X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Глобальное потепление: миф или реальность

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Клевачева А.М. 1Буркевич А.С. 1

---

1МОУ СОШ № 2 п. Спирово

Федорова Н.В. 1

---

1МОУ СОШ № 2 п. Спирово

Работа в формате PDF

5.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В наши дни об изменении климата говорят все – ученые, политики, бизнесмены. Об этом пишут в газетах и журналах, ведутся споры в Интернете, по телевидению выступают известные специалисты.

Понять суть проблемы нелегко, настолько противоположны взгляды и суждения. Потепление или похолодание? Какова причина изменений климата: деятельность человека или естественные процессы?

Климат на Земле изменялся во все времена, в том числе и задолго до того, как свою роль в этом начала играть деятельность человека. Изучая на уроках географии тему «Климат России», я узнала, что климатические условия значительно различаются в разных уголках нашей Родины, а в геологической истории Земли встречались и теплые периоды и более холодные, чем, например, сейчас в наше время.

Не так давно в очередном новостном выпуске я услышала информацию о том, что ученые объяснили почему климат России теплеет быстрее всех в мире.² Так значит все-таки потепление климата происходит?

Глоба́льное потепле́ние — это процесс постепенного увеличения среднереднегодовой температуры атмосферы Земли и Мирового океана в XX и XXI веках.¹¹ Так если происходит постепенное увеличение температуры воздуха Земли, то температура в нашем поселке тоже должна измениться? А можно ли нам самим проследить за изменением климата, как это делают ученые-метеорологи?

Гипотеза исследования: если на Земле наступает потепление, как утверждают некоторые ученые, то это должно отражаться на характеристиках погоды зимы в нашем поселке.

В своей исследовательской работе мы решили рассмотреть, что же собой представляет процесс глобального потепления климата, а также сравнить показатели погоды декабря 2009 года и декабря 2019 года.

Цель исследования: узнать произошли ли изменения показателей погоды в нашем поселке за 10 лет.

Задачи исследования:

- выявить климатические особенности Европейской части России и конкретно Спировского района Тверской области;

- проанализировать показатели погоды декабря 2019, декабря 2018 и декабря 2009 года, используя календари погоды сети Интернет;

- сделать выводы об изменении показателей погоды в нашем поселке за последнее десятилетие.

Объект исследования: погода в п. Спирово: температура, направление ветра, количество осадков.

Предмет исследования: изменение показателей погоды в п. Спирово за последние 10 лет.

Методы исследования: изучение климатических показателей, характерных для Европейской части России, а также п. Спирово Тверской области; наблюдение за погодой в декабре 2019 года; анализ показателей погоды за декабрь 2009 года на сайте https://www.gismeteo.ru; графический метод – построение графиков; анализ полученных результатов.

Глава 1. Погода и климат Земли

Погода и климат. В чем разница?

Англичане шутят, что у них нет климата, а есть лишь погода: настолько переменчивы капризы природы. В самом деле, два этих понятия не являются тождественными. Погода формируется под действием текущих факторов, в то время как климат складывается годами. Даже если целое лето было холодным, это не значит, что данное явление характерно для данного региона. И наоборот: одна продолжительная зима — ещё не повод говорить о том, что климат претерпел изменения.¹³

Погода – это состояние атмосферы в данном месте Земли в определенный момент или интервал времени. Это состояние определяется динамикой атмосферы, физико-химическими процессами в ней и ее взаимодействием с поверхностью Земли и с космическим пространством, а также с процессами, определяемыми собственной внутренней энергетикой атмосферы и поверхности Земли. Совокупность погод в данном месте принято называть климатом.

По-гречески, климат – означает наклон. В климатологии имеется в виду наклон земной поверхности к солнечным лучам. Климат – одна из основных географических характеристик той или иной местности, он определяет многолетний статистический режим погоды этого места. Основные особенности климата зависят от поступления энергии солнечного излучения, циркуляции воздушных масс в атмосфере и характера подстилающей поверхности данного места. Кроме того, климат отдельного региона определяется географической широтой и высотой места над уровнем моря, удаленностью его от морских побережий, особенностями рельефа и растительного покрова, наличием ледников и снеговых покровов, степенью загрязненности атмосферы.¹¹

Исходя из определений, мы можем сделать вывод о том, что понятие «климат» значительно шире, чем понятие «погода»; во-вторых, климат относительно постоянен, а погода переменчива; в-третьих, чтобы узнать какая погода за окном, нужно всего лишь выйти на улицу и взять минимальный набор приборов, а для изучения климата нужны многолетние наблюдения и анализ полученных данных; и в-четвертых, в мировом масштабе, чтобы определить пригодность местности для жизни человека, важно знать о климате, а вот будет ли завтра дождь или ударит мороз – для человека эта информация куда важнее!

История наблюдений за погодой и синоптическая метеорология.

С незапамятных времен человек интересовался окружающей его природой. Охотники, земледельцы, пастухи, мореплаватели не только подмечали особые явления в погоде, но и пытались их объяснить.

С возникновением письменности стали появляться записи важнейших явлений погоды. Первые записи о погоде, дошедшие до нашего времени, велись еще за 3000 лет до нашей эры. В русских летописях сообщения о погоде появляются во второй половине IX века. В «Повести временных лет», например, сообщалось, что 867 г. в Киеве был голодный, а в 1092 г. земля выгорела и многие леса и болота загорались сами собой. В Никоновой летописи говорилось, что в 1163 г. был хороший урожай. Осенью стояли морозы сильные, зима же была теплая с большими дождями и страшными грозами и молниями, много людей погибло. В Софийской летописи отмечалось, что в 1525 г. была засуха от Троицына дня до Успенья… в Ярославле и иных городах был неурожай, не было ни хлеба, ни сена…

Первые закономерности в наблюдениях над погодой связывались с ее годовым циклом. Около 433 г. до н. э. в греческих городах выставлялись в общественных местах календари с записями о явлениях погоды, сделанными в предыдущие годы. Назывались они парапегмами (от слова «прикреплять»).

