CC BY
9
Раздел 3
ГИДРОЛОГИЯ. КЛИМАТ HYDROLOGY. CLIMATE
Section 3
УДК 556.552
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАСЧЕТА ЕЖЕГОДНЫХ СУММ ЗИМНИХ ОСАДКОВ (ПО ИССЛЕДОВАНИЯМ
На примере горного бассейна р. Амыл (басейн р. Тубы, правого притока р. Енисей) рассчитаны ежегодные суммы зимних осадков (ноябрь-март). Расчет произведен двумя способами - по высотным зависимостям и при помощи авторского метода с использованием орографической добавки к скорости вертикальных движений возушных масс. В качстве исходных данных использовались ряды наблюдений по 13 метеорологическим станциям и постам, расположенным в пределах бассейна и на прилегающей территории за период 1965 -1986 гг. Получены высокие коэффициенты детерминации (от 0,67 до 0,94) связи сумм зимних осадков с высотой и с орографической добавкой. Сравнительный анализ результатов расчетов, выполненных разными методами, показал их полную идентичность.
Ключевые слова: река Амыл; снегозапасы; сумма зимних осадков; орографическая добавка; сравнительный анализ.
В БАССЕЙНЕ РЕКИ АМЫЛ)
В.П. Галахов1, С.Ю. Самойлова1, Е.В. Мардасова2
1 Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул,
2'Алтайский государственный университет, Барнаул, E-mail: galahov@iwep.ru, bastet@iwep.ru, mardasova_ev@mail.ru
2
DOI: 10.24412/2410-1192-2021-16203
Дата поступления:3.09.2021
Общепризнано, что максимальные примере бассейна р. Амыл выполнена
уровни сибирских горных рек зависят, в оценка достоверности расчетов сумм
первую очередь, от величины зимних осадков (ноябрь-март) по
снегонакопления в бассейне. В то же традиционным высотным зависимостям и
время отмечается слабая обеспеченность по авторской методике с помощью
метеорологической информацией горных орографической добавки к скорости
бассейнов [Снежно-водно- вертикальных движений [Галахов, 2001].
ледниковые.. .,1986]. В данной работе на
Объект исследования
Река Амыл является одним из притоков, дающих начало реке Тубе (впадает в Красноярское водохранилище) (рис. 1). Основным достоинством бассейна р. Амыл является обеспеченность
метеорологическим наблюдениями (в частности, данными об атмосферных осадках) всей высотной амплитуды бассейна (табл. 1).
Рис. 1. Гидрографическая схема бассейна р. Тубы и матрица орографической добавки к скорости вертикальных движений для бассейна р. Амыл (вертикальные и горизонтальные строки привязанык матрице бассейна р. Абакан [Галахов и др., 2017]). Условные обозначения: величина орографической добавки
к скорости вертикальных дивжений: 1—0,75; 2 - -0,27; 3 - -0,055; 4 - -0,025; 5 - 0,0; 6 - +0,055; 7 -+0,3; 8 - +0,75; 9 - 1,00 м/сек. Орографическая добавка относится к левому нижнему углу ячейки. Выделен бассейн р.Амыл.
Fig. 1. Hydrographic scheme of the Tuba river basin and Matrix of the orographic correction to the velocity of vertical movements for Amyl River basin (vertical and horizontal lines are linked to the matrix of the Abakan River basin [Galahov et al., 2017]). Symbols(m/s): 1- -0,75; 2- -0,27; 3 - -0,055; 4- -0,025; 5- 0,0; 6-+0,055; 7 - +0,3; 8 - +0,75; 9 - 1,00. Orographic correction refers to the lower left corner of the cell. The
basin of the Amyl River is highlighted.
Таблица 1
Абсолютная высота и сумма средних многолетних осадков за холодный период (ноябрь-март) в бассейне р. Амыл и нижней части бассейна р. Тубы [Справочник., 1969].
Table 1
Absolute height and amount of average annual precipitation of the cold period (NovemberMarch) in the Amyl River basin and the lower part of the Tuba river basin [Spravochnik...,
1969].
