Введение к работе
Актуальность темы. В связи с освоением и дальнейшим развитием регионов с большим шогообраэием подстилзшой поверхности, но сих пор недостаточно изученных в климатическом отношении, а гокже необходимостью перехода от экстенсивных методов развития различных отраолей народного хозяйства к оптимальным и экологи-шоки обоснованным,особое значение приобретает деггальнын учет разнообразия природных условий.
Исследования современной микроклиматологии, выполненные за юследние десятилетия в отделе прикладной климатологии Главной 'еофизической обсерватории им.А.И.Воейкова Л'ольцберг, 1338, :958, 1961, 1962, І9Б7, 1972; Романова, 1977, 1983; Мииенко, :SB2, 1984; Ддаменио. 1980; Горышнэ, 1980, 1982 и др./, были [вправлены на изучение микроклшатообразувщих факторов, опредз-іявдих многообразие микроклшатов, возникзюашх под влиянием раз-вшшх ноодаородносгей подстилавшей поверхности (холмистого рель-фа, водоемов, разнообразия почвенного и растительного покрова, нтропогенных факторов и т.д.). В результага этого были подучены бобщэшше количественные значения микроклиматической изменчи-ости основных элементов климата и разработаны методы получения икроклимагических ресурсов для территорий, не достаточно освэ-онных данными метеорологических наблюдений.
Дальнейшее развитие детальных климатических исследований оказало необходимость более подробно оценить и количественно редегавить потенциальные ресурсы климатов в макро- и мезомас-габах при наличии внутри таких регионов большого разнообразия ікро- и наноклшатов.
Наиболее существенными такие проработки оказались для горіх стран, где в связи со сложностью природных условий и их
v-
малодоступностью, стратегия хозяйственного оовоеюш этих территорий с учетом экологических особенностей шеаг очень большое значение. В этой связи актуальна предпринятая в работе попытка обосновать комплексный подход к изучению климатов крупного per. она с целью получения пространственно-временных закономерносте их формирования, гдо представление ыезоклиматических особоннос тбй оказывается наименее изученным и рассматривается в системе климатов от "обцего" к "частному" и, наоборот, по аналогии с г графическими системами (Арманд Д.Д., 1975).
Актуальной является также объект исследования - аридная s ка Азии. Рассматриваемая территория, включающая в себя степные и пустынные регионы и занимающая в пределах СССР* почти треть всей территории, отличается сложностью природных процессов, ее чаталией неповторимости физических закономерностей, во многом определявшие механизмы формирования климатов не только на Бврі знатоком континенте, но и на всей планете, в целом.
Рассматриваемый крупный внутріматериковий регион за послі
ниє десятилетия стал ареной широкомасштабных народнохозяйствеї
ных'воздействий, не всегда научно обоснованных, что повлекло і
собой целый ряд крупных экологических катастроф (последствия
меления Каспия, высыхания Арала, Кара-Богаз-Гола, падения уро
ня некоторых крупных рек, берущих начало в горах Центральной
Азии и т.д.). Ограниченность водных ресурсов, их нестабильное
во времени и пространстве препятствуют использованию больших
I энергетических потенциалов этой зоны. Чрезмерное антропогенно
воздействие на аридные экосистемы приводит к нарушению аколої
ческого равновесия и усилению степени аридизации этого регион
s - названия государств деются на июль 1991 г.
особенно большое значение приобретает необходимость в вироботкс штимальных и экологически оправданных решений по использованию ;лиматических ресурсов. В связи с этим обнаруживается недостаток інаний об отологической и, в частности, климатической изученное-зі аридных регионов.
Актуальность теш определяется необходимостью иметь подроб-юе количественное исследование макро- и мезоклкматов малопзучек-юго и очень сложного по своему геоморфологическому строению ре- иона с целью определения подробного ресурсного климатического ютенциала в целом для всей аридной зоны, а такке входящих в нее шйонов разного масштаба осреднения.
Изучение природных процессов, определявших особенности кли-мтсв степей и пустынь внутріматериковий части Евразии, количост-зенное представление и типизация большого разнообразия макро-, іезо- и макроклиматов дается на основании многолетних стационар-шх и экспедиционных наблюдений в разных районах аридной зоны.
Изучение система горных к котловинных климатов проводится їв "ключевых" объектах - аридных горах Центральной Азии и их жстраконтинентзлышм варианте - Хонгайском нагорье (Монголия).
Цель и задачи исследования. Основная цель работы - на осно-зании изучения совокупности, кдшлатообразующих факторов, опреде-маощих особенности пространственно-временных закономерностей формирования климатов аридной зоны Азии, обосновать методо изу-іения мезоклшатов, провести систематизацию климатов региона, и уточнить методы расчета климатических ресурсов разных по масшта-5ам территорий о учетом многообразия оодогялаопей поверхности.
