Глава 2.

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

Климатические и погодные особенности любых территорий определяют характер распределения и интенсивности самых различных видов загрязнений (механических, химических, акустических и прочих) как в их пределах, так и за их контурами. Следовательно, учет их для познания экологических особенностей любого региона является совешенно необходимым.

По мнению М.В. Тронова, Алтай – это арена схождения климатов: резко континентального монгольского, климата степей и пустынь Средней Азии-Казахстана и континентального климата Западной Сибири. Горы выступают в качестве крупного орографического барьера Высокой Азии. К северу от «большой климатической оси материка», выделенной А.И. Войейковым, осадков выпадает в 2-2,5 раза больше, чем южнее.

Алтайский край представляет собой открытую с севера территорию, в связи с чем свободное проникновение с этой стороны воздушных арктических масс определяет сухость и низкие температуры воздуха во все времена года. Из глубин континента поступают: с юга теплый тропический воздух, с востока – холодный континентальный, с запада летом - влажный и прохладный, зимой – влажный и теплый.

Зимой под влиянием азиатского антициклона обычно ясно. Сильно выхолаживается приземный слой воздуха. К весне активизируются процессы циклонической деятельности и происходит «размывание» азиатского антициклона. В конце зимы и начале лета арктический воздух антициклонов способствует развитию засух. Осенью вновь усиливается циклоническая деятельность, устанавливается пасмурная дождливая погода.

Чередованием этих воздействий обуславливается общая неустойчивость погодных условий. Средняя разность температур составляет 37,4°С, средняя годовая температура – 1,2°С, средняя температура июля 19,5°С, января –17,5°. Максимальная температура июля до 38,3° (1953 г.), января -51,5°С (1931 г.).

Относительная влажность в холодный период времени составляет 73-76 %, в теплый – до 62 %. Отмечается 56 влажных дней, в основном зимой. Сухие дни (при влажности менее 30 %) – летом, включая 130 пасмурных, 49 ясных и 186 полу ясных дней.

Средние годовые осадки 495 мм; 65 % их них выпадают с апреля по октябрь. Во влажные годы осадков более 600 мм, в засушливые – менее 150 мм.

Устойчивый снежный покров устанавливается в ноябре. Высота его в многоснежные зимы 82 см, в малоснежные – 21 см. Продолжительность устойчивого снежного покрова 144 дня. Средняя дата разрушения устойчивого снежного покрова 17 апреля.

Преобладают ветры юго-западного (30 %), западного (16 %), южного (14 %) направлений. Средняя годовая скорость ветра 3,6 м/с. Часты ветры со скоростью 15 м/с и более (45 дней).

Основные особенности атмосферной циркуляции следующие.

Зимой над Алтайским краем устанавливается область повышенного давления, обусловленная стационированием азиатского антициклона, центр которого располагается над Монголией. Положение гребня антициклона не постоянно. Увеличение горизонтальных градиентов давления при смещении глубоких циклонов вызывает усиление ветра до 15-20 м/с, местами до 25 м/с. Оно часто сопровождается выпадением снега, а в малоснежные зимы отмечаются пыльные бури.

При смещении западных циклонов в Сибири в холодное полугодие антициклон занимает восточные районы Казахстана и юг Красноярского края, а его гребень направлен на южные районы Якутии. Наиболее устойчив западный перенос. Над Алтайским краем в это время устанавливается положительная аномалия температур, сопровождаемая снегопадами и метелями.

Зимой над территорией Западной Сибири около 30 % всех циклонов составляют северные и северо-западные «ныряющие» атмосферные циркуляции, появлению которых предшествует активная циклоническая деятельность над Арктикой. Для этих перемещения характерны высотный гребень над Европой и высотные ложбины над Сибирью. Наиболее сильные метели и ветры на Алтае вызывают глубокие северо-западные циклоны, идущие с Новой Земли. При ослаблении западного отрога азиатского антициклона на юг Западной Сибири прорываются южные циклоны, смещающиеся с юга европейской части или Аральского моря, которые вызывают сильные снегопады. Даже в январе проявляются связанные с ними оттепели.