Бассейн р. Амыл Бассейн р. Туба
Осадкомерный пост Н, м Сумма осадков (IX-III) Осадкомерный пост Н, м Сумма осадков (IX-III)
Каратузское 320 125 Курагино 284 124
Верх.Кужебар 340 231 Чибижек 570 299
Верх.Амыл 780 388 Ермаковское 300 147
Оленья Речка 1404 473 Минусинск 200 65
Таскино 280 120 Бугуртак 280 134
Имисское 350 158
Городок 220 65
Тюхтят 370 177
Площадь бассейна р. Амыл в створе в/п Кучулька (Качульские Выселки) составляет 9850 км2 или примерно одну треть водосборного бассейна р. Тубы у в/п Бугуртак (31800 км2). Расстояние до слияния с р. Казыр (начало р. Тубы) -11 км. Пост открыт в 1933 г. [Государственный..., 1985]. Максимальные отметки бассейна достигают 2200 м (вершина без названия, водораздел рек Амыл и Казыр). Основные максимальные водораздельные высоты составляют 1,5-2,0 км. Подавляющая часть водосборного бассейна залесена. На водораздельных участках выше 1,5 км имеются выходы скальных пород. В нижнем течении долина реки заболочена. Основная площадь бассейна сосредото-
чена в высотном интервале от 250 м до 1500 м (табл. 2). Средняя высота водосбора 797 м [Ресурсы., 1973].
Исходные данные
Для расчетов использовались метеорологические данные указанных выше станций и постов (см. табл. 1): суммы месячных осадков с октября предшествующего года по июнь (включительно) расчитываемого. Кроме этого, по ГМС Верх.Кужебар (находится примерно в центре исследуемого бассейна) использовались суточные характеристики: температура воздуха и осадки. Необходимые метеорологические данные выбирались из Метеорологических ежемесячников, публикация которых прекратилась в 1988 г.
Таблица 2
Распределение бассейна р. Амыл - створ Качулька по высотным зонам
Table 2
Distribution of the Amyl- Kachulka site river basin by altitude zones
Высотная зона,м Площадь, км2 % от площади бассейна
250-500 3800 38,5
500-1000 3600 36,5
1000-1500 2100 21,4
Более 1500 350 3,6
сумма 9850 100
Результаты и Расчет с использованием высотных зависимостей. Как правило, величина снегозапасов в бассейне традиционно рассчитывается по высотным зависимостям [Ревякин, Кравцова, 1977]. Попытаемся и в данном случае рассмотреть высотную зависимость для бассейна р. Амыл (рис. 2). Как видим, для сред-
их обсуждение
них многолетних осадков зависимость вполне однозначна.
Для оценки по бассейну р. Амыл средней максимальной суммы осадков за зимний период по высотным зависимостям использовался указанный выше период: с зимы 1965-66 гг. по 1985-86 гг (табл. 3).
Х ср.мн. (XI-III) = f(H)
а м
à
я y ;
я
янт 0) с. в, м ом
о ^ о 3 ?
н м 8 El
я
я
ET
0)
О
R2 = 0,9624
Абсоютная высота, м
Рис. 2. Зависимость средней многолетней суммы осадков за холодный период (ноябрь-март) от абсолютной высоты осадкомерного поста (бассейн р. Амыл). Fig. 2. Graph of relationship between average annual precipitation of the cold period (November-March) and
Absolute height of weather stations (Amyl river basin).
Таблица 3
Средние максимальные суммы зимних осадков (ноябрь-март): зимы 1965-66 - 1985-86 гг.
Table 3
Average maximum winter precipitation (November-March): winters 1965-66 - 1985-86.
Зима, гг. Число ГМС и постов, используемых для построения зависимости ЕХ = Д(Н) ЕХ, мм R2
1965-66 11 338,6 0,94
1966-67 11 223,2 0,75
1967-68 Нет осадков за январь-март
1968-69 13 264,4 0,83
1969-70 14 264,4 0,77
1970-71 13 190,1 0,82
1971-72 12 213,5 0,92
1972-73 11 260,8 0,87
1973-74 12 233,7 0,85
1974-75 12 183,5 0,80
1975-76 15 198,7 0,87
1976-77 15 236,9 0,82
1977-78 Нет осадков за ноябрь-декабрь
1978-79 Нет осадков за ноябрь-декабрь
1979-80* 14 343,6 0,83
1980-81 14 251,7 0,92
1981-82 14 193,2 0,92
1982-83 13 232,2 0,81
1983-84 14 201,2 0,84
1984-85 13 228,6 0,82
1985-86 12 158,2 0,87
Примечание: * - зима началась внизу с
Расчет с использованием орографической добавки к скорости вертикальных движений. Для того, чтобы предварительно оценить зависимость орографической добавки и суммы зимних осадков построим график связи со средней многолетней суммой зимних осадков (табл. 4, рис. 3).
