Evaluation of the contemporary climate component of Tomsk region economic complex during cold season.pdf Интенсивное освоение и эксплуатация природныхресурсов Томской области (нефть, газ, лес), дорожное икапитальное строительство требуют точных и надеж-ных сведений о текущем и будущем климате области.В этой связи актуальным является мониторинг про-исходящих изменений климатического режима с точкизрения влияния их на функционирование хозяйствен-ного комплекса области. Это согласуется с положениемКлиматической доктрины РФ о том, что эффективнаяполитика в области климата призвана стать важнымфактором и катализатором динамичной технологиче-ской модернизации экономики страны и регионов.Приоритетным направлением научного обеспеченияэтой задачи является разработка систем критериев, па-раметров (пороговых значений) условий безопасностив отношении изменения климата. Для территории Рос-сии исследования такого плана проводятся в Главнойгеофизической обсерватории (ВНИИГМИ), основныерезультаты которых изложены в [1, 2].В то же время для административного субъекта -Томской области - требуется большая детализация воценках изменения климатической составляющей ос-новных отраслей ее хозяйственного комплекса.По имеющимся данным [3. С. 170], в холодный пе-риод года (период времени со среднесуточной темпе-ратурой воздуха ниже 0°С) особую опасность пред-ставляют нагрузки на объекты от метеорологическихявлений: снеговые, гололедные и ветровые, снежныезаносы, гололедно-изморозевые явления, глубокоепромерзание грунтов, резкие перепады температур,характеристики снежного и ледового покрова.Кроме того, для авиационных перевозок, на которые вобласти приходится значительная часть транспортныхуслуг, осложняющими их осуществление в этот периодявляются низкая облачность и видимость ниже заданныхкритериев (так называемые минимумы погоды).Средняя дата наступления холодного периода в Том-ске приходится на 17 октября, окончание - на 13 апреля.Средняя продолжительность периода составляет181 день. Самая ранняя дата наступления холодногопериода - 20 сентября, окончания - 19 марта, самаяпоздняя дата наступления - 3 ноября, окончания - 1 мая.Рис. 1. Динамика дат начала и окончания холодного периода на ст. Томск по пятилетиямАппроксимация динамики дат полиномом первойстепени (рис. 1) указывает на тенденцию к сокращениюхолодного периода за счет более поздних дат его на-ступления и более ранних - окончания.Суровость и продолжительность холодного периодана исследуемой территории подтверждается средне-многолетними характеристиками (табл. 1). Отметим,что приведенные значения рассчитаны без учета тен-денций изменения климата за последние десятилетия и,соответственно, требуют уточнения.Исследование долговременных тенденций темпера-туры воздуха за последние 40 лет (1970-2009 гг.) пока-зало, что на всей территории области отмечается росттемпературы со скоростью 0,4-0,6.С/10 лет, причем вотдельные месяцы холодного периода (февраль - март)тенденции достигают 1,5-1,7.С/10 лет.Тенденции в изменении годовых сумм атмосферныхосадков имеют явно выраженную положительную на-правленность и составляют до 15,2 мм/10 лет (ст. Кол-пашево). Такой характер тенденций определяется взначительной мере осадками холодного полугодия.Наибольший рост их, согласно данным табл. 2, наблю-дается в Александровском, Колпашеве, Томске. Заме-тим, что долговременные тенденции уменьшения осад-ков в северной части территории, которые отмечалисьдо 1992 г., позднее сменились на повсеместный рост.