В овязи с этим необходимо было решить следующие конкретные здачи:
- обосновать ыбор новых и усовершенствовать сущоствуюіш-іо
климатические иоказатоли, онродшіїшше условия существования ес
тественной растительности и виявляшио сложность и неоднозначность
проявления основних кліштообразующих факторов в разных масштабах
осреднения;
изучить закономерности пространственно-временной изменчивости ироддояешнх показателей, выявить районы разной степени устойчивости климатической системи, обратив особое внимание на существование иестабилышх, переходных волос, определяющих природные рубеюи разного ранга;
последовать и количественно оценить мозокдшатические особенности территорий с преобладанием определенных орографических структур (равнин, ыелкосопочнпков, гор и котловин), возникающих на фоне макроклиматичоских! закономерностей и складывающихся из многообразия микроклиматов, существующих внутри данного типа мезоклімате
разработать таксономическую спетому единиц районирования климатов оркдноії зоїш Азии на основашш полученных закономерностей изменения основішх макро-, мезо- и микрокдиьштообразуюших факторов;
рассмотреть конкретний оші построения частных многоступенчатых классификаций климатов на примере отдельных регионов, входящих в аридную зону ц наиболее контрастных по климатическим особенное тям;
выполнить объективное климатическое районирование аридной зонд Азии, позволяющее обосновать расположение пограничных полос;
предложить методику расчета и провести оценку ыезоклимати-чеекмх ресурсов на примера некоторых районов аридной зоны Азии а учетом разнообразия неоднородностей подстилаадей поверхнооти. .
Продает защиты - постановка и решение крупной научной проблемы изучения и комплексного представления мохашізмов формирово-ішя и иерархии климатов аридной зоны Азии (разного масштаба осреднения) в связи с необходимостью оценить климатические ресурсы территорий с различными типами неоднородностей подстилающей поверхности.
Научная новизна работы определяется тем, что впервые на единых принципах изучены пространственно-временные закономерности измонения ведущих климатических параметров аридной зоны Азии в разные сезоны года и применены к расчетам мезоклиматических ресурсов территорий о различной неоднородностью подстилающей поверхности
При этом впервые:
-
Предложены параметры клімате, отражающие засухо- и холодоустойчивость естественней растительности в широком диапазоне изменения природных условий, в том числа - индекс зимней кон-тшэнтальности климата ( *їк ), показатель геплообеспвченности почв за год (А), коэффициент холодоопасносги почв (К) и др.
-
Показано, что для исследования климатов больших территорий в настоящее время необходимо использовать нормированные . показатели, наиболое значимые при выявлении временной структуры метеорологических полой.
-
По материалам стационарных наблюдений проведено изучение пространственно-временной изменчивости основных парзметроз аридных климатов. Выявлен ряд новых закономерностей в их распределении. Установлено, что устойчивость существующих границ природных экосистем определяется степенью стабильности взаимодействия основных климатообразумших факторов.
-
Уточнено положение некоторых климатических границ разного ранга значимости.
: s
5. Вьвдзлош наиболее нестабильные области, сохраняющиеся в разные сезоны года на территории аридной зоны Азии.
G. Разработаны методы изучения горных и котловинных климатов. Выполнена типизация мезоклиыатов равнин, мелкоооночников, гор и котловин с учетом факторов, приводящих их к многообразии.
-
Составлена таксономическая система единиц районирования аридных климатов и предложены схемы многоступенчатых классификаций климатов крупного региона и его отдельных частей. Установлены количественные критерии разграничения определенных рангов.
-
Предложена объективная классификация макроклиматов аридно;! зоны с использованием сферических таксонов и в дальнейшем (на основании теории многомерного метрического шкалирования) выполнена объективная классификация макроклиматов с выделением приоритетных метеорологических параметров.
-
13о основании выявленных закономерностей и систематизации многообразия аридных климатов разработана методика расчета мезо-нлиматических ресурсов ограниченной территории с различной степені неоднородности подстилающей поверхности.
Масштаб работы. Пространственный масштаб работы - территориї континентальной аридной зоны Азии, расположенная в Казахстане, Средней Азии, на юге Западной Сибири, Предбаикалья и Забайкалья, Монголии, на севера КНР, Пакистана, Афганистана и Ирана - определен необходимостью изучения на современной уровне сложного пера-плетения основных кяшатообразуших факторов, приводящих к сушест вовашш экстраконтинентальных вариантов аридных климатов. (В настоящее время не существует подобного рода исследований, охватывающих такой большой и сложный регион). Территорию аридной зоны Азии можно рассматривать, как единый крупный внутриматерико-вый регион, где на фоне высокого гелиоэнергетического потенциала и слоеного устройства подстилавшей поверхности наблюдается слокное взаимодействие циркуляционных механизмов, приносяши:
ышгу о четырех океанов п теряющих ее на подступах к рассматрнвао-»ому региону. Проведенные в лоследнио десятилотия экспедиционные іаблюдешія позволяют изучить на только глобальные, но и региональ-ше закономерности формирования макро-, мезо-, микро-, нано-... слимэтов, рассмотреть их в сложном сочетании разномасштабных при-)одішх процессов.
