс. Минимальные значения отмечаются на широте 40о с.ш. Достигнув скорости роста температуры до 0,2 оС/10 лет на долготе 25о в.д., далее, к востоку величина линейного тренда на долготе 32,5о в.д. меняет знак на противоположный, а на долготе 37,5о в.д. величина тренда принимает отрицательные значения до –0,3оС/10 лет. То есть в этих районах имеет место многолетнее понижение температуры, что является исключением на общем фоне повышения температур. Еще восточнее, угол наклона линейного тренда быстро возрастает и на долготе 60о в.д. имеет место рост температуры, скорость которого равна 0,65 оС/10 лет. Максимальные скорости роста температуры в данной группе широт имеют узлы, расположенные на широте 45о с.ш. В секторе долгот 27,5 – 40о в.д. они достигают значений 0,55 оС/10 лет, а начиная с долготы 42,5о в.д. величина линейного тренда быстро уменьшается, на долготе 52,5о – 55о в.д. принимает отрицательные значения с указанием на тенденцию в этих точках к понижению температуры. Таким образом, дифференцированный подход позволил обнаружить на данных широтах районы с преобладанием отрицательных трендов. Это характерно для широты θ = 40о с.ш. Дополнительно были рассмотрены изменения трендов на фиксированных широтах, по данным, осредненным по долготам и представленных на рис. 6.

На рис. 6 следует, что, в общем, наибольшие значения величины положительного линейного тренда наблюдаются в северных широтах с экстремальным значением на θ = 60о с.ш. Средняя скорость изменения температуры составляет на этой широте 0,58 оС/10 лет. Минимум отмечен на широте θ = 40о с. ш., где значение линейного тренда менее 0,01. Проведенный анализ временных рядов

73

позволил выявить определенные закономерности, полученные для конкретной рассмотренной территории. Их результаты полезно использовать в практической деятельности при планировании различных видов мероприятий, зависящих от погодных условий, и при принятии решений в качестве предварительных прогностических рекомендаций и в качестве дополнения к основному прогнозу.

Литература

1.Оценочный доклад (обзор) об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / А.Б. Шмакин // Лед и снег. - М.: Изд-во «ФГУП «Академический на- учно-издательский, производственно-полиграфический и книгораспространительный центр «Наука», 2010. - №4(112).- С. 125-126.

2.Климатическая доктрина РФ. Постановление правительства РФ от 17 декабря 2009

№851-рп. - [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.gistatgroup.com/ (дата обращения 15.12.2011).

3.NCEP/DOE AMIP II Reanalysis [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http:// www.esrl.noaa.gov/pcd/data/gridded/data.ncep.reanalysis2.html (дата обращения: 22.11.2016).

4.Задорожная Т.Н., Закусилов В.П., Луговской А.М. Оценка тенденций в многолетнем ходе температурного режима Северного полушария на уровне 1000 гПа / Т.Н. Задорожная, В.П. Закусилов, А.М. Луговской //Вестник ВВАИУ. Воронеж: Изд-во «ВВАИУ», 2012. - № 2. - С.

56-62.

ФГКВОУ ВПО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военновоздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)

T.N. Zadorozhnaja, V.P. Zakusilov

THE RESULTS OF THE MONITORING ATMOSPHERIC TEMPERATURE

IN EUROPE IN RECENT DECADES

This study examines the trend components in the series of air temperature for the period of the second half of XX and beginning of XXI centuries in Europe in the latitudinal zone 40-60 oC. W. in sector 0-60 ° V. D. peculiarities of the distribution of angles of inclination of a linear trend as the smoothed values of the selected latitudes and longitudes, and for individual latitudinal zones. Identified areas with the highest rate of temperature increase and the regions with negative trends

Key words: temperature, growth rate, trend, trend, Europe, latitude, longitude, January

Federal State Official Military Educational Institution of Higher Professional Education Military Educational Research Centre of Air Force «Air Force Academy named after professor

N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin» (Voronezh)

УДК 551.509:551.93

В.П. Закусилов, Т.Н. Задорожная, Г.В. Берестевич

МОНИТОРИНГ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ВЛИЯНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА АТМОСФЕРНУЮ ЦИРКУЛЯЦИЮ

