Использование местоположений для расчета показателей тепла и влаги
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Культура народов Причерноморья |
|---|---|
| Datum: | 2009 |
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Кримський науковий центр НАН України і МОН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/24622 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Использование местоположений для расчета показателей тепла и влаги / В.А. Боков, В.О. Смирнов // Культура народов Причерноморья. — 2009. — № 172. — С. 187-192. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-24622 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Боков, В.А. Смирнов, В.О. 2011-07-17T19:18:36Z 2011-07-17T19:18:36Z 2009 Использование местоположений для расчета показателей тепла и влаги / В.А. Боков, В.О. Смирнов // Культура народов Причерноморья. — 2009. — № 172. — С. 187-192. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 1562-0808 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/24622 631.432 ru Кримський науковий центр НАН України і МОН України Культура народов Причерноморья Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ Использование местоположений для расчета показателей тепла и влаги Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Использование местоположений для расчета показателей тепла и влаги |
| spellingShingle |
Использование местоположений для расчета показателей тепла и влаги Боков, В.А. Смирнов, В.О. Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| title_short |
Использование местоположений для расчета показателей тепла и влаги |
| title_full |
Использование местоположений для расчета показателей тепла и влаги |
| title_fullStr |
Использование местоположений для расчета показателей тепла и влаги |
| title_full_unstemmed |
Использование местоположений для расчета показателей тепла и влаги |
| title_sort |
использование местоположений для расчета показателей тепла и влаги |
| author |
Боков, В.А. Смирнов, В.О. |
| author_facet |
Боков, В.А. Смирнов, В.О. |
| topic |
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| topic_facet |
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Культура народов Причерноморья |
| publisher |
Кримський науковий центр НАН України і МОН України |
| format |
Article |
| issn |
1562-0808 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/24622 |
| citation_txt |
Использование местоположений для расчета показателей тепла и влаги / В.А. Боков, В.О. Смирнов // Культура народов Причерноморья. — 2009. — № 172. — С. 187-192. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT bokovva ispolʹzovaniemestopoloženiidlârasčetapokazateleiteplaivlagi AT smirnovvo ispolʹzovaniemestopoloženiidlârasčetapokazateleiteplaivlagi |
| first_indexed |
2025-11-25T20:39:05Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:39:05Z |
| _version_ |
1850527552929529856 |
| fulltext |
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
187
Боков В.А., Смирнов В.О. УДК 631.432
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЙ ДЛЯ РАСЧЕТА
ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕПЛА И ВЛАГИ
ВВЕДЕНИЕ
Среди методов, используемых для объяснения географических явлений и их пространственного про-
гноза, самое широкое распространение получил метод анализа местоположений. Его истоки восходят к ра-
ботам Г.П.Высоцкого, Б.Б.Полынова, Л.Г.Раменского. Современные подходы в этом направлении изложе-
ны работах П.Хаггета, Э.Неефа, Б.Б.Родомана, А.Ю.Ретеюма, Э.Г.Коломыца и др. Развернутый анализ роли
местоположений и пространственных структур в формировании географических явлений дал
М.Д.Гродзинский [2]. Детально возможности пространственного анализа изложены а работах
А.Н.Ласточкина [8, 9], сформулировавшего концепцию геотопологического детерминизма.
Большой интерес вызывает возможность расчета показателей тепла и влаги территорий, ландшафтов на
основе местоположений. К ним относятся составляющие радиационного, теплового и водного баланса, а
также температурные показатели, в особенности суммы активных температур.
Отметим, что решение этой задачи проводилось во многих работах. Пространственный позиционный
анализ широко использовался при рассмотрении гидрометеорологических явлений, в частности при анализе
тепловлагообеспеченности. Это возможно на основе решения двух задач – прямой и обратной. Прямая за-
дача заключается в установлении на базе некоторой территории закономерностей влияния характеристик
местоположений на показатели тепла и влаги. Она решается в ходе наблюдений на репрезентативных уча-
стках, в которых проводят наблюдения за соотношениями местоположений и характеристиками ландшафта.
Итогом является определение функции, связывающей эти явления.