Т а б л и ц а 1Среднемноголетние значения гидрометеорологических характеристик холодного периода года для Томской областиХарактеристика ЗначенияМаксимальная за зиму продолжительность переноса снега при общих и низовых метелях, ч 300 - на севере; 500-600 - на югеОбъем снегопереноса за зиму с максимальной продолжительностью метелей, м3/м От 200 на севере до 1000 на юге областиВысота снежного покрова, возможная 1 раз в 20 лет, см 80-90Количество воды в снежном покрове, возможное 1 раз в 20 лет, мм 180Средняя продолжительность метелей за год, ч 500Глубина промерзания глинистых и суглинистых грунтов, см 220-240Снеговая нагрузка, кгс/м2 150Толщина стенки гололеда, мм Не менее 3Скоростной напор ветра, кгс/м2 35-45Средняя январская температура,°С -20Отклонение средней температуры наиболее холодных суток от среднеянварской температурывоздуха,°С 20Средняя дата образования устойчивого снежного покрова 23-31 октябряСредняя дата разрушения устойчивого снежного покрова 17-28 апреляСредняя дата наступления устойчивого морозного периода 26.10-3.11Ледостав на Оби и Томи 30.10-7.11Ледоход на Оби и Томи 2-10 маяТ а б л и ц а 2Тенденции изменения среднемесячной температуры воздуха (Т, .С/10 лет) и месячных сумм атмосферных осадков (Q, мм/10 лет)в холодный период на территории Томской области за последние 40 летСтанция Октябрь Ноябрь Декабрь Январь Февраль Март Апрель Октябрь -апрельАлекское QТ 00,,98 02,,07 -30,,84 00,,64 10,,14 12,,17 -00,1,2 100,,58Ванжиль-Кынак QТ -01,9,5 --01,,18 01,,19 -02,3,4 10,,25 01,,12 00,,80 -02,,54Напас QТ -11,2,7 01,,30 02,,52 -00,2,5 11,,36 02,,91 -10,1,3 50,,96Ср. Васюган QТ -11,1,7 00,,18 -20,,01 -00,5,7 10,,13 11,,09 00,,70 30,,35Усть-Озерное QТ 01,,73 -01,2,1 02,,24 -01,3,0 13,,41 10,,15 -01,0,4 03,,86Колпашево QТ 00,,84 02,,23 04,,37 -00,3,2 12,,71 11,,25 00,,03 101,,62Пудино QТ -00,7,3 01,,27 03,,28 00,,35 12,,40 12,,07 -00,4,1 100,,69Бакчар QТ -00,7,2 -02,3,2 02,,36 -01,2,4 10,,54 01,,39 -00,1,1 00,,66Первомайское QТ 02,,90 01,,39 02,,29 -01,2,4 11,,48 -10,1,1 10,,51 80,,56Томск QТ 02,,36 -01,1,4 06,,30 00,,22 12,,66 12,,05 02,,01 104,5,5Таким образом, в последние десятилетия отмечает-ся тенденция к установлению на территории Томскойобласти более теплого климата с большим количествомосадков в холодный период, что, в свою очередь, ска-зывается на специализированных климатических ха-рактеристиках.Так, в [4] приводятся данные о том, что средние да-ты весеннего ледохода на реках Томской области сме-стились на 20-25 апреля в южных районах и на 5-10 мая - в северных. Даты ледостава практически неизменились, что ведет к увеличению навигационногопериода речного флота и, соответственно, увеличениюгрузооборота, а также к снижению заморов промысло-вой рыбы. К отрицательным последствиям следует от-нести сокращение сроков действия ледовых переправна реках области и повышение туманообразования вдолинах рек в переходные сезоны.В исследуемом районе наблюдаются как кратко-временные, так и длительные нагрузки на объекты отметеорологических явлений. К длительным нагрузкамотносятся вес снегового покрова, температурные воз-действия, усадка и ползучесть грунтов. Кратковремен-ными нагрузками являются снеговые, ветровые и го-лоледные нагрузки, а также некоторые температурныевоздействия. Возможно одновременное воздействиенескольких нагрузок, так называемое сочетание на-грузок.Происходящие климатические изменения способст-вуют увеличению снеговых нагрузок на здания и тех-нические сооружения.Так, расчеты снеговых нагрузок на конструкциижилых зданий по типовым проектам (2-, 5- и 9-этажных зданий, наиболее характерных для Томскойобласти), предусматривающим допустимый вес их со-ответственно в 70, 150 и 150 кгс/м2, показали, что вобласти наблюдается увеличение снеговых нагрузок соскоростью до 0,2 и более кгс/м2 за 10 лет и нагрузкидостигают в отдельные годы значений 192 кгс/м2. От-метим, что наибольшие изменения характеристик фик-сируются на юге области.Допустимый скоростной напор ветра для данныхтиповых проектов составляет 45 кгс/м2. В области фик-сируются ветровые нагрузки и до 12 кгс/м2, причемнаибольших величин они достигают в зимне-весеннийпериод, что в сочетании со снеговой дает максималь-ную нагрузку на здания, особенно на выступающиедетали конструкций и кровельные перекрытия.