Динамика ветрового режима лесостепной зоны Центрального Кавказа (м/с Владикавказ)

Мария Валиева

Динамика ветрового режима лесостепной зоны Центрального Кавказа (м/с Владикавказ)

Актуальность изучения ветрового режима территории определяется тем, что это один из ключевых компонентов климата в условиях его глобальных изменений. Одним из важнейших элементов климата любой территории является режим циркуляции атмосферы: соотношение циклонов, антициклонов, их продолжительность, направление перемещения воздушных масс. На этом фоне складывается ветровой режим атмосферы: скорость и направления ветров по сторонам горизонта в зависимости от времени суток, месяца, сезона и годичного цикла. В этой работе исследуется изменение ветрового режима в период с 1971 по 2018 гг.

География

Дипломы

Вуз: Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова

ID: 5f458721cd3d3e000171871b

UUID: 9be3e710-c94a-0138-2104-0242ac180006

Язык: Русский

Опубликовано: больше 3 лет назад

Просмотры: 13

10.46

Мария Валиева

Комментировать 14

Рецензировать 0

Скачать - 1,1 МБ

Поделиться работой

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова» Факультет географии и геоэкологии Кафедра физической и социально-экономической географии Выпускная квалификационная работа Динамика ветрового режима лесостепной зоны Центрального Кавказа (м/с Владикавказ) Исполнитель: Студентка 4 курса ОФО по направлению 05.03.02 География Валиева Мария Григорьевна___________ Научный руководитель: доцент, к.г.н. Айларов Айвар Евдокимович__________ «Допущена к защите»

Заведующий кафедрой __________________ к.г.н., доцент Тебиева Д.И. Владикавказ 2019 СОДЕЖАНИЕ Введение ........................................................................3 Глава 1. КРАТКИЙ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЗОР ТЕРРИТОРИИ РСО – АЛАНИЯ .........................5 ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ......... ..................................................................................... 8 ГЛАВА 3. ПАРАМЕТРЫ ВЕТРОВОГО РЕЖИМА НА М/С ВЛАДИКАВКАЗ 3.1. Расчет параметров ветрового режима по м/с Владикавказ за период 2011-2018гг. .................................................12 3.1.1. Месячные параметры и их сравнительный анализ с климатическими нормами .............................14 3.2. Изменения месячных скоростей ветров за период 2011-2018 гг. ..................................................................22 3.3. Сезонные параметры и их сравнительный анализ с климатическими нормами. 3.3.1. Анализ структуры сезонных ветров на м/с Владикавказ ..............................................................23 3.3.2. Анализ сезонных ветров по периодам ВМО ....... ..................................................................................... 29 3.4. Годичные параметры и их сравнительный анализ с климатическими нормами 3.4.1. Структура ветрового режима по повторяемости в 2011-2018 ..................................................................32 2

3.4.2. Структура ветрового режима по скорости за период 2011-2018 гг. ................................................................34 ГЛАВА 4. ОСНОВНЫЕ СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГОДОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ СИЛЫ И ПОВТОРЯЕМОСТИ ВЕТРОВ НА М/С ВЛАДИКАВКАЗ, 1991-2018 .................................35 ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............................................................41 Список литературы .......................................................42 3

ВВЕДЕНИЕ Актуальность изучения ветрового режима территории определяется тем, что это один из ключевых компонентов климата в условиях его глобальных изменений. Эти вопросы освещаются в докладах межправительственной группы по исследованию климата при ООН (IPCC), изданиях Всемирной Метеорологической организации (ВМО), ФАО и других организаций системы ООН (www.UNFCCC.int и др.) [9], [13], [16], [17], [18], [21]. Одним территории из важнейших является соотношение элементов режим климата циркуляции циклонов, любой атмосферы: антициклонов, их продолжительность, направление перемещения воздушных масс. На этом фоне складывается ветровой режим атмосферы: скорость и направления ветров по сторонам горизонта в зависимости от времени суток, месяца, сезона и годичного цикла. Полученные характеристики климата должны сопоставляться с климатическими нормами 1961-1990гг., согласно рекомендациям - ВМО (Гейдельберг, 2014) [18], [22]. Все эти данные получаются на метеостанциях сети ВМО, расположенных по всем странам мира. Всего по странам мира на сегодняшний день насчитывается около 98851 станции. По Российской Федерации в сеть ВМО входит свыше 1691 метеостанции. Две из них – Моздок и Владикавказ входят в сеть ВМО с международными индексами 37145 и 37228 соответственно. 4

Значимость изучения ветрового режима территории состоит в значениях. его С научном научной и прикладном точки зрения (хозяйственном) ветровой режим позволяет объяснять закономерности изменения динамики атмосферы в зависимости от сопутствующих условий природной обстановки территории: рельефа, положения в системе широтной зональности, общей циркуляции атмосферы, динамики температур, солнечной радиации и давления. Данные о силе и направленности ветров используются в строительстве, сельском архитектуре, хозяйстве, охране ландшафтной природы и планировке, рекреации, в зависимости от задач, которые решают планирующие и хозяйствующие субъекты. В работе использованы основные определения ветра и ветрового режима академическими территории, источниками соответствии [https://dic.academic.ru] с и изданиями ВМО [29-31]. Исходя из вышесказанного, определялась цель работы: выявить изменения скорости и повторяемости ветра за период 2011-2018 гг. в соответствии с нормами 1961-1990 гг. и сдвигов в ветровом режиме по данным м/с Владикавказ в 1991-2018 гг. На основании поставленной цели решались следующие задачи: 1. Исследовать данные скорости и повторяемости ветров на м/с Владикавказ за стандартные временны́ е интервалы наблюдений: сутки, декада, месяц, сезон, год за постбазовый период ВМО 1991-2018 гг. 5