Вторая половина зимы характеризуется большой повторяемостью холодной и ясной погоды. Резкое похолодание обычно связано со вторжением антициклона в тылу ныряющих циклонов с Таймыра, сформированных в очень холодном арктическом воздухе. Взаимодействуя с азиатским циклоном, он усиливает его, и на долгое время над Западной Сибирью и Алтаем устанавливается сухая и морозная погода.

Когда над южными и центральными районами Сибири господствует мощный азиатский антициклон, циклоническая деятельность появляется на севере Ледовитого океана. В зимы с ослабленной деятельностью сезонного азиатского максимума заметно активизируется циклоническая деятельность над Западной Сибирью. И за зиму может проходить до 35 подобных циклонов.

Весной характерно увеличение контрастов температур между взаимодействующими воздушными массами у земли и на высотах. Это создает благоприятные условия для активизации циклонической деятельности. Поэтому в это время над Западной Сибирью нередки случаи регенерации циклонов. Разрушение гребня азиатского антициклона в апреле и увеличение меридиональности процессов приводит к возрастанию числа юго-западных и северо-западных циклонов. Весной 36 % циклонов западные, 35 – северо-западные, 29 – юго-западные. Западные несут влагу, юго-западные приводят к повышению среднемесячных температур и сильным ветрам, юго-западные нередко вызывают значительные осадки. С ними же связаны первые весенние грозы.

Весной при северо-западных циклонах возможны большие отрицательные аномалии среднемесячных температур. С ними связаны поздние весенние заморозки, снегопады, метели, сильные ветры.

Летом контрасты температур между воздушными массами сглаживаются; уменьшается и интенсивность барических образований. Циклоны и антициклоны менее активны и перемещаются с меньшей скоростью. Над южными районами Западной Сибири устанавливается азиатская термическая депрессия. Циклоны летом менее глубоки, чем зимой и весной. Отсутствие сибирского антициклона обуславливает малые барические градиенты, а, следовательно, малые скорости ветра.

Уже в сентябре начинает формироваться азиатский антициклон. Циклоническая деятельность над районами Западной Сибири в это время развита больше, чем весной. Для осени характерно преобладание западных форм циркуляции. Вдоль высотной фронтальной зоны с запада на восток с большой скоростью движутся циклоны, усиливается ветер, резко колеблется температура, приходят дожди и снегопады.

Осенью уменьшается количество южных циклонов, но они более глубоки, чем летние, и перемещаются с большой скоростью.

Среднегодовое атмосферное давление составляет 1000,8 гПа. Абсолютный максимум 1047,4 гПа (декабрь 1947 г.). Самое низкое среднемесячное давление 988,4 гПа наблюдается в июле. Абсолютный минимум равнялся 959 гПа (июль 1968 г.).

Наименьшее количество штилей характерно для переходных сезонов – в мае и октябре, наибольшее – в августе. В ноябре-декабре 18 дней дует сильный ветер. В Барнауле ежегодно фиксируется до 30 дней с сильными ветрами, причем преобладают ветры юго-западного направления. Весной и осенью повторяемость сильных ветров увеличивается при южных и западных направлениях движениях воздушных масс, летом – при северном.

Наибольшей силы ветры достигают обычно при прохождении аральских циклонов.

Режим облачности характеризуется следующими данными.

Для Барнаула средний годовой балл по общей облачности 6,2, по нижней – 2,8 (при следующей ее градации: ясно – 0-2, полу ясно 3-7, пасмурно 8-10 баллов). По высоте нижней границы выделяют 3 яруса облаков. Верхний объединяет все разновидности перистых облаков (выше 6 км от земной поверхности). В среднем ярусе (2-6 км) облака по структуре более плотны, белого или светло-серого цвета. Это высоко-кучевые и высоко-слоистые образования. Нижний ярус представлен грядами, валами или однородным слоем серого цвета. Они могут быть слоисто-кучевыми, слоистыми и слоисто-дождевыми. Сюда же относятся облака вертикального развития – кучевые и кучево-дождевые. Нижний ярус концентрирует около 30% всех облаков. Летние вертикальные токи воздуха связаны с неравномерным прогревом земли.