Как видим, связь также однозначна, но R2 (коэффициент детерминации) не-колько меньше, чем для высотной зависимости (см. рис. 2).
Также, как и для высотных зависимостей, рассчитаем суммы зимних
.11, вверху с 11.11.
осадков с использованием орографической добавки (табл. 5) за зимы 1965-66 - 1985-86 гг.
Сравнительный анализ расчетов средних сумм зимних осадков в бассейне по высотным зависимостям и по оргра-фической добавке к скорости вертикальных движений показал, что эти суммы практически одинаковые (рис. 4).
Естественно, из-за использования разных методик расчета наблюдается некоторое различие в результатах. Но оно, на наш взгляд, минимально.
Таблица 4
Орографическая добавка к скорости вертикальных движений и средняя многолетняя сумма зимних осадков (ноябрь-март) в бассейнах рек Амыл и Туба.
Table 4
Orographic correction to the velocity of vertical movements and average maximum winter precipitation (November-March) in basins of Amyl and Tuba rivers.
Осадкомерный пункт Орографическая добавка, м/с Сумма зимних осадков, мм [Справочник..., 1969]
Курагино 0,055 124
Чибижек 0,300 299
Каратузское 0,000 125
Верх.Кужебар 0,055 231
Верх.Амыл 0,550 388
Оленья Речка 0,400 473
Ермаковское 0,000 147
Минусинск -0,270 65
Таскино -0,270 120
Бугуртак -0,070 134
Имисское 0,055 158
Городок -0,300 65
Тюхтят 0,000 177
Ш
о
0 I
X 2
s
1 =
5 -
Ш
5
О
X = f(Vz)
y = 441,69x + 181,95 R2 = 0,8548
Орографическая добавка к скорости вертикальных движений, м/с
Суммы зимних осадков (XI-III), мм Бассейн р. Амыл
y = 1,0556x -9,8995 R2 = 0,9704
По абсолютной высоте пункта наблюдений
Рис. 3. Зависимость средней многолетней суммы осадков за холодный период (ноябрь-март) от орографической добавки к скорости вертикальных движений в районе осадкомерного поста (бассейны рек Амыл и Туба). Fig. 3. Graph of relationship between average annual precipitation of the cold period (NovemberMarch) and orographic correction to the velocity of vertical movements in area of weather stations (Amyl and Tuba basins).
Рис. 4. Сравнительный анализ расчетов средних для бассейна сумм зимних осадков по высотным
зависимостям и по орграфической добавке к скорости вертикальных движений (зимы 196566 - 1985-86 гг). Fig. 4. Comparative analysis of calculations of average winter precipitation for the basin by altitude dependencies and by orographic correction to the velocity of vertical movements (winters 1965-66 -1985-86).
Таблица 5
Средние максимальные суммы зимних осадков (ноябрь-март), вычисленные по орграфи-ческой добавке к скорости вертикальных движений: зимы 1965-66 - 1985-86 гг.
Table 5
Average maimum precipitation of the cold period (November-March), calculated by orographic correction to the velocity of vertical movements: winters 1965-66 - 1985-86.
Зима, гг. Число ГМС и постов, используемых для построения зависимости ЕХ = f(H) ЕХ, мм R2
1965-66 10 361,6 0,76
1966-67 11 240,9 0,78
1967-68 Нет осадков за январь-март
1968-69 12 274,2 0,81
1969-70 12 276,7 0,80
1970-71 14 197,4 0,81
1971-72 12 218,9 0,72
1972-73 12 268,6 0,78
1973-74 13 237,6 0,75
1974-75 13 196,8 0,67
1975-76 15 194,5 0,82
1976-77 15 234,0 0,80
1977-78 Нет осадков за ноябрь-декабрь
1978-79 Нет осадков за ноябрь-декабрь
1979-80* 14 340,0 0,81
1980-81 14 241,1 0,77
1981-82 14 188,2 0,84
1982-83 13 227,7 0,78
1983-84 14 195,9 0,73
1984-85 13 224,8 0,74
1985-86 12 154,0 0,76
Примечание:* - зима началась внизу с 20.
