Метеорологические проявления геофизических процессов. Учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по направлению «Прикладная гидрометеороло

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

Н. В. Семенова, Н. В. Короткова

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Учебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по направлению «Прикладная гидрометеорология»

Саратов Издательство Саратовского университета

2022

Методические рекомендации при изучении физико-географических объектов

Практическая часть дисциплины «Метеорологические проявления геофизических процессов» направлена на самостоятельное изучение основных физико-географических объектов естественного и искусственного происхождения. К естественным физико-географическим объектам относят океаны, моря, заливы, проливы, материки, острова, мысы, полуострова, низменности, возвышенности, плоскогорья, горы, вулканы, реки, озера и пустыни, в Мировом океане – течения, подводные хребты, поднятия, котловины, впадины и желоба. Искусственными физикогеографическими объектами являются водохранилища и каналы.

Система лабораторных занятий позволяет студентам закрепить теоретический материал, излагаемый на лекциях. В лабораторных работах акцент сделан на построение и анализ графиков и диаграмм, которые позволяют составлять по разным источникам климатические, гидрологические и другие природные характеристики территорий в текстовой, табличной или графической форме. Задания в пособии представлены в основном в виде задач и вопросов, заставляющих студентов творчески подходить к выполнению работ. Часть заданий входит в блок самостоятельной работы и построена таким образом, чтобы студент мог выполнять ее во внеаудиторные часы.

Знание основных физико-географических объектов необходимо сту- дентам-метеорологам при анализе синоптических карт, а также позволит им грамотно описывать условия районов формирования и передвижения синоптических объектов, учитывая влияние орографических особенностей территорий.

Усвоенность материала проверяется при выполнении индивидуальных контрольных заданий.

Лабораторные работы оформляются в соответствии с общепринятыми требованиями. Физико-географические объекты наносятся на контурные карты материков и полушарий. Дополнительные вопросы к лабораторным работам должны быть выполнены в письменном виде.

При оформлении графических заданий в лабораторных работах необходимо соблюдать следующие правила:

4

Лабораторная работа 1. Оценка и анализ морфометрических характеристик материков

Цель работы – ознакомиться с основными морфометрическими характеристиками материков.

Задания

1.Дать определение понятий «материк», «континент», «часть света».

2.На миллиметровой бумаге построить гистограммы площади материков, их средних и максимальных высот, используя данные табл. 1.1.

6

Пояснения к выполнению задания

Для наглядности представления диаграммы следует расположить одну под другой таким образом, чтобы все величины для каждого материка находились на одной вертикальной прямой. Каждая гистограмма должна быть подписана с указанием принятых единиц измерения.

Рекомендуемый масштаб:

1)для диаграммы площадей материков: 1 см – 6 млн км2;

2)для диаграммы средних высот материков: 1 см – 200 м;

3)для диаграммы максимальных высот материков: 1 см – 1000 м.

Основания всех столбиков в каждой диаграмме берутся равными

1 см [1, 2].

Требования для зачета

1.Сделать общие выводы из работы.

2.Знать основные морфометрические характеристики материков.

3.Уметь показать на физико-географической карте крайние точки материков.

4.Определить, какие проливы показаны на космических изображениях. Космические снимки выдаются преподавателем на занятии.

Лабораторная работа 2. Профиль земной поверхности. Построение гипсографической кривой

Цель работы:

1)дать характеристику рельефа земной поверхности;

2)построить гипсографическую кривую.

Рельеф – это совокупность неровностей земной поверхности. Формы

рельефа – отдельно взятые неровности, которые различаются по размерам. Общее представление о рельефе Земли может дать гипсографическая кривая. Она представляет собой линию, показывающую распределение высот и глубин на земной поверхности. Кривая ниже уровня моря получила название «батиграфическая», она выше собственно гипсографической. Впервые гипсографическая кривая была построена 1883 году французским геологом Альбертом Огюстом Лаппараном. Для построения кривой по карте вычисляют площадь, занимаемую формами рельефа разных гипсометрических уровней, после чего строят столбчатую диаграмму, на которой по горизонтальной оси последовательно откладывают площадь высотных ступеней суши и глубинных ступеней дна океана, по вертикальной оси – абсолютные отметки начиная с максимальной. Плавная линия, соединяющая углы столбцов диаграммы, и будет гипсографической кривой [1, 2].

Задания

1. Построить гипсографическую кривую Земли, используя данные табл. 2.1. Дать анализ кривой.

7

2.Определить, какую площадь занимают горы, плоскогорья, низменности, материковая отмель, материковый склон, ложе океана, глубоководные океанические желоба. Дать определение этих терминов.

3.На графике провести линии, соответствующие среднему уровню земной коры и среднему уровню земной поверхности. Определить среднюю высоту суши и среднюю глубину океана.