Первая книга об атмосферных явлениях была написана одним из самых крупных ученых античной Греции Аристотелем (384—322 г. до н. э.) и называлась «Метеорология». Ему принадлежит идея о тесной связи погоды с направлением ветра. Идеи Аристотеля, как и другие научные идеи античных ученых в средние века, были надолго забыты. Большее распространение получили астрология и астрометеорология, где наряду с предсказаниями различных событий по движению планет давались и предсказания погоды.

Развитию представлений человека об атмосферных движениях и о погоде в различных районах Земли способствовали далекие плавания моряков и путешествия, которые участились с XV века. Далекие путешествия убеждали людей, что погода различна, и постепенно подводили к понятию о климате, хотя такой термин в те времена не употребляли.

XVII век ознаменовался настоящей научной революцией, были заложены основы математического анализа, открыты многие основные законы механики и физики. Появляются и метеорологические приборы, создаваемые учеными одновременно во многих странах. Но усовершенствование метеорологических наблюдений осуществлялось довольно медленно. Например, на конструирование точного термометра пошло около 100 лет. Сейчас даже трудно себе представить, сколько затруднений вызывала градуировка термометра. Изготовлением термометра занимались Галилей и его ученики, венецианский врач Санторио (который с помощью своего термометра впервые измерил температуру человеческого тела), немецкий физик Фаренгейт, Реомюр во Франции, в Швеции — Цельсий.

Появляются и другие метеорологические приборы. Очень трудно было освоиться с мыслью, что воздух имеет вес. Появление первого прибора, отмечающего давление воздуха, связано с именами учеников Галилея — Торичелли и Вивиани, применивших в своем устройстве ртуть. Появляются и водяные устройства, например, у магдебургского бургомистра О. Герике (1652 г.) существовал водяной барометр, названный им «погодный человек» или «всегда живой».

Слово «барометр» впервые было введено в 1665 г. Из Европы русские вельможи привозили метеорологические приборы в Россию. Известно, что у боярина В. В. Голицына были три барометра, служившие в основном для украшения. Постепенно появляются приборы для измерения влажности воздуха и ветра. Весьма совершенную конструкцию анемометра — прибора для измерения скорости и направления ветра предложил в 1748 г. М.В. Ломоносов. Этот прибор по замыслу изобретателя мог работать и в отсутствие наблюдателя.

Первые измерения количества дождя производились в странах Востока с давних времен. Например, в Индии еще в 321—296 г. до нашей эры измерялись осадки. В XV11—XIX веках велись усовершенствования дождемеров, особенно в смысле конструирования предохранительных устройств для уменьшения выдувания осадков из измерительных приборов.

С появлением метеорологических приборов в XVII— XVIII веках во многих пунктах Западной Европы и в США начали проводить метеорологические наблюдения. Правда, использовать результаты этих наблюдений было весьма затруднительно, ибо производились они в разные сроки и по приборам с различными шкалами.

В России регулярные метеорологические наблюдения начались при Петре 1. В 1696 г. флот, который был построен в Воронеже, получил приказ спуститься по Дону к Азовскому морю, но сильные восточные ветры вызвали обмеление донских гирл. После этого Петр I приказал вести наблюдения над погодой и заносить их результаты в судовые журналы. В 1700 г. метеорологические приборы были установлены в Москве. В 1716 г. Брюс устроил метеорологическую обсерваторию в Петербурге.

Значительный вклад в русскую метеорологию был сделан М. В. Ломоносовым во второй половине XVIII века. Ему принадлежит не только ряд приборов (мы уже упоминали об анемометре), но и целый ряд исследований. Он ясно представлял себе практическое значение метеорологии, поэтому с целью предсказания погоды для моряков и земледельцев предложил организовать широкую сеть, метеорологических станций. Ломоносов пришел к выводу о необходимости проводить метеорологические наблюдения не только у поверхности Земли, но и в толще атмосферы. Им была даже сконструирована «аэродинамическая машина», которая могла подниматься на небольшую высоту для измерения температуры воздуха. Во второй половине XVIII века начались метеорологические наблюдения и в Сибири. Природные богатства этого края, открытие рудников вызывали большую заинтересованность в изучении погоды и климата. Нередко люди, чуждые ученым занятиям, например, сибирские купцы, принимали на себя утомительный труд регулярного ведения метеорологических наблюдений.