Бременной масштаб работы определен наличием многолетнего ря-хв погодичных, месячных и внутрису точных данных стационарных и итзодических наблвдений, что дало возможность представить не толь-со оредние многолетние пространственные закономерности, но и рао-!могрогь изменчивость их статистических параметров (среднего квад-?зкпеакого отклонения ж коэффициента вариации) на всей территории, » такг-з количественно представить мезо- и микроклиматическую из-іончягіость основных элементов климата в пределах малоисследованна районов Центральной Азии.
В работе применены климатологические, микроклиматологическио, орографические к гооГрафэтеские метода исследования, при оозда-гви классификации макроклиматов и исследовании временной измеичи-зоори - математические.
Исходные материалы и личный вклад. В диссертации использова-щ оледуюша материалы;
X. Средние многолетние значения метеорологических величин, шимотвованныв из справочных изданий.
вбщее количество станции колзбйвтоя от 100 до I0OQ в зависи-юоги от рассматриваемого метеорологического параметра. В основном :спользован период наблвдений о 1935 по I960 гг.
Н. Погодичпие данные по основным элементам климата по екогод-шкем, ежемесячникам, из арлнвных данных, а такке из подготоплсн-іііх х печати для Научно-прикладного справочника (температура воз-дхл и верхних слоев почвы и осадки). Период наблюдений колсблетоя )г 15 до 90 лет. Обаев количество отанлий меняется в зависимости
- tool наличия данных: около 50 станций - для расчетов составлявших теплового и радиационного режима; более 250 станций- по изменчивости осадков; около 70 станций - по колебаниям индекса зимней континонгальности климата; более 70 пунктов - для вариации термического режима почвы и т.д.
Данные заимствованы из фондов ЕГО (Санкт-Поторбург) и Монголии (Улан-Батор); из опубликованных екемесячников и справочников, из литературных источников.
И. Данные, полученные в эиопедищях на стационарах АН СССР (в составе биологических экспедиций): в Монголию - в I970-IS80 гг в Туркменистан - в 1978 - 1981 гг., что составило в общей сложности более ЗОи.ООО данных ежечасных наблюдений, учитывая большое количество точек наблюдения в разных элементах рельефа.
ІУ. Доншо об основных элементах климата, опубликованные в научных статьях, монографиях и атласах.
Личный вклад автора заключается в разработке научных основ исследования климатов,аридной зоны Азии, в научном и организационном руководстве, микроклиматичёокими наблюдениями, в расчетах и обобщении метеорологической информации, в составлении авторских оригиналов карт, приведенных в диссертационной работе, а также подготовленных для раздела "Термический режим воздуха зимнего периода" и "Континенгальность зимнего климата" в Атласе снежно-яед пых реоурсов ът^(АСЯРИ)-
Вса результаты исследования, перечисленные в разделах "Hay ная новизна работы" получены автором лично при обобщении перечко ленных выше материалов. В случае использования опубликованных ма териалов других авторов в работе обязательно указывается источил и ее автор.
Апробаищ роботи. Содержание диссертации рассматривалось: семинарах лаборатории микроклимата отдела прикладной клиыатолок Главной геофизической обсерватории (неоднократно), на
- II-
засздании Ученого совета Главной геофизической обсерватории (Санкт-Петербург, 1974 ), нэ конференции "Биологические ресурсы МНР, их использована и охрана" (Улан-Батор, 1980 г.), на школах-семинарах в ИГ .АН СССР до методике создания, составлению авторских оригиналов карт и их согласованию в "Атласе снежно-ледовых ресурсов мира" (Москва - Звенигород, 1973 - 1985 гг.), на всесоюзной конференции "Роль кивально-гляциалышх образований в динамике горных экосиогем" (Барнаул, 1985), нэ международной конференции "Природные уолония и биологические ресурсы МЫ?" (Москва,1986), ял всесоюзном научном совещании "Состояние в перспективы развита!' прикладной климатологии" (Ленинград, 1988), на УШ Всесоюзной конференции по мелиоративной географии (Таллинн, 1988), на U ре-гиокельной научно-технической конференции до тематическому картографированию (Иркутск, IS39), па международном совещании "Ма-?одол<$ические вопросы оценки состояния природной среда МНР" (Цуикно, IS90), на ХУ научной конференции по метеорологии Карпат (Уягород, 1991).
Автор работы награжден почетным дипломом Географического )бшества СССР и премией им.А.И.Воейкова за участие в создании 'Агроклиматического атлаоа мира", в также несколькими медалями ШХ СССР за результаты їяшрохлкматичзских исследований.
Публикации. По теме диссертации опубликовано So работ, в сом аиоле разделы в семи коллективных монографиях, серии климатических карт с кратким текстом в "Агроклиматическом атласе мира" і атласе "Агроклиматические ресурсы соцстран Европы", в пяти тетодических рекомендациях.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 232 ма-шнопкекых страницах, содержит 105 таблиц и 62 рисунка, состоит S3 введения, 4 глав, заключения, выводов и каидой главе и основных шводоз и списка литоротуры. Последний насчитывает 493 наименования, в ток числе 38 - зарубожннх.