2. Провести статистический анализ ветрового режима в сравнении с климатическими нормами ВМО 1961-1990 гг. 3. Выявить существующие сдвиги в ветровом режиме за исследованные периоды ВМО и дать им характеристику. Глава 1. КРАТКИЙ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЗОР ТЕРРИТОРИИ РСО - АЛАНИЯ Республика Северная Осетия-Алания расположена на юге Европейской территории России и занимает центральную часть северного склона Большого Кавказа и Предкавказья. В целом рельеф РСО-Алания состоит из двух основных морфоструктурных частей: горной и равнинной (рис. 1). Северная часть – равнинная: Предгорная наклонная равнина и Терско-Кумская низменность в пределах Моздокского района. Основные высоты здесь 450-750 м н.у.м. и 112 – 250 м н.у.м. соответственно. Южную часть РСО-А занимают горные хребты Большого Кавказа, которые относятся к Центральному Кавказу. 6

Большой Кавказ состоит из шести основных хребтов (с юга север – схема В.Д. Панова): Водораздельного (г. Халаца, 3973 м), Главного (г. Казбек, 5033 м), Бокового (г. Суган, 4486), Скалистого (г. Уаза-хох, 3529), Пастбищного (Ольдухан-хох, 1822) и Лесистого (г. Сурх, 1471 м). 1. Равнинная часть. В северной части территории Республики Северная Осетия-Алания расположена Моздокская низменность (левый берег широтного течения р. Терек). Правый берег р. Терек находится на высоте 112-180 м н.у.м, а Надтеречная равнина, примыкающая к северным склонам Терского хребта - на высоте 200-250 м н.у.м. Северо-Осетинская предгорная наклонная равнина занимает предгорную часть Большого Кавказа с высотами 340м («Эльхотовские ворота)» - 750 м н.у.м. (Подножье Большого Кавказа, рис. 1). Северо-Осетинская предгорная наклонная равнина имеет общий уклон к северу, при этом на востоке уклоняется в сторону северо-запада, а на западной части равнины - к северо-востоку. 7

Силтанукская возвышенность высотой 678 м является крайней западной частью равнины, 8 а Хумалагская

возвышенность с отметкой 560 м н.у.м – крайней восточной частью. Северо-Осетинская наклонная равнина с юга ограничена Лесистым хребтом, а с севера и северо-востока - Сунженским хребтом, высоты которого достигают 926 м (г. Заманкул). К горной части следует относить Сунженский и Терский хребты, т.к. по всем признакам – это горные моноклинальные складки – хребты (максимальные высоты 770-926 м), которые испытывают колебательные движения. Формально их относят к возвышенностям, называя их часто Терско-Сунженской возвышенностью. Сунженский хребет разделяется долиной «Эльхотовские ворота» на две части. Западная часть - Змейские горы с высотой 757,6 м, и восточная часть – Сунженский хребет с высотами 500-926 м. Таким образом, горная часть РСО-Алания занимает 62,3%, равнинная – 37,3%. Объект исследования в нашей работе – метеорологическая станция «Владикавказ». Станция имеет идентификационный номер в сети Всемирной Метеорологической организации 37228. Высота станции над уровнем моря – 703 м. Координаты станции 43,1 с.ш., 44,6 в.д. 9

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ В работе использованы методические и информационные материалы, специализированные интернетресурсы ВМО, Алания, Гидрометцентра Всероссийского РФ, Гидрометбюро РСО- научно-исследовательского института гидрометеорологической информации – Мировой центр данных (ВНИИГМИ-МЦД), работы отечественных и зарубежных авторов, ВМО и др. [9], [10], [11], [12], [13], [1415], [16-18], [19], [21-22], [23], [24-27]. При проведении статистических расчетов и построении диаграмм розы ветров применены специализированные программные пакеты (ПП) Excel 2016 и Golden Grapher 12. За основу расчетов взят массив данных по скоростям и направлениям ветров за период климатических норм 19611990гг. и временной интервал массива ежедневных данных 2011-2018гг. Первичную обработку данных производили средствами Excel: группировка и сортировка ежедневных данных по основным румбам для месячных, сезонных и годичных периодов: всего обработано свыше 72000 записей (в среднем по каждому месяцу насчитывалось 500 записей: колонка румба и колонка скорости). Статистические специализированных meteorf.ru, данные сайтах meteoinfo.ru, pogoda получены на service.ru, rp5.ru, ВНИИГМИ-МЦД aisori.meteo.ru/ClimateR и др. [24-29], [30-31]/ 10 -

Следующим шагом была загрузка из подготовленных данных в Excel для ПП Golden Grapher 12 с последующим построением диаграмм розы ветров. Данная графо-статистическая программа имеет специализированные опции wind chart и wind rose, которые возвращают диаграмму розы ветров с отражением количественных параметров ветров: румбы, скорости и их процентное выражение по повторяемости этих направлений. Построение диаграмм розы ветров в программе Golden Grapher производили на основе обработки данных через ПП Excel методом сортировки и замены буквенных обозначений румбов на цифровые. Для получения статистики повторяемости по определённому периоду использовано приложение Excel – Пакет анализа – метод гистограмм. Данный метод заключается в том, что делается выборка по всему массиву данных для изучаемого периода, например за 2011-2018гг. или за определённый год. Для выявления частоты случаев скорости ветра было рассчитано количество интервалов скоростей ветра (k) по формуле Г. Стерджесса: k ≈ 1 + log2 n или k ≈1 + 3, 322 lg n, где n – объем выборки. Например, при объеме выборки n=100 k=3, при n=250, k=4. В нашем случае мы имеем на каждый месяц около 250 записей за 2011-2018гг. с общим количеством около 26000 записей. Так как за каждый месяц мы имеем около 250 строк по скоростям ветра и 8 измерениям на каждые сутки, то, согласно формуле Стерджесса, 11 мы получаем около 4-5