В работе проведен мониторинг результатов пространственной связи угловой скорости вращения Земли и значений геопотенциала на уровнях 1000, 850, 700, 500, 200 и 100 гПА. Выявленные закономерности, заключающиеся в различной локализации максимальных связей над океанами и континентами, а также в смещении областей значимой корреляции в различные сезоны от широты к широте, могут быть полезными при использовании угловой скорости вращения Земли в качестве предиктора в прогностических моделях общей циркуляции атмосферы

Ключевые слова: корреляционный анализ, геофизические факторы, вращение Земли, геопотенциал, атмосферная циркуляция, северное полушарие

Исследования в области климата и погоды являются одной из приоритетных задач государственной политики РФ. При прогнозировании климата значительную роль играет

74

общая циркуляция атмосферы, с которой связано перемещение тепла и влаги, поэтому актуальной проблемой является изучение факторов, определяющих ее, в частности геофизического фактора - скорости вращения Земли.

Установлено, что чем больше скорость вращения, тем эллипсоид вращения становится более сплюснутым, экваториальный радиус удлиняется, а полярный - сокращается. Это означает, что жидкая или газообразная масса при ускорении вращения заметно смещается в сторону экватора. При замедлении, наоборот, масса стекает от экваториальных широт к высоким, соответственно перераспределяется по полушариям, меняя тем самым, соответствующим образом характер барического рельефа.

В целом вопрос о влиянии геофизических факторов на атмосферные процессы, а через них, и на погодные условия мало изучен, хотя еще в середине прошлого века Усмановым Р.Ф. [1] была предложена гипотеза о возможных причинах формирования центров действия атмосферы, определяющих общую циркуляцию. В основу ее положен фактор неравномерной скорости вращения Земли.

На этот факт указывают и другие исследователи. Так, Сидоренков Н.С. 2 использовал данный параметр в качестве предиктора для прогноза среднемесячной температуры воздуха. Обоснованием такого подхода служит наличие закона сохранения момента импульса. Общий момент системы «атмосфера - Земля» должен сохраняться. Момент инерции атмосферы, примерно, в миллион раз меньше момента инерции Земли, поэтому можно заметить лишь вариации движения атмосферы, которые проявляются в виде изменения скорости ветра. Вариации вращения Земли удается регистрировать с помощью тончайших астрономических приборов и методов расчета. Поэтому легче и надежнее определять, не колебания момента импульса Земли, а изменение скорости суточного вращения Земли. Благодаря этому, имеется возможность, по данным о вращении Земли, прогнозировать колебания интенсивности планетарной циркуляции и решать некоторые гидрометеорологические задачи, так как скорость вращения рассчитывается заблаговременно.

Целью данного исследования является мониторинг связей между среднемесячными

значениями геопотенциала и среднемесячными значениями угловой скорости враще-

t, j, ,

ния Земли t,j. Расчет парных коэффициентов корреляции R t, j , производился

t, j, ,

для основных изобарических поверхностей . Процедура расчета осуществлялась на широтах = 80, 70, 60, 50 и 40о с.ш., с шагом =10о, для всех календарных месяцев t. Исходный

ряд геопотенциала 1000 для конкретного узла ( ; ), на поверхности 1000 гПа, на широ- t, j, 40

те =40 с.ш., представлялся в виде:

Аналогичные ряды строились для остальных поверхностей, широтных зон и календарных месяцев t. Временной ряд для угловой скорости вращения Земли имел вид:

t, j 1,1959, 1,1960,..., 1,1998 (2)

Результаты вычислений коэффициентов корреляции R t, j , для января, на

t, j, ,

поверхности 1000 гПа, представлены на рис. 1.

75

На рис. 3 следует, что наблюдается смещение областей значимой корреляции от сезона к сезону и от широты к широте.Из проведенного анализа связей между угловой скоростью вращения Земли и геопотенциалом на различных изобарических поверхностях следует: вклад угловой скорости вращения Земли в распределение геопотенциала зависит от высоты слоя атмосферы; наблюдается преимущественное влияние угловой скорости вращения Земли в холодное и теплое полугодия на континенты, но с противоположным знаком; зимой преобладающее влияние угловой скорости вращения Земли наблюдается на широте =40о с. ш., летом - = 50–60о с. ш.; с изменением высоты изобарической поверхности наблюдается смещение областей экстремумов, как во времени, так и в пространстве. Выявленные закономерности, заключающиеся в различной локализации максимальных связей над океанами и континентами, а также в смещении областей значимой корреляции от месяца к месяцу и от широты к широте могут быть полезными при использовании угловой скорости вращения Земли в качестве предиктора в прогностических моделях.

