V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
«Исследование изменения климата республики Татарстан»
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В настоящее время наблюдаются различные изменения климата. Климат изменялся на протяжении всего существования Земли, но в последние десятилетия температура неуклонно растет. Данный процесс впервые был замечен в 1975 году.
Повышение температуры влияет на все аспекты жизни обществ, и, что самое главное на состояние геосфер. В Республике Татарстан, как и по всей территории России в последние время замечена тенденция роста зимних и летних температур. Стоит отметить, что в среднем, температура повышается на 1-2 градуса уже в течении десяти лет. Было выявлено, что на территории Татарстана произошло не менее 29 метеорологических явлений. Аномальная жара и аномальное похолодание оказывают существенное влияние на экологическое состояние Республики Татарстан. Аномальная жара, как правило способствует большему распространению промышленных выбросов и выхлопных газов от автотранспорта, так как при слабом ветре и отсутствие инверсий, высокие температуры в низких слоях атмосферы способствуют накоплению различных вредных веществ и их примесей. Самый сильный удар выпадает на низкие объекты, расположенные до 20 метров от земли.
Данная проблема набирает обороты и становится все более востребованной с точки ее разрешения. Дальнейшее продолжение данной увеличения летних температур сулит Татарстану потерей урожая и засухами.
Объектомисследования: глобальное потепление климата в республике Татарстан.
Предмет исследования: режим температуры воздуха и атмосферных осадков территории Республики Татарстан за 2010-2016г.
Цель исследования: установить тенденцию потепления климата в республике Татарстан, исследовать насколько велики климатические изменения за 2010-2016г.
Задачи:
- собрать и изучить информациюо режиме температуры воздуха и атмосферных осадков на территории Республики Татарстан за 2010-2017г.;
- провести анализ статистических данных ФГБУ «Управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Республики Татарстан» и Государственного Доклада о состоянии природных ресурсов и охране окружающей среды в РТ за период 2010-2016гг.
- сравнить режим температуры воздуха и атмосферных осадков на территории Республики Татарстан за 2010-2017г.
- провести анкетирование среди студентов ФГБОУ ВПО КФ РГУП
- проанализировать полученные результаты, сделать выводы.
Метод исследования: Обзор литературных источников; анализ, сравнение, обобщение; наблюдение; исследование; количественный метод, метод анкетирования.
Научная новизна: данная проблема впервые исследуется учащимися СПО ФГБОУ ВПО КФ РГУП
Практическая значимость: Полученные материалы и результаты можно использовать для проведения дальнейших исследований регионального изменения климата, а также информировать студентов и жителей Республики Татарстан, планируется издание учебного пособия.
Основная часть:
Республика Татарстан имеет умеренно-континентальный климат, и достаточно теплое лето, и умеренно-холодную зиму. Средняя температура самого холодного месяца: января -10 °C, самого теплого: июля +24 °C (график температур Республики Татарстан, представлен на рисунке 1.). Средние годовые показатели осадков от 470 до 510 мм (график осадков Республики Татарстан, представлен на рисунке 2.). Климатические изменения в пределах республики незначительны. Выделяется солнечный период - с апреля по август. Суммарная солнечная радиация за год составляет около 3900 Мдж/кв.м.
Рис. 1 График температур Республики Татарстан
Июль в республике Татарстан, является самым теплым месяцем года. Самые низкие температуры в течение года приходятся на январь.
Рис. 2 График осадков Республики Татарстан
Самый сухой месяц в Татарстане март, уровень атмосферных осадков 24 мм, наибольшее количество осадков выпадает в июне, в среднем 67 мм.
Основываясь на статистические данные ФГБУ «Управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Республики Татарстан», Государственного Доклада о состоянии природных ресурсов и охране окружающей среды в РТ, нами был проведен анализ климатических особенностей за период 2010-2017гг. Полученные данные были оформлены в таблицу, в которой приведены показатели средних температур января и июля за период 2010 по 2017 годы.
