V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

« Исследование истории создания Пензенской метеостанции» (к 175–летию начала метеорологических наблюдений в городе Пензе)

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Курмаева  А.М. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа №59 г. Пензы

Филатова  Н.В. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Средняя общеобразовательная школа №59 г. Пензы

Работа в формате PDF

742.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

На протяжении нескольких лет, я наблюдаю за погодой в своем регионе и провожу сравнительный анализ температурного режима. Часть данных для исследований я собираю сама, а некоторые беру из архива Росгидрометеоцентра. Мне стало интересно, как формируется этот архив и откуда берутся данные о погоде. На уроках географии я узнала о работе метеорологических станций, которые проводят различные наблюдения за погодой, и решила побывать на одной из таких станций в своем городе.

Побывав на экскурсии, на метеостанции меня заинтересовали вопросы:

что такое метеостанция,

какие бывают виды метеостанций

какие наблюдения там ведутся

какие приборы на ней установлены

На большинство вопросов мне ответили во время экскурсии, но сталось ещё много неизвестного и интересного в работе метеостанций.

В своей работе я решила собрать информацию о Пензенской метеостанции, проследить историю ее создания, а так же сравнить, как изменилась погода в Пензе почти за 200 лет. Все это и стало целью моей работы.

Я считаю, что выбранная мною тема важна и актуальна, т.к. 2017 год был юбилейным. 175 –лет с начала регулярных метеорологических наблюдений в городе Пензе.

Чтобы раскрыть цель своей работы, я поставила следующие задачи:

Познакомиться с литературными источниками по теме исследования

По итогам экскурсии познакомиться с особенностями работы метеостанции в городе Пенза

Выделить основные задачи, которые стоят перед работниками метеостанции

Изучить приборы, которые используют для определения погоды

Посетить музеи и выяснить историю создания Пензенской метеостанции

Сравнить температурный режим по Пензе за прошедший год с данными середины ХIХ века

Сделать выводы об изменении климата

Предполагаемый результат: данная работа сможет служить учебным пособием и использоваться как дополнительный материал на уроках географии в школах.

2. Основная часть.

2.1.Метеостанции Пензенской области

Метеостанция — это организация, занимающаяся метеорологическими

измерениями, наблюдениями за погодой. В нашем городе находится Центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Первые регулярные метеонаблюдения начались в нашей стране в Москве, в 1650-м году, при отце Петра первого, Алексее Михайловиче. Сын поставил дело метеорологии на широкую государственную ногу. С 1722 года вице-адмирал Крюйс в Петербурге начинает производить подробные записи о погоде. В 1733 году открывается метеостанция в Казане, а в 1734 в Екатеринбурге, Томске, Енисейске, Иркутске, Якутске, Нерчинске.

Основные задачи ЦГМС:

Качественное и своевременное прогнозирование Опасных Явлений и Неблагоприятных Гидрометеорологических Условий,

Своевременное предоставление гидрометеорологической информации, доведение информации согласно Схеме всем заинтересованным лицам,

Обеспечение функционирования оперативной системы,

Предупреждение и оповещение о возникновении опасных природных явлений, а также обеспечение оперативной информацией об экстремально высоких уровнях радиоактивного и химического загрязнения окружающей природной среды,

Гидрометеорологическое обеспечение работ, связанных с ликвидацией последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий и других чрезвычайных ситуаций.

Различают аналоговые и цифровые метеорологические станции.

На территории Пензенской области информационно-прогностическое обеспечение осуществляет Пензенский ЦГМС (Пензенский Центр по Гидрометеорологии и Мониторингу окружающей среды).

Пензенская метеостанция является реперной (опорная) климатическая и информационная метеостанции.

Данные этой метеостанции являются официальными и используются органами Росгидромета для публикации фактической погоды и температурных рекордов в г. Пенза. По показаниям этой метеостанции рассчитываются текущие нормы температуры и осадков за 30-летний период для города Пенза.

В настоящее время сеть Пензенского ЦГМС насчитывает 8 метеорологических станций. Одна в Пензе и семь в районах области (Кондоле, Городище, Белинском, Каменке, Земетчино, Радищево и Пачелме) Далее, вся информация проходит проверку специалистами отделов и отправляется в г. Москву для дальнейшей обработки.

