CC BY
133
УДК 614
МОНИТОРИНГ ОПАСНЫХ ПРИРОДНЫХ ЯВЛЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ
С.С.Тимофеева1, С.В.Латышев2, К.А.Лощенко3, В.Л.Потемкин4
1Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова 83. 2Иркутский государственный университет, 664003, г. Иркутск, ул. Карла Маркса, 1. 3Институт солнечно-земной физики СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 126 а. Лимнологический институт СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3.
На основе метеорологических данных изучены пространственно-временные закономерности распределения опасных явлений погоды на территории Иркутской области. Установлено, что наиболее холодными являются восточное побережье оз. Байкал, верхнеленские и северные районы, а самыми жаркими - северные районы и станции, расположенные в степной зоне на юге Иркутской области. Вероятность резкого подъема уровней рек из-за очень сильных ливней максимальна в западных и южных районах Иркутской области, длительные периоды повышенных расходов воды на реках из-за сильных и продолжительных дождей наиболее вероятны в высокогорных районах. Ил. 4. Библиогр. 9 назв.
Ключевые слова: опасные явления погоды; сильный ветер; мороз; туман; ливень; град; закономерности распределения.
MONITORING OF DANGEROUS NATURAL PHENOMENA ON THE TERRITORY OF IRKUTSK REGION S.S.Timofeeva1, S.V.Latyshev2, K.A.Loschenko3, V.L.Potemkin4
Irkutsk State Technical University 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074 Irkutsk State University 1 Carl Max St., Irkutsk, 664003
Institute of Solar-Earth Physics Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, 126a Lermontov St., Irkutsk, 664033.
Limnological Institute Siberian Branch of Russian Academy of Sciences,
3 Ulan-Batorskaya St., Irkutsk, 664033
Based on the meteorological data the authors studied the spatial and temporal distribution regularities of dangerous weather phenomena on the territory of Irkutsk region. They ascertained that the east coast of the lake Baikal, the Upper Lena and the northern areas are the coldest, and the northern areas and stations located in the steppe zone in the south of Irkutsk region are the hottest. The probability of a sharp rise of river levels due to very strong showers is at its maximum in the western and southern areas of Irkutsk region. Long periods of increased water discharge in rivers due to prolonged showers are most probable in the highlands.
4 figures. 9 sources.
Key words: dangerous weather phenomena; strong wind; frost; fog; shower; hail; distribution regularities.
Введение. В настоящее время климат принято рассматривать как важный экологический фактор окружающей среды [1]. Это особенно актуально в последние десятилетия, когда человечество столкнулось с проблемой антропогенного загрязнения атмосферы и планетарным потеплением климата. Согласно Четвертому оценочному докладу Международной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК),
опубликованному в 2007 г., средняя глобальная температура воздуха у поверхности Земли за последнее столетие возросла на 0,74 0С, что не имело прецедентов за последние 1000 лет [2].
Последнее десятилетие характеризуется наиболее высокой климатической изменчивостью и высокой повторяемостью аномалий среднегодовой температуры воздуха. Существование различных гипотез отно-
1Тимофеева Светлана Семёновна, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, тел.: (3952) 405106.
Timofeeva Svetlana Semenovna, head of the chair of Industrial Ecology and Life Safety, Doctor of technical sciences, professor, tel.: (3952) 405106.
Латышев Сергей Вячеславович, аспирант, тел. (3952) 526064, e-mail: aerosol@lin.irk.ru Latyshev Sergey Vyacheclavovich, postgraduate student, tel.: (3952) 526064, e-mail: aerosol@lin.irk.ru
3Лощенко Кристина Анатольевна, аспирант, тел.: (3952) 317533. Loschenko Kristina Anatolievna, postgraduate student, tel.: (3952) 317533.
4Потемкин Владимир Львович, кандидат географических наук, старший научный сотрудник, тел.: (3952) 511574, e-mail: klimat@lin.irk.ru
Potemkin Vladimir Lvovich, Candidate of Geography, senior research worker, tel.: (3952) 511574, e-mail: klimat@lin.irk.ru
сительно современных тенденций в изменении климата указывает на то, что фундаментальные физические процессы, лежащие в их основе, пока плохо объяснены [3].
