Гудят телефонные провода. Мастерская «Климатологический мониторинг»

В этом номере мы завершаем публикацию методических материалов, разработанных участниками Межрегиональной экологической экспедиции школьников России. Однако редакция планирует вернуться к мастерским в летних выпусках «Методической кухни».

Полностью публикация приведена в формате PDF:Скачать/Просмотреть(Для просмотра необходима программа Adobe Reader или ее произвольный аналог).

Гигрометр, барометр, анемометр – названия этих приборов слышали все. А вот как с их помощью рационально организовать свой летний отдых, знает только Инна Каракчиева. В своей полевой мастерской она научит чувствовать пульс погоды и понимать климат.

лавная особенность этой работы заключается в том, что сбор данных о погоде требует времени. Обработка данных имеет смысл только в том случае, если собрана информация хотя бы за одну неделю. Это наименьший срок, за который можно описать несколько типов погоды.

Необходимо проводить систематические замеры в контрольных точках в определенное время. Каждый участник исследовательской группы должен в течение одного дня провести три замера. Для климатологического мониторинга были выбраны следующие сроки наблюдений: 6.30, 14.00, 21.00.

Цели работы: измерить основные климатические показатели – температуру, давление и влажность воздуха, скорость и направление ветра; проследить динамику изменения этих параметров в период проведения экспедиции.

Ученики осваивают методики слежения за погодой и измерения ее основных характеристик.

Оборудование и материалы: гигрометр психрометрический с психрометрическими таблицами; барометр-анероид; анемометр; термометр универсальный со шкалой от -400С до +600С; почвенные термометры; электронный термометр; измерительная лента; секундомер; компас.

Порядок выполнения работы

1. Измерьте температуру воздуха в контрольной точке. Для этого установите термометр на высоте не менее 1,5 м над поверхностью земли в тени (источником тени может быть дерево, здание или любой другой объект). Через 8 – 10 мин снимите показания с термометра. Результат запишите в таблицу 2.

2. Измерьте температуру поверхности почвы. Для этого включите электронный термометр, щуп термометра разместите на поверхности почвы в контрольной точке и через 1 мин снимите показания. Результат запишите в таблицу 2.

3. Измерьте температуру почвенного слоя. Для этого включите электронный термометр, щуп термометра погрузите в почву на глубину 5-10 см в контрольной точке и через 1-2 мин снимите показания. Результат запишите в таблицу 2. (Также можно использовать специальные почвенные термометры.)

4. Определите атмосферное давление с помощью барометра-анероида. В момент снятия показаний он должен находиться в горизонтальном положении. Для получения более точного результата слегка постучите пальцем по стеклу анероида, после чего запишите положение конца стрелки с точностью до 0,1 мм рт. ст. При отсчете конец стрелки должен находиться прямо перед наблюдателем. Барометрическая тенденция есть разность между только что измеренным значением и предыдущим значением. Она может быть положительной (давление растет) или отрицательной (давление падает). Результат запишите в таблицу 2.

5. Определите влажность воздуха по психрометру. Для этого:

– снимите деталь, прикрывающую нижние части термометров;

– оберните тряпочку вокруг правого термометра и смочите ее чистой водой; поставьте деталь на место;

– Заведите механизм отдува воздуха;

– подвесьте психрометр на веревке в тени;

– через 20-25 мин снимите показания с сухого и влажного термометров.

Определите влажность по психрометрическим таблицам. Результат запишите в таблицу 2.

6. Определите направление ветра по флюгеру. (За неимением флюгера можно воспользоваться следующим методом. Возьмите горсть песка и медленно высыпайте его из ладони. Зафиксируйте по компасу направление, в котором летит песок. Затем найдите направление ветра. Например, если песок летит на север, то ветер южный; если песок летит на северо-запад, то ветер юго-восточный). Результат запишите в таблицу 2.

7. Определите скорость ветра. Для этого:

– подбросьте легкий предмет, например ватку, определите расстояние (l), которое она пролетела, и время (t), за которое произошло это движение;

– рассчитайте скорость ветра (v) по формуле v = l/t (м/с);

– повторите попытку 3-4 раза и рассчитайте среднюю скорость ветра;

– результат запишите в таблицу 1.

Определите скорость ветра в баллах по шкале Бофорта (таблица 1), используя визуальные наблюдения. Результат запишите в таблицу 2.

Сравните расчетное значение скорости ветра с данными таблицы Бофорта.

7а. (Вариант). Определите скорость ветра с помощью анемометра. Для этого:

– включите анемометр;

– поднимите анемометр над головой в контрольной точке и держите неподвижно в течение 10 секунд;

– снимите показания со шкалы анемометра;

– повторите измерения еще дважды;

– вычислите среднее арифметическое по результатам трех измерений;

– с помощью справочной таблицы переведите полученный результат в м/с. Запишите результат в таблицу 2.

8. Повторяйте измерения

(пп. 1-7) в течение всего времени проведения климатологического мониторинга.

Практические результаты работы

Район исследования – средневысотные горы (весной Черноморский Кавказ). Этот отрезок Кавказа достигает в районе Новороссийска высоты 600 м, а в районе Туапсе 900 м. Его пресекает железная дорога от Армавира в Туапсе в небольших тоннелях под Гойтхским перевалом (334 м).

Район исследования в климатологическом отношении отличается от других территорий Европейской части Российской Федерации большим разнообразием климатических условий в разных его районах. Большой Кавказ служит барьером для переноса воздушных масс с севера на юг, и поэтому водораздельный хребет является климаторазделом между Предкавказьем и Закавказьем.