интервалов / градаций, что отражено в диаграммах розы ветров в ПП Grapher 11. Другой важный компонент оценки ветрового режима – повторяемость по порывам ветров за изучаемый период 19912018. Количество записей за год равно 365, разброс данных по порывам от 5 до 40 м/с. Соответственно, общее количество записей за 28 лет (1991-2018) равно 10207. Исходя из формулы Стерджесса (расчет количества интервалов), получаем градацию, интервалов равную 5. Выборка данных со специализированных сайтов не всегда содержала параметры ветра: скорости и румбы за необходимые периоды наблюдений. Так, параметры ветра по ежедневным данным 1991-2018 содержат информацию по средней и максимальной скорости ветра, но при этом не указываются румбы информацию за [26]. Другой 2011-2018 по источник средним содержит скоростям и направлениям ветров [28]. При расчетах статистики повторяемости максимальных скоростей применяли приложение Excel Пакет анализа (гистограмма). Это позволило выявить наиболее характерную для м/с Владикавказ повторяемость (вероятность) порывов ветра, подобного тому, который произошел 26 мая 2019 года в г. Владикавказе. По данным Гидрометбюро РСО-Алания максимальный порыв ветра составил 20 м/с. Для выявления тенденции по динамике максимальных скоростей ветра на м/с Владикавказ нами взяты данные, начиная динамики с периода был регрессионного 1973 по 2018гг. Многолетний проанализирован в анализа наименьших - метод 12 ПП Excel ряд методом квадратов

(линейный сделать тренд). вывод о Полученные результаты позволили наметившейся устойчивой тенденции развития данного компонента ветрового режима территории. Полученные результаты позволяют проводить сравнительный анализ динамики ветров за период 20112018гг. с климатическими нормами ВМО 1961-1990гг. и делать соответствующие выводы о тенденциях изменения ветрового режима по м/с Владикавказ. Для получения окончательных выводов по расчетным характеристикам ветрового режима данные за исследуемые периоды был сравнительный анализ с данными климатических норм: совмещенные диаграммы розы ветров по всем изучаемым периодам с диаграммами розы ветров 1961-1990гг. Одной из важнейших характеристик системы наземных метеорологических наблюдений является плотность пунктов наблюдений. По рекомендациям ВМО наземная сеть наблюдений считается оптимальной, если расстояние между метеорологическими станциями составляет в среднем 50 - 60 км, то есть в среднем одна станция на 3,0 тыс. кв. км территории (индекс плотности равен 3,0 и менее). С учетом показателя индекса плотности и сложности территории РСО-Алания для республики необходимо иметь еще около 4-5 метеостанций: одна в зоне между Бесланом и Эльхотово, остальные – в горной части для более адекватного отражения климатических процессов. Таблица 1 Индекс плотности метеостанций сети ВМО по странам мира, Российской Федерации и РСО-Алания 13

Число метеостан ций Плоша дь, кв. км Кол-во метеос т. на 1 кв. км Англия Германи я Норвеги я Италия Франция Индия 266 244820 0,001 Индекс плотности метеостанци й, тыс. кв. км / 1 метеост. 0,92 308 357021 0,0008 1,16 190 131 187 461 0,0005 0,0004 0,0003 0,0001 1,71 2,30 2,93 7,13 Россия Австрал ия Китай Бразили я 1691 324220 301340 547030 3287590 1709824 6 0,0001 10,11 685 33000 7686850 9598077 0,00009 0,00007 11,22 0,29 384 8511965 22,17 США 11000 9518900 567 3 9976140 8 0,00005 0,00000 6 0,00000 6 0,0003 Страна Канада РСО-А 14 0,87 17,59 2,7

ГЛАВА 3. ПАРАМЕТРЫ ВЕТРОВОГО РЕЖИМА НА М/С ВЛАДИКАВКАЗ 3.1. Расчет параметров ветрового режима по м/с Владикавказ за период 2011-2018гг. Параметры ветрового режима за период 2011-2018 гг. могут быть рассчитаны при наличии многолетнего ряда наблюдений на какой-либо метеостанции. Согласно рекомендациям ВМО в 2014 году (Германия, Гейдельберг) на специальной сессии, посвященной климатическим нормам, было принято решение о нормах двух уровней. Первый уровень – стандартные климатические нормы, которые рассчитываются по периоду усреднения за 30 лет. В настоящее время приняты нормы стандартного периода ВМО 1961-1990 гг. для изучения долговременных изменений климата. Этот период будет оставлен на неопределённо длительное время, пока не появится научное обоснование для его изменения. Второй уровень климатических норм – так называемые текущие или оперативные нормы. Для этих целей установлен период осреднения предназначен субъектов в в 1981-2010 первую различных гг. очередь сферах Данный для период хозяйствующих деятельности: сельское хозяйство, архитектура и строительство, туризм и ряд других. Таблица 2 Приземные климатологические параметры (Руководство по расчету климатических норм, 2017) Среднее число дней со число Скорость ветра, используемая для определения этого элемента, равна самому высокому 15

показателю среднего ветра за 10 минут, зафиксированному в течение дня. Ее определение отличается от определения максимального порыва ветра скоростью ветра ≥ 10, 20, 30 м/с Источник: Руководящие указания ВМО по расчету климатических норм. ВМО. 2017. -№ 1203. 32 с. На данный момент в нашем распоряжении имеется массив данных, который состоит из двух частей. Первая часть - массив ежедневных данных 2011-2018 гг., где указаны средние скорости ветра и их румбы. Вторая часть массива данных – ежегодные показатели по средней скорости и порывам ветра за период с 1971 по 2018 гг. Исходя из этого, работа была построена с учетом структуры и содержания накопленных данных. В первую очередь этап работы заключался в обработке массива данных, где приводятся скорости и румбы ветров по основным направлениям. Была сделана выборка и сортировка данных в ПП Excel, так как румбы были указаны словесно: ветер, дующий с запада, или ветер, дующий с востока. Сортировкой данных словесные формулировки были заменены на параметры румбов в градусах. Дальнейший этап работы строился на основе ПП Grapher версии 11 и 12. Данная программа строит розы ветров на основе математического алгоритма, который позволяет обрабатывать любое количество данных по ветрам, если указаны румбы и скорости. Программа распределяет данные в соответствии с правилами построения розы ветров: сортирует информацию по румбам и по скоростям, в результате чего строится 16