Обратная задача: определение (диагноз и прогноз) показателей, характеристик в пределах, не охвачен-
ных непосредственными наблюдениями элементарных ландшафтов с учетом полученных при решении
прямой задачи корреляций между характеристиками ландшафта и местоположениями. Для этого данные,
полученные при решении прямой задачи на некотором количестве точек, распространяют на другие терри-
тории.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Выделение местоположений
Каждая точка (в географическом смысле) имеет местоположение, отличающееся от других. Однако
группы точек со сходными чертами местоположений обычно объединяют в участки, которые получили из-
вестные названия: верхние, средние и нижние части склонов, подножия склонов и т.д. Эта процедура связа-
на с процессом типизации. В зависимости от соотношения степени дискретности и континуальности ланд-
шафта различается степень точности расчетов: при значительной континуальности объединение точек в
контуры местоположений неточности в расчетах возрастают, поскольку каждый контур характеризуется
одним значением, которое в действительности справедливо лишь для ядра участка. При большой дискрет-
ности территории с наличием резких граней ошибка этого типа уменьшается.
Этот тип ошибки уменьшается при использовании местоположений-точек, задаваемых при использова-
нии ГИС-технологий. Однако при классическом картографическом анализе точечный анализ невозможен
из-за громадного объема расчетов. Кроме того, точечный анализ не позволяет увидеть общие закономерно-
сти территориальных структур, не дает возможности использовать преимущества типизации явлений. Оче-
видно наибольшие возможности связаны с одновременным использованием обоих типов анализа.
Местоположения и системы координат
Местоположения фиксируются в определенных системах координат. Можно различать следующие сис-
темы координат:
1.Формальные, когда координаты используются для привязки объектов. Таковы, например, долгота и
прямоугольная сетка на топографических картах.
2.Относительно объектов-факторов, что реализуется, например, в позиционном подходе Б.Б. Родомана
и нуклеарных системах А.Ю. Ретеюма [10].
3.Относительно потоков вещества и энергии в соответствии с градиентом трансформации потоков.
4.Относительно фоновых распределений параметров (показателей).
5.Относительно параметров в признаковых пространствах, оси которых образуют температура, сумма
температур, влажность и др. Такие пространства могут быть многомерными: четырехмерными, пятимер-
ными и более.
Понятно, что формальная система координат имеет ограниченное применение и для расчетов непри-
годна. Вторая система – относительно объектов-факторов – обладает с точки зрения поставленной задачи
тем недостатком, что размещение объектов-следствий в этом случае связывается со многими явлениями,
упорядочиваемыми вокруг объекта-фактора. Фактически поле вокруг объектов формируется множеством
потоков вещества и энергии. Поэтому для расчетов необходим учет отдельно каждого потока. Признаковые
и параметрические пространства позволяют проводить анализ положения явления относительно разнооб-
разных факторов. Если факторы имеют скалярную природу (например температура), то геометрическая ин-
терпретация местоположений затруднительна. Но нередко факторы соответствуют геометрическим катего-
риям (высота, широта и др.). В этом случае они удобны как для алгебраического, так и для геометрического
анализа. Ниже об этом будет сказано.
Боков В.А., Смирнов В.О.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЙ ДЛЯ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕПЛА И ВЛАГИ
188
Таким образом, наиболее удобными системами координат для расчетов являются координаты в системе
потоков (третий пункт), параметров (четвертый пункт) и координаты, образуемые векторными параметра-
ми. Они позволяют производить расчеты непосредственно с конкретными потоками тепла и влаги, а также
параметрами.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Пространственные уровни в географии
В географии выделяют как минимум три пространственных уровня: глобальный, региональный и ло-
кальный. На каждом уровне можно выделить грани (геотопы по Ласточкину, морфотопы по Гродзинскому),
которые можно рассматривать в качестве элементарных единиц приема внешних (для ландшафта) потоков.
Например, на карте масштаба 1:5000000 можно выделить склоны крупных горных систем (Анды, Кордиль-
еры, Альпы и др.), которые трансформируют воздушные массы и приводят к большим контрастам темпера-
туры и атмосферных осадков. Но, различия в увлажнении, связанные с метелевым переносом снега, прояв-
ляются не на этом уровне, а на локальном, то есть на уровне масштаба 1:1000 – 1:10000.
Соответственно этому выделяются и пространственные уровни местоположений. Классическим приме-
ром местоположений на региональном уровне является размещение основных типов зональных ландшаф-
тов в соответствующих частях материков, что хорошо видно на модели идеальной зональности (И.Вальтер,
А.М.Рябчиков, Лукашева и др.). Например, районы средиземноморского типа климата и средиземномор-
ских ландшафтов соответствуют западным секторам материков в субтропическом поясе.