Заключение
Как видим, использование орографической добавки к скорости вертикальных движений дает те же самые результаты, что и традиционно используемые для расчетов высотные зависимости. Но высотные зависимости обеспечены в подавляющем большинстве лишь по долинам рек (т.е. лишь части водосборного бассейна). Бассейн р. Амыл - это единственный бассейн (в
11, вверху с 11.11.
нашей практике), где на высоте 1,4 км есть метеорологическая станция Оленья Речка. Поэтому важно было сравнить результаты расчетов, выполненных при помощи различных методик: по высотным зависимостям и орографической добавке. Естественно, использование орографической добавки - это не универсальный прием, который решает все проблемы расчета ежегодных зимних осадков. Например, в бассейне р. Ча-рыш низкогорная метеостанция Змеино-
горск имеет очень большую орографическую добавку и, тем самым, обеспечивает всю амплитуду ее изменений в бассейне. В то время как использование
высотных зависимостей в этом бассейне не приводит к положительным результатам [Галахов и др., 2020].
Конфликт интересов. Авторы заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest. The authors declares that he has no conflict of interest.
Авторы выражают благодарность О.В. Ловцкой за помощь в поиске исходных данных для расчетов.
Список литературы
1. Галахов В.П. Диагностическая модель движения воздушных масс для определения снегозапасов в горах // Вестник Томского государственного университета. Т. 274. Томск. 2001.С. 54-57.
2. Галахов В.П., Легачева Н.М., Рудыка И.Ю. Оценка осадков половодья с помощью орографической добавки к скорости вертикальных движений (на примере реки Абакан) // Известия Алтайского отделения географического общества. 2017. № 1(44). С. 60-66.
3. Галахов В.П., Самойлова С.Ю., Мардасова Е.В. Влияние условий формирования снежного покрова на сток половодья горной реки (на примере бассейна реки Ануй) // Известия Алтайского отделения географического общества.2020. № 1(55). С. 24-33.
4. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Том 1. РСФСР. Выпуск 12. Бассейн Енисея (без бассейна Ангары и Пясины). Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 464 с.
5. Ревякин В.С., Кравцова В.И. Снежный покров и лавины Алтая. Томск: Изд-во ТГУ, 1977. 216 с.
6. Ресурсы поверхностных вод СССР. Том 16. Ангаро-Енисейский район. Выпуск 1. Енисей. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 724 с.
7. Снежно-водно-ледниковые ресурсы бассейна Верхней Оби и прогнозы стока весеннего половодья /Ред. Д.А. Бураков. Томск: Изд-во ТГУ, 1986. 254 с.
8. Справочник по климату СССР. Выпуск 21. Влажность воздуха, атмосферные осадки, снежный покров. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 405 с.
References
1. Galahov V.P. Diagnosticheskaya model' dvizheniya vozdushnyh mass dlya opredeleni-ya snegozapasov v gorah [Diagnostic model of air mass movement for determining snow reserves in the mountains]// Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Tomsk State University]. T. 274. Tomsk. 2001. P. 54-57. (in Russian).
2. Galahov V.P., Legacheva N.M., Rudyka I.Yu. Ocenka osadkov polovod'ya s pomoshch'yu orograficheskoj dobavki k skorosti vertikal'nyh dvizhenij (na primere reki Abakan) [Assessment of flood precipitation using orographic correction to the velocity of vertical movements (using the example of the Abakan River)] // Izvestiya Altajskogo otdeleniya geo-graficheskogo obshchestva [Bulletin of the Altai Regional Branch of the Geographical Society]. 2017. № 1(44). P. 60-66. (in Russian).
3. Galahov V.P., Samojlova S.Yu., Mardasova E.V. Vliyanie uslovij formirovaniya snezhnogo pokrova na stok polovod'ya gornoj reki (na primere bassejna reki Anuj) [The influence of conditions of snow cover formation on the flow of the mountain river flood (on the example of the Anui river basin)] // Izvestiya Altajskogo otdeleniya geograficheskogo obshchestva [Bulletin of the Altai Regional Branch of the Geographical Society]. 2020. № 1(55). P. 24-33. (in Russian).
4. Gosudarstvennyj vodnyj kadastr. Mnogoletnie dannye o rezhime i resursakh poverkh-nostnykh vod sushi. T. 1. Vyp. 12. Basseyny Yeniseya (bez basseyna Angary i Pyasiny) [State Water Cadastre.Long-term data of surface water regime and resources. Vol. 1. Iss. 12. Basins of the Yenisei (without the Angara basin and Pyasina)]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1985. 463 p. (in Russian).
