CC BY
14Ефремова Е.А.1, Ефимова Ю.В.1, Мханна Ааед Исмаил Назир1
1 Российский государственный гидрометеорологический университет, Санкт-Петербург, Россия
DOI: 10.24411/2520-6990-2019-10552 АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ВЕСЕННИХ ПОЛОВОДЬЕВ НА РЕКЕ ЕМЦА.
Efremova E.A.1, Efimova Y.V. 1, Mkhanna A.I.N.1
1Russian State Hydrometeorological University, Saint Petersburg ANALYSIS OF SPRING FLOOD FORMATION CONDITIONS ON THE RIVER EMTSA.
Аннотация
В работе проанализирован термический режим перед весенними половодьями на р. Емца. Выявлена зависимость накопленных положительных температур начала весны на дату развития половодья. Проанализированы циркуляционные процессы, предшествующие развитию половодья, с привлечением каталога основных форм циркуляции по Г.Я. Вангенгейму - А.А. Гирсу. Выявлена преобладающая форма циркуляции, предшествующая весенним половодьям на реке. Предлагается способ заблаговременной оценки благоприятных условий для формирования весенних половодьев на р. Емца.
Abstract
In this paper, the thermal regime before spring floods on the river Emtsa is analyzed. The dependence of the accumulated positive temperatures at the beginning of spring on the date of flood development is revealed. The circulation processes preceding the development of the flood are analyzed with the involvement of the catalogue of the main forms of circulation on G.Y. Wangenheim - A.A. Girsu. The prevailing form of circulation preceding the spring floods on the river was revealed. A method of early assessment of the favorable conditions for the formation of spring floods on the river Emtsa is proposed.
Введение
Практически ежегодно в Архангельской области на северо-западе России наблюдаются одни из самых сильных весенних наводнений в России. Половодья наблюдаются на Северной Двине и на ее притоках, в том числе и на реке Емце. Причиной весеннего половодья служит возрастающий приток воды в речное русло, который вызван таянием снега на равнинах.
Наиболее опасными являются ранние половодья. К ним городские службы обычно не готовы, поэтому анализ условий их формирования представляет особый интерес.
Методы
Для анализа температурного режима и циркуляционных условий перед весенним половодьем на р.Емца использовался архив среднесуточных температур воздуха в районе Емецка и архив основных форм циркуляции атмосферы Г.Я.Вангенгейма-А.А.Гирса за период с 1936 по 2016 гг.
В данной работе даты половодья были разделены по срокам наступления на три группы: «ранние» (наступившие до 30 апреля включительно), «средние» (с 1 мая по 13 мая включительно) и «поздние» (с 14 мая и позже). Основное внимание уделялось условиям формирования ранних полово-дьев.
В ходе работы по методике Федорова была рассчитана дата климатической весны в Емецке. Рассчитаны накопленные положительные температуры в районе Емецка для каждого дня с 15 марта и до 31 мая за период с 1936 по 2016 гг. Полученные
данные были разделены на 5 квартальных градаций: «среднее» (С), «выше среднего» (ВС), «ниже среднего» (НС), «значительно выше среднего» (ЗВС) и «значительно ниже среднего» (ЗНС). Построен график зависимости сумм накопленных положительных температур со дня начала весны до даты развития половодья.
В работе были проанализированы циркуляционные условия возникновения половодья с привлечением каталога основных форм циркуляции по Г.Я. Вангенгейму - А.А. Гирсу за период с 1936 по 2016 гг. Построен график зависимости срока наступления весеннего наводнения от количества дней с восточной формой циркуляции.
Результаты исследования и их анализ
Начало половодья непосредственно связано с датой устойчивого перехода температуры воздуха через нулевой предел, то есть с началом климатической весны. С этого момента начинается активное снеготаяние.
В результате работы за весь период с 1936 по 2016 гг. было зафиксировано 30 половодьев из 80 рассмотренных, которые попадают в градацию «ранние». В последние годы наблюдается смещение начала весеннего половодья на более ранние сроки. Данная тенденция соответствует более раннему приходу весны в Архангельской области. Дата начала климатической весны в среднем приходится на 20 марта, а высокая повторяемость положительных температур наблюдается с 15 марта. С учетом вышеизложенного в ходе работы были рассчитаны накопленные положительные температуры в районе Емецка для каждого дня с 15 марта и до 31 мая
10
EARTH SCIENCES /
за период с 1936 по 2016 гг. Полученные данные чительно ниже среднего» (ЗНС). Результатом ана-
были разделены на 5 квартальных градаций: «среднее» (С), «выше среднего» (ВС), «ниже среднего» (НС), «значительно выше среднего» (ЗВС) и «зна-
лиза температурного режима, предшествующего паводку на реке Емца является график на рисунке 1.
март апрель май
Рисунок 1. График зависимости сроков наступления половодьев на Емце от накопленной положительной температуры воздуха в районе Емецка за период с 1936 по 2016 гг.
Для ранних половодьев благоприятными фоновыми условиями являются суммы накопленных положительных температур, попадающих в градации «выше среднего» и «значительно выше среднего».
По данному графику, если вести график накопленных положительных температур для каждого дня, можно констатировать опасную ситуацию возникновения половодья. В связи с тем, что половодье может произойти в любой момент при переходе в опасную градацию, заблаговременности в данном предупреждении нет.