С 1725 по 1800 г. в России действовало около 50 метеорологических станций. Но для углубленного изучения погоды такого количества метеостанций было явно недостаточно, а государство отпускало на эти цели очень мало средств. В это время метеорология развивалась лишь благодаря частной инициативе. Необходимо было организующее начало. Им явилось создание 1 апреля 1849 г. в Петербурге Главной физической обсерватории. Появление ГФО произвело в Западной Европе громадное впечатление, так как подобного учреждения в Европе тогда еще не было. В дальнейшем в стране появляются еще обсерватории— в 1878 г. Павловская магнитно-метеорологическая, в 1837—1862 гг. в Тифлисе, в 1886 г. в Иркутске, в 1912 г. во Владивостоке. ¹⁰

Официальной датой начала службы погоды в России считается 1 января 1872 год, когда в Главной физической обсерватории (ныне «Главная геофизическая обсерватория» им. А. И. Воейкова (ГГО), начался регулярный выпуск ежедневного бюллетеня погоды.⁶

В начале XIX века зарождается идея построения синоптической карты, которая скоро стала необходимым условием и основой для предсказания погоды. Слово «Синоптическая» в буквальном значении обзорная. Такая карта позволяет «обозревать» погоду на больших пространствах. Идея составления карт погоды и проведения на них линий равных отклонений давления от нормы принадлежала немецкому ученому Брандесу, астроному, математику, инженеру, инспектору плотин на р. Везер. Эти карты появились в одной из его работ в 1826 г., но слово «синоптические» тогда еще не употреблялось. В 1828 г. немецкий ученый Дове в Германии опубликовал схематические карты воздушных течений во время бурь. В 1841 г. в США начали составляться карты погоды, на которых проводились линии одновременных прохождений минимума давления воздуха, отмечались направление ветра и положение областей осадков. В 1846 г. были построены настоящие синоптические карты погоды США для нескольких дней февраля 1842 г. В России первые синоптические карты появились в 1870 г. в работе И. Н. Смирнова «О предсказании погоды и о весенних бурях в России».

Все перечисленные синоптические карты составлялись спустя долгое время после времени проведения метеорологических наблюдений. Для изучения текущих изменений погоды необходимо было собирать результаты метеорологических наблюдений с обширных территорий и в короткий срок. Такая возможность появилась лишь в середине XIX века, когда был изобретен телеграф. Толчком для организации службы погоды послужила буря во время Крымской войны 1854 г., которая нанесла урон англо-французской эскадре в Черном море, а французский военный корабль «Генрих IV» даже затонул. Исследованиями директора Парижской астрономической обсерватории Леверье, проведенными позднее, была доказана возможность предсказания приближений этой бури при использовании синоптических карт. С этого времени появляется служба погоды в Европе. В США служба погоды была организована, после того как во время ураганов в 1869 г. в районе Великих озер погибло 2000 кораблей. В России в 70-х годах XIX века появились первые штормовые предупреждения для кораблей сначала в Балтийских портах, а затем в озерах Ладожском и Ильмень.¹⁰

В 1873 г. В Вене состоялся первый международный метеорологический конгресс, на котором были выработаны единые сроки измерений, единый телеграфный код передачи метеосведений.⁶ Конгресс создал Постоянный комитет директоров национальных метеорологических служб, на основе которого действует современная Всемирная метеорологическая организация(ВМО).⁸

Жизнь ставила перед метеорологией все новые задачи. С появлением железных дорог возникает необходимость предсказания снежных заносов и интенсивности осадков. Создание авиации требовало более точных прогнозов, обеспечивающих безопасность полетов. Становилось совершенно очевидным, что недостаточно иметь наблюдения только у поверхности Земли, надо их получать с различных уровней атмосферы.

В начале XX века с изобретением шара-зонда и применением воздушных змеев началась эпоха аэрологии, т. е. эпоха изучения высоких слоев атмосферы. Первые аэрологические карты, составленные на основании измерения давления на различных уровнях в атмосфере, так называемые карты барической топографии, появились в 1911 г. благодаря трудам норвежского ученого В. Бьеркнеса и его учеников.

Таким образом, во второй половине XIX и особенно в начале XX века оформляется наука синоптическая метеорология как учение об атмосферных процессах крупного масштаба и о предсказании погоды на основании их исследования. Но удовлетвориться только прогнозами на короткий срок уже было невозможно. Развитие производства, в первую очередь сельского хозяйства, требовало предсказаний погоды на более длительные сроки.

В синоптической метеорологии еще остается много нерешенных проблем, имеющих не только прогностическое, но и общенаучное значение. Над решением этих проблем и дальнейшим развитием синоптической метеорологии работают многие ученые.¹⁰

Изменение климата и глобальное потепление

Климат планеты формируется как Солнцем, так и всеми средами нашей планеты: атмосферой, гидросферой, биосферой, вулканами, ледовым покровом и т. д., которые находятся в постоянном взаимодействии (Приложение, рис.1). При этом на них все сильнее воздействует хозяйственная деятельность человека, которая изменяет саму поверхность Земли и загрязняет все окружающие нас среды.

Климат на Земле изменялся во все времена, в том числе задолго до того, как свою роль в этом начала играть деятельность человека. Всемирная метеорологическая организация условилась отсчитывать изменения климата от средних значений за 1961–1990 годы (Приложение, рис.2), поэтому можно сказать, что 500 млн лет назад было на 7°С теплее, а 300 млн лет назад на 1°С холоднее, чем в 60–90-е годы прошлого века. Покрытие суши льдом сильно понижало температуру на всей планете. Это установили по отметкам, которые лед оставляет на горных породах.

Кроме того, анализ геологических образцов, донных отложений океанов и других данных показывает, что теплые периоды совпадают с периодами высокого содержания CO₂ в атмосфере. Концентрации газов в атмосфере принято выражать в молярных долях, что означает, сколько молекул данного газа приходится на миллион молекул газовой смеси, образующей воздух. Сейчас в воздухе примерно 390 частей CO₂ на миллион (ppm³), 400 млн лет назад СО₂ было в 10 раз больше — несколько тысяч ppm, а 300 млн лет назад — лишь несколько сотен ppm.

