РОЛЬ СОВРЕМЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ФОРМИРОВАНИИ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ КАЗАХСТАНА

Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 64 страниц
В избранное:

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахский национальный университет им. аль-Фараби

Ногайбаева Ф. М.

РОЛЬ СВРЕМЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ФОРМИРОВАНИИ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ КАЗАХСТАНА

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

специальность 5В061200 - «Метеорология»

Алматы 2014

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахский национальный университет им. аль-Фараби

«Допущена к защите»

Заведующей кафедрой Д. К. Джусупбеков

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

На тему: «РОЛЬ СВРЕМЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ФОРМИРОВАНИИ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ КАЗАХСТАНА»

по специальности 5В061200 - «Метеорология»

Выполнила студентка 4 курса Ф. М. Ногайбаева

Научный руководитель

к. г. н., ст. преподаватель А. А. Скакова

Нормоконтролер Т. П. Шишкина

Алматы 2014

РЕФЕРАТ

Данная дипломная работа состоит из 64 страниц, 2 таблиц, 16 рисунков и 26 источников.

В данной работе рассматривается климатическое проявление изменения климата на фоне естественной пространственно-временной изменчивости температуры.

Так как метеорологические наблюдения ведутся за каждым метеорологическим элементом в отдельности, то и изучение изменения климата производится путем исследования изменения отдельных метеорологических элементов, и лишь впоследствии данные иногда синтезируются. Поскольку наиболее существенными характеристиками климата являются количество тепла и влаги, а также их соотношение, обычно при исследовании изменения климата пользуются данными о температуре воздуха и об атмосферных осадках.

Целью дипломной работы является выявление закономерностей изменения термического режима, режима осадков и уровня воды в зависимости от характера циркуляционных процессов.

СОДЕРЖАНИЕ

с.

Введение 4

Обзор литературы 7
Физико-географическое описание станций 28

2. 1. Станция Петропавловск 29

2. 3. Станция Костанай 30

2. 4. Станция Астана 31

2. 5. Станция Караганда 32

2. 6. Станция Актобе 33

2. 7. Станция Уральск 34

2. 8. Станция Семей 36

2. 9. Станция Шымкент 38

2. 10. Станция Алматы 40

3. Сравнительный анализ средней месячной температуры января, июля, средней годовой температуры 42

4. Средняя месячная температура воздуха за период с 1971

по 2000 год 48

5. Краткая характеристика водных проблем Казахстана

на примере Каспийского моря и озера Балхаш 49

5. 1. Многолетние изменения годовой повторяемости

макропроцессов W, E и С 50

5. 2. Колебания уровня Каспийского моря 54

5. 3. Колебания уровня озера Балхаш 56

Заключение 60

Список использованной литературы 62

ВВЕДЕНИЕ

Современные изменения окружающей среды вызваны ростом промышленного и сельскохозяйственного производства и усилением антропогенного воздействия на природу и все более приобретают глобальный характер.

Изменения климата являются частью глобальных изменений природной среды и проявляются на различных уровнях от глобальных до региональных (ландшафтные зоны, бассейны рек, страны и регионы) . Одной из наиболее уязвимых к изменениям климата отраслей является сельскохозяйственное производство, продуктивность которого зависит от многих факторов, в том числе обусловленных климатом - режимом увлажнения, температурой воздуха и почвы, особенностями снегозалегания, экстремальными погодными явлениями (заморозки, град, туманы и др. ), распространением болезней и вредителей.

Прежде всего, уточним определения понятий «климат», «климатическая переменная» и «изменение климата».

Погода определяется как физическое состояние атмосферы в заданной точке земного шара в заданный момент времени. Характеристиками состояния атмосферы являются, в частности, температура воздуха, давление, скорость ветра, влажность, осадки, солнечное сияние и облачность, а также такие явления, как туман, иней, град и другие погодные переменные (элементы погоды) .

Климат в узком, но широко распространенном смысле, есть обобщение изменений погоды, и представляется набором условий погоды в заданной области пространства в заданный интервал времени. Для характеристики климата используется статистическое описание в терминах средних, экстремумов, показателей изменчивости соответствующих величин и повторяемостей явлений за выбранный период времени. Все эти дескриптивные статистики называются климатическими переменными.

Наиболее важными и популярными климатическими переменными, часто используемыми как индикаторы состояния и изменения климата, являются температура воздуха у поверхности земли и атмосферные осадки.

В современных исследованиях термин «климат» используется также вместо термина глобальный климат, который характеризуется набором состояний глобальной климатической системы в течение заданного интервала времени. Глобальная климатическая система состоит из пяти основных компонентов: атмосферы, гидросферы, криосферы, поверхности континентов и биосферы, взаимодействие которых существенно влияет на колебания погоды за длительные промежутки времени.