Соотношение местоположений и потоков и полей
Каждое местоположение на каждом пространственном уровне обладает способностью определенным
образом воспринимать потоки вещества и энергии.
Любой участок, любое место одновременно подвергаются действию многих потоков. Однако эффек-
тивное преобразование потока осуществляют лишь местоположения определенного масштаба. Например,
широта как фактор местоположения дифференцирует величину солнечной радиации. Но эта дифференциа-
ция эффективна при широтных различиях в несколько десятков минут (десятков километров), а на уровне
склонов оврагов или холмов ее не учитывают из-за малых значений. Наоборот, из-за метелевого переноса
снега создаются различия между склонами холмов, оврагов и балок, но никак не между макросклонами
горных систем.
Фоновые поверхности и локальные неоднородности
Каждая точка и участок находятся одновременно в пределах нескольких местоположений. Пространст-
венные градиенты характеристик в разных системах местоположений различны: например, в зонально-
широтной системе координат изменение величины суммарной радиации измеряется следующими величи-
нами: на 10 широты (111 км) в интервале 45-500 в июле суммарная радиация изменяется на 0,06 ккал/см2 в
месяц, в январе – на 0,38. Разница между северной и южной частями Крыма (расстояние 202 км) равна при-
мерно 20 широты, что уже ощутимо. Но гораздо значительнее – в десятки и даже сотни раз - различия в по-
ступлении солнечной радиации на склоны.
Температура в январе изменяется в центральной и восточной Европе в среднем на 10 С на 125 км, в ию-
ле – 10 С на 300 км. Тем самым при расстояниях в 10 км разница составит менее 0,10 С в январе и 0,030 С в
июле. Эти величины значительно перекрываются другими эффектами: высотной поясностью, барьерным
эффектом гор, инсоляционным эффектом. Поэтому на уровне Крымских гор, при сравнении их северной и
южной частей эффекты широты обычно не учитывают.
Два понимания местоположений
Сложилось два подхода к определению содержания понятия местоположение. В одном случае оно
трактуется как чисто пространственная геометрическая характеристика, характеризуемая такими парамет-
рами как расстояние до объектов-факторов, положение в поле полей и потоков, ориентацией относительно
потоков и т.д.
Следует ли свести местоположение только к геометрическим, пространственным характеристикам, к
элементам рельефа и характеризовать лишь морфологическими признаками: уклоном, экспозицией, поло-
жением на профиле и пр.? Есть ли участки на земной поверхности, которые характеризуются лишь крутиз-
ной, ориентацией относительно сторон горизонта и потоков, а также ориентацией относительно соседних
участков ? Некоторые поверхности, например скальные, могут приближаться к идеальным плоскостям, но
все-таки не являются ими. У подавляющего большинства поверхностей (граней рельефа) велика шерохова-
тость, они покрыты растительным покровом, что придает их свойствам особый характер. Таким образом,
изменение таких свойств поверхности, как отражательная способность, шероховатость, ярусность расти-
тельного покрова и др., приводит к изменению характера встречи потока, его трансформации.
Если рассматривать местоположения в сопряжении с потоками, то выясняется, что морфологические
признаки (крутизна, экспозиция, положение на профиле) позволяют дифференцировать лишь некоторые
потоки. Речь идет о прямой солнечной радиации, рассеянной радиации, эффективном излучении. Для этих
потоков не имеют значения другие характеристики граней рельефа: шероховатость, цвет и отражательная
способность, инфильтрационные способности и др. Местоположения в неком чистом виде предполагают
учет лишь рельефа, однако последний может описать местоположение только применительно к прямой и
рассеянной радиации и эффективному излучению. А для поглощенной радиации решающим
фактором выступает отражательная способность поверхности. Поэтому для поглощенной радиации место-
положения должно характеризоваться также таким признаком как альбедо. Можно ли представить как ме-
стоположение влияет на величину поглощенной радиации ? Частично да, поскольку при прочих равных ус-
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
189
ловиях поглощенная радиация склоном южной экспозиции будет выше по сравнению с радиацией погло-
щенной склоном северной экспозиции из-за большей засушливости и формирования здесь более ксерофит-
ных сообществ. Это соотношение обязательно реализуется, если альбедо этих склонов будет одинаковым.
Но у южного склона альбедо может быть значительно выше, а поэтому величина поглощенной радиации
может оказаться менее значительной. Представить же поверхность, не обладающей альбедо, невозможно.
