CC BY
41
УДК 632.112
Ю.П. Переведенцев, Р. Занди, Т.Р. Аухадеев
Казанский (Приволжский) федеральный университет, Yuri.Perevedentsev@kpfu.ru
ДИНАМИКА ПыЛьНых БУРь НА ТЕРРИТОРИИ хУЗЕСТАНА (ЮГО-ЗАПАД ИРАНА) В НАчАЛЕ XXI СТОЛЕТИИ
Рассматриваются пыльные бури на территории Хузестана в период 2000-2012 гг., приводящие к ухудшению экологической обстановки. Показано, что большинство пыльных бурь имеет внешнее происхождение, продолжительность их, как правило, не превышает 4 суток, горизонтальная видимость от 500 до 1000 м. Представлен пример обнаружения очагов пыльных бурь с помощью радара.
Ключевые слова: пыльные бури; сильные ветры; дальность видимости.
Введение
Проблеме изучения атмосферных загрязнений, как естественных, так и искусственных, в последнее время уделяется всё большее внимание. Особый интерес представляет изучение таких крупномасштабных явлений, как пыльные бури, характерные для аридных и субаридных регионов. В этих районах создаются благоприятные условия для возникновения подобных явлений: большая сухость и высокая дисперсность поверхностного слоя почвы, низкая влажность воздуха, сильные ветры. Образующиеся турбулентные вихри поднимают пылевой материал, который затем подхватывается ветровыми потоками и переносится на различные расстояния. При усилении ветра увеличивается количество поднятой в воздух пыли и ухудшается видимость. В зависимости от структуры поверхностного слоя почвы необходимы различные скорости ветра для подъема и переноса пыли.
Поэтому для возникновения пыльных бурь, например, в странах Ближнего Востока, где поверхностный слой состоит из очень мелких и легких частиц супесчаной почвы, достаточны скорости ветра, равные 10-12 м/с. В пустынях Африки и Аравии часто возникают песчаные бури, для которых необходимы большие скорости ветра (20-25 м/с) (Наливкин, 1969; Захаров, 1965; Фетт, 1961).
Материалы и методы исследования
В качестве исходных данных использовали материалы метеорологических наблюдений в период 2000-2010 гг. на 13 станциях, равномерно расположенных по всей территории Хузестана. Фиксировали время возникновения и окончания пыльной бури, ее интенсивность, что позволило установить как число пыльных бурь, так и ко-
Станции Годы
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Средн. за год Сумма
Бостан 23 14 6 38 82 22 37 102 62 97 78 51.0 561
Абадан 31 46 26 54 84 40 39 84 49 79 85 56.1 617
Дизфуль 79 105 50 76 112 46 58 124 94 117 115 88.7 976
Ахваз 26 38 12 54 97 47 53 108 64 102 96 63.4 697
Шуштер 20 20 7 36 53 10 7 35 16 35 32 24.6 271
Махшехр 11 30 7 35 76 20 27 49 35 64 54 37.1 408
Месджеде-Солейман 57 70 8 50 116 40 45 129 47 63 78 63.9 703
Рамхормоз 11 30 7 35 76 20 27 49 37 50 46 35.3 388
Агаджери 9 13 9 16 70 7 5 51 35 49 52 28.7 316
Сафи Абад 71 98 45 62 98 37 48 108 83 105 96 77.4 851
Изе 24 25 19 16 12 23 27 24 23 21 25 21.7 293
Бехбехан 9 12 8 13 62 6 3 49 31 44 47 25.8 284
Омидийе 9 14 9 17 71 8 5 51 35 49 52 29.1 320
Таблица 1. Повторяемость (%) пыльных бурь местного и адвективного происхождения на территории провинции Хузестан в период 2000-2010 гг.
Тип бури Годы За все годы
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Местный 23.86 24.87 47.33 28.26 13.9 38.32 35.29 22.05 21.18 14.29 8.98 25.3
Адвективный 76.14 75.13 52.67 71.74 86.1 61.68 64.71 77.95 78.82 85.71 91.02 74.7
Таблица 2. Число дней с пыльной бурей по годам на станциях Хузестана в период 2000-2010 гг.