классическая диаграмма розы ветров с процентными соотношениями повторяемости и градацией скоростей. Дальнейшая редактировании лопастей розы работа состояла диаграмм: ветров, в построение цветовая обработке легенды, гамма, и подбор направление и градация осей диаграммы: по радиусам и по направлениям. Работа со статистическую вторым массивом обработку по данных предполагала максимальным скоростям ветров за период с 1973 по 2018 гг. Часть данных 1971 и 1972 годов нами исключена, так как в этот период шла реорганизация сети метеостанций СССР и многие данные либо отсутствовали, либо вызывали сомнение. Так, за 1971 год была указана максимальная скорость ветра 94 м/с, если пересчитать скорость в минуту, то это: 5,4 км/мин или 338 км/ч. Меньшие скорости указывались по другим годам, например, 1972 г. – 81 м/с или 291,6 км/ч, Для нас они показались слишком завышенными показателями, поэтому мы эти цифры исключили. На диаграмме максимальной скорости порывов мы оставили значение за 1973 год – 57 м/с или 205 км/час. Заключительный этап работы состоял в сравнительном анализе полученных расчетных данных 2011-2018 гг. с климатическими нормами. Климатические нормы 1961-1990 гг. были получены на архивном сайте Всероссийского института гидрометеорологической информации – мировой центр данных (ВНИИГМИ – МЦД, г. Обнинск). Расчетный период скоростей и повторяемости ветров для м/с Владикавказ составляет 8 лет (2011-2018). Согласно 17

руководящим методическим указаниям ВМО по расчету климатических норм допускается отсутствие данных не более 20%, или должно быть не менее 80% данных для расчетного периода, в том числе для 10-летних скользящих периодов ВМО. Следовательно, 8 лет из 10 составляет 80% объема данных, что вполне соответствует репрезентативности получаемых результатов. 3.1.1. Месячные параметры и их сравнительный анализ с климатическими нормами. Месячные показатели ветрового режима являются основными составляющим элементами годового цикла. Рассмотрение месячных интервалов связано непосредственно с хозяйственной деятельностью человека и требует более точного расчета параметров ветрового режима. Анализ месячных показателей нами проведен на основе группировки месяцев по сезонам года (рис. 2): сходные метеоусловия, однотипность циркуляции, хода температур по сезонным периодам. Зимние месяцы. Для зимних месячных интервалов наиболее активными по румбам и градациям скоростей являются северо-западные, западные и южные сектора розы ветров – январь и февраль. От общих параметров отличается декабрь. Здесь определенная разница возникла для северозападного сектор, где повторяемость ветров составляет менее 20%; для южного сектора розы ветров повторяемость составила 30%, что больше на 5-7%, чем за январь и февраль. 18

Весенние месяцы. Весенние месяцы годичного цикла имеют сходную структуру розы ветров. Здесь также наиболее активными секторами являются северо-западный, западный и южный. За исключением марта и апреля структура розы ветров мая месяца имеет некоторые отличия. Так, южный сектор розы ветров увеличивается с марта по май месяц, где повторяемость нарастает с 18% до 29%. Также, изменения коснулись северо-западного направления. Повторяемость ветров северо-западного сектора, наоборот, уменьшалась с марта по май с 21 до 17%. Также заметные изменения происходят в юго-восточном секторе розы ветров. Повторяемость ветров здесь увеличивается с марта по май с 6,5 до 12%. Летние интервалы. За летние месяцы в августе месяце, по сравнению с другими, происходит небольшое нарастание показателей повторяемости по южным, югозападным, западным и северо-западным секторам в пределах 1-2%. По остальным показателям значения относительно ровные. Осенние интервалы. Для этих интервалов установлены следующие особенности. При относительно выровненных значениях увеличение или уменьшение ветров происходит по различным румбам. 19 повторяемости

ЯНВАРЬ ФЕВРАЛЬ ДЕКАБРЬ ЗИМА 20

МАРТ АПРЕЛЬ МАЙ ВЕСНА 21

ИЮНЬ ИЮЛЬ АВГУСТ ЛЕТО 22

СЕНТЯБРЬ ОКТЯБРЬ НОЯБРЬ ОСЕНЬ Рис. 2. Диаграммы розы ветров по месячным периодам на м/с Владикавказ, 2011-2018 гг. 23

Для западных и северо-западных румбов происходит увеличение повторяемости с сентября по ноябрь: от 2 до 10% по западному и северо-западному секторам соответственно. Для восточных и южных румбов, наоборот, происходит уменьшение значений. Их величины меняются в пределах 57%, имеют южные румбы (около 30%), за ними следуют южные румбы января и февраля. У этих же месяцев самыми активными являются западное и северо-западное направления. Для весенних месяцев преимущество имеют южные, северо-западные и западные румбы со скоростями ветров от 1 до 3 м/с. Циркуляция воздушных представляет собой масс по месяцам следующую картину. Как в целом видно из диаграмм розы ветров, наиболее активны южные, северозападные и западные румбы. Наименее активен этот румб в декабре, мае, июне, июле, августе и сентябре месяце. За зимние месяцы практически отсутствуют восточные и северо-восточные румбы. Наиболее вероятная причина этого процесса – блокирующее влияние сибирского антициклона. Наиболее активны ветры северных, северо-восточных, восточных и юго-восточных румбов за весенний период: март, апрель, май. Повторяемость этих румбов – от 10% и ниже. Тем не менее, наличие активности этих румбов связано с перестройкой циркуляции воздушных масс от зимнего периода антициклональности к теплому периоду активизации циклонов. 24