Литература

1.Усманов Р.Ф. О влиянии вращения Земли на общую циркуляцию атмосферы / Р.Ф. Усманов // Труды Центрального института прогнозов. - М.: Гидрометеорологическое изд-во (отделение), 1961. - Вып. 104.- С. 3-40 .

2.Сидоренков Н.С. Некоторые результаты использования данных о закономерности вращения Земли для изучения атмосферных процессов / Н.С. Сидоренков, Н.И. Свиренко, Н.С. Шаповалов //Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра. - М.: Изд-во «ФГБУ Гидрометеорологический научно-исследовательский центр», 1984. - Вып.

230.- С. 87–97.

ФГКВОУ ВПО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военновоздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)

V.P. Zakusilov, T.N. Zadorozhnaja, G.V. Berestevich

MONITORING OF SPATIAL INFLUENCE GEOPHYSICAL FACTORS ON ATMOSPHERIC

CIRCULATION

The paper presents monitoring results of spatial relationships to the angular velocity of rotation of the Earth and the values of geopotential on levels 1000, 850, 700, 500, 200 and 100 hPa. The revealed regularities, namely, the different localization of the maximum communications over the oceans and continents, as well as in offset areas of significant correlation in different seasons from latitude to latitude, can be helpful when using the angular velocity of Earth's rotation as a predictor in a predictive General circulation models of the atmosphere

Key words: correlation analysis, geophysical factors, the Earth rotation, geopotential, atmospheric circulation, Northern hemisphere

Federal State Official Military Educational Institution of Higher Professional Education Military Educational Research Centre of Air Force «Air Force Academy named after professor

N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin» (Voronezh)

78

УДК332.54

А.В. Иванов1, И.А. Яшков1, А.П.Исаченко2, В.А.Голубенко2

МИССИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ «ФЛОТИЛИИ ПЛАВУЧИХ УНИВЕРСИТЕТОВ»

В 2015 и 2016 годах осуществленыдве Комплексные научно-просветительские экспедиции «Гагаринский плавучий университет» (ГПУ), маршруты которых проходили по акватории Волги и охватили территории Саратовской, Волгоградской, Самарской и Ульяновской областей. Проект удостоен Национальной экологической премии имени В.И. Вернадского 2016 года. Инновационной особенностью этих экспедиций и «Флотилии плавучих университетов» в 2017 году по территории Саратовской, Волгоградской, Астраханской областей и РеспубликиКалмыкиистало сочетание научных исследований земельно-водных ресурсов, процесса обучения и совместного проведения учебных практик студентов из вузов-партнеров с просветительской работой среди населения, абитуриентов.

Ключевые слова: «Флотилия плавучих университетов», просветительская работа, популяризация науки, практики студентов, экология, землеустройство и кадастры

Изначально отправная идея заимствована согласно проекту ЮНЕСКО, предусматривающему «обучение через исследования» (TrainingThrough Research, TTR, 1991) посредством организации «плавучих университетов» (Floting University) в различных акваториях на науч- но-исследовательских судах.

По инициативе Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. (СГТУ) в 2015-2016 годах был осуществлен научно-просветительский вариант экспедиции (проект «Гагаринский плавучий университет»), подразумевавший гармоничное сочетание исследований группами ученых из ведущих научных центров и вузов, совместное прохождение практик студентов из вузов-партнеров; вовлечение в исследования и образовательный процесс школьников и их родителей, педагогов, представителей краеведческого, журналистского, музейного и других сообществ [1].

СГТУ первоначально апробировал «речной» вариант плавучего университета - продвижение по Волге (Ульяновская, Самарская, Саратовская, Волгоградская области) научноисследовательских судов, сопровождаемых автомобильными лабораториями по берегам и беспилотными аппаратами в воздухе.

Активно осуществлялась междисциплинарная исследовательская деятельность ученых из СГТУ, МГУ, Государственного университета по землеустройству (ГУЗ), Палеонтологического института РАН (Москва), Санкт-Петербургского горногоуниверситета и других вузов.