В состав Пензенского ЦГМС входит отдел метеорологических прогнозов и метеорологии, отдел гидрологических прогнозов и гидрологии, группа агрометпрогнозов и агрометеорологии, лаборатория мониторинга загрязнения окружающей среды (КЛМС).

В этом учебном году я дважды побывала там на экскурсии. Узнала много интересного о том, как формируется для нас прогноз погоды и как измеряются основные показатели. Я побывала на самой метеорологической площадке, которая является сердцем любой метеостанции.

На классической (аналоговой) метеостанции имеется (Приложение 1):

термометр для измерения температуры воздуха и почвы

барометр для измерения давления

гигрометр для измерения влажности воздуха

анеморумбометр (или флюгер) для измерения скорости и направления ветра

осадкомер для измерения осадков

плювиограф для непрерывной регистрации осадков на период жидких осадков

термограф для непрерывной регистрации температуры воздуха

гигрограф для непрерывной регистрации влажности воздуха

психрометр для измерения температуры и влажности воздуха

гололедный станок для измерения гололедно - изморосевых отложений

ледоскоп для определения измороси и инея

барограф для определения барометрической тенденции давления

испаромер ГГИ-3000 для измерения величины испарения с земной поверхности

гелиограф для непрерывной регистрации солнечного сияния

и другие

Благодаря интересной и познавательной экскурсии по метеорологической площадке мне удалось увидеть эти приборы, а с некоторых из их, да же снять показания.

Раз в три часа, одновременно по всему миру, метеорологи поднимаются со своих стульев и идут на метеоплощадку снимать данные с приборов. Затем, данные обрабатывают и в виде телефонограмм отправляют в головные центры. В столице России такой центр – Метеобюро Москвы и области, куда стекается вся информация, как с метеостанций, так и с метеопостов, автономных метеодатчиков и прочих приспособлений. Такие приспособления расположены во всем столичном регионе на крышах зданий, автотрассах и опорах освещения. Общее число этих приборов только в московском регионе достигает нескольких тысяч.

Полученную информацию синоптики Метеобюро обрабатывают с помощью компьютерных программ и превращают в карты: прогностические - на сутки вперед, а также приземные и высотные, для вычисления идущих атмосферных фронтов. Далее прогнозы отправляются в Гидрометцентр России, где обрабатывают данные со всех метеопостов и станций на территории страны. Затем, обработанная информация идет коллегам из Всемирной метеорологической организации (она объединяет 185 стран), а обратно наши специалисты получают данные об их измерениях. Кроме этого, собираются данные со спутников, в частности, о колебаниях температуры поверхностного слоя воды в экваториальной части Тихого океана Эль-Ниньо, имеющее заметное влияние на климат в целом.

Переваривает эту глобальную информацию в общедоступные для человека прогнозы, например - «облачно и температура около нуля», метеорологический суперкомпьютер. В России последняя его версия была поставлена в 2009 году в Гидрометцентре России. Представляет собой этот механизм просторные комнаты – серверы. Суммарная мощность суперкомпьютера сейчас составляет 30 терафлоп-с (триллионов операций в секунду). Но, как недавно признались метеорологи, этих мощностей для переваривания получаемой информации уже не хватает.

2.2.Истории основания Пензенской метеостанции

Изучение истории Пензенской метеостанции я начала с посещения Пензенского Краеведческого музея, в надежде найти там экспонаты или журналы с записями о ведении метеорологических наблюдений в нашем городе в прошлом. К сожалению, в Краеведческом музее ничего не нашлось, но его сотрудники посоветовали мне обратиться в музей Ульянова. Так как именно И.Н.Ульянов (педагог, просветитель, действительный статский советник, отец В.И. Ленина), с 1856 по 1863 гг. – был старшим преподавателем физики и математики Пензенского дворянского института. И что действительно научные метеорологические наблюдения в Пензе приходятся именно на период его работы.