Большинство публикаций по проблемам изменения климата сводится к обсуждению размаха пространственно-временных изменений метеорологических полей, оценке вклада естественных и антропогенных факторов в генезис климата, прогнозу климата на основе статистических методов и модельных расчетов, поиску путей адаптации к климатическим изменениям и сведению климатических рисков к минимуму.
Современное изменение климата проявляется в динамике возросшей повторяемости и интенсивности опасных явлений погоды, которые ежегодно причиняют значительный ущерб экономике, жизни и здоровью людей. Из-за неполного учета климатических факторов велики потери в сельском хозяйстве, энергетике, строительстве и транспорте. Поэтому ресурсный подход к изучению климата является одним из ключевых направлений при определении путей устойчивого экономического развития отдельных отраслей и регионов [4].
По данным наблюдений Росгидромета территория России существенно более чувствительна к глобальному потеплению, чем земной шар в целом. На территории России отмечается более 20 видов опасных гидрометеорологических явлений [5].
Согласно [6] опасное гидрометеорологическое явление (ОЯ) - это явление, которое по интенсивности развития, продолжительности или моменту возникновения может представлять угрозу жизни или здоровью граждан, а также наносить значительный материальный ущерб.
Мировой опыт показывает, что затраты на прогнозирование и обеспечение готовности к природным событиям чрезвычайного характера в 15 раз меньше по сравнению с затратами на устранение последствий наносимого ими ущерба [7]. Поэтому в целях минимизации потерь, связанных с возникновением опасных гидрометеорологических явлений, необходим тщательный учет климатической, фактической и прогностической информации о погодных условиях в различных регионах земного шара.
Социально-экономические последствия изменения климата для России могут быть более серьезными, так как все ее природные комплексы чувствительны и уязвимы в отношении таких изменений. По оценкам специалистов в ближайшие годы ожидается рост таких экстремальных природных явлений, как сильные паводки, наводнения, ураганные ветры, смерчи, засухи, аномальные колебания температуры. Наибольшее количество подобных явлений наблюдается в восточной части страны и в Северо-Кавказском регионе.
Имеющие место и прогнозируемые изменения климата могут иметь как положительные, так и отрицательные последствия для различных сфер деятельности человека [8]. В условиях повышения зимних температур в большей части регионов России сократилась продолжительность отопительного периода. В то же время увеличились затраты электроэнергии на охлаждение помещений летом с помощью кондицио-
неров. Повышение интенсивности и частоты таких опасных явлений как обильные снегопады вызывает возрастание снеговых нагрузок на здания и сооружения, возможны обрывы линий электропередач. Повышение повторяемости сильных ливней ухудшает состояние автомобильных и железных дорог.
Замечено, что при наличии волн тепла повышается скорость распространения таких заболеваний, как грипп и других инфекций, растет смертность людей. Отрицательно влияют на здоровье людей перепады давления при резкой смене условий погоды.
Иркутская область, в состав которой входит Усть-Ордынский Бурятский автономный округ, расположена в южной части Восточной Сибири, почти в центре Евро-Азиатского материка. Большая протяженность Иркутской области с севера на юг и ее удаленность от адвективного влияния океанических воздушных масс является одной из основных причин высокой степени континентальности климата.
В условиях резко континентального климата природные экосистемы на территории Иркутской области проявляют низкую устойчивость к жесткому техногенному воздействию и слабовыраженную способность к самоочищению и самовосстановлению, поэтому вопрос предсказания ОЯ здесь приобретает особое значение.
Данные и методика исследования. Интенсивная хозяйственная и производственная деятельность на территории Иркутской области требует тщательного учета климатических факторов и своевременного обеспечения объектов экономики, органов власти и населения сведениями об ожидаемых опасных явлениях погоды.
Согласно климатическому районированию М.И. Будыко рассматриваемая территория относится к области достаточно влажного климата с умеренно суровой, малоснежной зимой и умеренно теплым летом. В зависимости от вида выпадающих осадков год может быть разделен на два периода: часть года с преимущественным выпадением твердых осадков обычно называют холодным периодом, тогда как преобладание жидких осадков считается характерной чертой теплого периода [9].