Поэтому на следующем этапе были проанализированы циркуляционные процессы, которые способствуют накоплениям положительных температур до развития половодья с привлечением каталога основных форм циркуляции по Г.Я. Вангенгейму - А.А. Гирсу за период с 1936 по 2016 гг. Основные формы циркуляции прогнозируются по декадам на месяц вперед в НИИ Арктики и Антарктики. При выявлении зависимости даты поло-
водья от предшествующего циркуляционного режима, можно предполагать опасную ситуацию с за-благовременностью в месяц.
Период до наступления половодья был сопоставлен с каталогом Г.Я. Вангенгейма - А.А. Гирса за период с 1936 по 2016 гг. В результате была выявлена преобладающая форма циркуляции, которая предшествует весеннему паводку на Емце. В среднем, повторяемость восточной формы циркуляции (формы Е) в течение десятидневного периода до начала наводнения составляет 6 - 7 дней.
В работе даты с восточной формой циркуляции, попадающие в десятидневный период, были сопоставлены с реальными синоптическими ситуациями, с архивом приземных барических карт модели GFS (Global Forecast System) (Глобальная Система Прогнозирования).
На рисунке 2 представлена типичная синоптическая ситуация, характерная дням с восточной формой циркуляции перед началом весеннего половодья.
Рисунок 2. Типичная синоптическая ситуация перед весенним паводком на Емце (форма Е) (Комплексная синоптическая карта (приземная и карта абсолютной топографии на уровне 500 гПа)).
Синоптическая ситуация, характерная для восточной формы циркуляции (формы Е) для Архангельской области определяется обширным малоподвижным антициклоном. Гребень антициклона распространяется с северо-востока и стационирует над севером Европейской территории России (ЕТР). В районе Архангельской области наблюдаются затоки теплого воздуха с юго-востока. Данной синоп-
тической ситуации характерно повышение температуры воздуха, активное снеготаяние. На рисунке 3 представлена карта абсолютной топографии АТ850, где показано распределение температуры воздуха на высоте 1,5 км, которое соответствует вышеизложенному синоптическому процессу. Наблюдается гребень тепла, связанный с северо-западом России и в том числе с Архангельской обла-
стью.
Рисунок 3. Синоптическая карта абсолютной топографии на уровне 850 гПа. Типичная синоптическая ситуация перед весенним паводком на Емце (форма Е).
EARTH SCIENCES / <<Ш1ШМУМ~^©УГМа1>#Щ4]])),2(0]9
12
В результате анализа типичной синоптической ситуации перед паводком, следует учитывать восточную форму атмосферной циркуляции, как способствующую возникновению весеннего наводнения на Емце.
В ходе работы, на каждый день периода с 15 марта и до 31 мая было рассчитано накопленное количество дней с восточной формой циркуляции.
Можно сделать вывод, что основная масса по-ловодьев происходит при попадании в градацию «среднее» и «выше среднего». Следует заметить, что чем позже наступает половодье, тем меньшее влияние оказывает восточная форма циркуляции.
Зависимость срока наступления половодья от количества дней с Е формой наиболее значительна для ранних случаев, что согласуется с анализом термического режима. Рекомендуется вести свой график накопленных дней с восточной формой циркуляции для каждого сезона.
В результате можно заблаговременно выявить благоприятные условия для начала развития раннего половодья на реке Емца.
Для оценки благоприятных условий возникновения половодья предлагается использовать декадный прогноз преобладания определенной формы циркуляции на апрель Научно-исследовательского института Арктики и Антарктики (ААНИИ). Таким образом, можно предположить, какая декада месяца может быть опасной для наступления половодья на реке Емца.
Выводы
В результате работы можно сделать вывод о том, что весенние половодья на реке Емца стали наступать раньше. Это в свою очередь соответствует сдвигу начала весны на более ранние сроки.
Полученные данные были разделены на 5 квартиль-ных градаций: «среднее» (С), «выше среднего» (ВС), «ниже среднего» (НС), «значительно выше среднего» (ЗВС) и «значительно ниже среднего» (ЗНС) и был построен график накопленных дней с восточной формой циркуляции для каждого весеннего половодья за период с 1936 по 2016 гг. (рисунок 4).
В результате анализа термического режима было выявлено, что сумма накопленных положительных температур перед ранними половодьями попадает в градацию «выше среднего» и «значительно выше среднего».
Перед ранними половодьями преобладает восточная форма циркуляции, при которой над Архангельской областью наблюдается гребень тепла.
В результате проведения НИР построен график зависимости сроков возникновения полово-дьев на реке Емца от количества дней с восточной формой циркуляции. Полученный график можно использовать для оценки паводкоопасной ситуации с заблаговременностью в месяц.
Список литературы
1. Попов В.И. Исследование заторов льда в устьевой области Северной Двины. Отчёт по НИП 1980 [текст] / - Архангельск.: Фонд отдела гидропрогнозов Северного УГМС.
2. Гулинова Н.В. Методы агроклиматической обработки наблюдений. - Л .: Гидрометеоиздат, 1974, 152 с.
3. Немецкий сайт архива данных прогноза погоды. Данные реанализа. [электронный ресурс] URL: http://www.wetterzentrale.de (дата обращения 17.02.19)
Рисунок 4. Зависимость даты начала весеннего половодья на Емце от количества дней с восточной формой циркуляции (период с 1936 по 2016 гг.).