В музее Ульянова я нашла уникальный документ – «Материалы для Географии и статистики России, собранные офицерами генерального штаба – Пензенская губерния» от 1867 года в двух томах. (Приложение 2). В этом издании собрана вся информация, о Пензенской губернии начиная с исторического очерка. В первом томе меня заинтересовал раздел касающийся климата нашей области. Изучив эти материалы, я узнала, что накопление метеорологического материала и начало изучения климатических особенностей Пензенского края приходится на первую половину XIX века. И первые метеорологические данные относятся к 1842 году. (Приложение 2). Именно с этого периода в Пензе ведётся мониторинг за температурой воздуха, атмосферным давлением, направлением и силой ветра, за облачностью, вскрытием и замерзанием рек Суры и Пензы. Но не все метеорологические данные этого периода представляют строго научный и надежный материал, так как наблюдения велись без определённой программы, в разные часы суток и при разнообразных установках термометров и других приборов. Из этой серии метеонаблюдений опубликованы только средние температуры.

Именно И.Н. Ульянов, в период своей работы в Пензе проводил по указанию Н.И.Лобачевского метеонаблюдения, заведовал фундаментальной библиотекой, вёл уроки в воскресной школе. Насколько серьёзно Ульянов относился к своим обязанностям, можно судить хотя бы по тому, как настойчиво он добивался оснащения метеостанции при институте исправными приборами. Результаты его исследований использовались в «Метеорологических бюллетенях» академика А.Я. Купфера 1857 и 1859 гг., в работе академика Г.И. Вильда «О температуре воздуха в Российской Империи» (Спб, 1878 г.), в труде А.А. Сперанского «Климат Пензенской губернии» (1915 г.). Сам Ульянов написал несколько научных работ, таких как «О пользе метеорологических наблюдений и некоторые выводы из них для Пензы» и «О грозе и громоотводах». В Пензе в 1861г. Илья Николаевич познакомился с будущей женой М.А.Бланк.

2.3. Сравнение климата Пензы середины ХIХ века с началом ХХI века

Изучая исторические материалы, я решила сравнить погоду того времени с современным климатом. Я нашла данные по средним температурам в Пензе за период 1852 по 1854 года и сравнила их с данными на три последних года. (Приложение 3)

График №1: Сравнение средних годовых температур

График №2: Сравнение средних годовых температур

Таким образом, за 162 года средняя температура в Пензе выросла на 7,92

Вывод: подтверждается предположение моей предыдущей работы о том, что средняя температура в Пензе растет с каждым годом.

Изучая раздел «Средняя воздушная температура года и времен года», я встретила интересное наблюдение сделанное помещиком П.Т. Морозовым в период с 1852 по 1854 года. Сравнивая средние температуры разных времен года, он пришел к выводу, что осень в Пензе теплее весны. (Приложение 4)

И еще:

Цитата: «Средняя температура осени несколько выше, а весны несколько ниже средней годовой». Выявив такую закономерность, он вычислил средние температуры весны и осени за эти года. Они оказались очень близкими к средним годовым. Чтобы проверить свои выводы Морозовым был исследован 11-летний период с 1842 по 1857 года. Его предположение оправдалось.

Я решила провести подобное исследование в настоящее время за три последних года.

График №3: Сравнение средних температур (годовые и весна/осень)

Выводы оказались очень интересными: Средние температуры весны и осени действительно очень близки к средним годовым. Следовательно, исходя из многолетних наблюдений, можно безошибочно утверждать, что средняя годовая температуру в Пензе может быть определена из средних температур весны и осени. А вот наблюдения Морозова, по поводу того, что осень в Пензе теплее весны не подтвердились. Почти за 200 лет погода в этом отношении изменилась и сейчас у нас весна выдается градуса на 3-4 теплее, чем осень.

2.4 История развития Пензенской метеостанции

Я рассказала только о первых годах, когда в Пензе начинались вестись наблюдения за погодой. Далее с 1875 по 1884 гг. никаких материалов по метеонаблюдениям не сохранилось, поэтому есть основания предполагать, что они не проводились.

Новый период развития метеорологических наблюдений в Пензе начался с 1885 г., правда, наблюдения велись только за осадками. Регулярный мониторинг за всеми метеорологическими величинами, под руководством преподавателя Н.Т. Никитина возобновляется в октябре 1887 г., на территории 1-ой гимназии, где после закрытия дворянского института опять оборудуется метеостанция.