Рассмотрим еще один пример – характер перераспределения воды на склоне. При прочих равных усло-
виях нижележащие склоны будут получать большее количество воды по сравнению с вышележащими. Но
реальное перераспределение воды зависит также от формы склона (выпуклые, прямые или вогнутые; ди-
вергентные или конвергентные) и особенно сильно от инфильтрационных свойств почвы, характера под-
стилки (ветоши) и растительного покрова. Таким образом, местоположение на склоне лишь частично (при-
чем, не решающим образом) определяет характер перераспределения воды. Например, М.И.Львович пока-
зал, что на склоновый сток больше влияет подстилка, чем крутизна.
Таким образом, для стока, снега и многих других процессов и потоков уже невозможно представить
местоположение в неком чистом виде, очищенном от таких характеристик ландшафта как почвы, расти-
тельность и др.
Таковы же атмосферные осадки: при проекции на склоны горных хребтов они реагируют не только на
крутизну и экспозицию, но и на расчлененность крупного склона, а также на облесенность поверхности.
Известно, что как расчлененность, так и облесенность влияют на количество выпадающих осадков [6, 7, 4].
Таким образом, степень влияния местоположения на явление или степень определения явления место-
положением может колебаться в больших пределах: от практически 100%-ного определения (прямая радиа-
ция) до сравнительно небольшого влияния (поверхностный сток).
Таким образом, поскольку в характеристики местоположения не входят многие важные показатели
(шероховатость, альбедо, проективное покрытие и др.), говорить о роли местоположений в «чистом» виде в
дифференциации характеристик можно только относительно лишь некоторых, например относительно
прямой радиации. В других случаях речь может идти о роли геотопов в аспекте «при прочих равных ус-
ловиях». Например, можно утверждать, что величина суточной суммы радиации, поглощенной южным
склоном, будет выше ее величины, поглощенной северным склоном, лишь в том случае, если альбедо по-
верхности южного склона не будет настолько выше альбедо поверхности северного склона, что это ком-
пенсирует разность, обусловленную углом наклона. Безусловно, основное утверждение будет справедли-
вым при одинаковых величинах альбедо.
Еще один пример связан с величиной воды, просочившейся в почву на двух участках на склоне – верх-
нем и нижнем. В подавляющем большинстве случаев часть воды, стекшей с верхнего участка, попадет на
нижний, что обусловит несколько большую величину воды, просочившейся в грунт на нижнем участке.
Однако, если на верхнем участке грунт будет обладать очень высокими инфильтрационными способностя-
ми, а интенсивность дождя не будет слишком велика, то перераспределения воды между участками не бу-
дет, отчего основное утверждение не будет справедливым.
Поэтому используется и широкая трактовка понятия – в этом случае местоположение включает также
разнообразные ландшафтные характеристики: почвенного покрова, растительности, климата и т.д. Внутри
ландшафта происходит трансформация и перераспределение тепла и влаги, в чем участвуют почвенный и
растительный покров, горные породы и другие характеристики. Например, склоновый сток возникает внут-
ри ландшафта, и на сток каждого участка влияют как характер местоположения, так и такие свойства ланд-
шафта как инфильтрационные свойства грунта, подстилка, проективное покрытие растительного покрова и
т.д. Количественно разграничить толь тех и других очень сложно или невозможно.
В качестве рабочего определения назовем местоположения, учитывающие только пространственные
геометрические характеристики, местоположениями 1 порядка, а местоположения, характеризуемые так-
же разнообразными свойствами ландшафта, местоположениями 2 порядка.
Для чего выделяются геотопы
А.Н.Ласточкин [9] считает понятия геотоп и местоположения синонимами. Однако имеет смысл их раз-
граничить. Выделение геотопов (понимаемых по А.Н.Ласточкину) следует рассматривать как первый этап
выделения и анализа местоположений. Дело в том, что взаимодействие разномасштабных потоков вещества
и энергии с деятельной поверхностью, в том числе с гранями рельефа, различается в зависимости от мас-
штаба последних, причем изменение характера взаимодействия идет постепенно. Тем самым для разных
потоков грани геотопов, выделяемых А.Н.Ласточкиным, будут по-разному соотноситься с местоположе-
ниями. Тем не менее, геотопы Ласточкина выделять необходимо: они в «чистом» виде отображают геомет-
рию ландшафта, что удобно как точка отсчета.