Для уточнения закономерностей и тенденций в распределении и интенсивности опасных явлений в теплый и холодный периоды года были рассмотрены случаи с ОЯ на территории Иркутской области за последнее десятилетие (2000-2008). Выбор этого периода обусловлен тем, что по данным Росгидромета именно за последнее десятилетие количество опасных природных явлений в России увеличилось более чем в два раза. Кроме того, в этот период уточнялись количественные критерии возникновения Оя на территории Иркутской области.
В качестве исходного материала были использованы данные ежедневных наблюдений на 60 метеорологических станциях, расположенных в разных физико-географических районах Иркутской области. Основные методы исследования - статистический анализ исходной информации с построением карт распределения опасных явлений погоды по территории.
Для выделения опасных явлений погоды использовались критерии опасных явлений - качественные и количественные характеристики ОЯ, которые устанавливаются либо по вероятности возникновения явлений, либо «директивно» путем анализа данных гидрометеорологических наблюдений за многолетний период. При этом критерии ОЯ либо принимаются едиными для всей территории страны, либо устанавливаются дифференцированно для различных физико-географических и природно-климатических районов.
Вследствие этого для наблюдательных подразделений, находящихся в ведении Иркутского межрегионального территориального управления федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Иркутского УГМС) был утвержден и введен в действие уточненный перечень критериев ОЯ.
В данной работе были рассмотрены следующие явления погоды, которые достигли критериев ОЯ: очень сильный ветер - средняя скорость ветра не менее 20 м/с и/или максимальная (порыв) не менее 25 м/с (для оз. Байкал средняя скорость не менее 30 м/с
1600 1400 1200 1000 2 800 600 400 200
течение не менее 5 суток; сильный мороз - минимальная температура воздуха не превышает -40°С в течение не менее 5 суток (на оз. Байкал - -35°С в течение не менее 5 суток; в северных и верхнеленских районах - -50°С в течение не менее 3 суток, в Катангском районе - -55°С в течение не менее 3 суток).
Результаты исследований. Из опасных явлений погоды, зафиксированных на территории Иркутской области, наиболее значимым как по частоте наблюдения, так и по воздействию на жизнедеятельность и производственные сферы является сильный ветер. Данные о структуре ветра необходимы в авиации, в сельском хозяйстве при разработке мероприятий по борьбе с засухами и суховеями, в строительном деле при проектировании высотных зданий и радиомачт.
На территории Иркутской области в годовом ходе очень сильного ветра (>20-25 м/с) основной максимум числа случаев отмечается весной (в апреле-мае) и второй, менее выраженный, осенью (в октябре-ноябре) (рис.1). Минимальное число случаев с очень сильным ветром наблюдается в середине лета и в середине зимы на фоне малоградиентных полей пониженного и повышенного давления.
.й
га ш
ш
ш
га
_о
ш
О
г?
ш
га
год
.0
ю к н
I
ф
о
.0
Ю К
.0
Ю К
0
1
.0
Ю
га ^
ш
чд
Рис.1. Годовой ход общего числа случаев с очень сильным ветром (>20-25 м/с) на территории Иркутской
области в 2000-2008 гг.
