Преобладающие направления ветров равнин Предкавказья

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Методика работы.

          Одной из главных характеристик ветра является направление. Мгновенные направления ветра значительно колеблются около некоторого среднего (сглаженного)  направления, которое определяется при измерениях по флюгеру. В одни местах ветры различных направлений имеют за длительное время почти равную повторяемость, в других- хорошо выраженное преобладание одних направлений ветров над другими в течение всего сезона или года. Это зависит от условий общей циркуляции атмосферы и отчасти от местных условий. При климатологической обработке наблюдений за ветром для каждого данного пункта строят диаграмму (розу ветров), представляющую собой распределение повторяемости направлений ветра по основным румбам. Для нанесения на климатические карты направление ветра обобщают разными способами:

1.Определение равнодействующего направления.

         Равнодействующую направления ветра определяют как векторную сумму всех направлений ветра в данном месте за интересующий месяц в течение многолетнего периода, и затем взять направление равноденствующей за среднее направление ветра. У этого способа есть свои минусы. Так если на территории господствует не одно, а два направления ветра равнодействующая будет находится  приблизительно между ними, что не соответствует действительности.

2.Расчет преобладающего  направления ветра

          Преимуществом данного метода является возможность расчета двух преобладающих направлений ветра. Основы метода были разработаны А.А. Каминским,а аналитические формулы были выведены Е.С. Рубенштейн. При использовании измерений по 8 румбам мы при расчете можем  определяем тот октант, откуда наиболее часто дует ветер, но на во многих случаях это нецелесообразно, так как часто на территории нет резко выраженного преобладания ветра отдельного румба, чаще ветер дует из двух смежных румбов, также нужно учитывать, что  направление ветра часто искажено различными препятствиями рядом с флюгером. Исходя из того, принято укрупнять интервал, для которого определяется преобладающее направление ветра. По предложению Каминского , определяют ту четверть горизонта ( квадрант), откуда наиболее часто дует ветер. Повторяемость направлений ветра в любой части горизонта зависит от ее положения и является некоторой функцией от нее. Обозначим величины этих повторяемостей соответственно через n₁, n₂, n₃, n₄ , причем выбираем так, чтобы n₃ > n₁ и n₂ > n₄. Начало координат берем в точке горизонта, соответствующий середине октанта n₁, а разницу абсцисс двух октантов положим за единицу. Предположим, что функция около своего максимума имеет вид параболы.

Ф(x)=ax²+bx+c (1)

         Повторяемость в квадранте , имеющем ту же абсциссу  выразится тогда функцией.

Ф(x)=f(x - -) + f(x + )  (2)

         Чтобы найти положение на горизонте квадранта, из которого наиболее часто дует ветер и повторяемость ветра из того квадранта, нужно найти значение x, при котором эта функция будет иметь наибольшую величину и определить наибольшее значение Ф(x)

          Подставляя в правую часть уравнения 2 значения f(x - -) + f(x + ) в соответствии с уравнением 1, имеем

Ф(x) = ( 2x²+ ) a + 2bx+2c          (3)

Условие для максимума  этой функции будет

Фˊ(x) = 4ax + 2b=0 и Ф˝(x) = 4a<0

откуда

xₐₓ = -       (4)

Ф(xₐₓ) = - + + 2c      (5)

          Для определения коэффициентов параболы a, b, c  составим три уравнения, пользуясь значениями n n n n

Ф( )= f(0) +f(1)= n + n           Ф(=f(1)+f(2)= n + n

Ф( ) = (2)+f(3)= n + n

Подставив эти величины в  выражение 3 имеем

a+b+2c= n + n (6)

5a+3b+2c = n + n

13a+5b+2c = n + n

откуда

                                                    a = ( n- n + n-n)

b= (n-n ) + ( n- n )

c= ( 7n+3n-3n+n)

         Так как мы условились выбирать октанты таким образом, чтобы было n> n, то из уравнения 6 видим, что всегда a< 0 и , следовательно условие для максимума выполнено.

 Подставляя полученные  выражения а b c в уравнения 4 и 5 имеем

xₐₓ= 1+

Ф(xₐₓ)=n+n+ ( - xₐₓ )²

          Первая из формул определяет положение на горизонте квандранта с наибольшей повторяемостью ветра, вторая- повторяемость ветров, дующих из этого квадранта. Второе направление ветра вычисляется в том случае, если для него n+n > 25% Результат получается в градусах, а повторяемость этого ветра - в процентах.

Пример: станция Краснодар. Январь

С        СВ          В          ЮВ          Ю          ЮЗ         З            СЗ

5           21            24           6             7              14         14            9

n n n n n n n n 

      Здесь выделяется два преобладающего направления, одно из которых ближе к восточному, а другое- к западному.

1.Направление

x = 1+ = 1,6         45˚ х 1,6= 72˚

Ф(x) = 21+24+ ( - 1,6)²= 45,17%- повторяемость

       Начало отчета данного направления ветра находится на севере, отчитывая от него 72˚ мы находим первое преобладающее направление ветра СВ27˚В, его повторяемость равна 45,17%

2.Направление

x = 1+ = 1,6       45˚ х1,6= 72˚

Ф(x) = 14+14+ ( - 1,6)²= 28,06%- повторяемость

       Начало отчета этого направления находится на юге,  поэтому преобладающим направлением ветра является направление ЮЗ 27˚ З, его повторяемость равна 28,06% [1]

       Для  примера были произведены расчеты  по 15 метеостанциям

 

Таблица1 –Расчеты по станциям. Январь

 

Станция	Первое преобладающее  направление ветра		Второе преобладающее  направление ветра
	Направление,º	Повторяемость, %	Направление,º	Повторяемость, %
Краснодар	СВ 27º В	45,2	ЮЗ 27º З	28,06
Тимашевск	СВ 32,85º В	47,9	ЮЗ 8,2º З	25,5
Каневская	СВ 29,2º В	49,4	ЮЗ 11,25 З	25,4
Старо-Минская	СВ 43,2º В	43,73	ЮЗ 28,6º З	33,2
Лысогорка	СВ 27º В	38,1	ЮЗ 27º З	32,1
Славянск-на-Кубани	СВ 25,2º В	46,1	ЮЗ 11,25º З	25,1
Приморско-Ахтарск	СВ 37,35º В	46,45	ЮЗ 28,8º З	25,1
Геленджик	СВ 9º В	39,1	ЮЗ 21,6º З	36
Тихорецк	СВ 43,2º В	49,1	ЮЗ 22,5º З	27
Зерноград	СВ 40,5º В	41,8	ЮЗ 20,25º З	31
Сальск	СВ 41,8º В	50,1	ЮЗ 22,5º З	30
Красногвар- дейское	СВ 40,5º В	59,7	ЮЗ 32,8º З	28,5
Светлоград	В 22,5º ЮВ	56	ЮЗ 27º З	25
Арзгир	В1 5,75º ЮВ	51,4	-	-
Величаев- ское	СВ3 6 ºВ	41,9	З 36º СЗ	30,7

 

 

Таблица 2- Расчеты по станциям. Июль

Станция	Первое преобладающее  направление ветра		Второе преобладающее  направление ветра
	Направление,º	Повторяемость, %	Направление,º	Повторяемость, %
Краснодар	СВ 15,75º В	35,3	ЮЗ 35,1º З	33,5
Тимашевск	СВ 16,4º В	35,2	ЮЗ 30º З	32,2
Каневская	СВ 63º В	33,1	ЮЗ 28,1º З	35,1
Старо-Минская	СВ 17,3º В	30	З	38,4
Лысогорка	С 16,65º СВ	36,1	ЮЗ 31,5º З	29,3
Славянск-на-Кубани	СВ 6,3º СВ	33,4	ЮЗ 40,9º З	33,8
Приморско-Ахтарск	СВ 11,25º В	28,5	З 24,7 СЗ	42
Геленджик	СВ 9º В	39,1	ЮЗ 22,5º З	36
Тихорецк	СВ 11,25º В	32,5	ЮЗ 31,5º З	36
Зерноград	СВ 12,3º В	30,3	ЮЗ 37,8º З	36
Сальск	СВ 18º В	34	ЮЗ 27º З	33
Красногвар- дейское	СВ 36º В	34,9	ЮЗ 40,5º З	42,8
Светлоград	В 13,5º ЮВ	28,3	З	36,7
Арзгир	В 12,6º ЮВ	35,6	З 21,6º СЗ	41
Величаев- ское	В 2,7º ЮВ	35,3	З 40,5º СЗ	36,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

      Главной целью данной работы являлось изучение методики вычисления преобладающего направления ветров. В ходе исследования выяснилось, что на территории наблюдаются два преобладающих направления- восточный и западный. Больший процент ветров приходится на ветра восточных румбов, особенно велик их процент зимой, летом же влияние западных ветров усиливается, но восточные также имеют большую повторяемость. Данная смена происходит из-за смены барического поля по сезонам ,из-за изменения термических условий на материке и суше. Однако масштабы смены являются не столь масштабными и резкими ( менее 70%), поэтому Предкавказье нельзя отнести к району с муссонным типом климата. Также выяснилось большое влияние на климат хребта Большого Кавказа, его трансформирующая и барьерная роль. 

      Следующим  шагом данной работы является  вычисление преобладающих ветров  по всему региону и построение  карты преобладающих ветров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Алисов Б.П., Дроздов О.А.,  Рубинштейн Е.С. Курс климатологии   Часть 2. Методы климатической обработки наблюдений.// под ред. Е.С. Рубенштейн- Ленинград, Гидрометиздат, 1952
2. Атлас СССР/ Главное управление геодезии и картографии при Совете министров СССР- Москва, Картография, 1986
3. Бучинский И.Е. Засухи и суховеи- Ленинград, Гидрометеоиздат, 1976
4. Бекух З.А., Ефремов Ю.В. Жирма В.В. Физическая география Краснодарского края/ под ред. Погорелова А.В.-Краснодар, 2000
5. Воронцов П.А. Некоторые аэрологические и метеорологические характеристики морских бризов Черного моря// труды главной геофизической обсерватории им. А.И.Воейкова выпуск 63- главное управление гидрометеорологической службы при совете министров СССР, 1965
6. Григорьев А.Л., Липатов В.Б. Пыльные бури по данным космических исследований- Ленинград, Гидрометеоиздат, 1974
7. Добрынин Б.Ф. Физическая география СССР. Европейская часть и Кавказ- Москва, Учпедгиз, 1948
8. Ляхов М.Е. Основные климатообразующие процессы Северо-Западного Кавказа//Вопросы географии сборник 7- географического общества СССР,  Москва, 1948
9. Нагалевский Ю.Я, Чистяков В.И. Физическая география Краснодарского края- Краснодар, из-во «Северный Кавказ», 2001
10. Раковская Э.М., М.И. Давыдова Физическая география России. Часть 2- Москва, из-во «ВЛАДОС»,2001
11. Справочник по климату СССР, Часть III, выпуск 13 Ветер- Ленинград, Гидрометеоиздат, 1967
12. Справочник по климату СССР, Часть IV, выпуск 13 Влажность воздуха, атмосферные осадки, снежный покров- Ленинград, Гидрометеоиздат, 1968
13. Справочник по климату СССР, Часть I, выпуск 13 Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние- Ленинград,  Гидрометеоиздат, 1966
14. Хригиан А.Х. Физика атмосферы Том 2-Ленинград, Гидрометеоиздат, 1978
15. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология- Москва,  из-во «Наука», 2006