Оценка теплого периода для определения оптимальных условий ведения сельского хозяйства на территории юга Западной Сибири

Формула для расчета ГТК имеет вид (по [5]):

(1)

ΣR - сумма осадков за месяцы;

ΣT- сумма среднесуточных значений температуры воздуха больше 10 °С.

Индекс ГТК является безразмерным коэффициентом. В этом случае суммирование в формуле для вычисления ГТК производится для летних месяцев, т. е. для периода июнь

– август.

3.1 Данные исследовательской работы

Для настоящего исследования была создана база данных за 45-летний период с 1960 по 2005 г., из среднесуточной температуры воздуха и среднесуточной суммы осадков за теплый период. Общий объем за 45 летних (теплых) периодов составил 203130 значений. Расчет выполнялся на основе рядов значений гидрометеорологических величин по станциям Красноярск, Минусинск, Рубцовск, Барнаул, Барабинск и Омск. А также число Вольфа за исследуемый период.

Данные были взяты из электронного каталога метеорологических данных международного обмена [9] . Данные представлены в виде выборки летних месяцев с учетом среднесуточной температура >10 ºС. таблицы А1, А2, А3 из приложения А, в которых размещены полученные статистические характеристики индекса ГТК по территории юга Западной Сибири по месяцам и общие за период исследования, а также значение ГТК по станциям. В целях сравнения осредненного индекса ГТК по югу Западной Сибири был предложен показатель солнечной активности (число Вольфа). Данные показателя были взяты из электронной базы данных Национального агентства по аэронавтике и исследованию космического пространства (National Aeronautics and Space Administration) NASA. Число Вольфа представляется в виде осредненных значений за летние месяцы в период с 1960 по 2005 год. Таблица Б1 показывает сравнение ранжированных рядов данных индекса ГТК и числа Вольфа из приложения Б. Данные сумм среднесуточных температур >10ºС и сумм осадков представлены в таблицах В1 и В2 из приложения В, в которых размещены статистические характеристики температуры воздуха и осадков по территории юга Западной Сибири.

3.2 Анализ температурно–влажностного режима по территории юга Западной Сибири

Исследования температурно – влажностного режима территорий очень важен для многих отраслей экономики страны, особо важной отраслью является сельское хозяйство. Сельскохозяйственные культуры полностью зависят от температурного и влажностного режима, особенно в период роста и созревания. Западная Сибирь является зоной рискованного земледелия, потому что, возможны заморозки в любой летний месяц, за исключением самых южных районов Западной Сибири. Так же возможны сильнейшие атмосферно – почвенные засухи и суховеи. Все эти проблемы сказываются на урожайности сельскохозяйственной продукции, а это в свою очередь влияет на социально – экономическую сферу Российской Федерации, приводящие к росту цен на основные продукты питания. Таким образом, оценка температурно – влажностного режима территории Западной Сибири очень важна.

На рисунке 1 приводится временной ход сумм температур за период >10 ºС, осредненных по исследуемой территории, а также линия осреднения полиномом второй степени, которая аппроксимирует изменение сумм температур во времени.

Рисунок 1 – Изменение сумм температур воздуха по территории юга Западной Сибири

При анализе рисунка 1 за последние 30 лет происходит увеличение сумм температур. В целом для территории юга Западной Сибири среднее значение суммы активных температур равняется 1661,9 ºС. Это говорит о том, что территория юга Западной Сибири получает большое количество тепла, что, следовательно, приводит к благоприятным условиям ведения сельского хозяйства в летнее время. Линия тренда нам показывает, что за 45 летний промежуток времени происходит увеличение суммарной температуры. Как видно из таблицы 5, больший рост суммарной температуры приходятся на Красноярск, Барнаул и Рубцовск. Максимальные суммы 2076,6 ºС наблюдаются в Рубцовске, а минимальные 1380,2 ºС в Барабинске, это говорит о том, что прослеживается зональность распределения температур на земном шаре, и следовательно более северные территории южной части Западной Сибири получают меньшее количество тепла.

На рисунке 2 приводится временной ход сумм осадков, осредненных по исследуемой территории, а также линия осреднения также полиномом 2й степени, которая показывает изменение сумм температур во времени.

Рисунок 2 - Изменение сумм осадков по территории юга Западной Сибири

При анализе рисунка 2, за период 45 лет происходит незначительное увеличение сумм осадков. В целом для территории юга Западной Сибири среднее значение суммарных осадков равняется 164,4 мм. Это говорит о том, что территория юга Западной Сибири получает оптимальное количество осадков в теплый период. Линия осреднения нам показывает, что за 45 летний промежуток времени происходит некая эпизодичность изменения сумм осадков. Как видно из таблицы В2 (приложение В), небольшой рост сумм осадков приходится на район станции Барнаул. Максимальные суммы 382 мм наблюдаются в Красноярск, а минимальные 30,9 мм в Рубцовске.

Таким образом, территория Западной Сибири находится в сравнительно оптимальных условиях тепло-влагообеспеченности в летний период. Большое количество выпадающих осадков, около половины годовой нормы (400 мм), компенсируются большим количеством поступающего тепла, что в свою очередь приводит к высокому уровню испарения, а также транспирации растений, что в свою же очередь является благоприятным условием произрастания сельскохозяйственных культур на территории Западной Сибири. В свою очередь, соотношение сумм температур и осадков явно описывает индекс тепловлагообеспеченности ГТК.

3.3 Анализ индекса ГТК по территории юга Западной Сибири

По станциям, выбранным для настоящего исследования по выше описанной методике был проведен расчет индекса ГТК. На рисунке 3 приводится временной ход индекса ГТК, осредненный по исследуемым станциям, а также линия полиномиального тренда, которая показывает изменение индекса во времени.

Рисунок 3 – Индекс ГТК, осредненный по станциям юга Западной Сибири

При анализе рисунка 3, использовалась шкала классификации уровней тепловлагообеспеченности по ГТК [5]. Согласно шкале, оптимальные условия тепло-влагообеспеченности по индексу ГТК в пределах от 1,1 до 1,4 являются наиболее благоприятными для ведения сельского хозяйства, а так же развития биогенных процессов в летние месяцы. Низкое значение индекса ГТК<1, говорит о том, что для летних месяцев было характерно увеличение доли сумм температур по сравнению с долей осадков.

За последние 30 лет происходит увеличение повторяемости экстремальных высоких температур и экстремально малого количества выпавших осадков. Такие значения ГТК могут привести к опасным гидрометеорологическим явлениям, таким как суховеи и атмосферная засуха, переходящая в почвенную засуху. В результате происходит увеличения числа пожаров, а так же наносится большой ущерб сельскому хозяйству, связанный с увеличением транспирации растений, которое приводит к ссыханию культурной растительности.

 Скачать реферат