Природообустройство и водопользование»

Профиль подготовки

«Комплексное использование и охрана водных ресурсов»

«Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

«Противопожарное обустройство территорий»

Саратов 2013

УДК [551.5+556] (075.8)

ББК 26.22я73+26.23я73

Б81

 

 

Рецензенты:

 

кандидат с/х наук, доцент,

зав. лабораторией агрометеорологии ГНУ НИИСХ Юго-Востока Россельхозакадемии

Н. Г. Левицкая

к. с/х. н., доцент, зав. кафедрой «Мелиорация, рекультивация и охрана земель» факультета «Природообустройство и лесное хозяйство

ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

А. Н. Никишанов

 

Б81

Гидрология, климатология и метеорология:краткий курс лекций для студентов II курса специальности (направления подготовки) 280100.62 «Природообустройство и водопользование» / Сост.: Ю. В. Бондаренко // ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2013. - 110 с.   Краткий курс лекций по дисциплине «Гидрология, климатология и метеорология» составлен в соответствие с рабочей программой дисциплины и предназначен для студентов направления подготовки 280100.62 «Природообустройство и водопользование». Краткий курс лекций содержит сведения по гидрологии, климатологии и метеорологии, которые в настоящее время являются чрезвычайно актуальными и приобретают все большее значение и остроту. Излагаются основные закономерности формирования поверхностного стока с водосборов и методы определения гидрологических характеристик при разном объеме гидрометрической информации. Представлены основные этапы выполнения гидрологических расчетов при проектировании объектов водохозяйственного строительства. Для эффективной самостоятельной работы студентов широко представлена теоретическая часть с достаточным количеством иллюстраций и расчетная, где излагается порядок расчетов.

 

УДК [551.5+556] (075.8)

ББК 26.22я73+26.23я73

Б81

 

 

© Бондаренко Ю. В., 2013

© ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2013

Введение

Гидрология, климатология и метеорология принадлежат к циклу наук о Земле. Климатология - наука, изучающая вопросы климатообразования, описания и классификации климатов на основе многолетнего режима погоды, обусловленного географическим положением местности и совокупности воздействия метеорологических величин. Метеорология изучает атмосферу и происходящие в ней физические процессы. Метеорологические наблюдения производят с целью получения сведений о погодных условиях в интересуемый момент времени в заданном районе, их использования для прогнозов погоды различной заблаговременности, а также изучения климата, его колебаний и возможных изменений. Гидрология изучает гидросферу, её свойства и протекающие в ней процессы и явления во взаимодействии с атмосферой, литосферой и биосферой.

По определению перечисленные дисциплины решают свои, сугубо частные, вопросы в общем комплексе наук о Земле. Но вместе с тем, они настолько взаимосвязаны, настолько взаимно обуславливают друг друга, что без знания основных положений и закономерностей одной из них трудно рассчитывать на успех в изучении двух других. Инженерная гидрометеорология представляет собой объединенную дисциплину, занимающуюся разработкой методов и способов получения расчетных гидрометеорологических характеристик, наиболее важных для проектирования.

 

 

Лекция 1

ПРЕДМЕТ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСА «КЛИМАТОЛОГИЯ И МЕТЕОРОЛОГИЯ»

Предмет и задачи курса «Климатология и метеорология»

 

Наука, изучающая закономерности формирования климатов в различных географических районах и климатический режим различных стран и регионов называется климатологией.

Метеорологией называется наука о земной атмосфере и физических процессах, происходящих в атмосфере.

Атмосфера – это воздушная оболочка Земли, состоящая из смеси газов, составляющих воздух.

Физическое состояние атмосферы в данный момент времени, в данном месте называется погодой. Величины, характеризующие физическое состояние атмосферы, называются метеорологическими элементами. К ним относятся: температура, влажность и давление воздуха, направление и скорость ветра, облачность, количество и интенсивность осадков, различные метеорологические явления (туманы, осадки, облака, грозы, шквалы, заморозки, метели, гололед и т.д.).

Основная задача метеорологии – изучение атмосферных явлений путем накопления данных об их изменениях в пространстве и времени.

Промежуточные задачи метеорологии сводятся к следующему:

1) получение точных данных, характеризующих атмосферные процессы и явления;

2) объяснение атмосферных процессов и явлений, т.е. установление законов, управляющих их развитием;

3) использование найденных закономерностей для разработки методов прогнозирования атмосферных процессов;

4) применение найденных закономерностей развития атмосферных процессов для активной борьбы с опасными метеорологическими явлениями и более полного использования сил природы в практической деятельности человека.

Средний многолетний режим погоды на данной территории называется климатом. Для его характеристики используются средние многолетние данные о температуре, осадках, влажности воздуха и почвы, повторяемости и вероятности тех или иных явлений и т. д.

Для получения оперативной гидрометеорологической информации в каждой стране существует государственная сеть метеорологических станций, ведущих наблюдения по возможности однотипными приборами, по единой методике, в определенные часы суток.