В начале ХХ века выходит в свет работа профессора Московского Университета А. А. Сперанского «Климат Пензенской губернии» (1915 г.). Это был первый труд, посвященный характеристике климатических условий Пензенской области.

После Октябрьской революции, в 1918 г. гимназия была переименована в школу им. В.Г. Белинского. Помимо основной метеорологической станции на базе 1-ой гимназии работала «метеостанция» при училище садоводства, а так же управлением Рязано-Уральской железной дороги на железнодорожном вокзале, в апреле 1899 г., был открыт пункт для метеорологических наблюдений.

В 1928 г. в Пензе была открыта Народная обсерватория им. И.Н. Ульянова, и при ней была организована метеорологическая станция, уже на новом месте - между ботаническим садом и парком культуры им. В.Г. Белинского.

А когда в августе 1934 г. был построен новый аэропорт на южной окраине пригорода Пензы, за селом Терновка, куда была перенесена и областной Гидрометцентр, который располагается на этом месте и по настоящее время. Работа метеостанции не останавливалась и в годы Великой Отечественной войны. Да же в такое трудное для страны время, там регулярно снимались все метеорологические показатели и велись наблюдения.

По материалам климатических справочников СССР, под редакциями Е.И Янковской 1948 г. и 1955 г. приводятся данные по 16 метеостанциям области.

В 1958 г. был издан гидрометеослужбой при совете министров СССР «Агроклиматический справочник по Пензенской области» с целью обеспечения работников сельского хозяйства необходимыми данными.В 1972 г. Гидрометеослужбой СССР издается справочник «Агроклиматические ресурсы Пензенской области», ориентированный на рациональное ведение сельского хозяйства.

Заключение

Сотрудники отдела метеорологии Пензенского Гидрометцентра занимаются:

изучением особенностей климата территории области,

накоплением метеорологического материала,

непрерывными метеорологическим наблюдениями;

осуществляют контроль и руководство всей сетью Пензенской области.

Этот год в России объявлен «Годом Экологии», поэтому в заключении хочу сказать о том, что деятельность Пензенской метеостанции включает в себя и работу, направленную на улучшение экологической ситуации в городе. В разных районах Пензы располагаются четыре метеорологических поста, которые следят за показателями загазованности в нашем городе.

Таблица №4: Сеть наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха

Эти наблюдения очень важны и актуальны, т. к. Природа– это очень хрупкая система, даже небольшое смещение весов в одну сторону, может привести к худшим последствиям при очередном уравновешивании системы.

На сегодняшний день все показатели в пределах нормы. Анализ изменения содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в нашем городе за последние 10-15 лет показывает, что фоновое содержание антропогенных примесей в воздухе сохраняется существенно ниже установленных нормативов. В течение последних 10 лет радиационная обстановка в Пензе сохраняется спокойной. Следует отметить, что все значения объемной активности на шесть-семь порядков ниже допустимой среднегодовой объемной активности. По количеству выбросов вредных веществ в атмосферные слои Пенза считается достаточно благополучным российским городом. Объёмы загрязняющих веществ, попадающих в городской воздух из стационарных источников, ежегодно составляют порядка четырнадцати килограммов на одного жителя. По выбросам твёрдых вредных веществ и динамике выбросов Пенза причисляется к группе «экологически чистых» регионов. Незначительный уровень загрязняющих выбросов в атмосферу обусловлен стабильно невысокими объёмами выпускаемой промышленными производствами продукции и достаточной экологической эффективностью городских производств. По прогнозам специалистов, незначительные объёмы выбросов в атмосферные слои сохранятся на прежнем уровне за счёт средств, инвестируемых в природоохранные мероприятия. По показателям инвестиций в улучшение экологической обстановки Пенза находится в числе лидеров.

Значительное влияние на состояние атмосферного воздуха отмечается в результате выбросов автомобильного транспорта на автомагистралях и оживленных перекрестках. Кроме того существует опасность загрязнения асбестовой пылью воздуха вблизи Ж/Д путей. И, конечно же, неблагоприятно влияет на воздух периодическое массовое сжигание мусора осенью и весной, во время традиционных работ по уборке территории.