В холодный период года велика вероятность воз-никновения гололедно-изморозевых явлений. Террито-рия Томской области по характеристике «толщинастенки гололеда, превышаемая 1 раз в 5 лет», относит-ся к слабогололедному району с толщиной от 3 до5 мм. Но в отдельных случаях диаметр отложений мо-жет достигать 30-40 мм.В работе [5. С. 21] приводится мнение о заниженно-сти величин отложений по данным климатическихсправочников и СНиП, что связано с локальностьюпроявлений данных явлений. Считается, что гололед-ные нагрузки в связи с потеплением климата возрастут.В то же время ветровые и комплексные гололедно-ветровые нагрузки в среднем по территории Россииуменьшаются [1. С. 59].В связи с наблюдающимся увеличением повторяе-мости заморозков и оттепелей ухудшаются условияэксплуатации зданий, в частности сокращается периодих доремонтной эксплуатации, уменьшается долговеч-ность. Наибольшее количество переходов температурывоздуха через 0°С отмечается в момент становленияхолодного периода и его окончания. При этом в концехолодного периода таких переходов больше, чем в на-чале, и в ноябре отмечается 7-9 переходов, в апреле -12-16, на севере области - в мае от 8 до 12.Несмотря на то что Томская область находится внезоны залегания вечномерзлых грунтов, и здесь воз-можны изменения несущей способности почвогрунтовиз-за потепления и увеличения глубины сезонного про-таивания, ухудшения прочностных характеристик фун-даментов зданий и технических сооружений. Зимниестроительные работы существенно лимитируются, со-гласно действующим СНиП, промерзанием верхнихслоев почвы, которые в отдельные годы достигают вТомской области глубины 220-240 см при среднейклиматической величине, равной 160 см. В работе [3]указывается, что в настоящее время при заложениифундаментов глубина промерзания считается равной220 см, водопроводные трубы закладываются на глу-бину 310 см, канализационные - 170 см.В последние три десятилетия сократились продол-жительность отопительного периода и потребность втопливе для нужд обогрева помещений. Продолжи-тельность отопительного периода, используемая длярасчета систем отопления и норм топлива и рассчиты-ваемая как число дней со средней суточной температу-рой ниже +8°С, по нашим данным, в Томской областисократилась. В табл. 3 приводятся основные характери-стики отопительного периода, определенные по дан-ным за последние 15 лет для территории Томской об-ласти, которые можно использовать для технических иэкономических расчетов.Средняя продолжительность отопительного периодав Томской области составляет около 225 дней. Самаяранняя дата начала отопительного периода приходитсяна 19 сентября, самая поздняя дата окончания - на11 мая (σ = ±8 дней), максимальная продолжительностьотопительного периода достигает 230 суток, минималь-ная - 218 дней (σ = ±12 дней). Распределение продолжи-тельности отопительного периода на территории облас-ти выражается в увеличении ее с юго-востока на северо-запад, что соответствует фоновому изменению среднихтемператур периода сентябрь - апрель.Средняя температура воздуха за отопительный пе-риод называется температурой отопительного перио-да. Средняя температура наиболее холодных пятидне-вок и средняя температура наиболее холодных сутокиспользуются при теплотехнических расчетах системотопления для определения так называемой расчетнойтемпературы наружного воздуха. Для этого использу-ется линейная связь между расчетными температурамии температурой самого холодного месяца с учетом эм-пирического коэффициента для конкретного района.Т а б л и ц а 3Основные характеристики отопительного периода по станциям Томской областиСтанцияХарактеристика Томск Белый Яр Парабель Бакчар Тегульдет Пудино Перво-майскоеКожевни-ковоДата начала 25,09 21,09 19,09 23,09 20,09 22,09 23,09 28,09Дата окончания 6,05 9,05 11,05 7,05 10,05 3,05 8,05 4,05Продолжительность, дни 223 227 230 226 226 223 225 218Средняя температура отопительного периода, °С -8,5 -9,2 -10,6 -9,8 -9,3 -9,5 -8,6 -9,0Средняя температурасамой холодной пятидневки, °С) -21,3 -21,6 -20,4 -19,6 -20,1 -21,1 -18,3 -19,1Средняя температурасамых холодных суток, °С -28,7 -33,7 -30,4 -29,1 -31,6 -31,2 -28,9 -28,6Вентиляционная температура, °С -35,9 -37,9 -37,8 -36,6 -37,6 -38,0 -35,4 -36,2Температуру наиболее холодной пятидневки ( 5 t )определяют по уравнению5 1, 25 t txT.