Рассматривая причины столь сильных изменений климата за полмиллиарда лет, ученые анализируют всевозможные геологические, астрономические, биологические, геомагнитные и другие факторы.

Факторы, которые обусловили изменения климата в последние сотни лет, конечно, действовали всегда. Например, на изменение климата влияют океанские циклы, которые связаны с океанскими течениями (океанские течения объединены в огромный планетарный конвейер, причем трехмерный — есть поверхностные течения, а есть глубинные. В одних частях конвейера движение вод может быть более быстрым, а в других очень медленным, но охватывающим огромные массы воды. Теперь представим себе, что движение и температура различных частей этого конвейера могут «пульсировать». Когда чуть теплее поверхностные воды — над ними теплее атмосфера, когда чуть теплее глубинные – атмосфера становится холоднее)или извержения вулканов, после чего (при выносе большого количества пепла и других частиц в стратосферу) Земля на один-три года затеняется и температура на всей планете опускается примерно на 0,2–0,4 °С, что очень существенно. Солнечные излучения влияют на содержание в атмосфере озона (который является парниковым газом, хотя его вклад в общий парниковый эффект очень невелик), а также на количество стратосферных облаков (в ясную погоду от их количества зависят ночные температуры) и т.д.

Теплые дни зимой, выпадающий только в январе снег, наводнения и засухи бывали и во времена А. С. Пушкина⁴. Но никогда в истории человечества не было ни столь высокой концентрации СО₂ в атмосфере, ни столь резкого ее роста, наблюдаемого с 1960–1980-х годов. Именно это является главной климатической особенностью последних десятилетий.²

По записям температуры приземного слоя воздуха, в частности, за XX век почти ничего нельзя сказать о нынешнем изменении климата. В 1930-е годы во время экспедиции «Челюскина» в Арктике тоже было теплее, чем в ХХ веке в целом. Но существенного роста концентрации СО₂ в атмосфере тогда еще не наблюдалось, а рост температуры был и в тропосфере, и в стратосфере. Это был равномерный прогрев всего атмосферного столба. Сейчас прогрев отмечается только в тропосфере, а выше, в стратосфере, идет охлаждение.

Проблема антропогенного изменения климата кроется в изменении химического и физического состава атмосферы, а не в росте температуры. Непосредственно человек почти не воздействует на климатическую систему, но загрязняет атмосферу пылью, сажей, увеличивает концентрацию СО₂ и метана, выбрасывает новые синтезированные парниковые газы, вырубает леса, летает на самолетах и увеличивает количество перистых облаков и т. п. Эти воздействия могут как нагревать планету (выбросы СО₂, метана, N₂O и других парниковых газов, сажи), так и охлаждать (загрязнение атмосферы аэрозолями).

Концентрация СО₂ в атмосфере неумолимо растет каждый год: и в холодный, и в теплый. Это не удивительно, ведь источники роста — выбросы электростанций и котельных, транспорт, промышленные предприятия. Всюду, где сжигается уголь, газ, нефтепродукты, торф, в атмосферу поступает СО₂.

Куда девается СО₂? (Приложение, рис.3)Сейчас более половины СО₂ накапливается в атмосфере, около 1/6 поглощается наземными экосистемами, а примерно 1/3 поглощается океаном и в конечном счете в виде известняка (карбоната кальция, СаСО₃), преимущественно раковин морских организмов фораминифер, осаждается на дне. Океан, сколь огромен бы он не был, тоже реагирует на рост концентрации СО₂ в атмосфере: во-первых, поверхностный слой океана становится более кислой средой, увеличивается показатель pH, во-вторых, океанские воды становятся более теплее.²

С начала XX века рост температуры приземного слоя воздуха на планете составил 0,8 °С. Средняя температура в наши дни уже не 13,7°С, а 14,5°С. (приложение) На рассмотренные выше океанские циклы, вариации солнечной активности и извержения вулканов, которые определяли изменения климата в последние столетия, теперь накладывается антропогенное воздействие.³

Изменяя состав атмосферы, человек влияет и в сторону потепления, и в сторону похолодания. Загрязнение атмосферы пылью дает похолодание, а СО₂ и другими парниковыми газами, сажей — в сторону потепления.

Сейчас речь идет о том, что человек усилил парниковый эффект, хотя и не сильно, на несколько процентов, но существенно. Человек повысил содержание в атмосфере СО₂ и метана (а также пыли, сажи и других веществ). По мнению ученых, даже усиление парникового эффекта на 2–3 °С приведет к большим проблемам, ведь, как будет показано ниже, это не плавное и приятное потепление, а рост неустойчивости — «экстремальности» — климата.²

По данным последнего обзора Всемирной метеорологической организации, тенденция для мира в целом — потепление. Об этом говорят данные трех самых крупных метеорологических центров: США, Великобритании и Японии.

Для России в целом общая, но неуклонная тенденция — это медленное потепление, проявляющееся на всей территории страны в целом заметнее, чем в отдельных регионах.(Приложение, рис.4)

Учеными была проведена количественная оценка вклада человека в текущее изменение климата. Двухтомный доклад, в подготовке которого участвовали все работающие по проблеме климата институты Росгидромета и РАН, содержит такой вывод: «Крайне маловероятно (< 5%), что изменения климата, наблюдавшиеся за последние 50 лет, происходили без внешнего воздействия; с высокой степенью вероятности (> 90%) можно утверждать, что наблюдаемое увеличение концентраций антропогенных парниковых газов обусловливает большую часть глобального потепления начиная с середины XX века».³

В данном докладе ученые не говорят о 100% вероятности, но разве 90% недостаточно для того, чтобы осознать серьезность проблемы и начать предпринимать меры? «Меры против чего?» — спросите вы. Конечно, должны приниматься меры не против незначительного глобального потепления (это лишь индикатор процесса изменения климата), а для остановки роста числа опасных гидрометеорологических явлений в целом (наводнений, засух, штормовых ветров, аномальных осадков, жары или мороза и т. п., всего, кроме извержений вулканов и цунами, которые с климатической системой не связаны).²

Глава 2. Климатические особенности Спировского района Тверской области.