По данным химической лаборатории ЦГМС наибольшее количество загрязнений фиксируется в Октябрьском районе города. Такая неблагоприятная природная ситуация связана с деятельностью крупных промышленных предприятий ОАО «Пензхиммаш»; «Арбековская котельная» ОАО «Пензтяжпромарматура», а также интенсивностью движения транспортных средств на автомобильной магистрали. На территории этого района самая значительная среднегодовая концентрация вредных веществ.

Выводы:

На протяжении 175 лет на территории Пензы ведутся регулярные метеорологические наблюдения

На протяжении всего времени Пензенская метеостанция развивалась и совершенствовала свою работу, благодаря выдающимся личностям, которые ее возглавляли.

В сравнении с первой половиной ХIХ века в нашей области значительно потеплело, средняя годовая температура выросла почти на 8 градусов.

В результате проведенного исследования, подтвердилось предположение, что средняя годовая температура равна или близка в своем значении к средним температурам весны и осени.

Деятельность Пензенской метеостанции включает в себя контроль содержания загрязняющих веществ в воздухе. Тем самым вносит значительный вклад в улучшение экологической ситуации в городе.

Список используемой литературы

Сталь. А Рябинин «Материалы для Географии и статистики России, собранные офицерами генерального штаба – Пензенская губерния» от 1867 года в двух томах

Н. С. Овсянникова «История изучения геологии, рельефа и климата Пензенской области» 2009 год

О.В.Павлова Рукопись к статье для журнала «Метеорология и гидрология» «О предстоящем юбилейном событии в ФГБУ «Приволжское УГМС» в 2017 году - 175-летии начала регулярных метеорологических наблюдений в городе Пензе»

Климова А. И., Климов Г. К.,Лебедев Е. Л., Вершинин Н. Н., Ширшов А.В., Эркаев В. Н. «Экологические проблемы Пензенской области» (Учебное пособие)

http://greenologia.ru/eko-problemy/goroda/penza.html

penzameteo.ru/

ru.wikipedia.org

http://inpenza.ru/museums/ulyanov.php

5. Приложения

Приложение 1:

План размещения оборудования и приборов на метеорологической

площадке МС Пенза (РКС) (расстояния указаны в метрах, в масштабе 1:200) Полная программа наблюдений

Примечание: Схема расположения приборов на метеоплощадке обновлена 15.05.2015 года

ПЛАНЫ ПРОВЕРЕНЫ: 17.11.2015г.

1) Геодезический репер станции

2) Датчик анеморумбометра (М-63М-1)

3) Датчик ветра АМК

4) Флюгер с тяжёлой доской (ФТД)

5) Гололёдный станок

6) Столик для измерения радиации

7) Контроллер АМК

8) Будка психрометрическая

9) Снегомерная рейка №3

10) Будка для самописцев

11) Горизонтальный планшетный столик

12) Понижающий трансформатор (с заземлением)

13) Установка ГГО для сбора твёрдых осадков

14) Осадкомер Третьякова

15) Датчик жидких осадков (ДЖО)

16) Плювиограф

17) Тех.ящик (с проводкой)

18) Гелиограф

19) Снегомерная рейка №1

20) Установка ГГО для сбора жидких осадков

21) Оголённый участок для установки напочвенных и коленчатых термометров

Савинова (6х4)

22) Напочвенные термометры

23) Коленчатые термометры Савинова

24) Датчик температуры почвы АМК

25) Датчик температуры узла кущения АМК

26) «Погребок» для минимального термометра

27) Снегомерная рейка №2

28) Участок с естественным растительным покровом для установки почвенно-глубинных

термометров (ПВТ)

29) Мерзлотомер

30) Почвенно-вытяжные термометры

31) Полуденные линии

32) Ледоскоп__

Приложение 2:

Приложение 3:

Таблица №1: Средние годовые температуры

Приложение 4:

Таблица №2: Средне температуры (годовые и весна/осень) с 1852 по1854 г.

Таблица №3: Средне температуры (годовые и весна/осень) с 2014 по2016 г.