Таким западные образом, и наиболее западные румбы активны ветров, южные, что северо- связано с циклонической активностью воздушных масс с Атлантики и черноморско-средиземноморского региона. По всем месяцам отсутствуют юго-западные направления. Данное явление связано с барьерным влиянием и меридиональной ориентацией поперечных ущелий Большого Кавказа. Частота южных румбов также обусловлена феновыми явлениями и циркуляцией воздушных масс между горной и предгорной равнинной зонами. 25

3.2. Изменения месячных скоростей ветров за период 2011-2018 гг. Месячные показатели скоростей ветров за период 20112018 гг. претерпели определенные изменения. Нормы стандартного (1961-1990) и скользящего (19812010) периода ВМО практически близки по своим значениям. Сравнение периода 2011-2018 с климатическими нормами стандартного периода показывает весьма значимые смещения по своим значениям. Наиболее значимые изменения произошли в розе ветров по южным, западным и северо-западным румбам: от 0,5 м до 3 м/с. Максимальные смещения характерны для северозападного сектора розы ветров в ноябре месяце – 3 м/с. Близкие по увеличению скоростей ветра отмечаются также с августа по октябрь, а также в декабре. Практически не изменились скорости ветров в феврале и марте. Минимальные изменения установлены для апреляиюня. Незначительное уменьшение скорости ветра зафиксировано для северного румба января месяца. Причем, нарастание силы ветров по месяцам в течение года происходит с апреля по ноябрь. 26

3.3. Сезонные параметры и их сравнительный анализ с климатическими нормами. 3.3.1. Анализ структуры сезонных ветров на м/с Владикавказ Из диаграммы розы скорости ветров по сезонам (рис. 3) видно, что наиболее динамичными являются весенний и летний периоды, проявляются по когда максимальные северо-восточным, скорости восточным, ветров юго- восточным, юго-западным и западным румбам. Наименее динамичный период – это зима и далее осень. В условиях низких зимних температур разности потенциалов в давлениях между горной и предгорной зонами выравнивается, и, соответственно, падают скорости ветра. 27

Рис. 3. Сезонные скорости ветров по направлениям, 2011-2018 С 2 С-З 1.6 С-В 1.2 0.8 0.4 З 0 В зима Ю-З весна лето осень Ю-В Ю В осенний период активно развиваются процессы циклонической циркуляции, что приводит к частой смене направлений ветров и их скоростей. Наиболее «штилевыми» или спокойными в этот период являются северные, северо-восточные, юго-восточные, югозападные направления. 28

Рис. 4. Повторяемость ветров по румбам на м/с Владикавказ, 2011-2018 С 40 С-З С-В 20 З 0 В Ю-З зима весна лето осень Ю-В Ю Рисунок повторяемости 4 представляет ветров по собой диаграмму направлениям. Из (розу) диаграммы следует, что наиболее частые ветра внутри годичного цикла приходятся на северо-западные, западные и южные румбы. Здесь, в отличие от предыдущего рисунка, наиболее активными выглядят зимний период и весна. В это время наиболее часты ветра северо-западных и южных румбов. Наиболее активной в этом отношении является зима, где процент повторяемости ветров набольший: самые активные румбы в этот период северо-западные, западные и южные. Близкие показатели имеет весна. Процент повторяемости здесь варьирует между 25 и 30%. Наиболее спокойные по сезонам по этому параметру это румбы северных и восточных направлений. Процент повторяемости ветров здесь от колеблется между 2 до 12%. 29

АпрМарт ФЕВ С СЗ ДекЯНВ Май 2 СЗ 1 З З 0 З З ЮЗ 2 22 СЗ 1.6 СВ 1.5 СВ СВ 0.4 0 0 0 Ю Ю Ю Ю 2 1.6 1.6 1.2 1.2 СВ СВ 0.8 0.8 0.4 0.4 В З В В ЮВ С 2 СЗСЗ СВ 1 1.2 1 0.5 0.8 ЮЗ ЮЗ ЮЗ С С СС В 0 В В 1961 ЮВ 2011 1961 ЮВ ЮВ 0 З 1961 ЮЗ ЮЗ 2011 ЮВ Ю 1961 2011 2011 30 Ю 1961 ЮВ 2011 1961 2011

Июн Нояб Июл Июл Сент Дек Июн ОКТ СЕН Март май Апр Окт фев НОЯ янв Авг с-з СЗ СЗ с-з с-з с-з СЗ с-з с-з СЗ с-зс-з с-з с-з с-зс-з зЗ з 0 00 0 0 ю-з Ю ю Юю ю ю юю ю 1961 1961 2011 вв в В З 1961 ЮВ 1961 2011 1961 2011 В 2011 2011 1961 ЮЗ 19612011 2011 ю-в1961 1961 2011 ю-в 1961 201120112011 ЮВ19611961 ю-в ю-вю ю-в 19611961 2011 1961 20112011 ЮВ ю-в 1961 ю-в 0 2011 вВ ю-вв в ЮВю-в ю-в 1961 ю-в юЮ ю Юю В в В в вв в ЮЗ ю-з ЮЗ ю-з СВ 1 20120 00 0.0 00 0 00 ю-з ю-з ЮЗ ю-з ю-зю-з ю-з ю-з ю-з ЮЗ ю-з 2 2020.0 20 20 1 000 з ззЗ зз з зЗ з з з С СЗ 201 20 2020 20 З Авг С Сс с сс ссс-в ссСС с 2 с 402 40 СВ 4040.0 с-в 40 4040 22 с-вСВс-в 40 4040 СВ с-в 5040с-вс-вс-в с-в СВ вс-в с-в 1 1961 2011 ЮВ Ю 2011 2011 ю Рис. 5. Розы скоростей ветров по месяцам (1961-1990, 2011-2018) Рис. 6. Розы ветров по месяцам: румбы и повторяемость (1961-1990, 2011-2018) 31

