Введение к работе
Актуальность работы. Существенную роль в процессах загрязнения и очищения атмосферы играют метеорологические факторы, влияющие на перенос и рассеивание вредных примесей в воздухе. Способность атмосферы к самоочищению зависит от целого ряда условий, таких как, скорость и направление ветра, количество и интенсивность осадков, наличие или отсутствие инверсионных слоев, туманов и пр. Если неблагоприятные для рассеивания метеорологические условия наблюдаются часто, то они воздействуют на средние концентрации вредных поллютантов в атмосфере. Иными словами, климатические особенности территории "участвуют" в формировании уровня загрязненности воздуха. Для территории Алма-тинской области характерен континентальный и резко континентальный тип климата с высокой повторяемостью условий, способствующих загрязнению воздуха. К ним относятся: преобладание слабых ветров, наличие инверсий температуры воздуха значительной мощности и продолжительности, неравномерное выпадение осадков в течение года и общее уменьшение их количества к северу, чрезвычайно высокая повторяемость застоев воздуха, туманов. Повторяемость большинства из этих явлений значительно возрастает в предгорьях - на юге, в зоне интенсивного промышленного и сельскохозяйственного освоения, где расположен и целый ряд крупных городов, в том числе Алматы, в котором сосредоточена основная масса источников выбросов.
Глобальное потепление климата и изменение отдельных его показателей со временем, вероятно, должны отразиться и на процессах самоочищения воздушной среды. При этом очевидно, что в различных районах планеты эти изменения будут носить неоднозначный характер. Рассматриваемая территория представляет значительный интерес для исследования подобных проблем, поскольку здесь сравнительно компактно расположены практически все природно-климатические зоны, что позволяет изучить пространственно-временные закономерности процессов загрязнения и очищения воздуха в разных физико-географических условиях.
Таким образом, научно-теоретический и практический интерес, связанный с дальнейшим освоением территории с учетом данных о возможных изменениях в процессах загрязнения и очищения ее атмосферы и оп-эеделяет актуальность выбранного направления исследований в рамках циссертационнон работы.
Цель и задачи исследований. Цель диссертационной работы заключайся в исследовании влияния климатических факторов и их динамики на іроцессьі загрязнения и очищения атмосферы, а также оценка их на пер-:пективу. Достижение этого потребовало постановки и решения ряда за-тч:
исследования физико-географических особенностей, влияющих на специфичность климатических условий и определяющих, тем самым, процессы загрязнения и очищения воздушной среды;
анализа сети метеорологических наблюдений и наблюдений за состоянием загрязненности воздуха для оптимального отбора баз данных, используемых в исследовании;
изучения размещения источников выбросов, состава и структуры загрязнений атмосферы путем обобщения, систематизации и статистической обработки баз данных;
оценки длиннопериодных тенденций в изменении климата и их влияния на процессы самоочищения атмосферы;
исследования пространственно-временных особенностей протекания процессов накопления и рассеивания примесей в атмосфере различных районов рассматриваемой территории для оценки их динамики на ближайшую перспективу;
построения схемы возможных изменений климатических условий, влияющих на процессы самоочищения атмосферы.
Методика исследований. Исследования базировались на методах, применяющихся в физической географии, - сравнительно-географическом методе изучения природных явлений, системном, картографическом, графическом анализах, на численных методах обработки и анализа информации, широко применяемых в современной метеорологии, - корреляционном и автокорреляционном анализах, методах линейной регрессии, сглаживания временных рядов, экстраполяции периодических составляющих и пр., проводившихся на основе данных метеорологических станций и постов по наблюдению за загрязнением воздуха, а также фондовых материалов. В их числе: расчеты уравнений линейных трендов и их статистическая оценка с помощью t-критерия Стьюдента, сглаживание эмпирических временных рядов скользящими средними, статистическая обработка климатических данных и информации о загрязнении атмосферы с использованием разовой, средней за месяц и за год характеристиках концентраций примесей и пр. Большинство методов применено с использованием ПЭВМ.
Предмет защиты. На защиту выносятся закономерности влияния гидрометеорологических факторов на уровень загрязнения атмосферы юго-западной части Алматинской области, тенденции в изменении ветрового режима и режима осадков и их отражение на процессах загрязнения и очищения воздушного бассейна территории.
Научная новизна диссертационной работы заключается в
- исследовании тенденций изменения уровня загрязнения воздушно
го бассейна, режима ветра и осадков (получены уравнения трендов годо-
вых и сезонных концентраций вредных примесей, скорости ветра, количества осадков, проведена их статистическая оценка);
определении пространственно-временных особенностей климатических факторов, влияющих на формирование уровня загрязненности воздуха в различных частях рассматриваемой территории;
анализе режима ветра и осадков как предикторов для определения возможного уровня загрязненности атмосферы на ближайшую перспективу;
проведении районирования и разработке схемы территории по условиям самоочищения ее атмосферы;
составлении схемы возможной направленности изменений климатических условий, влияющих на процессы самоочищения атмосферы.
Исходные материалы исследований. Полученные в работе результаты базируются на использовании обширного материала наблюдений метеорологических станций, данных сети постов по наблюдению за загрязнением атмосферного воздуха за многолетний период времени, экспедиционных исследованиях качества воздуха, проведенных Казгндрометом, а также опубликованных и фондовых данных КазНИИМОСК, Национального статистического агентства, Министерства экологии и природных ресурсов.
Практическая значимость. Результаты исследований загрязнения атмосферы и изменений климатических условий могут быть необходимы при составлении планов развития экономики, хозяйства, городского строительства, транспорта и пр. Пространственно-временной анализ процессов загрязнения и очищения атмосферы полезен для рационального размещения объектов строительства - жилых районов, предприятий, планирования и создания рекреационных зон, проведения мероприятий по оздоровлению воздушного бассейна. Раздел диссертационной рзботы, включающий в себя результаты анализа структуры и состава загрязнений, используется при разработке лекционных и практических занятий по курсам "Экологические проблемы Казахстана и СНГ", "Физическая география Казахстана", "Основы охраны природы", "Промышленная экология", "Экологический мониторинг" на геогрэфо-экологическом факультете /ЇГУ им. Аоая. Использованные в работе методы исследований, в частности, расчет и оценка уравнений линейных трендов длл определен!!.:! длин-нопернодных тенденций изменений климата и загрязнения атмосферы, а также предложенное районирование территории по условиям самоочищення ее атмосферы применяются при проведении занятий, по курсам "Рекреационная география", "Ландшафтное прогнозирование" и на комплексной практике студентов.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались автором на Международной конференции по проблемам из-
менения климата (г. Алматы, 1997 г.). Международной научно-практической конференции по проблемам подготовки специалистов системы туризма (г. Алматы, 1997 г.). Работа неоднократно обсуждалась на ежегодных научных и методических конференциях, проводимых на кафедре географии Казахстана и географо-экологическом факультете АГУ им. Абая. Отдельные разделы исследований были заслушаны на занятиях постоянно действующего научно-теоретического семинара факультета.
По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, в том числе одна в соавторстве, в которых отражено основное ее содержание.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы из 173 источников. Общий объем работы - 220 страниц машинописного текста, включающий 42 рисунка и 15 таблиц.