По мере продвижения экспедиции, участники совместно осуществляли (на борту судна и во время стоянок, автомобильных и пешеходных маршрутов) разнообразные формы на- учно-исследовательской и просветительской работы: лектории, мини-конференции и круглые столы, полевые экскурсии и лабораторные практикумы, мастер-классы для населения, вовлечение их в исследования. А также учебную работу - (полевые учебные и производственные практики, сбор материала для курсовых и дипломных работ) [2].

В 2017 году «Флотилия плавучих университетов» на судах трех вузов Поволжья осуществила переходводным путем из Саратова через Волгоград и Астрахань к Каспийскомуморю и обратно; серию сухопутных маршрутов, полевые экологическиеи землеустроительные исследования на базе научно-образовательных полигонов. В состав участников «Флотилии плавучих университетов» вошли известные российский ученые, студенты-отличники из вузов-партнеров, школьники - юные экологи, молодые ученые - победители экологических конкурсов.

Объединяющей основой в Год экологии в России стала экологическая тематическая направленность проекта и маршрутная система, выстроенная по принципу максимального охвата уникальных экосистем, геоэкологических точек наблюдения, историко-экологических объектов.

Особенности речной сети (прежде всего широкая развитость по территориям континентов и трансрегиональность) и исторической привязанности к ней многих крупных городов Поволжья (в том числе являющихся ныне ключевыми научно-культурными центрами),

79

позволили предложить идею взаимодействияуниверситетов-партнеров посредством совместных комплексных междисциплинарных экспедиций.

Осуществить такое взаимодействие представилось наиболее эффективно в форме совместной согласованной работы системы крупных и маломерных судов, арендованных орга- низациями-участниками «Флотилии плавучих университетов» и реализующих как свой индивидуальный, так и общий план исследований и мероприятий. При этом, как и в двух предыдущих «плавучих» экспедициях ГПУ, инициировалось широкое развитие нестандартных форм и направлений исследовательской, образовательной и просветительской деятельности [3]. Например, впервые на берегах Волги проведена «Полевая научно-практическая школа региональных лидеров в Гагаринском плавучем университете» (с. Ровное и с. Нижняя Банновка) под патронатом врио губернатора Саратовской области В.В. Радаева.

Предмет обсуждения в «Год экологии в России» - геоэкологические, социальноэкологические проблемы, а также пути повышения экологической комфортности проживания населения и обеспечения устойчивого развития региона и макрорегиона. Произошло живое общение непосредственно в экспедиционных маршрутах, на палубах научных судов и в полевом лагере всех социальных групп жителей Саратовского региона с участием ученых и студентов. Учебным планом Школы предусматривались мастер-классы ученых для действующих руководителей и жителей региона, участников экспедиции; полевая лекция врио губернатора для участников экспедиции, комплексные обследования территорий.

Полевая научно-практическая школа региональных лидеров в Гагаринском плавучем Университете

Маршрутная структура «Флотилии плавучих университетов» преследовала цель удовлетворить потребности всех исследовательских групп, обеспечить максимальное число мероприятий и поддерживать постоянную высокую мобильность всего коллектива, представителей вузов Поволжья, что позволяет менее чем за месяц выполнить большой объем разнообразных работ. Для этого помимо основных судов, выполнявших роль плавучих баз, были задействованы маломерные суда и автомобильный транспорт, продвигавшийся параллельно на берегах Волги. Такая комплектация технических средств передвижения обеспечивала высокую маневренность исследовательских групп, позволяя им высаживаться на берег в наиболее оптимальных точках (даже в случае невозможности подхода основных судов вследствие заболоченности, скалистости, волнения и иных осложняющих факторов). А также удаляться от береговой линии на расстояние до 100 км (для ряда задач практиковались обособленные сухопутные автомобильно-пешие многодневные маршруты отдельных групп), опережать при необходимости ход основных судов (или отходить назад), оперативно передислоцировать группы, логистически максимально эффективно аккумулировать собранный материал (особенно крупные образцы) и систематически отправлять его.

Неоднократно отмечалось, что любознательный человек ощущает себя не традиционным волонтером и пассивным слушателем, а полноценным соавтором исследований, проводимых в его родной местности на известных ему с детства природных объектах, о научном

80