ЗимаВесна Осень с с-зс-з с-з з з з с-з ю-з ю-з ю-з з с с 30 25 с-в с-в 20 15 10 5 0 35 3030 25 2020 Лето1510 10 с 50 0 40 35 30 25 20 15 ю10 5 0 с-в 3.3.2. Анализ сезонных ветров по в периодам ВМО в в Повторяемость с-в ю-в ю-в 2011 2011 1961 1961 румбам. по Сезонные направления ветров зависят ю ю-в в 2011 1961 ю от общей ситуации климатической в предгорьях Центрального Кавказа. Как видно ю-з ю-в ю 2011 1961 из диаграмм (рис. 7-8), основными направлениями в 2011-2018 гг. являются южные, северо-западные и западные. Рис. 7. Повторяемость ветров по румбам на м/с Владикавказ, 1961-1990, 2011-2018 32

Лето Осень Зима Весна С СЗ 2 2 2 СВ СВ СВ 1.6 1 1.2 1 0.8 0 0.4 СЗ СЗ З ЗЗ С СС 2 СЗ 1 З 0 ВВ ЮЗ ЮЗ ЮЗ ЮВ Ю В В 00 ЮЗ СВ 2011 ЮВ ЮВ 1961 2011 2011 ЮВ 2011 1961 Ю 1961 1961 ЮЮ Рис. 8. Роза ветров по скоростям ветра – сезоны (1961-1990, 2011-2018) 33

Для зимы и весны проявилось усиление западных и северо-западных румбов. Здесь повторяемость направлений, по сравнению с нормами, увеличилась в среднем на 5%. Вместе с тем, ослабли южные румбы - от 5 до 10%. Также для зимы и весны ослабли юго-западные и северовосточные секторы и несколько увеличились восточные. Для лета и осени произошло заметное ослабление южных и юго-западных румбов (от 5 до 7%). По другим направлениям существенных подвижек не отмечается. Изменения по скорости ветра. За период 2011-2018 гг. по скоростям ветра произошли заметные подвижки. Как видно из диаграмм (рис. 20-24) все сезоны года показывают ослабление практически скорости по ветра всем в сравнении направлениям. с Но нормами наиболее значительные сдвиги отмечаются по южным и северным румбам. 34

Рис. 9. Повторяемость ветров по румбам за периоды ВМО С 40 СЗ СВ 20 З 0 ЮЗ 3.4. 1981-2010 1961-1990 2011-2018 В ЮВ Ю Годичные параметры и их сравнительный анализ с климатическими нормами 3.4.1. Структура ветрового режима по повторяемости в 2011-2018 гг. Повторяемость ветров по направлениям, происходящие изменения климата, как в глобальном, так и в региональном масштабах, отражаются на режиме ветров. По м/с Владикавказ норма ветров представлена на сайте ВНИИГМИ-МЦД (г. Обнинск), рис. 8-11. По проценту повторяемости направлений на м/с Владикавказ произошли изменения (рис. 9). Увеличилась повторяемость ветров по западным румбам. Северо-западные ветры увеличились на 5%, западные – на 3%. Основные южные румбы уменьшились 7%. Меньше стала активность юго-западных румбов – на 5%. Увеличилась активность восточных и юго-восточных румбов. Немного уменьшилась активность северных и северовосточных ветров: от 3 до 4%. Рис. 8. Повторяемость периоды ВМО 35 ветров по румбам за

Рис. 10. Рис. 11. Скорость Скоросьветров ветров по периодам ВМО по месяцам за периоды ВМО С янв 4.0 СЗ дек 4 фев СВ 2.0 ноя март 2 З 0.0 окт В 0 ЮЗ 1981-2010 2011-2018 апр ЮВ сен 1961-1990 1961-1990 2011-2018 май Ю авг июн июл Таким образом, общая сумма изменений за период 20112018 гг. составила ветров 25%. То есть, четверть направлений претерпела конструкция розы изменения. ветров При сохранилась: этом, основная превалирующими направлениями по повторяемости остаются южные, западные и северо-западные румбы. 3.4.2. Структура ветрового режима по скорости за период 2011-2018 гг. Как видно на диаграмме (рис. 10-11), по скоростям ветров также произошли изменения. В сравнении с нормами, произошло уменьшение скорости ветра по всем румбам, кроме северо-западных направлений. Здесь диаграмма показывает существенное увеличение скоростей ветра по северо-западному сектору на 2 м/с. 36

Для месячных промежутков характерно постепенное увеличение средних скоростей ветра с апреля по ноябрь в интервале от 0,5 до 3 м/с (рис. 11). ГЛАВА 4. ОСНОВНЫЕ СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГОДОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ СИЛЫ И ПОВТОРЯЕМОСТИ ВЕТРОВ НА М/С ВЛАДИКАВКАЗ, 1991-2018 Режим ветров на пункте наблюдений выполняется по определённой программе, содержание которой изложено в руководстве ВМО [30]. На основании фондовых данных Гидрометцентра РСОАлания по скоростям и повторяемости 37 ветров были

произведены расчеты основных статистических параметров средствами Excel пакет анализа (табл. 4. 5, рис. 12-15). Таблица 4 Расчет статистических параметров повторяемости силы ветра на м/с Владикавказ, 1991-2018 (число случаев) Интервал силы Число случаев порывов 1 433 5 4682 10 4367 15 583 20 109 25 19 30 11 40 3 10207 Таблица 5 - Статистика частоты повторяемости силы ветров по м/с Владикавказ, 1991-2018 (% к числу случаев) Карм Часто Интеграль Карм Часто Интеграль ан та ный % ан та ный % 1 433 4,24% 5 4682 45,87% 5 4682 50,11% 10 4367 88,65% 10 4367 92,90% 15 583 94,37% 15 583 98,61% 1 433 98,61% 20 109 99,68% 20 109 99,68% 25 19 99,86% 25 19 99,86% 30 11 99,97% 30 11 99,97% 40 3 100,00% 40 3 100,00% Как видно из таблиц 4-5, наиболее частые случаи ветров приходятся на ветры со скоростями до 10 м/с. На ветры до 5 м/с приходится 4682, до 10 м/с – 4367. Совместно они составляют по 45,9%. и 42.8% соответственно. Скорости ветра от 15 м/с и выше составляют минимальные проценты. Так ветры 15 м/с в расчете на 8 лет 38