Соотношение местоположений и потоков вещества и энергии
Перечислим основные переносы вещества и энергии, которые трансформируются при перемещении по
равнинным территориям, а также экспозиционными плоскостями:
1. Движение воздушных масс (в пассатах, циклонах, антициклонах, муссонах и т.д.). Они реагируют на
формы рельефа высотой в первые сотни метров и более. На наветренных склонах имеет место увеличение
атмосферных осадков, на подветренных – уменьшение. Эти различия возрастают с ростом высоты подня-
тий (примеры ряда: Уральские горы – Кавказ - Анды). Кроме того, горные хребты оказывают барьерное
воздействие на воздушные массы, что приводит к различиям температуры на склонах. Это отчетливо про-
является в Крыму, где зимние северо-восточные потоки холодного воздуха не могут перевалить главную
гряду и вынуждены ее обходить, что приводит к частичному нагреванию воздуха на ЮБК.
Боков В.А., Смирнов В.О.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЙ ДЛЯ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕПЛА И ВЛАГИ
190
2.Перенос воздуха при местных циркуляциях атмосферы и охватывающие нижние сотни метров. Здесь
также возникают разнообразные эффекты, связанные с наветренными и подветренными склонами и т.д.
Бризы, например, способствуют уменьшению количества конвективных осадков.
3.Потоки прямой солнечной радиации. На глобальном и региональном уровнях его дифференциация
связана с географической широтой, а также с облачностью, влажностью воздуха и прозрачностью атмосфе-
ры. На мезо- и микроуровне распределение солнечной радиации сильно дифференцируется благодаря кру-
тизне и экспозиции склонов. Наряду с этим имеет значение затененность склона соседними склонами.
4.Поток рассеянной радиации. Она максимальна на горизонтальной поверхности и уменьшается на
склонах, поскольку, чем круче склон, тем с меньшей части небосвода попадают на него рассеянные лучи.
5.Величина эффективного излучения (как разность потока излучения земной поверхности противоиз-
лучения атмосферы). Он максимален с горизонтальной поверхности и минимален со склона.
6.Вертикальные жидкие атмосферные осадки. Они чаще всего падают под некоторым углом к горизо-
нальной поверхности, смещаясь под действием ветра, поэтому их величина несколько выше на наветрен-
ных склонах и ниже на подветренных (на 5-7% по сравнению с горизонтальной поверхностью [15].
7.Поверхностный сток. Склоновое движение воды. Дифференциация, связанная с этим процессом, про-
является на локальных уровнях, обычно в пределах между ближайшими эрозионными врезами.
8. Перенос снега при метелях. Процесс дифференциации эффективен на локальных уровнях, поскольку
снегоперенос заканчивается в любом сколько-нибудь глубоком эрозионном врезе (овраг, балка, лог).
Перечисленные потоки по-разному проявляют себя на разных пространственных уровнях. На глобаль-
ном уровне - размеры, измеряемые тысячами километров и более - 10 3 км и более, основные процессы,
формирующие территориальную картину, это поле солнечной радиации и поля тепло- и влагообмена, фор-
мирующиеся в результате функционирования атмосферной циркуляции. На этом уровне формируются
климатические и географические пояса. Географические (ландшафтные) зоны имеют размеры несколько
меньшие – сотни-тысячи километров - 10 2 - 10 3 км. Этот уровень можно назвать макрорегиональным. На
этом уровне наряду с широтно-радиационным и циркуляционным факторами начинают действовать оро-
графический фактор первого порядка (то есть влияние крупнейших горных систем). Из-за него происходит
деформация пространственных полей облачности, радиации, температуры, испарения, атмосферных осад-
ков и всех других характеристик. Основное значение при этом имеют такие факторы как высотный гради-
ент температуры и атмосферных осадков (они относительно постоянны и находятся в пределах 0,5-0,6 0С /
100 м и 50-70 мм/100 м), а также барьерных эффектов. Барьерные эффекты проявляются у температуры при
широтной или субширотной ориентации гор и большей частью в умеренных и субтропических широтах. В
этом случае задержка хребтом холодных воздушных масс приводит к повышению зимних температур на
противоположной стороне хребта (характерный пример - в Крыму). Если хребет ориентирован меридио-
нально, то температурные контрасты наветренных и подветренных склонов практически не проявляются.