и/или максимальная (порыв) не менее 35 м/с); шквал -резкое кратковременное усиление ветра более 25 м/с в течение не менее 1 мин; сильная метель - общая или низовая метель при сильном ветре (не менее 15 м/с), вызывающая значительное ухудшение видимости (не более 500 м); сильная пыльная буря - перенос пыли или песка при сильном ветре (не менее 15 м/с), вызывающий ухудшение видимости (не более 500 м); сильный туман - туман со значительным ухудшением видимости (МДВ не более 50 м); сильный ливень -сильный ливневый дождь (количество жидких осадков не менее 30 мм за период не более 1 ч); очень сильный дождь - значительные жидкие и смешанные осадки (количество жидких осадков не менее 50 мм за период не более 12 ч); очень сильный снег - значительные твердые осадки (количество осадков не менее 20 мм за период не более 12 ч); продолжительный сильный дождь - дождь непрерывный (с перерывами не более 1 ч) в течение нескольких суток (не менее 100 мм за период более 12 часов, но менее 48 часов и/или не менее 120 мм за период не менее 2 суток); крупный град - диаметр градин не менее 20 мм; сильная жара -максимальная температура воздуха не менее 35°С в
Интересно, что максимум более сильного ветра со скоростью 25-30 и 30-35 м/с смещается на осень (ноябрь), для ветра со скоростью 35-40 м/с наряду с весенним максимумом прослеживается максимум в январе, который отмечался на байкальских станциях в те периоды, когда озеро еще свободно ото льда. Самый сильный ветер со скоростью >40 м/с преобладал в апреле и ноябре.
В распределении очень сильного ветра четко прослеживаются две полосы, одна из которых ориентирована с северо-запада на юго-восток в направлении горных хребтов Восточного Саяна, вторая - в направлении Прибайкальского и Приморского хребтов с максимумом числа случаев на побережье оз. Байкал (рис. 2). Наиболее сильный ветер со скоростью 35-40 м/с и более отмечался в основном на байкальских станциях, при этом в холодный период их число было в 3-4 раза выше, чем в теплый.
С сильным ветром связаны такие опасные явления, как шквал, сильные метели и сильные пыльные бури. Шквалом называют резкое кратковременное усиление ветра на ограниченных территориях, сопровождающееся изменением его направления. За ис-
0
60 > / ц Г) )
56 . " ^ ^ 1 ' ' '
52 { ш л 7% Г
_102 _ 108 114
а)
60 / с Ц ч )
56 ^ ^^^^ ^ £
Шв 52 ( Ш ^ / \
г 'д л _102 _ 108 114
Щ
Рис. 2. Карта-схема распределения общего числа случаев с ОЯ очень сильный ветер (>25-30 м/с) на территории Иркутской области в холодный (а) и теплый (б) периоды 2000-2008 гг.
следуемый период (2000-2008) на территории Иркутской области наблюдалось 16 случаев шквального усиления ветра и 4 случая сильного шквала, при котором мгновенная скорость ветра превышала 25 м/с. Подавляющее большинство шквалов (94%) отмечалось в июне, преимущественно в северных районах Иркутской области. Сильный шквал наблюдался на ст. Выдрино-на-Чуне и Ершово.
Для возникновения сильных метелей, которые создают снегозаносы, парализующие хозяйственную деятельность, важно, чтобы поверхностный слой снежного покрова был относительно сухим и не слишком уплотненным. Кроме того, нужна достаточно большая, ровная снежная поверхность, свободная от лесов, холмов, гор. Все эти условия присутствуют в западных и центральных районах Иркутской области (на станциях Выдрино-на-Чуне, Новочунка, Новону-кутск), где отмечались случаи с очень сильной метелью при прохождении динамически значимых атмосферных фронтов в тыловой части глубоких циклонов при сближении с Восточно-Саянским антициклоном. В годовом ходе максимум случаев с сильной метелью приходится на холодный период года, когда наблюдается устойчивый снежный покров и максимальные горизонтальные градиенты температур, определяющие термическую составляющую в усилении ветра на территории Иркутской области.
Сильная пыльная буря на территории Иркутской области в большинстве случаев была зафиксирована в мае, преимущественно в южных районах (ст. Ново-нукутск, Кутулик, Иркутск, Хомутово).
К числу сезонных экстремальных условий погоды, создающих серьезные осложнения для различных сфер деятельности и самочувствия человека, относятся экстремально высокие и низкие температуры. В холодный период это сильный мороз, в теплый период это сильная жара, когда в течение длительного времени соответственно минимальная и максимальная температуры превышают определенные градации.
Причиной такого рода явлений является высокая степень континентальности климата Иркутской области, а также мощные вторжения холодного арктического воздуха в тыловой части высотных макроложбин в
аномально холодные зимы и длительное стациониро-вание блокирующих антициклонов летом. Среднегодовой мировой ущерб от экстремальных температур занимает 5-е место после ущерба от ураганов, наводнений, землетрясений и засух [5]. Сильные морозы и сильная жара парализуют жизнь городов, губительно воздействуют на посевы, увеличивают вероятность технических аварий.