составляют всего 5,7%, 20 м/с – 1.1%, свыше 20 м/с – менее 1%. Таким образом, на м/с Владикавказ по силе фиксируются в основном ветры от тихих (1,5 м/с, 1 балл) до свежих (10,7 м/ с, 5 баллов) [24]. Таблица 6 Градация силы ветра у земной поверхности по шкале Бофорта (на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью) Словес Балл ное Скорость ы опреде ветра, м/ Бофор ление сек та силы ветра 0 Штиль 0-0,2 1 Тихий 2 Лёгкий 1,6-3,3 3 Слабый 3,4-5,4 4 Умерен 5,5-7,9 ный 5 0,3-1,5 Свежи 8,0-10,7 й Действие ветра на суше на море Штиль. Дым Зеркально гладкое поднимается море вертикально Направление ветра Рябь, пены на заметно по относу гребнях нет дыма, но не по флюгеру Движение ветра Короткие волны, ощущается лицом, гребни не шелестят листья, опрокидываются и приводится в движение кажутся флюгер стекловидными Короткие, хорошо выраженные волны. Листья и тонкие ветви Гребни, деревьев всё время опрокидываясь, колышутся, ветер образуют развевает верхние стекловидную пену, флаги изредка образуются маленькие белые барашки Ветер поднимает пыль Волны удлинённые, и бумажки, приводит в белые барашки движение тонкие ветви видны во многих деревьев местах Качаются тонкие Хорошо развитые в стволы деревьев, на длину, но не очень воде появляются волны крупные волны, с гребнями повсюду видны 39

6 Сильны 10,8-13,8 й Качаются толстые сучья деревьев, гудят телеграфные провода 7 Крепки 13,9-17,1 й Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно 8 Очень крепки 17,2-20,7 й Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно 9 Шторм 20,8-24,4 Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу 10 Сильны й 24,5-28,4 шторм Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем. На суше бывает редко Жесток 28,5-32,6 ий Большие разрушения на значительном 11 40 белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги) Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади (вероятны брызги) Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру Умеренно высокие длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по направлению ветра Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость Очень высокие волны с длинными загибающимися вниз гребнями. Образующаяся пена выдувается ветром большими хлопьями в виде густых белых полос. Поверхность моря белая от пены. Сильный грохот волн подобен ударам. Видимость плохая Исключительно высокие волны.

Суда небольшого и среднего размера временами скрываются из вида. Море всё покрыто пространстве. На суше длинными белыми наблюдается очень хлопьями пены, редко располагающимися по ветру. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая Воздух наполнен пеной и брызгами. Море всё покрыто полосами пены. Очень плохая видимость шторм 12 Ураган 32,7 и более Повторяемость ветров, % Рис. 12. Процент повторяемости ветров с различными скоростями по м/с Владикавказ за период 1991-2019гг. (ежедневные данные) 50.0 45.0 40.0 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 45.9 42.8 5.7 4.2 1 5 10 15 1.1 0.2 0.1 0.0 20 25 30 40 Градация скоростей 41

Число случаев ветра с различной скоростью пона Парето за Рис. 14 Максимальна сила порыва ветра м/с 1991-2018 гг., ежедневные данные Владикавказ, 1991-2019 40 35 30 Частота 25 20 15 10 5 0 5000 4682 4367 4500 1.0 0.9 0.9 4000 3500 3000 f(x) = − 0.19 x + 26.07 2500 R² = 0.12 0.5 2000 1500 1000 583 433 500 0 5 10 макс. 15 сила 1 120.00% 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 100.00% 80.00% 60.00% 40.00% 20.00% 109 20 19 11 3 0 25 40сила) Еще Linear30 (макс. 0.00% Градация скоростей Вместе с вышеуказанными параметрами нами были изучены порывы ветра по максимальной скорости и средняя сила порывов (рис. 14-15). Как видно из диаграмм, за период 1991-2017 гг. средняя сила порывов и максимальная сила порывов за указанный период имеют устойчивую тенденцию к ослаблению. Расчеты скоростей ветра за период 2011-2018 также показали тенденцию к ослаблению средней скорости ветра на м/с Владикавказ. Таким образом, метеостанции за период Владикавказ 2011-2018 наметилась годов на тенденция к ослаблению не только средней скорости ветра, но и силы порывов, как по средней, так и по максимальной скоростям. 42

Рис. 15. Максимальные и средние порывы ветра на м/с Владикавказ, 1973-2019гг 60 50 40 2 f(x) = − 0.02 x + 1.83 R² = 0.63 1.8 1.6 1.4 1.2 30 1 0.8 20 0.6 0.4 10 0.2 0 0 43

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Рассмотренные нами характеристики ветрового режима на м/с Владикавказ за период 2011-2018 года (ежедневные данные) выявили следующие особенности. 1. Период 2011-2018 гг. характеризуется ослаблением скорости ветра, а также снижением повторяемости направлений по румбам по всем временным интервалам (месяц, сезон, год) в сравнении с нормами 1961-1990 гг. 2. За исследуемый период 1991-2017 гг. установлена тенденция ослабления максимальной силы ветра (сила порывов) и средней силы порывов на м/с Владикавказ. 3. Роза ветров, согласно нормам 1961-1990 гг. в целом сохранила свой рисунок: основные направления ветров и повторяемость. 4. Основными румбами остаются южные, западные и северо-западные. 5. Повторяемость также сохраняет сложившуюся структуру. 6. Вместе с тем, за период 2011-2018 гг. начала складываться тенденция северо-западным увеличения румбам и повторяемости заметного по уменьшения повторяемости по южным направлениям ветров по всем периодам года. 7. Данная тенденция может сказаться на увеличении количества осадков по м/с Владикавказ из-за усиления влияния северо-западных приходящих с и западных Атлантики Средиземноморского региона. 44 и воздушных масс, Черноморско-