10
российский журнал прикладной экологии
Таблица 3. Среднемесячное распределение продолжительности (час) пыльных бурь в провинции Хузестан
В среднем за месяц Январь 7.5 Апрель 45.7 Июль 111.7 Октябрь 16.6
Февраль 24.1 Май 82.6 Август 37.5 Ноябрь 10.5
Март 33.3 Июнь 74.2 Сентябрь 26.5 Декабрь 3.8
личество дней с пыльными бурями, дальность горизонтальной видимости. Кроме метеорологических данных, к анализу привлекали аэросиноптические материалы и радарные снимки. Результаты наблюдений подвергались статистической обработке.
Результаты и их обсуждение
Пыльные бури, фиксируемые на территории провинции Хузестан, имеют как местное, так и внешнее (адвективное) происхождение, они возникают, как правило, на территории Ирана, Саудовской Аравии, Сирии, откуда пыль сильными северными и северо-западными ветрами переносится в юго-западные районы Ирана. Анализ данных наблюдений позволяет установить неравномерный характер распределения пыльных бурь как во времени, так и в пространстве.
Как видно из табл. 1, пыльные бури чаще всего возникают за пределами Хузестана (до 75% от общего количества за 11-летний период), особенно это заметно в последние годы. Так, в 2010 г. 91% случаев возникновения пыльных бурь приходится на прилегающие районы Ирака и Саудовской Аравии и лишь 9% от числа всех отмеченных бурь возникло в самом регионе. Следует отметить, что разрушительные войны, происходившие в регионе в конце XX столетия, нанесли огромный ущерб лесным насаждениям, что создало дополнительные предпосылки для возникновения пыльных бурь при соответствующих синоптических условиях.
Важным показателем, характеризующим пыльные бури, является число дней с этим явлением. Эта характеристика весьма неустойчива во времени.
Распределение числа дней с пыльными бурями по годам для 13 рассматриваемых станций в период 2000-2010 гг. представлено в табл. 2.
Данные табли. 2 показывают, что число дней с пыльной бурей распределено по годам и станциям неравномерно, особен- « но это заметно в случае анализа местных Ц бурь. Наиболее благоприятные условия | для возникновения пыльных бурь складываются на равнинной территории, прилегающей к Персидскому заливу. Этому способствуют термобарические условия, сильные ветры и состояние почвы.
В соответствии с теорией отрыва частиц от поверхности почвы во время пыльных
бурь (Гледзер и др., 2010; ВагепЫай, Golitsyn, 1974) это явление происходит в турбулентном пограничном слое атмосферы при достижении динамической скоростью некоторого критического значения ~20-30 см/с. Интересно отметить и то обстоятельство, что при наличии пыли в воздухе происходит ускорение потока (ветра) (Баренблатт, 1983). Свидетельством этому являются интенсивные пыльные бури на планете Марс (Григорьев, Кондратьев, 1981).
В течение года пыльные бури распределяются крайне неравномерно. Было подсчитано среднее число часов с пыльной бурей для каждого месяца за 11-летний период (табл. 3).
Как видно из табл. 3, с апреля отмечается усиление пыльных бурь, при этом максимум приходится на июль, затем, начиная с августа, происходит их значительное уменьшение до декабря-января, когда повторяемость минимальна. Таким образом, преобладающее число случаев приходится на период май-июль, а минимальное - октябрь-февраль. Этот годовой ход показывает, что отдельные периоды более подвержены воздействию пыльных бурь, чем другие. Оценка числа дней с пыльной бурей показала, что на июль приходится почти четверть от числа дней с пыльной бурей в году по всей территории Хузестана (рис. 1).
При этом следует заметить, что в июле среднемесячная температура повсеместно превышает 30 °С, отсутствуют атмосферные осадки и относит ельная влажность ниже 30%, что соответствует" условиям засухи. Сильные ветры завершают картину. Отметим для сравнения, что в отдельных районах Прикаспийской низменности (Россия) число дней с пыльными бурями очень велико, например, в районе Баскунчак оно достигает 50-60 дней в год (Бучинский, 1976).