Также мало проявляются контрасты склонов у хребтов широтной ориентации в высоких широтах (субпо-
лярных и полярных) и низких (приэкваториальных) широтах, что связано со слабой пространственной кон-
трастностью температуры в этих широтах. Таким образом, наиболее значительная пространственная кон-
трастность наблюдается в средних широтах.
Действие горных хребтов на атмосферные осадки более универсально: на наветренных склонах имеет
место дополнительное количество осадков (барьерные осадки), а на подветренных склонах – осадки
уменьшаются, что связано с дождевой «тенью» (или проявлением фенового эффекта в широком смысле
слова).
Но осадки возрастают не только на наветренных склонах, но и перед хребтами. Это осадки называют
осадками предвосхождения.
Барьерные эффекты в горах проявляются на сравнительно небольших расстояниях – чаще всего на рас-
стоянии десятков километров, реже на расстоянии первых сотен километров или нескольких километров
(то есть наиболее часто 10 2 км, реже 10 3 или 10 1 км ).
Сами процессы взаимодействия имеют ту же самую природу, что и на глобальном уровне, но террито-
риальная картина соответствует форме и ориентации горных систем.
Макрорегиональный уровень накладывается на глобальный, происходит пространственная суперпози-
ция картин распределения. Это взаимодействие носит в основном характер простого наложения в простран-
стве и сложения факторов, то есть при минимуме эффектов синэргизма. Н.Н. Гарцман показал, что такой
характер возникновения у так называемой дислокационной зональности.
На уровне десятков-сотен километров - 10 1 - 10 2 км - приобретают значение такие факторы как рас-
члененность рельефа, литологическая дифференциация и, особенно, местоположение.
На локальном уровне действуют некоторые из названных эффектов, но к ним добавляются новые. Вы-
сотный температурный градиент уже не имеет того значения, поскольку в пределах небольших по высоте
холмов и гряд изменение температуры с высотой невелико. В большей степени изменение ландшафтов с
высотой на локальном уровне происходит по иным причинам, а именно в форме проявления склоновой
микрозональности: перераспределение вниз по склону воды, рыхлого материала, химических элементов,
сток холодного воздуха. Действие этого эффекта как бы противоположно действию высотного градиента
температуры и осадков: если высотная поясность характеризуется появлением более увлажненных ланд-
Проблемы материальной культуры – ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ
191
шафтов с ростом высоты, то на локальном уровне увлажнение ландшафтов растет с уменьшением высоты,
то есть вниз по склону.
Задержание холодных арктических низких зимних воздушных масс горами приводит к повышению
температуры на ЮБК и в юго-западном секторе предгорий.
Однако изменение ландшафтов с высотой на локальном уровне происходит по иным причинам, а имен-
но в форме проявления склоновой микрозональности: перераспределение вниз по склону воды, рыхлого ма-
териала, химических элементов, сток холодного воздуха. Действие этого эффекта как бы противоположно
действию высотного градиента температуры и осадков: если высотная поясность характеризуется появле-
нием более увлажненных ландшафтов с ростом высоты, то на локальном уровне увлажнение ландшафтов
растет с уменьшением высоты, то есть вниз по склону.
Солнечная радиация и эффективное излучение
Расчет прямой, рассеянной и суммарной радиации включает, прежде всего, использование методики,
разработанной в Главной геофизической обсерватории: производится переход от солнечной радиации при
безоблачном небе к радиации при действительных условиях облачности с использованием данных метео-
рологических станций. Расчет эффективного излучения производится на основе данных по температуре и
влажности воздуха, измеренных на метеорологических станциях. К сожалению, плотность метеорологиче-
ских станций невелика.
Эффекты широтных инсоляционных различий на 10 широты (111 км) в интервале 45-500 в июле сум-
марная радиация изменяется на 0,06 ккал/см2 в месяц, в январе – на 0,38.
Разница между северной и южной частями Крыма (расстояние 202 км) равна примерно 20 широты, что
уже ощутимо.
На втором этапе производится расчет прямой и рассеянной радиации и эффективного излучения, при-
ходящих на склоны. Методика расчета этих потоков на склоны была впервые разработана П.Т. Смоляковым
в 30-е годы ХХ века, а затем неоднократно модифицировалась [16]. Впоследствии была разработана также
методика расчета затенения потоков радиации окружающими поднятиями. Авторы пришли к выводу о не-
обходимости разграничения затенения трех порядков: ближайшими склонами, положительными формами
рельефа, расположенными на расстоянии первых километров, и главной грядой Крымских гор. В ряде слу-
чаев затенение уменьшает величину приходящей прямой радиации более чем на 50%. Особенно впечатляет
эффект затенения нижних частей крутых склонов южной экспозиции в глубоко врезанных оврагах. В ре-
зультате, увлажнение таких склонов настолько повышается, что позволяет произрастать лесам.