За период 2000-2008 гг. на 60 станциях Иркутской области наблюдалось 99 случаев с сильным морозом и 36 случаев с сильной жарой, из них большинство случаев отмечалось соответственно в середине зимы и в середине лета. В межгодовой динамике наиболее жарким являлся летний период 2002 г., а наиболее холодным - зимний период 2001 года. Стоит отметить, что в последние годы вновь, хотя и слабо, увеличивается вероятность морозных периодов.
В пространственном отношении (рис. 3) наиболее холодными являются станции, расположенные на восточном побережье оз. Байкал (ст. Баргузинский заповедник), где происходит застой холодного воздуха, стекающего с Баргузинского хребта. Далее по числу случаев следуют верхне-ленские районы (ст. Карам) и северные районы (ст. Ербогачен), а самыми жаркими являются северные районы Иркутской области, которые в летние месяцы наиболее подвержены влиянию локального антициклогенеза, а также станции, расположенные в степной зоне юга Иркутской области.
Обильные дожди и снегопады оказывают неблагоприятное воздействие на развитие сельскохозяйственных культур, создают угрозу для движения транспорта, определяют условия для возникновения паводков, наводнений и селей. Основной причиной возникновения интенсивных осадков является сочетание восходящих движений и высокой влажности воздуха.
В работе рассмотрено распределение числа случаев с сильным ливнем, очень сильным дождем и снегом, продолжительным дождем, градом и очень крупным градом на территории Иркутской области.
Очень сильный и продолжительный дождь, а также очень крупный град чаще всего отмечались на территории Иркутской области в середине лета на фоне максимального развития восходящих потоков в куче-
60 £
1? р t ^ г
ЩР 52 ( X Т& !П Лл 2 / /
_102 З^У 108 114
60 % {
/ 'Ч' ЛГ
52 \ ш Д/ ) г / 'У-
_102 108 114
и 02 108 114
а)1 "о;
Рис. 3. Карта-схема распределения общего числа случаев с ОЯ: сильная жара (а) и сильный мороз (б) на
территории Иркутской области в 2000-2008 гг.
во-дождевых облаках при интенсивном прогреве нижележащих слоев тропосферы. Сильный ливень в основном отмечался во вторую половину лета при выходе южных циклонов, а наибольшее число случаев с сильным снегом наблюдалось в мае, когда на фоне положительных температур арктические вторжения способствовали усилению неустойчивости и сопровождались развитием конвекции, а также в октябре при развитии меридиональных процессов в тропосфере.
Опасное явление погоды сильный ливень отме-
чался преимущественно в западных и южных районах Иркутской области (рис.4). В распределении сильного и продолжительного дождя отчетливо выделяется полоса максимального числа случаев в высокогорных районах Восточного Саяна и предгорьях Хамар-Дабана, у подножия Прибайкальского и Баргузинского хребтов, где значительную роль в возникновении сильных и продолжительных осадков отводят эффекту вынужденного восхождения по склонам горных хребтов.
Рис.4. Карта-схема распределения общего числа случаев с ОЯ: сильные и продолжительные осадки на
территории Иркутской области в 2000-2008 гг.
В этих же районах отмечались редкие случаи выпадения очень сильного снега - 13 случаев на ст. Ха-мар-Дабан и 1 случай на ст. Баргузинский заповедник. Процессы укрупнения облачных частиц до размера наиболее крупных градин происходили как в высокогорных районах (ст. В. Гутара), так и на равнинной территории (ст. Балаганск и Верхне-Марково).
Туман как скопление в приземном слое атмосферы взвешенных продуктов конденсации и сублимации водяного пара, ухудшающее видимость до 1 км и менее, относят к числу опасных явлений погоды. В работе рассмотрены случаи сильного тумана, т.е. значительного ухудшения видимости (менее 50 м). Как показали исследования, сильный туман в теплое время года возникал в 6 раз чаще, чем в холодное.