Месяцы
■ ■ ■ ■
Рис. 1. Среднее число дней с пыльной бурей по месяцам (%)
1/2015
11
Рис. 2. Распределение пыльных бурь по территории Хузестана в зависимости от их продолжительности (в днях): а) до 2 дней; б) 2-4 дня
Рис. 3. Распределение пыльных бурь по территории Хузестана в зависимости от горизонтальной видимости (в м): а) 100-500 м; б) 500-1000 м; в) 1000-2000 м
В суточном ходе, как правило, максимальная повторяемость начала пыльных бурь приходится преимущественно на полуденные и послеполуденные часы, когда более развит турбулентный обмен и усиливается скорость ветра, минимум приходится на ночные часы. Однако на территории Хузестана наибольшая повторяемость наблюдается в утренние часы, что обусловлено региональными факторами: различный прогрев суши и моря порождает усиление ветра в утренние часы, что создает перепад давления и, как следствие, сильный ветер.
Рис. 4. Карта АТ500 гПа за 00 час. 04.05.2012
Наиболее часто на территории Хузестана возникают пыльные бури с продолжительностью до 4 дней, на долю градаций 0-2 и 2-4 дня приходится более 80% случаев, и значительно реже встречаются пыльные бури с большей продолжительностью - 4 суток и более (рис. 2). Это наиболее сильные бури, представляющие значительную опасность, так как они сопровождаются сильными ветрами и ухудшением видимости. В частности, эти бури парализуют работу международного аэропорта в Эль-Кувейте.
Пыльные бури сопровождаются ухудшением горизонтальной видимости до 1 км и менее. Всю выборку по дальности видимости при пыльных бурях на отдельных станциях поделили на градации: менее 500 м, 500-1000 м, 2000-5000 м и 500010 000 м. При этом наибольшее число случаев с ухудшением видимости приходится на градации 5000-10 000 м, то есть запыленность атмосферы не столь высока, а наименьшее - на градацию менее 500 м, что является косвенной оценкой интенсивности пыльных бурь. При этом чаще всего пыль-
12
российский ЖУРНАЛ ПРИКЛАДНОЙ ЭКОЛОГИИ
б)
Рис. 5. Изображение радара: а) за 00 час. 04.05.2012; б) за 06 час. 05.05.2012. Черные точки (маркеры) -станции, светлые - очаги пыльных бурь
ные бури возникают в Ахвазе и в Абадане и реже в Рамхормозе, Изе, Бехбехане, Омидийе, что объясняется их расположением и ростом атмосферных осадков. За весь период наблюдений зафиксировано 6 случаев пыльных бурь с ухудшением горизонтальной видимости до 100 м и меньше, 11 случаев с пыльной бурей, когда видимость уменьшалась до 200 м и ниже (рис. 3).
Как видно из рис. 3, в юго-западной части Ху-зестана пыльные бури возникают чаще, чем в восточной.
Кроме статистического подхода к проблеме, интерес представляет анализ также и отдельных случаев возникновения пыльных бурь с привлечением данных радара.
Для изучения пыльных бурь в последние десятилетия используются дистанционные методы, в том числе метеорологические радиолокаторы (МРЛ), которые способны предоставлять инфор-
Таблица 3. Изменения температуры (Т, оС) воздуха и
мацию в режиме реального времени о местоположении и характере перемещения пылевых бурь. Современные МРЛ имеют радиус обзора 250-300 км и позволяют вести циклические наблюдения с периодичностью от 3 до 15 минут в круглосуточном автоматизированном режиме, предоставляя данные с высоким пространственным разрешением (0.5-1 км) на площади до 200 тыс. км2.
На территории Хузестана на ст. Ахваз в 2010 г. установлен метеорадар для наблюдений за метеорологическими явлениями, связанными с облачностью и осадками, возникновением и перемещением облаков пыльных бурь.
В качестве примера рассмотрим ситуацию в период 4-6 мая 2012 г.