Спектр изменений метеорологических и океанологических величин является непрерывным; как для большинства непериодических процессов, плотность его стремится к бесконечности лишь для периодических составляющих и их гармоник - годовой и суточной компонент.

Опираясь на предложенную академиком А. С. Мониным наиболее полную классификацию колебаний метеорологических и океанографических параметров в зависимости от их масштабов, полезно принять следующую практическую классификацию масштабов изменчивости характеристик климатической системы:

изменчивость - от долей секунды до минут;
мезометеорологическая изменчивость - от нескольких минут до часов;
изменчивость, соответствующая синоптическим процессам - от нескольких часов до двух-трех недель; внутри этого интервала масштабов возможно индивидуальное прогнозирование и описание основных синоптических объектов, которые характеризуют погоду и ее изменения. За верхнюю границу интервала часто принимают масштаб предсказуемости индивидуальных синоптических процессов, который оценивается в две-три недели;
климатическая изменчивость - от трех недель до нескольких десятилетий. Изменчивость этого масштаба, принятого нами за внутренний временной масштаб климатической системы, характеризует внутриклиматические колебания, или климатическую изменчивость, или флуктуации климата;
межвековая изменчивость;
изменчивость в масштабах тысячелетий;
изменчивость, соответствующая ледниковым периодам.

Предложенное выше определение климата позволяет использовать в качестве климатических переменных любые статистические характеристики любых параметров состояния климатической системы для некоторого заданного интервала времени. Необходимо только точно указывать, какая характеристика и для какого интервала рассматривается.

Изменение климата для заданной области или для земного шара в целом характеризуется разностью между некоторыми климатическими переменными для двух заданных интервалов времени. Это изменение может считаться реальным, если оно превосходит вероятную ошибку вычисления соответствующих климатических переменных.

Изменения климата могут быть следствием как естественных внутренних и внешних причин, так и следствием человеческой деятельности. В Статье 1 Рамочной Конвенции по Изменению Климата (РКИК) ООН "изменение климата" определяется более узко как "изменение климата, которое прямо или косвенно приписывается человеческой деятельности, меняющей состав глобальной атмосферы, и является добавкой к естественной климатической изменчивости для сравниваемых периодов времени". Таким образом, РКИК ООН делает различие между "изменениями климата", приписываемыми человеческой деятельности, меняющей состав атмосферы, и "климатической изменчивостью", приписываемой влиянию естественных причин. Данные наблюдений позволяют оценивать только суммарные изменения климата вследствие как естественных, так и антропогенных причин. Выявление этих причин является сложной задачей, решаемой в настоящее время с помощью климатических моделей. Мы рекомендуем использовать данное выше более общее определение изменений климата, как это делается в научных исследованиях.

Таким образом, для научного анализа климатической изменчивости и изменений климата могут использоваться любые климатические переменные, а для оценки отклонений от средних любые базовые периоды. Поэтому в данной работе рассматривается климатическое проявление изменения климата на фоне естественной пространственно-временной изменчивости температуры.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Все явления и процессы, происходящие в органическом и неорганическом мире, непосредственно обусловливаются термическими условиями среды. В той же мере температура воздуха как один из важнейших элементов климата предопределяет характер и режим типов погоды.

Термический режим Казахстана в основном определяется радиационными факторами, которые резко изменяются в силу большой широтной протяженности и физико-географической неоднородности республики. Значительно также в данном случае и влияние циркуляции атмосферы, проявляющееся в сложном чередовании выноса холодных и теплых масс воздуха и взаимодействия их в различных сезонных барических условиях. Сочетание этих факторов приводит к большому разнообразию температурных условий Казахстана. Однако общим и типичным для климатов республики является материковый режим температуры воздуха, который характеризуется большой контрастностью и резкостью сезонных и межгодовых колебаний, значительной суточной и годовой амплитудой.

Благодаря быстро возрастающей к югу засушливости, своеобразию барико-циркуляционных условий и преобладанию в течение большей части года положительных значений радиационного баланса территория Казахстана отличается трансформационными свойствами, что приводит к сравнительно большой термической устойчивости двух основных сезонов - зимнего и летнего. Характерным в температурном отношении для Казахстана является преобладание теплого периода над холодным, последовательно возрастающее с севера на юг. Так, в крайних южных районах республики продолжительность теплого периода года (со средней суточной температурой выше 0 °С) составляет примерно 10 месяцев.