Температуру самых холодных суток ( 1 t ) - как1 1 1,31 x t tT,где x t - средняя температура воздуха за самый холод-ный месяц.В этих уравнениях T и 1 T - постоянные эмпириче-ские коэффициенты, равные для Томской области 14,6и 21,0 соответственно.В среднем, температура самой холодной пятиднев-ки на территории Томской области в зимние месяцысоставляет -26,7°С.Еще одной важной характеристикой отопительногопериода является вентиляционная температура, котораяиспользуется при проектировании систем вентиляции иопределяется как средняя температура воздуха за наибо-лее холодный период, составляющий 15% от общей про-должительности отопительного периода. Более удобноопределять вентиляционную температуру по уравнению2 1,125 B x t  t T ,где 2 T - постоянная величина (для Томской области2 T = -3,0).Большое практическое значение имеет учет числа днейс переходом вентиляционной температуры через -50°С, таккак в этот период увеличивается нагрузка на канализаци-онные и отопительные системы. Как показали расчеты,такие ситуации в Томской области достаточно редки.Так, вентиляционная температура -50,1°С наблю-далась лишь зимой 2001/02 гг. на станции Тегульдет.Таким образом, в последние десятилетия сократи-лась продолжительность отопительного периода и, со-ответственно, потребность в топливе для нужд обогре-ва помещений в рассматриваемом регионе. Этот выводсогласуется с данными Б.Г. Шерстюкова [6], по кото-рым за последние три десятилетия на территории Том-ской области продолжительность отопительного пе-риода уменьшилась, в среднем, на 2-4% - в севернойчасти области, в южной - на 4-6%. За этот же периодиндекс потребления топлива уменьшился приблизи-тельно на 6-8%.Изменились климатические условия для транспорт-ных отраслей. В Томской области в холодный периодгода основными видами транспорта являются автомо-бильный, железнодорожный и авиационный, для дея-тельности которых наиболее важными являются пара-метры, приводимые на рис. 2.Численные значения и градации указанных на рис. 2характеристик определяют экономические показателифункционирования отраслей. Для долговременногопланирования работ актуальным является определениетенденций изменения этих характеристик.Рис. 2. Перечень характеристик, определяющих условия работы транспортных отраслейАвтомобильное сообщение на территории Томскойобласти осуществляется по магистральной федераль-ной трассе М53 «Байкал», которая входит в состав Ве-ликой транссибирской автомагистрали и является со-ставной частью азиатского маршрута АН 6, и по доро-гам регионального значения Р 398, Р 399, Р 400. Длябезопасной эксплуатации дорог необходимы сведения,приведенные на рис. 2.В качестве автомобильных дорог в Томской областив холодный период года широко распространены, осо-бенно в районах лесозаготовок и газонефтяных объек-тов, так называемые «зимники» и ледяные дороги.Удельный вес зимних дорог в общем транспортномобеспечении хозяйства области велик.Так, например, только одно объединение Томск-нефтегазгеология (в настоящее время это несколькодобывающих организаций) в 1980-х гг. строило в годдо 3 000 км таких дорог. Зимние дороги бывают посто-янными, т.е. эксплуатируемыми из года в год, и вре-менными, служащими, как правило, для геофизическихцелей, например, работ по профилям разведки. Пристроительстве последних не принимаются в расчет ни-какие сложности рельефа и подстилающей поверхно-сти. Считается, что экономически не выгодно вклады-вать средства в дополнительное обустройство времен-ных дорог. Метеорологическое обеспечение строитель-ства и эксплуатации автозимников заключается в пре-доставлении с достаточной заблаговременностью и точ-ностью сведений о сроках и глубине промерзания болоти марей, для чего, в свою очередь, необходим прогнозсреднемесячной температуры воздуха для начала зимне-го периода с момента установления устойчивого снеж-ного покрова [7].