научная статья по теме ОЦЕНКА МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ГОРНОГО КЛАСТЕРА РАЙОНА КРАСНОЙ ПОЛЯНЫДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СПОРТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ ДЕТАЛЬНОЙ ПОГОДНО-КЛИМАТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ОЦЕНКА МИКРОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ГОРНОГО КЛАСТЕРА РАЙОНА КРАСНОЙ ПОЛЯНЫДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СПОРТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ ДЕТАЛЬНОЙ ПОГОДНО-КЛИМАТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ»

УДК 551.584(470.62)

Оценка микроклиматических условий горного кластера района Красной Поляны для обеспечения спортивных объектов детальной погодно-климатической информацией

Г. Б. Пигольцина*, Н. А. Зиновьева*

Выполнена детальная количественная оценка пространственной изменчивости основных элементов климата в горном кластере территории проведения зимних Олимпийских и Паралимпийских игр "Сочи-2014" с учетом результатов климатической обработки метеорологических наблюдений в районе спортивных объектов в сезоны 2009—2014 гг. Установлена закономерность микроклиматической изменчивости климатических показателей в горном рельефе, получены микроклиматические поправки, выполнена их привязка к режимным данным наблюдений опорных метеостанций. Разработана методика расчета температуры воздуха, скорости ветра, характеристик снежного покрова на разной высоте над уровнем моря на северном склоне хребта Аибга для любого года по данным наблюдений или прогноза опорных метеостанций.

Ключевые слова: зимние Олимпийские игры "Сочи-2014", горный рельеф, пространственная изменчивость, высотная зональность, микроклимат.

1. Введение

Район проведения зимних Олимпийских и Паралимпийских игр "Сочи-2014" расположен в окрестностях п. Красная Поляна на северном склоне хребта Аибга, прилегающем к долине р. Мзымта, и характеризуется сложным неоднородным строением подстилающей поверхности. Поскольку для горного рельефа характерна большая изменчивость погодно-климати-чес ких усло вий на близ ких рас стоя ни ях, пла ни ро ва ние и оцен ка возможности проведения соревнований на конкретных спортивных трассах требуют детального учета пространственной изменчивости основных элементов климата. Для решения этой задачи в Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова с 2008 по 2013 г. выполнялся цикл работ по оценке микроклиматической изменчивости наиболее важных для строительства и эксплуатации спортивных объектов климатических показателей. В результате были установлены закономерности вертикального распределения и микроклиматической изменчивости радиационного баланса, термического и ветрового режимов, режима увлажнения. Получены количест-

* Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова; e-mail: pigoltsina@yandex.ru, sun@main. mgo. rssi. ru.

венные значения микроклиматических поправок, на основании которых выполнено микроклиматическое районирование горного кластера по расчетным значениям температуры воздуха зимой и продолжительности залегания снежного покрова, а также построены крупномасштабные карты районов расположения олимпийских объектов по данным о температуре воздуха и характеристиках снежного покрова [3—8].

В настоящей статье представлена методика расчета пространственного распределения температуры воздуха, скорости ветра, высоты снежного покрова на северном склоне хребта Аибга для любого года по данным наблюдений реперных метеостанций с целью уточнения прогнозов погоды на конкретных спортивных объектах. На северном склоне хребта Аибга расположены спортивные комплексы "Горная Карусель", "Альпика-сер-вис", "Роза Хутор", в том числе горнолыжные трассы (скоростной спуск и слалом-гигант).

2. Материалы и методы исследования

В качестве исходной информации использовали данные наблюдений метеорологических станций Красная Поляна и Кордон Лаура, расположенных в долинах на высоте 566 и 575 м соответственно; снеголавинной станции Аибга, находящейся на вершине хребта Аибга на высоте 2225 м; данные 15 автоматических метеостанций, установленных в районе спортивных объектов горного кластера на разной высоте над уровнем моря. Одна из этих станций — Ветровая — расположена, как и станция Аибга, на гребне хребта на высоте 2320 м, остальные — на северном склоне хреб та Аибга.

Олимпийские объекты и спортивные трассы в горном кластере находятся в разных условиях рельефа в пределах 500—2300 м, поэтому для оценки микроклиматических особенностей территории необходимо учитывать изменение показателей как под влиянием абсолютной высоты над уровнем моря, так и под влиянием разных форм рельефа. Для учета этих факторов применяли многомерные статистические методы исследования микроклимата, методы расчета микроклиматической изменчивости метео-роло ги чес ких ве ли чин в слож ном рель е фе (как из вес тные, так и вновь раз-ра ботан ные в рам ках вы пол не ния дан ной те мати ки), ме тоды со став ле ния полей пространственного распределения климатических характеристик с использованием ГИС-технологий.

3. Микроклиматическая изменчивость температуры воздуха на северном склоне хребта Аибга

Средняя месячная температура воздуха. Одним из основных элементов климата является термический режим. От температуры воздуха зависит состояние спортивных трасс, эксплуатация системы искусственного снегообразования и т. д.