Снежная зима на севере Казахстана продолжительная и холодная, а в некоторые годы суровая с жестокими морозами, доходящими до 45-50 °С. Наряду с этим зимой, хотя и редко, возможны оттепели, иногда до 5 °С, преимущественно обусловленные выносом теплых масс из Средней Азии. Лето в северных областях умеренно жаркое, но сравнительно непродолжительное с возможными повышениями температуры воздуха в отдельные дни до 35-40 °С. Последние весенние заморозки могут иметь место даже в июне, а наиболее ранние осенние в конце августа.

Зима на юге республики неустойчивая и мягкая. В зимний период часто отмечаются оттепели с температурами иногда до 15-20 °С. В то же время здесь могут отмечаться достаточно холодные зимы с морозами в отдельные дни -30, -35 °С, а по некоторым районам даже ниже -40 °С, что вызывается вторжением холодных арктических и сибирских масс воздуха умеренных широт и последующим радиационным их выхолаживанием Весенние заморозки на крайнем юге могут наблюдаться даже в конце апреля, а первые осенние - во второй половине сентября В южных районах Казахстана, за исключением гор, лето знойное и продолжительное. Здесь в отдельные дни температура воздуха может повышаться до 45-47 °С, а почва нагреваться до 70 °С и выше. В некоторые годы высокие температуры держатся длительные периоды. Типичной для пустынной зоны Казахстана является сухая и очень жаркая погода.

Предгорные и горные районы Казахстана по термическому режиму резко отличаются от прилегающих к ним равнин. Температура в горах обычно ниже, чем в условиях равнин, причем с высотой амплитуда температуры уменьшается. Вместе с тем в зоне гор зимой сильно развиты в основном радиационно-орографические инверсии, обусловливающие рост температуры до некоторой высоты. Часто инверсии возникают в связи с гравитационным оттоком с гор более холодных и тяжелых масс воздуха. Горно - долинная циркуляция и теплые фёнообразные ветры в горах вносят своеобразие в суточный режим температуры воздуха. Высота и экспозиция горных склонов, характер изрезанности рельефа, глубина и ширина горных долин, их взаимное расположение и ряд других факторов создают особые условия для формирования здесь разнообразных климатов, в частности своеобразие местных термических условий.

Влияние на режим температуры воздуха таких больших водных объектов, как Каспийское и Аральское моря, Балхаш, Зайсан, Тенгиз и ряд других озер, проявляется в основном в теплое время года. Ограничивается оно преимущественно полем деятельности бризовой циркуляции.

Отличительной чертой является термическая неоднородность сезонов года на территории Казахстана. Летние средние месячные температуры воздуха выделяются наибольшей устойчивостью, причем особенно в зоне пустынь. Наиболее неустойчивы в этом отношении зимние месяцы. Для Казахстана, особенно для южной части характерна короткая и дружная весна, осень, наоборот, затяжная.

Температура воздуха - крайне изменчивый метеорологический элемент как в пространстве, так и во времени. В отдельные годы месячные температуры воздуха могут резко отличаться от средней многолетней, причем в различных районах Казахстана по -различному. Ход (1880-1957 гг. ) средней месячной температуры декабря, апреля, июля и октября по Астане и Кзыл-Орде в различные годы дают представление об устойчивости и пределах колебания температуры по сезонам года в основных природных зонах Казахстана - степной и пустынной. Интересно отметить, что аномально теплые и холодные месяцы могут отмечаться несколько лет подряд, причем положительные аномалии в этом отношении более устойчивы, чем отрицательные. Эта особенность термических условий Казахстана находит свое отражение и в чередовании аномально влажных и засушливых лет. Об этом можно судить и по урожайности хлебов. Неурожайные годы могут повторяться иногда 2-3 и даже четыре года подряд, а высокоурожайные, как правило, бывают одногодичными и чрезвычайно редко двухгодичными.

Крайние значения положительных отклонений зимней средней месячной температуры воздуха от нормы несколько меньше указанных выше отрицательных отклонений, но они также значительны и достигают иногда 8-9 °С.

В летние месяцы предельные положительные и отрицательные отклонения температуры от нормы значительно меньше зимних отклонений и составляют 3-6 °С в северных областях республики и 2-4 °С - в южных [1] .

Изменения в климатической системе происходили на протяжении миллионов лет, то есть климат Земли менялся в прошлом и будет меняться в будущем. Однако современные изменения климата связывают не только с естественными колебаниями климата различного временного масштаба, но и с антропогенными факторами.