В России руководство системой наблюдений осуществляет Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

В настоящее время наземная подсистема получения информации в России включает более 3000 метеорологических станций и обсерваторий, ведущих круглосуточные наблюдения (8 раз в сутки) по обширным программам и около 8000 постов, ведущих наблюдения по сокращенным программам. В труднодоступных районах установлено более 350 автоматических радиометеорологических станций. На акватории морей и океанов наблюдения ведутся на специальных судах и судах торгового и рыболовного флота.

Космическая подсистема «Метеор» включает 2-3 спутника, обращающихся по круговым орбитам на высоте 900 км и наземные пункты приема информации. Количество информации, поступающей со спутников огромно: за сутки 2 спутника передают такой объем информации, какой поступает за полгода со всех наземных станций мира.

Первичная метеорологическая информация передается в территориальные, региональные и мировые центры данных, где она обрабатывается и в соответствующем виде передается различным потребителям.

Россия является членом Всемирной метеорологической организации (ВМО). В рамках этой организации организована Всемирная служба погоды (ВСП). В систему ВСП входят три мировых центра (Москва, Вашингтон, Мельбурн) и 25 региональных центров.

ВМО приняты и разрабатываются ряд крупнейших научных программ по исследованию глобальных атмосферных процессов, по глобальному потеплению климата и т.д., которые выполняются многими странами с привлечением большого числа ученых и с использованием огромного количества технических средств по сбору и обработке информации.

 

Состав и строение атмосферы

 

В составе атмосферного воздуха преобладают азот (78%) и кислород (21%). 0,93% занимает аргон, 0,03% занимает СО₂ и менее 1% приходится на неон, ксенон, криптон, гелий, водород и др. газы.

Помимо постоянных газов в воздухе всегда содержится водяной пар и различные примеси – газы и аэрозоли.

С высотой в составе атмосферного воздуха начинают преобладать легкие газы – гелий и атомарный водород. Из наблюдений с помощью спутников и ракет установлено, что атмосфера простирается, при все убывающей плотности, до высоты более 20 тысяч км.

В вертикальном направлении атмосферу делят на пять основных слоев, отличающихся характером изменения температуры воздуха с высотой. Эти слои называются: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Основные атмосферные слои разделяются переходными слоями относительно небольшой вертикальной протяженности под названием тропопауза, стратопауза, мезопауза и термопауза.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Что изучает климатология?

2. Что изучает метеорология?

3. Основные задачи метеорологии?

4. Что такое климат?

5. Организация гидрометеорологических наблюдений в РФ.

6. Что такое атмосфера?

7. Состав и вертикальное строение атмосферы.

8. Основные свойства атмосферы.

9. Состав и строение атмосферы.

 

Список литературы

Основная

1. Захаровская, Н. Н. Метеорология и клим

атология [Текст] / Н. Н. Захаровская, В. В. Ильинич. – М.: Колос, 2005. - 127 с. - ISBN5-9532-0136-2.

2. Хромов, С. П. Метеорология и климатология [Текст] / Хромов С. П., Петросянц М. А. – 6-е изд., перераб. и доп. - М.: МГУ, 2004. - 582 с. - ISBN 5-211-04847-4. - ISBN 5-9532-0267-9.

 

Дополнительная

1. Бондаренко, Ю. В. Методы полевых гидрологических и метеорологических исследований. [Текст]: учеб. пособие / Ю. В. Бондаренко. – 2-е изд. доп. и исп. – Саратов.: Издательский центр «Наука», 2011. – 202 с. - ISBN 978-5-9999-0885-8.

2. СНиП 23-01-99. Строительная климатология [Текст]. – М.: Госстрой РФ, 1999.

3. СП 11-103-97. Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства [Текст]. – М.: Госстрой РФ, 1997 г.

4. Желудкова, С. В. Метеорология и климатология. [Текст]: метод. указания к расчетно-графическим работам./ С. В. Желудкова, Д. С. Майорова. - ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»; Саратов, 2010. – 68 с.

5. Левицкая Н. Г. Основы агрометеорологии. [Текст]: учеб. пособие. / Н. Г. Левицкая, Ю. В. Бондаренко. – Саратов.: Саратовский источник, 2012. – 150 с. - ISBN978-5-91879-163-9.

6. Бондаренко, Ю. В. Метеорологические наблюдения (Организация, производство, анализ). [Текст]: учеб. пособие / Бондаренко Ю. В., Желудкова С. В., Левицкая Н. Г., Киселева Ю. Ю. – Саратов.: Издательский центр «Наука», 2012. – 61 с.

7. Бондаренко, Ю. В. Климатология, метеорология и гидрология. [Текст]: учеб. пособие / Бондаренко Ю. В., Афонин В. В., Желудкова С. В. - ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»; Саратов, 2010 – 183 с.

8. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

- электронная библиотека СГАУ - http://library.sgau.ru;

- научная электронная библиотека - http://еlibrary.sgau.ru/;

- электронные данные Росгидромета: http://meteorf.ru;

- электронные данные Государственного гидрологического института - http://www.hydrology.ru.

 

ЛЕКЦИЯ 2