В распределении общего числа случаев с сильным туманом прослеживается тенденция увеличения числа дней по долинам крупных рек и водохранилищ. Резко выделяется основной пик числа случаев на ст. Новая Игирма, расположенной по направлению господствующих потоков, ориентированных со стороны Усть-Илимского водохранилища. В то же время сильные туманы практически не отмечаются в высокогорных районах, по северу области и на побережье оз. Байкал.
Заключение. Проведенное исследование позволило выявить пространственно-временные закономерности в распределении опасных явлений погоды на территории Иркутской области за последнее десятилетие.
Ветер максимальной силы (>40 м/с) отмечался в основном на байкальских станциях преимущественно в холодный период года.
Наиболее холодными являются восточное побережье оз. Байкал, верхне-ленские и северные районы, а самыми жаркими - северные районы и станции, расположенные в степной зоне на юге Иркутской области.
Вероятность резкого подъема уровней рек из-за очень сильного ливня максимальна в западных и южных районах Иркутской области, длительные периоды повышенных расходов воды на реках из-за сильных и продолжительных дождей наиболее вероятны в высокогорных районах.
Наиболее крупный град был зарегистрирован на станциях В. Гутара, Балаганск и Верхне-Марково.
На фоне регионального повышения температур в последние годы возросла вероятность сильного тумана, сильной метели и сильной пыльной бури.
1. Исаев А.А. Экологическая экология: учеб. пособие для геогр.гидромет.экол.спец.вузов и колледжей. 2-е изд. М.: Научный мир, 2003. 472 с.
2. http://www.ipcc.ch.
3. Володин Е.М. Математическое моделирование общей циркуляции атмосферы: курс лекций. М.: ИВМ РАН, 2007. 89 с.
4. Бедрицкий А.И., Коршунов А.А., Шаймарданов М.З. Опасные гидрометеорологические явления и их влияние на экономику России. Обнинск: Изд. ВНИИГМИ-МЦД, 2001. 36 с.
5. Всемирная конференция по изменению климата: тезисы докладов. М., 2003. 670 с.
ский список
6. Положение о порядке действий учреждений и организаций при угрозе возникновения и возникновении опасных природных явлений. РД 52.88.699.-2008. М., 2008. 92 с.
7. Осипов В.И. Природные катастрофы на рубеже ХХ века // Вестник Российской академии наук. 2001. Т.71, №4. С. 291302.
8. Повышение защищенности от экстремальных метеорологических и климатических явлений. Женева, Швейцария. 2002. ВМО- N 936. 36 с.
9. Иркутская область (природные условия административных районов) / Н.С. Беркин [и др.]. Иркутск: Изд-во ИГУ, 1993. 304 с.
УДК 550.831
ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ ТОККИНСКОЙ РИФТОВОЙ ВПАДИНЫ ПО ГЕОФИЗИЧЕСКИМ ДАННЫМ
Е.Х.Турутанов1
Институт земной коры СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 128.
По гравиметрическим данным установлено наличие двух внутренних котловин в Токкинской впадине. Мощность осадков в этих структурах составляет 100-150 м. Полученные оценки согласуются с электроразведочными и магнитометрическими данными. Сопоставление структуры кайнозойских отложений с тектоническими особенностями и уровнем сейсмичности в данном районе подтверждает тенденцию к миграции рифтовых структур в северовосточном направлении. Ил. 7. Библиогр. 13 назв.
Ключевые слова: гравиметрия; осадки; рифтовые структуры.
1Турутанов Евгений Хрисанфович, кандидат геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией комплексной геофизики ИЗК СО РАН, доцент кафедры прикладной геофизики и геоинформатики ИрГТУ, тел.: (3952) 428792; e-mail: tur@crust.irk.ru
Turutanov Evgeny Hrisanfovich, Candidate of geological and mineralogical sciences, Head of the Laboratory of Integrated Geophysics Institute of the Earth Cruct Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, associate professor of the chair of Applied Geophysics and Geoinformatics, tel.: (3952) 428792; e-mail: tur@crust.irk.ru