Климатическое описание территории Спировского района.

Спировский район находится почти в самом центре Тверской области, на водоразделе между бассейнами рек Мологи, Медведицы и Тверцы, в 80 км от областного центра, в 253 от Москвы и в 397 км от Санкт-Петербурга. Район граничит с Вышневолоцким, Удомельским, Максатихинским, Лихославльским и Торжокским районами. Территорию района пересекает автомобильная трасса Москва – Санкт-Петербург и железнодорожная магистраль Октябрьской железной дороги. Центром Спировского района является пгт Спирово.

Спировский район расположен в зоне умеренно-континентального климата:зима - умеренно-мягкая, достаточно снежная, лето умеренно-прохладное, влажное. Средняя годовая температура воздуха составляет 3,3°С, годовое количество осадков - 575-600 мм. Средняя температура января - 10^оС, средняя температура июля +17^оС. Осадки преобладают над испарением, поэтому район расположен в зоне избыточного увлажнения. Избыток влаги вызывает вымывание почв, обедняя их или, застаиваясь, вызывает заболачивание. Средний из абсолютных годовых минимумов температуры воздуха, являющийся показателем морозоопасности, составляет 33°С. Абсолютный годовой максимум составляет 35°С. Наступление периода со среднесуточными температурами воздуха выше 0°С весной указывает на конец зимы и близость освобождения полей от снега. По району такой период наступает примерно 4 апреля, обратный переход - 4 ноября. Этот период составляет примерно 213 дней. Безморозный период для Спировского района составляет 108 дней. Дата позднего весеннего заморозка -23 мая, раннего осеннего - 9 сентября. По влагообеспеченности район относится к зоне достаточного увлажнения. Средняя сумма осадков за год составляет 593 мм. За период май-сентябрь выпадает в среднем - 289 мм. Гидротермический коэффициент по району составляет 1,6. Продолжительность периода с устойчивым снежным покровом равна 135-140 дней. Высота снежного покрова колеблется от 33 до 47 см. Средняя из максимальных декадных высот снежного покрова за зиму равна 45-60 см. Глубина промерзания почвы зависит от высоты снежного покрова. Наибольшая глубина промерзания приходится на конец февраля, начало марта и достигает в среднем 60-90.

В Спировском районе, находящимся в умеренных широтах, господствует Западно-восточный общепланетарный перенос воздуха. Это обуславливает преобладание ветров юго-западного и западного направлений. В сумме их повторяемость составляет 35 - 40%. Реже всего в области наблюдается восточный ветер - всего в 8% случаев. Безветренные условия (штиль) отмечаются в 12 % случаев. Среднегодовая скорость ветра лежит в пределах 3,5 - 4,2 м/с и мало изменяется по территории области. Ветры ураганной силы случаются крайне редко.¹

2.2. Организация первых метеорологических наблюдений на территории Тверской области.

История гидрометеослужбы Тверской губернии берет свое начало в 1871 – 1872 годах. Именно тогда в Тверской мужской гимназии стали проводится первые регулярные наблюдения. Известно, что инспектор гимназии Н.Г. Эльманович направлял результаты этих наблюдений в Главную физическую обсерваторию Санкт-Петербурга. Сохранилась также переписка с 10 ноября по декабрь 1873 года Главной физической обсерватории с Тверской губернской земской управой о необходимости организации на территории губернии постоянных метеорологических наблюдений. (Приложение, рис.5)

В период с 1875 по 1900 годы по программе Главной Физической Обсерватории происходит открытие метеостанций и гидрологических постов на территории Тверской губернии. Это метеостанции в городах Бежецк, Белый, Бологое, Вышний Волочек, Кашин, Красный Холм, Максатиха, Осташков, Ржев, Старица, Тверь, Торжок, Торопец.

Самая близко расположенная к поселку Спирово метеостанция находится в г. Вышний Волочек. Эта станция уникальна тем, что первые регулярные наблюдения на ней начались в 1893 году. Эта станция имеет самый длинный ряд наблюдений в Тверском ЦГМС. Перерывов в работе станций не было.

В настоящее время гидрометеорологическая сеть Тверского ЦГМС насчитывает 13 метеорологических станций, в их числе аэрологическая станция АЭ Бологое, гидрологическая станция Г-1 Максатиха. Станция Фонового Мониторинга СФМ Лесной Заповедник, 3 автоматические метеорологические станции (АМС), 21 гидрологический пост. Семь из 21 действующих в настоящее время постов, имеют ряд наблюдений более ста лет. Существовала преемственность поколений, и даже сейчас она осталась на водоемных постах в городах Осташков и Старица, в деревне Охват Пеновского района, у истоков реки Западная Двина.

Станции и посты обеспечивают непрерывный ряд метеорологических, гидрологических, аэрометеорологических наблюдений и оперативную передачу данных в адрес Тверского ЦГМС. На всех метеостанциях обработка, передача и хранение информации происходит с помощью программного обеспечения ПЕРСОНА МИС, ПЕРСОНА МИП, AMFD-2, ПТК ARMAGR, программный модуль APM – метеоролог АМК.