Ясных дней зимой до 20, весной и осенью по 9, летом 11.

Из атмосферных явлений проявлены туманы, дымки, изморози, гололеды, метели, грозы, град, пыльные бури.

Особо опасны пыльные бури продолжительностью 12 часов и более при скорости ветра 15 м/с и выше.

На территории Алтайского края пыльные бури распространены широко. Главный фактор вызывающий их – сильный ветер, возникающий при перемещении циклонических образований с западных районов Средней Азии и Казахстана. Обычно в Барнауле они проявлены в теплый период времени, начиная с апреля и заканчиваясь в октябре. Особенно – в мае и июне (33 и 24 %), в среднем 2-3 раза ежегодно. Обычно в году до 10 дней с пыльными бурями, но в отдельные годы их количество возрастает в 2-3 раза.

Период с 1950 по 1956 гг. отличался повышенным количеством пыльных бурь. Они чаще происходили днем, чем ночью. Непродолжительные пыльные бури (<3 ч.) обычно составляют 63,4%, продолжительностью 10 часов и более – редкие явления (2%). С 1937 по 1963 гг. их было 4 (2 – в 1953 г., 1 – в 1958 г. и 1 – в 1963 г.). В 1968 г. отмечены 3 случая пыльных бурь с продолжительностью более 12 часов при ветре свыше 15 м/с: 3 июня – с 8 ч. 40 мин. до 23 ч., 1 ноября – с 5 ч. 15 мин. до 12 ч. 2 ноября.

Специфичны засушливые явления. К ним отнесены периоды с длительным и значительным недостатком осадков при высоких температурах (> 30°С и выше) и низкой влажности (дефицит насыщения 27 гПа и более). Недостаток осадков в Западной Сибири может отмечаться каждые 3-4 года, и примерно раз в 10 лет происходят сильные и продолжительные засухи.

Нередко засухи сочетаются с суховеями (резко уменьшается относительная влажность при повышенной температуре).

Особенностями городского климата являются наличие «островов тепла», «бризов», зависимых от планировки, и ряд других.

Промышленные предприятия Барнаула сосредоточены преимущественно на севере и северо-западе города; преобладают же ветры юго-западного направления, но летом учащаются движения воздуха северного и северо-восточного направлений и факелы выбросов предприятий накрывают жилые районы.

Загрязняющие атмосферу ингредиенты обнаруживаются до высоты 900 м. При ветре до 4 м/с в слое 600-900 м идет накопление вредных примесей на всех высотах. Усиление ветра с высотой ведет к снижению загрязнения на этих уровнях. Большая скорость ветра в нижнем слое при уменьшении с высотой приводит к тому, что на верхних уровнях концентрации их возрастают более, чем внизу.

Мощность приземной инверсии в ночные и утренние часы составляет 800-1200 м.

Наблюдается хорошая корреляция между скоростью ветра и загрязнением промышленными выбросами в нижних слоях атмосферы. При штиле и слабом ветре до высоты 1500 м высоко загрязнение NO₂, сажей, HS. При слабом ветре (0-4 м/с) на высотах 500, 1000, 1500 м весной и летом загрязнение указанными компонентами наиболее высокое. Зимой и осенью высокая запыленность наблюдается и при значениях ветра 8-10 м/с на высоте, а при слабом – у земли. При скоростях более 10 м/с в слое до 1500 м наиболее вероятен низкий уровень загрязнения. Однако высокая загрязненность воздуха сернистым газом отмечается весной и летом как при очень слабых (0-1 м/с), так и при сильных (>10 м/с) ветрах у земли и в слое до 1500 м.