Температура воздуха и суммы температур
Для получения фоновых значений температуры следует использовать мелкомасштабные карты. Разни-
ца между северной и южной частями Крыма (расстояние 202 км) равна примерно 20 широты, что уже ощу-
тимо. Температура в январе изменяется в центральной и восточной Европе в среднем на 10 С на 125 км, в
июле – 10 С на 300 км. Тем самым при расстояниях в 10 км разница составит менее 0,10 С в январе и 0,030 С
в июле. Эти величины значительно перекрываются другими эффектами: высотной поясностью, барьерным
эффектом гор, инсоляционным эффектом. Поэтому на уровне Крымских гор, при сравнении их северной и
южной частей эффекты широты обычно не учитывают. Переход от фонового значения к величинам, свя-
занным с ролью экспозиций склонов, положением на вершинах или в долинах, производится по таблицам,
составленным сотрудниками ГГО.
Аналогичный подход следует использовать при расчете величины испаряемости.
Атмосферные осадки
Для изучения их пространственной дифференциации были использованы данные 150 метеорологиче-
ских станций и постов в Крыму. Их выпадение дифференцируется многими факторами. Наиболее очевид-
ное влияние оказывает высота над уровнем моря. На их величину оказывают влияние также расстояние до
моря (чем ближе к морю, тем ярче проявляется бризовая циркуляция, снижающая конвективные процессы и
тем самым величину атмосферных осадков. Атмосферные осадки увеличиваются на наветренных склонах
хребтов. На более низком пространственном уровне проявляется роль относительной высоты пункта, опре-
деляемой по разности высоты пункта и средней высоты окружающей местности в радиусе 6 км.
Фоновое (широтно-зональное) распределение атмосферных осадков образует градиент, равный при-
мерно 40 мм /100 км. Количество осадков уменьшается с северо-запада на юго-восток. Внутри полуострова
изменение осадков происходит гораздо интенсивнее и обусловлено такими факторами как эффекты навет-
ренности и подветренности, высота над уровнем моря, расчлененность и облесенность поверхности.
Оценим каждый эффект. Любой остров (на более крупном уровне – материк), окруженный морем (во-
доемом), формирует особые ряды, связанные с влиянием на климатические, а затем и ландшафтные харак-
теристики. С климатологической точки зрения Крымский полуостров вполне можно считать островом, ко-
им он становился неоднократно в новейшей геологической истории и в буквальном смысле. В прибрежной
зоне возникают бризы, благодаря которым снижаются количество облачности и конвективных осадков. На-
ряду с этим уменьшение количества осадков в прибрежной зоне связано с меньшей высотой над уровнем
моря. Благодаря этим факторам годовое количество осадков в центральной части полуострова (Клепинино)
примерно на 150 мм выше по сравнению с осадками на побережье. Величина высотного градиента осадков
в Крыму равна примерно 60 мм/100 м, а высота центральной части Крыма равна примерно 120 м. Таким об-
разом, можно считать, что благодаря высотному градиенту количество осадков над центром полуострова
повышается на 70 – 75 мм/год. Тем самым можно предположить, что бризы уменьшают количество осадков
в год еще на 75 мм. Таким образом, роль этих двух факторов значительно превышает зонально-
циркуляционный эффект.
Боков В.А., Смирнов В.О.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЙ ДЛЯ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕПЛА И ВЛАГИ
192
Над Черным и Азовским морями количество атмосферных осадков ниже по сравнению с окружающими
участками суши – это общая закономерность для внутренних морей: над центральными частями Черного
моря годовое количество осадков менее 300 мм. Над Крымом – островом в пределах Черного и Азовского
морей – количество осадков возрастает, причем в центральных частях равнинного Крыма оно достигает 450
мм/год, а в верхних частях Крымских гор (горы образуют вторичный остров в пределах первичного острова
– полуострова) – 1500 мм/год. Очень наглядно роль Крыма и горной его части как основного острова и на-
ложенного на него острова проявляется по отношению ко многим климатическим характеристикам.