Средние температуры января и июля за период 2010 по 2017гг
Таблица 1
|
год |
2010-2016 |
2010 |
2011 |
2012 |
2013 |
2014 |
2015 |
2016 |
|
месяц |
январь |
-16,5 |
-12,9 |
-10,1 |
-10 |
-10,5 |
-9,1 |
-13,4 |
|
июль |
+ 24,8 |
+23,2 |
+20,5 |
+21 |
+19,7 |
+18,6 |
+21,4 |
Анализ климатических особенностей 2010 г.
2010 год в РТ, в целом, по температурному режиму был аномально теплым. В ранжированном ряду с 1951 г. этот год вошел в первую пятерку самых теплых лет - еще теплее были 1995, 1975 и 2008 гг., а 1981 г. был аналогично теплым. Средняя годовая температура воздуха, в целом по республике, на 1,8ºС превысила среднемноголетнюю норму. Однако, зима 2009-2010 гг. была очень холодной: во все месяцы температура воздуха была ниже средней многолетней нормы, особенно холодным был январь – он оказался на пятом месте среди самых холодных за последние 60 лет. Апрель и октябрь по температуре были близки к норме, а вот в остальные месяцы года средняя температура воздуха значительно превысила среднемноголетние значения. Аномально жарким было лето - среднемесячные температуры июля и августа оказались самыми высокими за последние 60 лет (на 5-6ºС выше нормы), а июнь в ряду самых жарких месяцев стал третьим после 1989 и 1998 годов. Очень теплым был ноябрь, среднемесячная температура воздуха превысила норму на 4,4 ºС, и в ряду самых теплых ноябрей с 1951 г. этот месяц занимает 2 место после ноября 2008 г.
Годовое количество атмосферных осадков, выпавших за год на территории республики, в 2010 г. было ниже и составило 410 мм, или 81 % климатической нормы. В ряду самых сухих лет с 1951 г., этот год занимает одиннадцатое место. Особенностью его является обилие осадков в холодный период года и аномально низкое их количество в теплое время.
Анализ климатических особенностей 2011 г.
Температурный режим в 2011 г. был близким к норме, средняя годовая температура воздуха в целом по РТ на 0,2ºС превысила среднемноголетнее значение. Февраль 2011 г. оказался очень холодным – на 6,4°С ниже средней многолетней нормы – это четвертое место среди самых холодных февралей за период 1951-2011 гг. Холоднее было лишь в 1954, 1956 и 1969 годах. Аномально теплыми были июль, октябрь и декабрь, отклонение он нормы составило порядка 2-3°С. Июль в ряду самых теплых июлей с 1951 г. занимает четвертое место. Более теплым этот месяц был в 2010, 1988 и 1981 гг.
Количество осадков, выпавших в целом за 2011 г. по всей территории РТ, было выше нормы и составило 560 мм или 111 % климатической нормы, в ряду самых влажных лет с 1951 г. этот год занимает четырнадцатое место.
Анализ климатических особенностей 2012 г.
В среднем по территории РТ 2012 г. был аномально теплым – среднегодовая температура превысила климатическую норму на 1,5°С. Данный год вошел в восьмерку самых теплых лет за период с 1951 г. Важной особенностью года стало то, что все сезонные аномалии, осредненные по территории республики, были положительными (от 0,2°С – в зимний период 2011-2012 гг. до 2,8°С – в осенний). Наибольшее положительное отклонение от нормы наблюдалось в апреле (5,4°С), наибольшая отрицательная аномалия температуры воздуха наблюдалась в феврале (3,9°С), кроме того, данный месяц стал самым холодным в 2012 г. Лишь в феврале, марте и декабре аномалия принимала отрицательные значения.
Количество осадков, выпавших в целом за год по всей территории РТ, в 2012 г. составило около климатической нормы (106% от нормы).
Анализ климатических особенностей 2013 г.