С 2010 года на сети Тверского ЦГМС стали внедряться автоматические метеорологические комплексы АМК. С 1 января 2013 года все 12 станций (исключая СФМ Лесной Заповедник) переведены на работу в АМК, как основного средства измерения метеорологических параметров.¹²

История гидрометеослужбы Тверской губернии берет свое начало в 1871-1872

годах. Именно тогда в Тверской мужской гимназии стали проводится первые регулярные

наблюдения.Известно, что инспектор гимназии Н.Г. Эльманович направлял результаты

этих наблюдений в Главную физическую обсерваторию Санкт-Петербург

Глава 3. Практическая работа

«Обработка и анализ результатов наблюдений за погодой в

п. Спирово Спировского района Тверской области».

Цель: на основе анализа дневника погоды сравнить полученные данные за декабрь месяц 2018 г. и 2019 г. и выяснить, произошли ли изменения погоды.

Задачи:

сравнить показания погоды за два года

сделать выводы об изменении погоды

Гипотеза: грозит ли нам глобальное потепление? Можно ли самим проследить за изменением климата, как это делают ученые-метеорологи?

Ход работы.

1. Составляем дневник погоды за декабрь 2018г. и 2019 г.ⁱ

2.Находим средние температуры за сутки.

3. Строим график хода температуры за месяц.

4. Высчитываем амплитуду температуры.

5. Высчитываем среднюю температуру месяца.

6. Строим таблицу ветров.

7. Строим розу ветров.

8. Создаем диаграммы облачности и осадков.

9. Сравниваем результаты.

10. Делаем выводы.

2018 год

1 . Дневник погоды в п. Спирово за декабрь 2018 года.

2. Таблица средних температур за сутки.

Алгоритм определения среднесуточной температуры воздуха:

1.Сложите все показатели суточной температуры воздуха;

2. Значение полученной суммы разделите на число измерений температуры воздуха за сутки.

3. График хода температур в декабре 2018 года.

4. Амплитуда температуры в декабре 2018 года.

Алгоритм определения суточной амплитуды температуры воздуха:

Найдите среди температурных показателей самую высокую температуру воздуха;

Найдите среди температурных показателей самую низкую температуру воздуха;

От самой высокой температуры воздуха вычтите самую низкую температуру воздуха.

Самая высокая температура месяца 0,5^оС

Самая низкая температура месяца - 15,5˚С

Амплитуда 16˚С

5. Средняя температура в декабре 2018 года.

Алгоритм определения средней температуры воздуха за месяц:

Складываем все значения температуры воздуха за месяц;

Получившееся значение делим на количество дней.

Средняя температура месяца - 6.2˚С

6. Таблица направлений ветров за декабрь 2018 года.

7. Роза ветров.

Роза ветров — векторная диаграмма, характеризующая в метеорологии и климатологии режим ветра в данном месте по многолетним наблюдениям.

Главная задача Розы Ветров - определить, с какой частотой движется воздушный поток ("Откуда") с какой стороны горизонта и выявить"преобладающее направление ветра" (или "Господствующее").

Алгоритм построения Розы ветров за месяц:

Принять условно, что одному отрезку на графике соответствует определенное количество дней;

Подсчитать, сколько дней в течение месяца и в каких направлениях дул ветер;

На линиях соответствующих направлений отложить от центра число дней с ветрами определенных направлений и поставить точку;

Точки, отмеченные на линиях, последовательно соединить.

Роза ветров, построенная по данным наблюдений, позволяет по длине лучей построенного многоугольника выявить направление ветра, со стороны которого чаще всего приходит воздушный поток в нашу местность. А именно, в декабре 2018 г. в п. Спирово преобладали ветры юго-восточного, южного и восточного направлений.

Что соответствует нормам погоды нашего региона.¹

8. Облачность и осадки.

Облачность

Осадки

Таким образом, в декабре 2018 года преобладала пасмурная погода и большинство дней были без осадков.

2019 год

1 . Дневник погоды в п. Спирово за декабрь 2019 года.

2. Таблица средних температур за сутки.

3. График хода температур в декабре 2019 года.

4. Амплитуда температуры в декабре 2019 года.

Самая высокая температура месяца 7^оС

Самая низкая температура месяца - 6˚С

Амплитуда 13˚С

5. Средняя температура в декабре 2019 года.

Средняя температура месяца 0,8˚С

6. Таблица направлений ветров за декабрь 2019 года.

7 . Роза ветров.

Исходя из данных розы ветров, в декабре 2019 г. в п. Спирово преобладали ветры юго-западного, юго-восточного, южного и западного направлений.

Что соответствует нормам погоды нашего региона.¹

8. Облачность и осадки.

Облачность

Осадки

Таким образом, в декабре 2019 года преобладала пасмурная погода и большинство дней были без осадков.

9. Сравниваем полученные результаты

Графики хода температур в декабре месяце 2018 и 2019 годов.

Таблица показателей температуры по годам.

Вывод:

средняя температура декабря 2018 года ниже, чем в 2019 году;

самая высокая температура декабря 2019 года на 6,5^оС выше, чем в декабре 2018;

самая низкая температура декабря 2018 года на 9,5^оС ниже, чем в декабре 2019;

разница амплитуды температур составляет 3^оС

Таблица осадков и облачности по годам.