Среди основных факторов, относящихся к факторам, ответственным за естественную составляющую изменений климата, следует назвать:

астрономические факторы - изменения приходящей солнечной радиации в результате изменения излучения Солнца; изменения орбитальных параметров Земли;
геофизические факторы - мощные вулканические извержения, приводящие к изменению прозрачности атмосферы, тектонические процессы на суше и в океанах; изменения циркуляции атмосферы и океана (Эль- Ниньо) ;
изменения альбедо поверхности Земли;
изменение химического состава атмосферы: углекислый газ, метан, окислы азота, озон.

Антропогенные факторы изменения природной среды и климата имеют разную продолжительность, распространение и степень воздействия. Некоторые носят локальный характер, хотя по степени воздействия бывают даже опасными, другие приводят к крупномасштабным глобальным изменениям. Такие изменения мы наблюдаем в последние десятилетия - это изменения газового состава атмосферы, которые, по мнению геофизиков и климатологов, привели к эффекту глобального потепления.

Предположение о возможном глобальном потеплении было высказано более 40 лет назад российским ученым - академиком М. И. Будыко. Его гипотеза подтверждала идею Аррениуса (1896 г. ) о том, что увеличение масштабов сжигания ископаемого топлива для удовлетворения потребностей человечества может привести к значительному росту концентрации углекислого газа в атмосфере, который усиливает так называемый парниковый эффект. К парниковым газам кроме углекислого газа относятся: водяной пар, метан, окислы азота, озон, фреоны.

Парниковые газы оказывают непосредственное радиационное воздействие на климат, пропуская ультрафиолетовую солнечную радиацию и поглощая инфракрасное излучение поверхности Земли, что приводит к повышению температуры нижнего слоя атмосферного воздуха.

В 90-е годы прошлого столетия главное внимание уделялось углекислому газу, как основному парниковому газу. Однако расчеты радиационно-конвективных моделей климата позволили прийти к заключению, что вклад других парниковых газов (метана, окиси углерода, закиси азота, фреонов) сравним с вкладом в парниковый эффект углекислого газа.

Помимо непосредственного радиационного воздействия на климат, парниковые газы оказывают косвенное воздействие, приводящее к изменению химических процессов в атмосфере. Так, в тропосфере, некоторые парниковые газы вступают в реакцию с ионом гидроксила (ОН) . Увеличение концентрации в атмосфере метана и оксида углерода может привести к уменьшению концентрации ОН, что приводит к увеличению периода жизни метана и оксида углерода.

Глобальная температура воздуха.

Основной характеристикой современных изменений климата является средняя глобальная температура воздуха - это средняя годовая осредненная для всей планеты или для северного полушария температура приземного слоя воздуха. Средняя глобальная температура воздуха уже выросла на 0, 6 °С по сравнению с концом 19 века.

Согласно косвенным данным, включающим как письменные источники, так и данные дендрохронологии, археологии, палеоклиматические и палеогидрологические данные, 20 столетие оказалось самым теплым за последние 1000 лет.

С середины 1990-х годов современное потепление климата стало наиболее заметным: самым теплым десятилетием были 90-е годы прошлого столетия и шесть лет текущего столетия. 1998 и 2005 гг. - два самых теплых года этого периода. 1998 г. превысил норму 1961-1990 гг. на 0, 58 °C, наиболее теплые годы за период инструментальных наблюдений: 1998, 2005, 2003, 2002 и 2004 (одинаковые аномалии), 2006, 2001, 1997, 1995, 1990 и 1999 (одинаковые аномалии), 1991 и 2000 (одинаковые аномалии) .

Изменения осадков северного полушария.

Анализ осадков в северном полушарии (8300 станций и дождемерных постов) показал, что 80-90-е годы были не только самыми теплыми, но и самыми влажными за период инструментальных наблюдений. Причем высокий уровень увлажнения обеспечивался за счет увеличения осадков в северных широтах (севернее 50°с. ш. ), а также за счет роста количества ливневых осадков во внутриконтинентальных районах [2] .

Поэтому в данной работе рассматривается климатическое проявление изменения климата на фоне естественной пространственно-временной изменчивости температуры.

Имеется, однако, немало работ и в отношении других метеорологических элементов. Для Казахстана наблюдающееся изменение климата, отслеживание тенденций и прогноз возможных последствий особенно актуальны, т. к. подавляющая часть сельскохозяйственной деятельности расположена в зоне рискованного земледелия. И поэтому сравнительно небольшое повышение температуры, сопровождающееся уменьшением количества осадков, может существенно снизить эффективность сельскохозяйственного производства и даже сдвинуть границы климатических зон. Согласно исследованиям [3, 4, 5], для равнинных районов Казахстана такая тенденция имеет место.

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.