2013 г. был аномально теплым – среднегодовая температура превысила климатическую норму на 2,1°С. Данный год вошел в тройку самых теплых лет за период с 1951 года. Теплее 2013 года были лишь 1995 г. и 2008 г., аномалии тогда составили 2,6°С и 2,4°С, соответственно. Важной особенностью года стало то, что все сезонные аномалии, осредненные по территории РТ, были положительные (от 0,5°С – в весенний период до 2,7°С – в осенний). Очень теплым оказался ноябрь – на 6,0°С выше нормы, а холодным – март – на 1,7°С ниже нормы.
Лишь в марте аномалия принимала отрицательные значения (рис. 3).
Рис. 3. Годовой ход среднемесячной температуры воздуха в 2013 г. в сравнении с нормой на территории РТ (ºС)
Количество осадков, выпавших в целом за год по всей территории РТ, в 2013 г., было около климатической нормы (108% от нормы). Годовой ход отклонений среднемесячных сумм осадков представлен на рис. 4. В феврале наблюдался значительный дефицит осадков (31% от нормы), в тоже время марте выпало более двух норм осадков (252%).
Зимой 2012-2013 гг. преобладал дефицит осадков. Осадки по территории РТ распределялись неравномерно, в восточной части республики наблюдалось избыточное увлажнение (до 136% от нормы), в центральной части – недостаточное (до 65% от нормы).
Рис. 4. Отклонение месячных сумм осадков, осредненных по территории РТ, в 2013 г. (% от нормы)
Весной, напротив, количество выпавших осадков было избыточным (в юго-восточных районах до 190% от нормы). Летом на территории РТ преобладал дефицит осадков (до 55% от нормы), за исключением крайних западных и восточных районов (до 127% от нормы). Осенью 2013 г. преобладал избыток осадков (до 197%). Лишь в отдельных районах южной и северо-восточной части РТ наблюдался дефицит осадков до 84%.
Анализ климатических особенностей 2014 г.
В РТ 2014 г. был теплым –среднегодовая температура превысила климатическую норму на 0,9°С (23–я величина с 1951 года Зимняя, весенняя и летняя сезонные аномалии, осредненные по территории РТ, были положительные (от 0,6°С – в летний период до 2,3°С – в весенний) и лишь осенью аномалия была отрицательной (-0,4°С). Очень теплым оказался март– на 3,9°С выше нормы, а холодным – октябрь – на 1,6°С ниже нормы. Средняя температура ноября была равной климатической норме.
Количество осадков, выпавших в целом за год по всей территории РТ, в 2014 г., было немного ниже климатической нормы (90% от нормы). В сентябре наблюдался значительный дефицит осадков (30% от нормы), в тоже время в октябре и декабре выпало 1,5 нормы осадков (152%).
Анализ климатических особенностей 2015 г.
В Республике Татарстан 2015 г. был очень теплым и вошел в четверку самых теплых лет за период с 1951 года, среднегодовая температура превысила климатическую норму на 2,0°С. Все сезонные аномалии, осредненные по территории республики, были положительными (от 0,4°С в летний период до 3,4°С – в зимний). Очень теплым оказался февраль – на 4,7°С выше нормы, а холодным июль – на 1,6°С ниже нормы.
Средняя температура апреля была близка к климатической норме (рис. 5).
Рис. 5. Годовой ход среднемесячной температуры воздуха в 2015 г. в сравнении с нормой на территории РТ (ºС)
Количество осадков, выпавших в целом за год по всей территории РТ, в 2015 г. было близко к климатической норме (99% от нормы). Годовой ход отклонений среднемесячных сумм осадков представлен на рис. 6. В марте наблюдался значительный дефицит осадков (20% от нормы), в то же время в ноябре выпало около двух норм осадков (187%).