По мере поднятия по склону горного хребта, как известно, происходит закономерное понижение температуры воздуха. Для северного склона хребта Аибга изменчивость температуры с высотой получена по данным на блюде ний автомати чес ких стан ций, рас положен ных на раз ной вы соте

рассматриваемого склона. Средние многолетние значения температуры для склона получены расчетным методом по корреляционным зависимостям между значениями температуры на разной высоте с использованием средних многолетних значений температуры на станциях Красная Поляна и Аибга.

Связь между средней месячной температурой воздуха Тср (°С) и высотой над уровнем моря Н (км) можно выразить линейной функцией, но точнее она аппроксимируется полиномиальным уравнением второй степени. Для среднего многолетнего распределения средней месячной (суточной) температуры воздуха с высотой уравнения имеют следующий вид:

— для февраля

Тср = -0,00000195Н2 + 0,0000337Н + 1,8088;

— для марта

Тср = -0,000000257Н2 - 0,0048948Н + 7,0549.

Температура воздуха уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря, однако градиенты температуры (уменьшение температуры на 100 м высоты) не являются величиной постоянной, а изменяются как по высоте, так и по месяцам. В феврале градиент температуры ДТср изменяется с высотой в более широких пределах, чем в марте: от 600 до 2300 м ДТср изменяется в феврале от -0,3 до -0,9°С/100 м, в марте — от -0,4 до -0,7°С/100 м.

В табл. 1 пред став ле но верти каль ное рас пре де ле ние сред ней мно голет-ней средней месячной температуры воздуха в феврале и марте, а также приведены вертикальные градиенты температуры для этих месяцев. Жирным шрифтом выделены значения для станции Красная Поляна (566 м).

Естественно, что абсолютные значения температуры ниже 0°С и высота, начиная с которой отмечаются отрицательные значения температуры, в отдельные годы будут изменяться в зависимости от отклонения температуры в каждом конкретном году от средних многолетних значений, но закономерности распределения температуры с высотой более устойчивы во времени, чем абсолютные значения температуры.

Привязка средней месячной температуры на разной высоте к режимным данным наблюдений опорной метеостанции. Устойчивость во времени закономерностей пространственного распределения климатических показателей (относительных различий микроклимата) позволяет конкретизировать режимную метеорологическую информацию для отдельных участков территории [2, 4, 5]. Таким образом, чтобы для северного склона хребта Аибга определить среднюю месячную температуру на разной высоте над уровнем моря в любой другой год, нужно выполнить привязку (определить микроклиматические поправки) к режимным данным наблю-де ний опор ной ме те ос тан ции.

Методика определения микроклиматических поправок и привязка их к данным наблюдений опорной станции заключаются в следующем. Распределение температуры с высотой для определенного месяца как за отдельные годы, так и среднее многолетнее имеет одни и те же закономерности, поэтому с увеличением высоты места разность температуры средней многолетней и за этот же месяц конкретного года остается постоянной, т. е. на

Таблица 1

Средняя многолетняя средняя месячная температура воздуха (°С) на разной высоте над уровнем моря на северном склоне хребта Аибга в феврале и марте, вертикальные градиенты температуры (°С/100ж)

Высота, м Февраль Март

Тср А Тср Тср А Тср

566 1,2 4,3

600 1,1 4,2

700 0,9 -0,3 3,7 -0,4

800 0,6 -0,3 3,3 -0,5

1000 -0,1 -0,4 2,3 -0,5

1200 -1,0 -0,4 1,3 -0,5

1400 -2,0 -0,5 0,2 -0,6

1600 -3,1 -0,6 -1,0 -0,6

1800 -4,4 -0,7 -2,2 -0,6

2000 -5,9 -0,8 -3,5 -0,6

2200 -7,5 -0,8 -4,8 -0,7

2400 -9,3 -0,9 -6,2 -0,7

Примечание. Пояснения к этой и другим таблицам приведены в тексте.

каждом высотном уровне разность между средней многолетней температурой и температурой за конкретный год имеет одно и то же значение. Таким образом, на основе полученного среднего многолетнего распределения температуры воздуха с высотой (табл. 1) можно выполнить привязку температуры за разные годы к режимным данным опорной метеостанции и определить вертикальное распределение средней месячной температуры на северном склоне хребта Аибга для любого года. Для этого необходимо знать среднюю месячную температуру опорной метеостанции — много-лет нюю и за кон крет ный год (на блюда е мую или про гно зи руе мую).

В качестве опорной метеостанции в данном случае целесообразно взять станцию Красная Поляна, имеющую длинный ряд наблюдений. Расчет выполняется следующим образом. Сначала для станции Красная Поляна находится разность АТ между температурой конкретного года 71 (наблюдаемой или прогнозируемой) и средней многолетней Тср для соответствующего месяца:

АТ = 7, - 7ср.

Затем полученная разность АТ прибавляется к средним многолетним значениям температуры на каждом высотном уровне, приведенным в табл. 1:

71Н = 7ср н + АТ,

где 71 н и 7ср н — температура на высоте Н в конкретный год и средняя много лет няя соот ве тствен но.

Та ким об ра зом в лю бой год мож но опре де лить сред нюю ме сяч ную температуру воздуха как для отдельных участков, расположенных на разной высоте, так и для всего вертикального профиля склона.

4. Закономерность изменения скорости ветра с высотой на северном склоне хребта Аибга

Направление в

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком