КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ «WEATHER APP»

Кусаинова А.А.¹, Куанышбекова А.А.², Жумадилова Д.К.³, Естаева А.Р.⁴

¹ Старший преподаватель,

² Старший преподаватель,

³ Преподаватель,

⁴ Преподаватель,

^1,2,3,4 Карагандинский государственный технический университет, Караганда, Россия

КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ «WEATHER APP»

Аннотация

В данной статье рассмотрены возможности создания карт гидролого-климатических характеристик с применением компьютерной программы «Weаther App» и картографического пакета «Surfer». Приведены примеры карт изолиний многолетних максимальных, многолетних минимальных, месячных, декадных и суточных значений атмосферных осадков. Климатические карты могут быть составлены для отдельных характеристик климата таких как, температура, осадки, влажность воздуха и др., а также  для их комбинации, у земной поверхности атмосферы.

Ключевые слова: климат, карта, изолиний,метеорологические элементы, атмосферные осадки, максимальные осадки, месячные, декадные и суточные осадки, программа «Surfer».

Kusainova A.A.¹, Kuanyshbekova A.A.², Zhumadilova D.K.³, Estayeva A.R.⁴

¹ Senior Lecturer,

² Senior Lecturer,

³ Lecturer,

⁴ Lecturer,

^1,2,3,4 Karaganda State Technical University, Karaganda, Kazakhstan

CARTOGRAPHING OF SPATIAL-TIME DISTRIBUTION OF ATMOSPHERIC SEDIMENTS WITH THE WEATHER APP

Abstract

The possibilities of creating maps of hydrological and climatic characteristics using Weather App program and Surfer cartographic package are considered in this article. The examples of maps of isolines of long-term maximum, long-term minimum, monthly, ten-day and daily values of atmospheric precipitation are given. Climate maps can be compiled for individual climate characteristics such as temperature, precipitation, air humidity, etc., and also for their combination, near the earth's surface of the atmosphere.

Keywords: climate, map, isolines, meteorological elements, atmospheric precipitation, maximum precipitation, monthly, decadal and daily precipitation, Surfer program.

Атмосферные осадки считаются  главным  звеном в цепочки  влагооборота и  в значительной мере  влияют на формирование географической среды,  поверхностных вод и лесорастительных факторов местности. В связи с этим к вопросу пространственного распределения осадков  выражается  большой интерес  со стороны широкого круга ученых и специалистов.

Пространственная неравномерность распределения осадков определена особенностями метеорологических явлений и свойствами подстилающей поверхности. Взаимодействием этих двух элементов, первая из которых динамична во времени, а вторая в горных странах крайне изменчива в пространстве, обуславливается характер пространственно-временного распределения атмосферных осадков [1, С. 85].

В метеорологии и климатологии используют многлетние средние количества (суммы) осадков по месяцам и за год, а также суточные и декадные суммы.

Средние многолетние месячные суммы осадков определяют средний годовой ход осадков. Большой интерес представляет изменчивость осадков во времени и пространстве. По отклонениям месячных и годовых сумм отдельные годы от многолетних средних величин вычисляют среднеквадратичные отклонения, характеризующие изменчивость осадков и наибольшие отклонения.

Российские ученые А.И.Войеков, Э.Ю.Берг, Ф.Ф. Давитая, Н.Ф.Бефани, О.А.Городецкий, О.А. Дроздов и другие в разные годы исследовали пространственно-временное распределение атмосферных осадков. На территории Сибири и Дальнего Востока исследованиями распределения атмосферных осадков в их взаимосвязи с характеристиками теплообеспеченности в разный период занимались ученые В.С.Мезенцев, Д.А.Бураков,С.П.Никитин, И.В.Карнацевич, О.В.Мезенцева и другие.

В процессе исследования условий увлажнения и теплообеспеченности территории Срединного региона СССР в связи с проектируемой в 1970-х годах межбассейновой переброской части стока реи Иртыш в Казахстан и Среднюю Азию были собраны метеорологические данные 489 метеостанций Западной Сибири, Урала, Казахстана и Средней Азии. В результате этих исследований для каждой метеостанции по месячным интервалам для среднего года были произведены вычисления элементов водного баланса и построены карты общего увлажнения, максимально возможного испарения, суммарного фактического испарения, стока, средней влажности деятельного слоя и дефицитов влаги [2, С. 9].

На климатических картах по результатам многолетних наблюдений отражается территориальное распределение климатических условий. Многообразие и динамичность элементов климата, а также показателей, используемых для их характеристик, обусловливают многочисленность картографируемых сюжетов. На картах предназначенных для долговременного использования представляются распределение основных элементов климата или их сочетаний, выражаемых средними многолетними величинами и экстремальными значениями. Такие карты составляются по данным климатических и агроклиматических справочников, обобщающих результаты регулярных метеорологических наблюдений на государственной сети станций и постов.

В 2006 году Российский НИИ гидрометеорологической информации Роскомгидромета и Мировой Центр данных (г.Обнинск) на своем сайте «meteo.ru» поместил базу данных, представляющую собой сводку ежесуточных измеренных значений средних, минимальных, максимальных значений и ежесуточных сумм атмосферных осадков по наблюдениям на 222 метеорологических станциях территории СССР (России и сопредельных стран) в пределах периода с 1880 по 2006 гг.

Система управления базами данных «Weather App», созданная в 2011 – 2013 гг. преподавателями Омского государственного педагогического университета и Омского государственного аграрного университета учеными И.В.Карнацевичем и С.А.Хрущевым позволяет производить ежегодные выборки значений элементов – максимальных, минимальных, средних суточных сумм атмосферных осадков за годовой, месячный или суточный интервал, а также за множество последовательных суточных интервалов, например за любую декаду.

Программа «Weather App» разработана для создания выборок температур и атмосферных осадков и автоматического вычерчивания полей изолиний метеорологических величин. Для создания карт изотерм и осадков использовался программное обеспечение «Surfer». Получив необходимую информацию в среде «Weather App» необходимо экспортировать её в программу «Excel». Следующий шаг – экспорт таблицы в программу «Surfer» – для создания карты станций с числами около них «Post Map» или «Contour Map» - карта изолиний всей территории бывшего СССР [3, С. 55].

Для создания карт изолиний необходимо открыть программу «Weather App», зайти в «Расчёты», затем выбрать строку, выполнить с указанием вида расчёта. Выбираем в следующей последовательности: 1) необходимые параметры атмосферных осадков; 2) все станции; 3) ок.

После выполнения этих действий находим готовую карту в папке «Reports». Открыв полученную карту можно приступать к редактированию изображения, используя возможности картографического редактора «Surfer».

На рисунке 1 представлена карта изолиний максимальных значении осадков за 50 лет (1955-2005 гг.) произведенное выборкой по условию. Данные получены из 222 метеостанций расположенных на территории России и Казахстана.

Рис. 1 – Максимальные значения атмосферных осадков за 1955-2005 гг.

 

Анализируя максимальные значения осадков за 1955-2005 годы, можно сделать вывод, что за 50-лет наибольшее количество осадков 1200 мм выпало в районе горного хребта Сихотэ-Алинь на Дальнем Востоке России.

С помощью программы «Weather App» выполнена карта изолиний минимальных значении осадков за 50 лет (1955-2005 гг.) (рис.2).

Рис. 2 – Минимальные значения атмосферных осадков за 1955-2005 гг.

 

Судя по рисунку 2 за 50-лет (1955-2005гг.) наименьшее количество осадков 50 мм наблюдалось в районе пустыни Кызылкум, который расположен на границе Казахстана и Узбекистана.

Рис. 3 – Максимальные значения атмосферных осадков за июль 1955-2005 гг.

 

На рисунке 3 представлена карта изолиний максимальных значении осадков за июль месяц на протяжении 50 - лет (1955-2005 гг.) выполненное с помощью программы «Weather App». Изучая данную карту видно, что максимальные значения осадков за июль (300 мм) в течении всего периода наблюдались у устья реки Амур на Дальнем Востоке.

На рисунке 4 отражена карта изолиний наибольших значении осадков за 3-ю декаду июня с 1955 по 2005 гг.

Рис. 4 – Максимальные значения атмосферных осадков за 3-ю декаду июня 1955-2005 гг.

 

Как видно на карте в 3-й декаде июне за анализируемый 50 лет наибольшее количество осадков выпало 150 мм в районе горного хребта Джугджур на побережье Охотского моря в Хабаровском крае.

На следующем рисунке показана карта изолиний суточных сумм осадков за 20-е  июня 2005 года, выполненное с помощью программы «Weather App».

Рис. 5 – Суточные суммы атмосферных осадков за 20 июня 2005 г.

 

Как показано на рисунке 5, 20 июня 2005 года максимальная суточная сумма осадков 19 мм было отмечено в районе реки Кама в Поволжье.

Таким образом, в данной статье нашли отражение примеры создания карт многолетних максимальных, многолетних минимальных, месячных, декадных и суточных значений атмосферных осадков. Благодаря компьютерной программе «Weаther App» и картографическому пакету «Surfer» стало возможным обработать за короткий срок огромные массивы гидрометеорологических данных, соединить базы данных метеорологических элементов с геопространственной характеристикой и представить карту территориального распределения изолиний.

Карты климатических характеристик полученные в результате расчетов в программе «Weаther App» могут применяться для использования в практике: в зависящем от агроклиматических ресурсов сельском хозяйстве, при расчетах влияния климата на условия работы и жизни населения.

Список литературы / References

1. Онучин А.А. Орографические эффекты распределения атмосферных осадков на юге Приенисейской Сибири / А.А. Онучин, Данилова И.В. // География и природные ресурсы. – 2012. – №3. – С. 85-92.
2. Бикбулатова Г.Г. Ресурсы атмосферного увлажнения на территории Сибири и Дальнего Востока / Г. Г. Бикбулатова, Мезенцева О.В. // Омск. – 2012. – Изд.ИП Макшеевой Е.А. – 72 с.
3. Карнацевич И.В. Компьютерная система массовых расчетов текущих водных балансов речных водосборов неизученных областей суши: монография / Карнацевич И.В., Хрущев, С.А. // Омск. – 2014 – Изд. ОмГПУ. – 176 с.
4. Кусаинова А.А. Возможности применения СУБД Weather App для обработки климатических характеристик./ А.А. Кусаинова // Материалы международной научно-практической конференции «Геодезия, землеустройство и кадастр: наука и производство». – Омск.:Изд. ОмГАУ, 2018.
5. Мезенцева О.В. Изменчивость среднегодовых температур воздуха в Центральном Казахстане (г.Караганда) / О.В. Мезенцева, А.А. Кусаинова // Материалы IV международной научно-практической конференции «Актуальные направления научных исследований: перспективы развития» – Чебоксары.:Изд.Интерактивплюс, 2017.
6. Кусаинова А.А. Особенности применения геоинформационных систем в картографии./ А.А. Кусаинова, Л.А. Амантаева, А.Е. Кайыркул // Материалы международной научно-практической конференции «Геодезия, землеустройство и кадастр: наука и производство». – Омск.:Изд.ОмГАУ, 2018.
7. Кусаинова А.А. Особенности работы с картографическим редактором SURFER / Кусаинова А.А., Сапар А.И., Кусаинова А.М. // Материалы международной научно-практической конференции «Геодезия, землеустройство и кадастр: наука и производство» – Омск.:Изд.ОмГАУ, 2018.
8. Карнацевич И.В. Карты ежемесячных экстремальных температур воздуха на территории северо-востока Евразии / И.В. Карнацевич // Омский научный вестник. – Омск, – №1(84). – С. 72-79.
9. Мезенцева О.В. Исследование динамики и картографирование полей элементов теплового и водного балансов и характеристик естественной тепловлагообеспеченности: монография / под общ.ред. О.В. Мезенцевой / Омск:Изд-во ОмГАУ, – 224 с.
10. Мезенцева О.В. Изменчивость гидролого-климатических характеристик междуречья Обь-Чулым / О.В.Мезенцева // Вопросы изучения поверхностных и подземых вод Сибири. – Иркутск,1983. – С. 23-27.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Оnuchin А.А. Orografigheskie effekty raspredelenia atmosfernyx osadkov na iyge Prieniseiskoi Sibiri. [Orographic effects in precipitation patterns in the southern Yenisei Siberia] / Оnuchin А.А., Danilova I.V. // Geografia I prirodnye resursy. – 2012. – №3. – P. 85-92.[in Russian]
2. Bikbulatova G.G. Resursy atmosfernogo uvlajnenia na territorii Sibiri i Dalnego Vostoka [Atmospheric moisture resources in Siberia and the Far East] / Bikbulatova G.G., Mezentseva O.V. // Omsk. – 2012. – Izdatelstvo IP Maksheevoi E.A. – 72 p. [in Russian]
3. Karnatsevich I.V. Kompiuternaya sistema massovykh raschetov tekyshikh vodnykh balansov rechnykh vodosborov neizuchennykh oblastei sushi:monografia [Computer system of mass calculations of current water balance of river basins of unexplored land areas: monograph ] / Karnatsevich I.V., Khrushev S.A. // Omsk. – 2014 – Izdatelstvo – 176 p. [in Russian]
4. Kussainova A.A. Vozmojnosti primenenia SUBD Weather App dlia obrabotki klimaticheskikh kharakteristik. [Possibilities of application of DBMS Weather App for processing of climatic characteristics] / А.А. Kussainova // [Proceedings of the international scientific conference "Geodesy, land management and cadastre: science and production"] – Omsk.:Izdatelstvo OmGAU, 2018 [in Russian]
5. Mezentseva O.V. Izmenchivost srednegodovykh temperatur vozdukha v Tsentralnom Kazakhstane (g.Karaganda) [Variability of average annual air temperatures in Central Kazakhstan (Karaganda)] / Mezentseva O.V., Kussainova A.A. // Materials of the IV international scientific and practical conference "Actual directions of scientific researches: prospects of development". – Cheboksary.:Izdatelstvo Interactiveplus, 2017 [in Russian]
6. Kussainova A.A. Osobennosti primenenia geoinformatsionnikh system v kartografyi.[Features of application of geoinformation systems in cartography] / Kussainova A.A., Amantaeva L. A., Kaiyrkul A. E. // Proceedings of the international scientific conference "Geodesy, land management and cadastre: science and production. – Omsk.:Izdatelstvo OmGAU, 2018 [in Russian]
7. Kussainova А.А. Osobennosti raboty s kartograficheskim redaktorom SURFER [Features of work with map editor SURFER] / Kussainova А.А., Sapar A.I., Kussainova А.M. // Proceedings of the international scientific conference "Geodesy, land management and cadastre: science and production. – Omsk.:Izdatelstvo OmGAU, 2018. [in Russian]
8. Karnatsevich I.V. Karty ejemesyachnikh temperature vosdukha na territoriy sever-vostoka Evraziy [Maps of monthly extreme air temperatures in the North-East of Eurasia ] / V. Karnatsevich // Omskiy nauchnyi vestnik. – Omsk., 2009. – №1(84). – P. 72-79. [in Russian]
9. Mezentseva O.V. Issledovanie dinamiki i kartografirovanie polei elementov teplovogo i vodnogo balansov i kharakteristik estestvennoi teplovlagoobespechennosti: monografia [Study of dynamics and mapping of fields of elements of thermal and water balances and characteristics of natural heat and gas supply: monograph] / V.Mezentseva / Omsk.:Izdatelstvo OmGAU, 2008. – 224 p. [in Russian]
10. Mezentseva O.V. Izmenchivost gidrologo-klimaticheskikh kharakteristik mejdurechia Ob-Chulim [Variability of hydrological and climatic characteristics of the interfluve Ob-Chulym] / O.V. Mezentseva // The study of surface and groundwater in Siberia. – Irkutsk,1983. – P. 23-27.