Рис.6. Отклонения месячных сумм осадков, осредненных по территории РТ, в 2015 г. (% от нормы)
В третьей декаде, в теплом секторе северо-западного циклона, воздух прогревался до 25-29°С тепла, в конце месяца – до 30-34°С тепла. 28-31 мая установилась аномально жаркая погода со среднесуточной температурой на 9-10°С выше нормы. В первой и начале второй декады на почве и в воздухе локально отмечались заморозки до 2°С мороза. Осадки выпадали крайне неравномерно – в течение месяца выпало от 14 до 76 мм. В отдельные дни ветер усиливался до 15-20 м/с, днем 23 и 31 мая – локально до 21-24 м/с. Уровень пожарной опасности лесов вырос до 4 класса.
Анализ климатических особенностей 2016 г.
2016 г. был очень теплым, средняя годовая температура воздуха превысила климатическую норму на 1,9 °C. За период с 1951 по 2016 гг. теплее были только 1995 г., 2008 г. и 2013 г., аномалии тогда составили 2,6 °C, 2,4 °C и 2,1 °C, соответственно, а в 1975 г. Средняя годовая температура воздуха превысила норму также на 1,9 °C. Зимой, весной и летом осредненные по территории республики аномалии температуры воздуха были положительные. Особенно теплым оказалось лето – средняя сезонная аномалия на 5,0 °C выше нормы. Осень, напротив, стала холоднее нормы на 0,5 °C. Наиболее теплым оказался февраль – на 8,6 °C выше нормы, а холодным – декабрь – на 2,8 °C ниже нормы. (рис. 7).
Рис. 7. Годовой ход среднемесячной температуры воздуха в 2016 г. в сравнении с нормой на территории РТ (ºС)
Количество осадков, выпавших в целом за год по всей территории республики, в 2016 году, было близко к климатической норме (102% от нормы).
Годовой ход отклонений среднемесячных сумм осадков представлен на рис. 8. Наибольший дефицит осадков отмечался в августе (43% от нормы), а в сентябре в среднем по республике выпало 86 мм осадков, что составляет
167% от нормы.
Рис. 8. Отклонение месячных сумм осадков, осредненных по территории РТ, в 2016 г. (% от нормы)
На основе учета метеорологических величин и анализа климатических особенностей 2010-2016 г, можно сказать, что в основном, температура соответствует нормам. Но, были обнаружены аномальные изменения в 2010 году.
Данные изменения наблюдаются в последней декаде июня до первой половины августа. Было выявлено, что аномальная жара послужила причиной большего количества лесных пожаров, тем самым привела к большому экономическому и экологическому ущербу.
По степени распространенности и своей продолжительности 2010 год побил все рекорды более чем вековой истории.
По мнению главы Гидрометцентра России Романа Вильфанда, такой жары, скорее всего, не было 5000 лет. Причиной таких высоких температур воздуха, продолжавшихся такой длительный срок, мог стать «блокирующий антициклон», данный антициклон тормозил проникновение других воздушные масс. Стоит отметить, что данный антициклон появился уже в январе, что послужило началу года с крепких и длительных морозов, особенно в Европейской части России. Весной, из-за малой облачности и недостаточного количества осадков, воздух быстро прогревался. Результат был замечен уже в мае, который превысил температурную норму, хотя и не стал рекордным.
Рис.9 Изменения среднего показателя температуры за 2010 год
Антициклон закрепившийся во второй декаде июня на юге России, сначала вызвал в данном регионе не описываемую жару, а к началу июля продвинулся к средним широтам нашей страны. Все дальше и дальше продолжал прибывать раскаленный воздух из пустынь Туркмении. К длительному сроку существования данного циклона относят преобладание юго-восточного ветра на Европейской части территории России. Который и раскалил воздух.
2011 год был уже абсолютно несравним с «горячим» 2010 годом. Стоит отметить, что против 25% осадков в 2010 году, в 2011 году выпало 48%. Температура воздуха уже не достигала 40 градусов тепла, ее показатели дошли только до 33 градусов. С 5 августа, стала наблюдаться тенденция снижения температуры, ее показатели колебались от 32 градусов тепла до 35. Показатели погоды постепенно приходили в норму, погода приближалась к своим привычным показателям. Появились дожди, грозы, увеличился ветер, климат становился влажнее, а 9 августа, погода пришла в полную норму.