Большое значение в формировании климата Кавказа имеет его географическое положение на границе двух широтных поясов – умеренного и субтропического – и между двумя обширными водоемами – Черным и Каспийским морями. Благодаря положению Кавказа в низких широтах годовой радиационный баланс северных районов Кавказа достигает 40 ккал/см2, т.е. он такой же, как в самых южных районах Средней Азии.

Особенность циркуляции воздушных масс в летний сезон заключается в смещении субтропических областей повышенного давления и выносе в них тропического воздуха из Ирана и Малой Азии.

Северные склоны Кавказа и Предкавказья находятся под преобладающим влиянием северных и северо-восточных потоков воздуха, формирующихся над равнинной частью Европейской территории России.

Горы способствуют усиленному выпадению осадков, а также создают высотную климатическую поясность и делят территорию на ряд климатических районов.

Для исследуемой территории характерен умеренно континентальный климат, определяемый большими суммами радиаций и разнородным влиянием холодных, северных, и теплых, юго-западных, потоков воздуха. Черное и Азовское моря смягчают климат: в прибрежной зоне он более влажный и характеризуется наименьшими годовыми амплитудами температур по сравнению с другими районами Предкавказья.

Температура и давление – основные составляющие климата. Температура напрямую зависит от географического положения и характера подстилающей поверхности. Солнечные лучи нагревают поверхность, а она, в свою очередь, отдает тепло воздуху. Температура также зависит от многих других факторов, например, от рельефа, наличия крупных водных источников и т.д.

Для проведения климатологического мониторинга использовалось метеооборудование: электронный термометр, почвенные термометры на 10, 20, 30, 40 см. Замеры делались в течение десяти дней в трех точках в районе базового лагеря экспедиции (горный поселок Гузерипль). Первая точка находилась вблизи водного источника, вторая – в 50 метрах от него, на открытой местности, третья – в 150 метрах от водного источника, в лесистой местности. Исключение составляет 9 июля, когда наша делегация ушла с основной стоянки и находилась на высоте 1500 метров над уровнем моря.

На графиках, представленных в отчете, четко видны суточные изменения температуры. Минимальное ее значение достигается до восхода солнца с 6 до 7 утра, максимальное с 14 до 15 часов. Абсолютный минимум температуры за все время измерений был зафиксирован утром 8 июля (10,70С), максимум был достигнут в полдень 2 июля (34,40С). Температура реки Белой в течение всего времени измерений колебалась от 7 до 120С, и потому в первой точке с 4 по 8 июля температура была значительно ниже, чем в других. Нагревание поверхности в третьей точке происходило чуть медленнее, чем в других, из-за наличия древесной растительности. Разница давления в различных точках незначительна, т.к. все они находились в непосредственной близости и на одной высоте. Максимум давления наблюдался в лагере «Дружба» – 101 кПа, а минимум – на высоте 1500 метров – 88,4 кПа. От изменения давления зависят влажность воздуха, направление и скорость ветра. Воздушные массы двигаются из области высокого давления в область низкого. Чем выше разница давлений, тем больше скорость движения. При понижении давления повышается влажность, т.е. вероятность выпадения осадков повышается.

Влажность – один из основных показателей климатологического режима любой территории. Для проведения климатологического мониторинга местности по влажности использовались аспирационный психрометр, психрометрические таблицы и барометр-анероид. Самая высокая влажность наблюдалась у реки. Наименьший показатель влажности зафиксирован на 2-й точке. Если сравнивать показатели «утро», «день» и «вечер», то максимальный показатель влажности наблюдался утром, было отмечено выпадение росы. В лагере «Дружба», где высок показатель антропогенной нагрузки, в точке 3 были отмечены более высокие показатели влажности, чем в точке 2. Это связано с характером подстилающей поверхности, изменением естественных биоценозов. Такая же ситуация наблюдалась и в поселке Гузерипле (стоянка 2).

Важным климатологическим показателем является перемещение воздушного потока (ветер). Для проведения климатологического исследования скорости и направления ветра использовались анемометр, компас. Как видно из диаграммы, скорость ветра в трех точках в одно время различна. Это связано с местностью. Берег реки – это относительно открытая территория, здесь значение скорости ветра относительно других точек довольно велико. Точка 2 – самая открытая территория; воздушные массы проходят практически беспрепятственно. В этой точке зафиксирована максимальная скорость ветра за все время исследования – 9,4 м/с. У подножия холма скорость воздушных масс довольно стабильна, что связано с рельефом и особенностями нагрева подстилающей поверхности. На диаграмме хорошо видно, что скорость ветра на исследуемой территории была небольшой. В основном легкий ветерок. Это связано с тем, что исследуемая местность окаймлена чередой холмов, которые препятствовали свободному прохождению воздушных масс.

Преобладающим направлением ветра было северное и северо-восточное. В данном случае это связано с неровностями земной поверхности, т.е. с особенностями рельефа. Исследуемая территория окаймлена чередой холмов, на севере и северо-востоке высота горных образований поменьше, значит, они не могут быть серьезной преградой для воздушных масс.

Численные результаты измерений представлены в таблицах и в обработанном виде – в графиках. Ниже даны результаты для точки 1 (берег реки).

Инна КАРАКЧИЕВА, учитель географии, экологии, заместитель директора Республиканского физико-математического лицея, победитель конкурса «Учитель года Республики Коми-2000»,

Сыктывкар, Республика Коми