Вывод:

осадки в виде снега, характерные для декабря месяца, чаще выпадали в 2018 году;

в 2019 году наблюдались осадки в виде дождя и дождя со снегом;

количество дней без осадков в декабре 2019 года больше, чем в 2018 году, но разница не существенна.

в декабре 2018 года было несколько ясных дней, которые полностью отсутствовали в 2019 году.

Вывод:

для декабря 2018 и 2019 годов характерны ветра южных направлений;

для декабря 2019 года характерно юго-западное направление ветра, а в декабре 2018 - юго-восточное.

Мы проанализировали дневники погоды в поселке Спирово за декабрь 2018 и 2019 года, сравнили их с климатической характеристикой нашего поселка.

Таким образом, можно сделать общий вывод:

температура декабря 2019 года в целом выше, чем в 2018 году;

направление ветров преимущественно южного, юго-западного и юго-восточного направлений, что соответствует многолетним значениям;

пасмурное состояние неба наблюдается в течение всего декабря месяца 2019 года, тогда как в декабре 2018 года есть несколько ясных дней, но в целом разница не существенна;

в декабре 2018 года количество дней с осадками в виде снега превышает количество дней аналогичного месяца в 2019 году.

Мы видим, что повышение температуры, которое характерно для потепление климата, все же имеется, но в целом, по таким данным не возможно определить изменение климата. Для получения более полной картины, нам необходимо проанализирать дневник погоды в поселке Спирово за 2009 год, чтобы увидеть произошли ли изменения климата на территории за 10 лет.

Здесь мы столкнулись с проблемой - в сети Интернет, на сайте https://www.gismeteo.ru/diary/4368/ (на основе данных с этого сайта были составлены календари погоды за декабрь 2018 и 2019 года) нет календаря погоды за декабрь 2009 года. Самые ранние исследования погоды в поселке Спирово, которые можно найти на данном сайте - это 2013 год.

На сайте https://spirovo-spirovskiy-rayon-tverskaya.nuipogoda.ru/декабрь-2010 мы обнаружили календарь погоды на декабрь 2010 года. Хотя временной период для изучения изменений погоды составляет 9 лет, а не 10 (как мы планировали раньше), мы все же решили посмотреть - есть ли изменения климатических показателей декабря 2010 по сравнению с декабрем 2018 и 2019 года.

2010 год.

Таблица ветров за декабрь 2010 года.

Таблица средних температур декабря 2010 года.

График хода температур в декабре 2010 года.

Самая высокая температура месяца - 7^оС

Самая низкая температура месяца - 25˚С

Амплитуда 18˚С

Средняя температура месяца - 12,4˚С

Графики хода температур в декабре 2010, 2018 и 2019 гг.

Таблица температурных показателей

Вывод: на графике хода температур за декабрь трех исследуемых годов видно, что температура декабря 2010 года самая низкая, а по данным таблицы можно сделать вывод о том, что за последние 9 лет погода в п. Спирово в декабре стала теплее.

Таблица направлений ветров за декабрь 2010 года.

Роза ветров.

Исходя из данных розы ветров, в декабре 2010 г. в п. Спирово преобладали ветры юго-западного и северо-восточного направления.

Что частично соответствует нормам погоды нашего региона.¹

Вывод: по данным розы ветров за три года исследования, направление ветра за последние 9 лет значительно не изменилось, единственное что можно отметить - это значительное уменьшение или полное отсутствие ветров северо-восточного направления в декабре 2018, 2019 года.

Облачность и осадки.

Облачность

Осадки

Таким образом, в декабре 2010 года преобладала пасмурная погода и большинство дней были без осадков.

Таблица осадков и облачности по годам.

Вывод: по данным таблицы видно, что значительных изменений в осадках и облачности не наблюдается, но в декабре 2019 года наблюдаются такие явления, как дождь и снег с дождем.

Заключение.

В ходе нашего исследования мы выяснили особенности погоды в поселке Спирово; составили дневники погоды за декабрь 2010, 2018 и 2019 гг.; обработали полученные данные, составив таблицы, графики и диаграммы; сравнили результаты наблюдений и сделали выводы.

Наблюдения показали, что средняя температура воздуха декабря изменилась в сторону повышения ее показателей (в среднем температура декабря увеличилась на 11,6^оС с 2010 по 2019 год). Направления ветров за данный период времени остались преимущественно южного, юго-западного и юго-восточного направлений, но в 2010 году значительное количество дней дул ветер северного и северо-восточного направлений. Данный ветер поступает на территорию Тверской области из районов Баренцева и Карского морей, являясь холодным арктическим воздухом, он приносит на нашу территорию морозную погоду, до -30^оС. И такие температурные показатели мы и наблюдали в дневнике погоды (1 декабря 2010 г. -28^оС в ночные часы или 23 декабря 2010 г. -24^оСв ночные часы). Данные направления ветра полностью отсутствуют в декабре 2019 года, как впрочем и такие температуры как в дневные, так и в ночные часы. Такие показатели, как количество осадков и облачность за исследуемый период времени не изменились, хотя в декабре 2019 года увеличились дни с осадками в виде дождя.

В целом все показатели погоды для декабря находятся в пределах нормы для нашего региона.

В ходе изучения процессов глобального потепления мы выяснили что:

Глобальное потепление – это процесс повышения среднегодовой температуры атмосферы Земли и мирового Океана.