5. Revyakin V.S., Kravcova V.I. Snezhnyj pokrov i laviny Altaya. [Snow cover and avalanches of Altai]. Tomsk: TGU, 1977. 216 p. (in Russian).
6. Resursy poverhnostnyh vod SSSR. Tom 16. Angaro-Enisejskij rajon. Vypusk 1. Enisej. [Surface water resources of the USSR. Volume 16. Angaro-Yenisei district. Issue 1. Yenisei]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1973. 724 p. (in Russian).
7. Snezhno-vodno-lednikovye resursy bassejna Verhnej Obi i prognozy stoka vesennego polovod'ya [Snow-water-glacial resources of the Upper Ob basin and forecasts of spring flood runoff]/ Ed. D A. Burakov. Tomsk: TGU, 1986. 254 p. (in Russian).
8. Spravochnik po klimatu SSSR. Vypusk 21. Vlazhnost' vozduha, atmosfernye osadki, snezhnyj pokrov [Reference book of the climate of the USSR. Issue 21. Humidity, precipitation, snow cover]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1969. 405 p. (in Russian).
COMPARATIVE ANALYSIS OF CALCULATIONS OF ANNUAL AMOUNTS OF WINTER PRECIPITATION (THE AMYL RIVER BASIN
AS A CASE STUDY)
V P. Galakhov1, S. Yu. Samoylova1, E.V. Mardasova2
1Institute for Water and Environmental Problems SB RAS, Barnaul,
2Altai State University, Barnaul, E-mail: galahov@iwep.ru, bastet@iwep.ru, mardasova_ev@mail.ru
On the example of the mountain basin of the Amyl River (Tuba River basin, right tributary of the Yenisei) the total winter precipitation (November-March) is calculated. The calculation was made by two methods - by altitude dependencies and using the author's method — by orographic additive to the speed of vertical movements of air masses. The series of observations on 13 meteorological observation points located within the basin and on the adjacent territory for the period 1965-1986 were used as initial data. High coefficients of determination (from 0.67 to 0.94) of the relationship of the amounts of winter precipitation with altitude and with orographic additive were obtained. A comparative analysis of the calculation results performed by different methods showed their complete identity.
Keywords: Amyl River; orographiccorrection; snow water equivalent; total winter precipitation; comparative analysis.
Received September 3, 2021
Сведения об авторах
Галахов Владимир Прокопьевич - кандидат географических наук, старший научный сотрудник лаборатории гидрологии и геоинформатики Института водных и экологических проблем СО РАН. Россия, 656038, г. Барнаул, ул. Молодежная, д. 1, ИВЭП СО РАН. E-mail: galahov@iwep.ru
Самойлова Светлана Юрьевна - кандидат географических наук, научный сотрудник лаборатории гидрологии и геоинформатики Института водных и экологических проблем СО РАН. Россия, 656038, г. Барнаул, ул. Молодежная, д. 1, ИВЭП СО РАН. Email: bastet@iwep.ru.
Мардасова Елена Владимировна - старший преподаватель кафедры экономической географии и картографии ФГБОУ ВО «Алтайского государственного университета». Россия, 656049, г. Барнаул, пр. Ленина, 61. Контактный телефон: +79130850545. E-mail: mardasova_ev@mail.ru
Information about the authors
Galakhov Vladimir Prokopievich - Candidate of Geographic Sciences, Senior Research Officer of the Laboratory of Hydrology and Geoinformatics of the Institute for Water and Environmental Problems SB RAS. (IWEP SB RAS). 1, Molodezhnaya St., 656038 Barnaul, Russia. E-mail: galahov@iwep.ru.
Samoilova Svetlana Yurievna - Candidate of Geographic Sciences, Research Officer of the Laboratory of Hydrology and Geoinformatics of the Institute for Water and Environmental Problems SB RAS. (IWEP SB RAS). 1, Molodezhnaya St., 656038 Barnaul, Russia. Email: bastet@iwep.ru.
Mardasova Elena Vladimirovna - Senior lecturer of the Department of Economic Geography and Cartography Altai State University. 61, Lenina str., 656049 Barnaul, Russia. Phone: +79130850545. E-mail: mardasova_ev@mail.ru.