Пояснения к выполнению задания

Гипсографическую кривую строят на миллиметровой бумаге по данным табл. 2.1. По оси абсцисс откладывают площадь ступеней высот, по оси ординат – высоты и глубины. Рекомендуемый масштаб: горизонтальный: 1 см – 20 млн км2, вертикальный – 1 см – 1000 м.

Таблица 2.1

Соотношение площади земной поверхности, лежащей на разных высотах и глубинах

Сост. по: [1, 2].

Техника построения кривой сводится к следующему (рисунок).

1-й вариант построения. Из начальной точки осей координат по оси Y откладываем наибольшую высоту (8848 м) и обозначим ее как точку X1. На оси абсцисс (ось X), учитывая рекомендуемый масштаб, откладываем площадь первой ступени высот (8,4 млн км2) и обозначаем точкой F. Затем из начальной точки X восстанавливаем перпендикуляр до точки X1, а из точки F восстанавливаем перпендикуляр до нижнего предела данной высоты (3000 м) – FU. Затем от точки F откладываем площадь второй ступени высот, соответствующей средним горам (11,2 млн км2). Обозначим точку буквой D. Из полученной точки D восстанавливаем перпендикуляр до нижнего предела высоты ступени (2000 м) и получаем отрезок DZ. Далее от точки D по оси X откладываем площадь третьей ступени высот (средние горы 2000–1000 м) и т. д. По аналогии откладывают площади глубин океана, для чего из конечных точек площади глубин опускаем перпендикуляры. Полученные точки вершин всех перпендикуляров соединяем плавной кривой и в итоге получаем гипсографическую кривую [1, 2].

8

Техника построения гипсографической кривой [1]

2-й вариант построения. Начальную точку осей координат обозначим через X. Из этой точки по оси Y откладываем наибольшую высоту (8848 м) и обозначаем точку как X1. По оси X откладываем площадь первой ступени высот (8,4 млн км2) – XF и из точки F восстанавливаем перпендикуляр до нижнего предела данной высоты (3000 м). Точку обозначаем через U. Затем к первой площади высот 8,4 млн км2 прибавляем вторую площадь высот 11,2 млн км2 и полученную сумму площадей откладываем от начальной точки X. Точку обозначаем буквой D и восстанавливаем перпендикуляр до нижнего предела высоты второй ступени (2000 м). Далее к полученной сумме первых двух ступеней прибавляем значение третьей ступени и сумму откладываем от точки X и т. д. Площадь ступеней глубин откладываем по такому же принципу. После построения точки вершин полученных перпендикуляров соединяем плавной кривой и в итоге получаем гипсографическую кривую.

Для дальнейшего анализа гипсографической кривой необходимо построить средний уровень земной коры и средний уровень земной поверх-

9

ности, а также определить среднюю высоту суши и среднюю глубину океана.

Средний уровень земной коры соответствует выровненной поверхности Земли без воды. Суша смещается в океан до тех пор, пока линия твердой поверхности Земли не выровняется.

Для построения среднего уровня земной коры из конечной точки гипсографической кривой (обозначим K) восстанавливаем перпендикуляр на ось абсцисс KM и ось ординат KY1. Далее задача заключается в подсчете площади фигуры X1UZLKY1. Вначале подсчитываем целые сантиметровые квадраты, а затем их части. Затем определяем в сантиметрах длину основания прямоугольника Y1K. Зная площадь прямоугольника и длину основания, можно определить его высоту. Высоту откладывают от точки Y1 по оси ординат. Из вершины этой высоты проводим линию, параллельную оси абсцисс. Эта линия и будет являться средним уровнем земной коры. Числовое значение уровня земной коры (в метрах) определяется по масштабу оси ординат.

Средний уровень земной поверхности находится выше уровня зем-

ной коры и соответствует уровню, на котором распределяется поверхность водной оболочки, ровным слоем покрывающая Землю. По аналогии подсчитываем количество квадратных сантиметров, приходящихся на океан. Затем значение площади океана делим на длину основания Y1K. Полученный результат откладываем от среднего уровня земной коры по оси ординат и, пользуясь масштабом, находим цифровое значение среднего уровня земной поверхности.

Линия уровня земной коры пройдет ниже современного уровня океана, а линия среднего уровня земной поверхности – выше.

Средняя высота суши определяется следующим образом. Отрезок горизонтальной оси, соответствующий площади, занимаемой сушей, расположенной выше среднего уровня земной поверхности, делят пополам и из этой точки восстанавливают перпендикуляр до пересечения с гипсографической кривой. Учитывая масштаб, определяют высоту точки пересечения перпендикуляра с гипсографической кривой. Эта величина и будет соответствовать средней высоте суши.

Для определения средней глубины океана отрезок между перпендикуляром и крайней точкой горизонтальной оси делят пополам и опускают перпендикуляр до пересечения с подводной частью гипсографической кривой. Затем по масштабу определяют глубину этой точки, соответствующей средней глубине океана [1, 2].

Требования для зачета

1.Сделать общие выводы из работы.

2.Знать основные формы рельефа земной поверхности и их распределение по планете.

10