Инфильтрация воды в почву и поверхностный сток
Е.Н.Романова на базе многолетних наблюдений сотрудников ГГО разработала метод расчета перерас-
пределения влаги на склонах на основе учета инфильтрационных свойств почв, длины склона, крутизны
склона и интенсивности дождя. Авторы использовали этот метод, но ввели в него поправки, связанные с
эффектами разбегания (дивергенции) и разбегания (конвергенции). Первые происходят на выпуклых в пла-
не склонах (торцевые части гребней и водоразделов), вторые – на вогнутых в плане склонах (это обычно
водосборные воронки, амфитеатры в речных долинах). Л.К.Давыдовым и Н.Г.Конкиной установлено, что
жидкий подземный сток на выпуклых склонах обратно пропорционален радиусу кривизны их контуров. За-
висимость поверхностного стока от формы склонов в плане показана А.Дж. Джеррардом [3]. Наблюдения
авторов показали, что сплошной поток воды на склонах редко превышает несколько десятков метров, по-
скольку сток обычно прерывается ложбинами стока и оврагами. Это также необходимо учитывать при ис-
пользовании формулы Е.Н.Романовой.
Увлажнение почвы
Для его определения можно использовать таблицы ГГО, в которых показана зависимость увлажнения
от местоположения в различных зонах, а также в зависимости от формы склона.
ВЫВОДЫ
Работа выявила большие возможности расчета элементов радиационного, теплового и водного балан-
сов на основе учета местоположений.
Изложенное позволяет сделать обобщающие выводы относительно методов расчета показателей тепла
и влаги. Для этого следует использовать всю возможную информацию, получаемую по тематическим кар-
там, справочникам, таблицам, формулам, устанавливающим связь показателей тепла и влаги с геометрией
поверхности. В результате, речь идет о создании обобщенной модели расчета показателей тепла и влаги,
базирующейся на измеримые распределенные параметры.
Источники и литература
1. Бережной А.В. Склоновая микрозональность ландшафтов среднерусской лесостепи / Бережной А.В. –
Воронеж, 1983. – 139 с.
2. Гродзинский М.Д. Познания ландшафта. Место и пространство / Гродзинский М.Д. - Киев: ВПЦ Киев-
ский ун-ет, 2005. – Том 1. – 432 с. (на укр. языке).
3. Джеррард Дж. Почвы и формы рельефа / Джеррард Дж. – Л.: Недра, 1984. – 208 с.
4. Дроздов О.А., Григорьева А.С. Влагооборот в атмосфере / О.А. Дроздов, А.С. Григорьева. – Л.: Гидро-
метеоиздат, 1963. – 156 с.
5. Исаченко А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование / Исаченко А.Г. – М.:
Высшая школа, 1991. – 366 с.
6. Кузнецова Л.П. Роль рельефа и лесов в распределении количества осадков на равнине // Труды ГГО,
1957. – Вып.72. – С.76-91.
7. Кузнецова Л.П. К вопросу о механизме влияния возвышенностей на осадки / Кузнецова Л.П. // Труды
ГГО. - 1961. – Вып.111. – С. 71-76.
8. Ласточкин А.Н. Геоэкология ландшафта. / Ласточкин А.Н. – СПб.: Изд-во Санкт-Петерб.ун-та, 1995. –
277 с.
9. Ласточкин А.Н. Системно-морфологическое основание наук о Земле (геотопология, структурная гео-
графия и общая теория систем) / Ласточкин А.Н. - СПб.: Изд-во Санкт-Петерб.ун-та, 2002. – 763 с.
10. Ретеюм А.Ю. Земные миры / Ретеюм А.Ю. – М.: Мысль, 1988. – 287 с.
11. Солнцев В.Н.Системная организация ландшафтов / Солнцев В.Н. – М.: Мысль, 1981. – 240 с.
12. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах.ь / Сочава В.Б. – Новосибирск: Наука, 1978.- 320 с.
13. Хаггет П. Пространственный анализ в экономической географии / Хаггет П. – М.: Прогресс, 1968. – 391
с.
14. Харвей Д. Научное объяснение в географии / Харвей Д. – М.: Прогресс, 1974. – 502 с.
15. Щербань М.И. Микроклиматология / Щербань М.И. – Киев: Изд-во Киевского ун-та, 1963. – 185 с.
16. Heywood H.The Computation of Solar Radiation Intensities / Heywood H. - Phoenix (Arizona), 1965. – 246.
|