Согласно данным сайта http://www.pogodaiklimat.ru/history/27402.htm - где размещена среднемесячная и среднегодовая погода в Твери с 1871 года (Приложение, рис. 6), то повышение действительно происходит (в 1871 году среднегодовая температура 2,5^оС, в 2019 году 6,8^оС), а средняя температура в декабре со знаком "+" наблюдалась в 1960 году и составляла 0,2^оС, а также в 2006 (1,1^оС), в 2015 (0,1^оС) и сейчас в 2019 году.¹³

В последние годы значительного потепления климата не наблюдалось, хотя большинство ученых утверждает, что глобальное потепление все же есть и наша страна теплеет примерно в 2,5 раза быстрее, чем в среднем этот процесс идет на планете. "Посмотрите на карту мира: вода занимает 71% поверхности нашей планеты, суша - 29%. А мы живем в единственном поясе, в котором площадь суши значительно превосходит площадь водной поверхности. Океан - огромный аккумулятор тепла, поэтому он может нивелировать влияние изменяющихся условий. У суши теплоемкость совершенно другая, да к тому же сказывается рельеф. Территория нашей страны - достаточно плоская, поэтому из-за вторжения арктических масс мы получаем сильные похолодания летом, которые могут смениться жарой и засухой. Это не выходит за рамки теории, потому что средняя температура за год сохраняется, чтобы ни происходило. Однако всплески холода и тепла могут становиться более резкими."⁷

Может быть нам стоит больше беспокоиться о росте природных катаклизмов, которые приносят большой ущерб и людям и экономике? Тем более по статистике Росгидромета, с 2000 года число так называемых опасных гидрометеорологических явлений на территории России выросло более чем в два раза. Основной вклад в этот рост составляли как раз всевозможные ветровые явления - штормы, смерчи, ураганы, торнадо - и аномалии режима увлажнения: осадки и засухи. И это будет продолжаться. Нет оснований думать, что по мановению волшебной палочки все прекратится.

Люди множеством нитей связаны с окружающей природой. Мы точно знаем, что большое влияние на изменение в природе оказывает человек. Погубив её, люди погибнут сами. Человек должен быть сыном природы, а не её покорителем.

Список литературы.

1. Инвестиционный паспорт муниципального образования Спировский район Тверской области. Утвержден Постановлением администрации Спировского района Тверской области от 02.10.2017 № 246 – п

2. Кокорин А.О., Смирнова Е.В., Замолодчиков Д.Г. Изменение климата. Книга для учителей старших классов общеобразовательных учреждений. – М.: Всемирный фонд дикой природы, 2013

3. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. М.: Росгидромет, 2008. http//:climate2008.igce.ru (см. главу 6 тома 1данного доклада «Антропогенный вклад в изменение климата»)

4. Пушкин А.С. Евгений Онегин. «Снег выпал только в январе. На третье в ночь. Проснувшись рано, В окно увидела Татьяна, Поутру побелевший двор, Куртины, кровли и забор, На стеклах легкие узоры, Деревья в зимнем серебре, Сорок веселых на дворе,И мягко устланные горы Зимы блистательным ковром».

Интернет-ресурсы.

5. Большая российская энциклопедия - https://bigenc.ru/geography/text/2208749

6. Из истории метеорологии - https://collectedpapers.com.ua/ru/weather_forecast/z-istoriyi-meteorologiyi

7. Интернет-статья в «Российской газете» - «То в жар, то в холод», выпуск № 4 от 13.01.2020. https://rg.ru/2020/01/13/pochemu-klimat-v-rossii-tepleet-v-dva-raza-bystree-chem-v-mire.html

8. История развития синоптическое метеорологии - http://pogoda43.ru/news/468/66/История-развития-синоптической-метеорологии.html

9 . Погода и климат. Летопись погоды в Твери - http://www.pogodaiklimat.ru/history/27402.htm

10. Разница между климатом и погодой - https://thedifference.ru/chem-klimat-otlichaetsya-ot-pogody/

11. Словари и энциклопедии. https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/48657

12. Тверской центр гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды - http://tvermeteo.ru/?id=4

13. Универсальная научно-популярная энциклопедия «Энциклопедия Кругосвет» - https://www.krugosvet.ru/enc/fizika/pogoda-i-klimat-zemli

Приложение.

Рис. 1. Составляющие климатической системы, основные климатообразующие процессы и их взаимодействия

Источник: Кокорин А.О., Смирнова Е.В., Замолодчиков Д.Г. Изменение климата. Книга для учителей старших классов общеобразовательных учреждений. – М.: Всемирный фонд дикой природы, 2013

Рис. 2. Оценка изменения температуры на Земле по последние 500 млн лет (получено с помощью геохимических и биологических методов)

Источник: Кокорин А.О., Смирнова Е.В., Замолодчиков Д.Г. Изменение климата. Книга для учителей старших классов общеобразовательных учреждений. – М.: Всемирный фонд дикой природы, 2013

Рис. 3. Круговорот СО₂ а природе

Источник: Кокорин А.О., Смирнова Е.В., Замолодчиков Д.Г. Изменение климата. Книга для учителей старших классов общеобразовательных учреждений. – М.: Всемирный фонд дикой природы, 2013

Рис. 4. Средняя температура приземного слоя воздуха на территории России

(голубая линия – средняя температура за 1961 – 1990 гг)

Источник: Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2011 год. М.: Росгидромет, 2012. www.meteorf.ru

Рис. 5 Исторический документ 1873 г.

Источник: Тверской центр гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды. http://tvermeteo.ru/?id=4

Рис. 6 Средние месячные и годовые температуры воздуха в Твери

Источник: Погода и климат. Летопись погоды в Твери. http://www.pogodaiklimat.ru/history/27402.htm