Так, закончился аномальный год, к счастью или несчастью, остается только гадать. Но теперь мы знаем точно, что такие явления возможны. На протяжении всей жизни климат будет преподносить нам сюрпризы, главное, быть готовым к ним, тогда климат не составит большой угрозы жизни человечеству.
Бесспорно, антропогенное воздействие на природу существует, но его степень сложно оценить и это научный факт! Сегодня не разработана системная методика оценки. Главные законы природы заключаются в их цикличности. Все эти циклы накладываются друг на друга. И это иногда вызывает повышение температуры, а иногда понижение. Очевидно, что в последние годы в Татарстане совпали определенные циклы, которые привели к некоторому потеплению. Какую-то роль сыграло и антропогенное влияние, но не столько значимую.
Проблемы изменения климата и глобального потепления обсуждаются на занятиях учебной дисциплины «Экология» в Казанском филиале ФГБОУ ВО «Российский государственный университет правосудия». Некоторые скептики относят потепление климата, наступившее в результате деятельности человека, к числу мифов. Изучая климат республики Татарстан, мы провели анкетирование среди учащихся. В анкетировании участвовало 150 опрошенных первого курса. На вопрос - о каком из представленных изменения климата, вы слышите/слышали больше всего? 90% респондентов ответили, что «Глобальное потепление», 10%, что «Глобальное похолодание». На вопрос поддерживаете ли Вы климатический скептицизм? 15% учащихся затруднились ответить, 30% поддержали и 55% не поддержали климатический скепцизм. На вопрос Какие из представленных последствий глобального потепления, Вы считаете наиболее опасными как для РФ и РТ, так и для себя в частности? 15 % ответили, что последствий глобального потепления может провоцировать климатическая миграция, 20% - деградация вечной мерзлоты, 35% - повышение пожароопасности, 40% - изменения экологического равновесия, 55%- распространение болезней. На заключительный вопрос Как Вы считаете, в настоящий момент, в силах ли человек решить проблему глобального потепления/похолодания? Наибольшее количество учащихся ответили «Скорее да», меньшая доля опрошенных, затруднилась ответить.
55%
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подводя итоги, хотелось бы сказать, что погода- это наш враг и друг одновременно, она может нас радовать и расстраивать. Стоит отметить, что республика Татарстан обладает преимущественно благоприятным климатом. Климат республики позволяет успешно заниматься сельским хозяйством, но оно очень чувствительно к продолжительности вегетативного периода, количеству солнечных дней в году, положительным летним температурам, количеству заморозков в весенний период и годовому количеству осадков. Резкое колебание погодных условий негативно отражается на физическом и эмоциональном здоровье людей.
В республике Татарстан от года в год встречаются отклонения климата от цикличных норм, но зачастую, это связано с внешними от Татарстана факторами, на которых повлиять мы просто не в силах. Аномальный годы возможны, на протяжении всей жизни климат будет преподносить нам сюрпризы, главное, быть готовым к ним, тогда климат не составит большой угрозы жизни человечеству.
Список источников и литературы:
1. Наумова Э.П. Климатические условия и ресурсы Республики Татарстан / Под ред. Ю.П. Переведенцева. – Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2017. – 288 с.
2. http://eco.tatarstan.ru/ Государственный Доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды в РТ. Казань, 2010.
3. http://eco.tatarstan.ru/ Государственный Доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды в РТ. Казань, 2011.
4. http://eco.tatarstan.ru/ Государственный Доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды в РТ. Казань, 2012.
5. http://eco.tatarstan.ru/ Государственный Доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды в РТ. Казань, 2013.
6. http://eco.tatarstan.ru/ Государственный Доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды в РТ. Казань, 2014.
7. http://eco.tatarstan.ru/ Государственный Доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды в РТ. Казань, 2015.
8. http://eco.tatarstan.ru/ Государственный Доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды в РТ. Казань, 2016.
ПРИЛОЖНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3