8. В практическом плане, исходя из имеющихся данных по плотности метеостанций на территории РФ и РСО-А и рекомендациями ВМО (1 м/с на 3 тыс. кв. км), необходимо разместить еще около 4-5 метеостанций с учетом сложности ф/г условий в горной зоне, и дополнительно разместить или усилить м/с на территории предгорной зоны в пунктах Чикола, Ардон, Заманкул, а также в Эльхотово. Список литературы 1. Агроклиматические ресурсы Кабардино-Балкарской, Северо-Осетинской, Чечено-Ингушской АССР / Под ред. Ш.Ш. Народецкой. – Л.: Гидрометеоиздат, 1980. – 272с. 2. Агроклиматические ресурсы Северо-Осетинской АССР / Под ред. Ш.Ш. Народецкой. – Л.: Гидрометеоиздат, 1960. – 98с. 3. Агрометеорологические бюллетени Северо-Осетинского республиканского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. – Владикавказ: 1991-2016 гг. 4. Айларов А.Е. Климатические сдвиги по данным базовых периодов Всемирной метеорологической организации (ВМО) в агроландшафтах предгорной зоны РСО – Алания // Известия ГГАУ. 2013. Т 50. Ч. 2. - С. 75-78. 5. Белов С.В., Ротфельд И.С. Причины изменения климата: человек или геологические процессы // Использование и охрана природных ресурсов России, 2004. № 1. 6. Будун А.С. Климат и климатические ресурсы Северной Осетии. Орджоникидзе: Ир, 1975. 45

7. Будун А.С. Природа и природные ресурсы Северной Осетии и их охрана. Изд. 2-е. Владикавказ: РИА, 1998. – 254 с. 8. Всероссийский научно-исследовательский гидрометеорологической информации – институт Мировой центр данных (ВНИИГМИ-МЦД). [Электронный ресурс]. URL: http:// aisori.meteo.ru/ClimateR (дата обращения: 04.03.2019 9. Глобальные изменения климата и прогноз рисков в сельском хозяйстве России / Под ред. академиков А.Л. Иванова и В.И. Кирюшина. – М.: РАСХН, 2009. – 518с. 10. Дашко Н.А. Курс лекций по синоптической метеорологии. – Владивосток: ДВГУ, 2005. – 523 с. 11. Елисеева, И.И. Статистика: учебник: под ред. И.И. Елисеевой / И.И. Елисеева и др. – Москва: Проспект, 2011. – 448 с. 12. Закс Л. Статистическое оценивание. Пер. с нем. В. Н. Варыгина. Под ред. Ю.П. Адлера, В.Г. Горского. М.: Статистика, 1976. 598 с. 13. Доклад Изменения климата, 2007. Обобщающий доклад / Межправительственной группы экспертов по изменению климата. – ВМО, ЮНЕП: Женева, 2007. – 114 с 14. Карманова Л.А. Методические рекомендации по курсу «Агрометеорология» – Изд. Росс.ун-та Дружбы народов, 1998. – 48 с. 15. Кельчевская Л.С. Методы обработки наблюдений в агрометеорологии. Методическое пособие / Л.С.Кельчевская. - Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 216с. 16. Киотский протокол. Киотский протокол к рамочной конвенции Организации объединенных наций об изменении климата. 1998. 46

17. Климатическая доктрина Российской Федерации. Распоряжение Президента РФ от 17.12.2009 N 861-рп "О Климатической доктрине Российской Федерации" 9 апреля 2018 г. 18. Комиссия по климатологии. Шестнадцатая сессия. Гейдельберг 3–8 июля 2014 г. Сокращенный окончательный отчет с резолюциями и рекомендациями. – ВМО, - ВМО-№ 1137. - Женева, 2014. – 86 с. (С. 68). 19. Кононова Н.К. Особенности колебаний циркуляции атмосферы и температуры воздуха на европейской территории России в XXI веке // Изв. РАН. Сер. география. 2012. № 2. 20. Природные ресурсы Республики Северная Осетия- Алания. Климат. Отв. ред. Л.Б. Валиева. – Владикавказ: Проект-Пресс, 2002. – 224с. 21. Рамочная конвенция об изменении климата (РК ООН ИК) по итогам 21-й конференции в Париже от 12 декабря 2015 года. 22. Руководящие указания ВМО по расчету климатических норм. Женева, 2017. ВМО. № 1203. 32 c. 23. Садовникова Н.А. Анализ временных рядов и прогнозирование. Учебное пособие. / Н.А. Садовникова, Р.А. Шмойлова / Московский государственный университет экономики, статистики и информатики – М., 2001. - 67с. 24. Электронный ресурс. Научно-прикладной справочник «Климат России». Режим доступа: www/meteo.ru/ pogoda 47

25. Электронный ресурс: Discussion paper on the calculation of the standard Climate normal: a proposal for a dual system by William Wright. Режимдоступа: www.wmo.nt 26. Электронный ресурс: ВНИИГМИ-МЦД. Режим доступа – http://CliWare.meteo.ru 27. Электронный ресурс: Изменение климата России. ИГКЭ. Режим доступа http://climatechange.su/ 28. Электронный ресурс: Сервер "Погода России" - Архив погоды - Владикавказ, Российская Федерация. Режим доступа http://meteo.infospace.ru 29. Электронный ресурс: Https://meteoinfo.ru/climatcities– дата обращения 04.09.2018. 19:09. 30. Guide to Agricultural Meteorological Practices. 2010 edition. WMO-No. 134. - Geneva, 2012. - 799 pp. 31. The role of climatological normals in a changing climate. World Meteorological Organization (Geneva, March 2007). (Contributions by: B. Trewin). Edited by: Omar Baddour and Hama Kontongomde. 2007. WMO/TD No. 1377. 48