Оценивая внутрисезонную изменчивость влияющихна автомобильный транспорт метеорологических харак-теристик, можно говорить о том, что в годовом ходенаиболее опасными месяцами, в которые возможно об-разование всех видов зимней скользкости на исследуе-мой территории, являются октябрь, ноябрь и март, чтотакже связано с тенденцией увеличения числа переходовтемпературы воздуха через 0°С.В холодный период года в области сооружается до-полнительно около 50 ледовых переправ через реки,большая часть из которых находится в Александров-ском (≈ 20 переправ) и Каргасокском (≈ 10 переправ)районах, обслуживание которых невозможно без пре-доставления данных о температурном режиме в зимнийпериод, а также датах замерзания и вскрытия рек исроках подготовки к пропуску паводковых вод.Следующим по значимости в обеспечении пассажир-ских и грузовых перевозок в области является авиацион-ный транспорт. Он представлен воздушными судами сред-ней дальности (ТУ-154, Boeing-737, A-310) и местных воз-душных линий (АН-24, АН-26, Як-42, вертолеты Ми-8 идр.), осуществляющими перевозки внутри области.Важной характеристикой, ограничивающей авиапере-возки, является высота нижней границы облачности(НГО), которая, наряду с ограниченной метеорологиче-ской дальностью видимости (МДВ), существенно влияетна взлет и особенно на посадку самолетов. В табл. 4 при-ведены характеристики НГО для холодного полугодия,рассчитанные по данным за 1991-2000 гг. на аэродромеТомск, из которой следует, что чаще всего опасные дляавиации условия отмечаются в октябре и ноябре.Т а б л и ц а 4Повторяемость дней с НГО, опасной для взлета и посадки воздушных судов, % от числа дней за годМесяВысота НГО, м Октябрь Ноябрь Декабрь Янвца рь Февраль Март АпрельХолодноеполугодие≤ 300 15 14,8 11,3 7,1 6,1 4,6 6,1 65≤ 200 17 10,5 4 6,4 4,3 3,2 6,5 52≤ 100 14,8 7,2 3,5 9 4,5 5,8 5,8 51≤ 80 16,8 4,6 1,5 10,2 2 7,1 1,5 44012345678910октябрь ноябрь декабрь январь февраль март апрельмесяцычисло дней60-800 70-900Рис. 3. Повторяемость среднего многолетнего числа днейс минимумами погоды на аэродроме г. ТомскаВ авиации используется такой термин, как минимумпогоды, под которым понимают минимальные значениявысоты нижней границы облачности и/или метеорологи-ческой дальности видимости, при которых еще разреше-ны взлет или посадка. На рис. 3 приведена повторяемостьчисла дней в холодный период года с основными мини-мумами погоды (60-800 - значение НГО (60 м) и видимо-сти (800 м) 70-900). Обнаруживаются тенденция заметно-го ухудшения условий посадки в октябре и ноябре, улуч-шения условий в декабре, в то время как по климатиче-ским данным максимум повторяемости неблагоприятныхусловий приходится именно на декабрь.Таким образом, представленный анализ по некото-рым климатическим характеристикам холодного пе-риода года, влияющим на хозяйственный комплексТомской области, позволил определить их основныечисленные значения, тенденции и подтвердил, что дея-тельность основных хозяйственных отраслей осущест-вляется в сложных климатических условиях. Выявленанеоднозначность влияния наблюдающихся тенденцийизменения климата на разные отрасли (строительство,коммуникации и отопление, транспорт и др.).В дальнейшем, исходя из специфики работ в зимнихусловиях, можно считать необходимым и актуальнымпостроение для исследуемой территории климатиче-ских карт для различных целей, получение достаточнообеспеченных расчетных прикладных характеристик вусловиях изменяющегося климата. При этом возможнорасширение списка метеорологических величин, вос-требованных отраслями комплекса.

Скачать электронную версию публикации