Как следует из анализа карты барической топографии (АТ500 за 00 час. от 4 мая), над обширной территорией Саудовской Аравии располагается антициклон с центральной изогипсой 590 дкм (рис. 4). Гребень от антициклона простирается в северо-восточном направлении, Хузестан располагается в его западной части. Ситуация на АТ850 показывает, что над провинцией происходит сгущение изогипс, что приводит к усилению юго-западных ветров. У земли синоптическая обстановка выглядит значительно сложнее. Здесь на территории северо-востока Саудовской Аравии и Ирака сформировался циклон с давлением в центре 1004 гПа и над западной частью Ирана -антициклон с давлением в центре 1015 гПа. Над территорией Хузестана, в условиях большого барического градиента, возникла зона с сильными юго-восточными потоками. В это время радар не обнаруживает очагов пыльных бурь на территории Хузестана. Однако в 6 часов утра по Гринвичу пыльные бури фиксируются на обширной территории, включая акваторию Персидского залива
скорости (V, м/с) ветра 4-6 мая 2012 г. на ст. Ахваз
Метеорологический элемент Сроки наблюдений, час.
00 06 12 18
04.05.2012
Т 30.5 37.2 25.7 21.7
Тмакс./Тмин. 32.7/25.3 38.0/30.4 35.1/24.9 25.4/21.1
V 4.5 3.0 6.5 5.5
05.05.2012
Т 30.2 36.7 25.1 20.8
Тмакс./Тмин. 31.4/21.7 37.3/30.4 32.8/21.6 23.4/17.3
V 4.0 2.5 3.5 2.5
06.05.2012
Т 30.0 33.4 24.2 20.1
Тмакс./Тмин. 32.4/18.9 34.7/30.3 34.0/22.8 24.5/19.5
V 2.5 2.0 5.5 4.0
1/2015
13
(рис. 5). Метеорологические условия представлены в табл. 3.
Выводы
1) На территории Хузестана преобладают адвективные (внешние) пыльные бури, формирующиеся в южном Ираке и юго-восточной Аравии.
2) В последние годы наблюдается увеличение повторяемости, интенсивности и продолжительности пыльных бурь.
3) Причиной поступления пыли в Хузестан является сильный ветер, возникающий из-за перепада атмосферного давления между антициклоном и циклоном, располагающимися на территории Ирана и Саудовской Аравии.
4) Повторяемость и интенсивность пыльных бурь уменьшаются в направлении с юго-запада на северо-восток, при переходе от равниной местности к гористой.
5) Пыльные бури чаще всего возникают в период март-июль и преимущественно в первую половину дня.
6) Большинство пыльных бурь имеет продолжительность менее 4 суток и горизонтальную видимость более 1000 м.
Рассмотренный пример обнаружения пыльных бурь на территории Хузестана с помощью радара свидетельствуют об эффективности дистанционного мониторинга за опасными явлениями погоды.
Список литературы
1. Баренблатт Г.И. Автомодельность. Промежуточная асимптотика. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 255 с.
2. Бучинский И.Е., Бучинский И.Е. Засухи и суховеи. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 214 с.
3. Гледзер Е.Б., Гранберг И.Г., Чхетиани О.Г. Динамика воздуха вблизи поверхности почвы и конвективный вынос аэрозоля // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2010. Т. 46. № 1. С. 35-47.
4. Григорьев А.А., Кондратьев К.Я. Пылевые бури на Земле и Марсе. М.: Знание, 1981. 64 с.
5. Захаров П.С. Пыльные бури. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. 164 с.
6. Наливкин Д.В. Ураганы, бури и смерчи. М.: Наука, 1969. 487 с.
7. Фетт В. Атмосферная пыль. М.: ИЛ, 1961. 336 с.
8. Barenblatt G.6 Golitsyn G.S. Local structure of Mature Dust Storms // J. Atmospheric Sciences. 1974. V.31. P. 19171932.
Yu.P. Perevedentsev, R.Zandi, T.R. Aukhadeev. The dynamics of dust storms in the territory of Khuzestan (southwest Iran) at the beginning of the 21st century
Dust storms leading to the deterioration of environmental conditions are considered in the territory of Khuzestan in the period 2000-2012 yrs. It is shown that most dust storms have external origin, their duration is usually not more than 4 days, the horizontal visibility from 500 to 1000m. The example of the detection of foci of dust storms by radar is presented.
Keywords: dust storms; strong winds; visibility.
14
российский журнал прикладной экологии
