Прогноз погоды Саха Якутия

Якутск, Нерюнгри, Мирный, Ленск

 

Климат Якутска

 

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И КОНТРОЛЮ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

ЯКУТСКОЕ ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И КОНТРОЛЮ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Под редакцией канд. геогр. наук Ц. А. ШВЕР, С. А. ИЗЮМЕНКО

Ленинград Гидрометеоиздат- 1982

В книге всесторонне освещены основные черты климата Якутска, рассмотрены физико-географические условия города, изложена краткая история метеорологических  наблюдений.

Приведены сведения о закономерностях циркуляции атмосферы, определяющих резко континентальный климат центральных районов Якутии. Представлены как общие климатические характеристики по сезонам, так и подробные сведения по основным элементам климата, дана санитарно-гигиеническая оценка климата и микроклимата города. В приложении помещен справочный материал по климату города.

Книга рассчитана на климатологов, метеорологов, географов, работников транспорта, медицины и градостроительства, а также на широкий круг читателей.

ПРЕДИСЛОВИЕ

С научно-техническим прогрессом связан непрерывный процесс урбанизации. Развитие старых и строительство новых городов осуществляется в огромных масштабах. При разработке генеральных планов реконструкции и застройки городов, а также при эксплуатации городского хозяйства привлекаются научные данные, в том числе и климатические. Изучение климата города, получение количественных характеристик климата имеет большое практическое значение и представляет сложную научную задачу.

Современный город выступает в жизни общества, с одной стороны, как чрезвычайно многоплановый социальный организм, а с другой — как сложный экономико-географический, архитектурный , инженерный и культурный комплекс, находящийся в зависимости от природных условий.

В «Справочнике по климату СССР» [78] город описывается едиными характеристиками, которые представляют собой климатический фон и в этом смысле чрезвычайно важны. В предлагаемой книге «Климат Якутска» основное внимание уделяется рассмотрению именно таких общих характеристик, полученных по материалам большого ряда метеорологических наблюдений. Однако|Якутск хотя и небольшой город, но в климатическом плане не совсем однородный. Климатические различия в городе даются на основе мезо- и микроклиматических наблюдений, проводившихся, хотя и эпизодически, в последние годы.

Климат города влияет на здоровье его населения, поэтому в книге приведены биоклиматпческие и санитарно-гигиенические оценки климата и микроклимата.

Книга состоит из двух частей: текста и таблиц приложения, существенно дополняющих и уточняющих текст, имеющих также и самостоятельное значение.

В таблицах, где данные приводятся по срокам, время указывается местное среднесолнечное.

Средние значения элементов, приведенные в таблицах годового хода, и средние, которые можно вычислить из таблиц повторяемости или суточного хода, могут расходиться из-за различия в используемом периоде наблюдений. Во всех таких случаях надо отдать предпочтение приведенным средним.

Книга подготовлена в отделе климата Якутской гидрометеорологической обсерватории. В ее составлении принимали участие:

С. А. Изюменко (параграфы 1.2, 6.2 (Туманы) 6.5, главы 4, 5, 7, 8, 12), 3. И. Мещерякова (параграфы 2.3, 6.2, 6.6, 6.7, глава 3), Л. И. Сазонова (параграфы 2.1, 2.2, 6.1, 6.3, 6.4, 6.8, глава 11), Н. Р. Мярикянов (параграф 1.3), В. К. Бекетов, С. А. Изюменко (параграф 1.1), В. М. Пивкин (глава 10), Л. Г. Басова, Г. Г. Чумак и Л. Ф. Черненко (глава 9). Технические работы выполнялись М. Д. Васильевой, И. В. Дорофеевой, Т. П. Орловой, Г. Н. Чернухой и А. Ю. Шин. Обследование зимних туманов в районе Якутска с борта самолета было проведено В. А. Кравцовой.

Большую помощь в проведении микроклиматических съемок оказали студенты Якутского государственного университета и сотрудники отделов Якутской ГМО.

Монография подготовлена с учетом рекомендаций Главной гео­физической обсерватории им. А. И. Воейкова.

Общее руководство при составлении книги осуществлял С. А. Изюменко.

Научно-методическое рецензирование проведено в отделе прикладной климатологии Главной геофизической обсерватории Ц. А. Швер, Н. Г. Горышиной, Г. И. Прилипко и Л. Г. Васильевой.

 

1. ВВЕДЕНИЕ

 

1.1. Физико-географические условия местоположения города

’Рассматриваемый район находится в глубине материка, в громадной Лено-Вилюйской депрессии, закрытой для свободного доступа воздушных масс с востока и юга горными системами, с запада Среднесибирским плоскогорьем, а с севера открытой для арктических масс воздуха. В этой связи смягчающего влияния Мирового океана почти не наблюдается, что накладывает свой отпечаток на климат, который является резко континентальным.

Якутск и его пригороды расположены на левом берегу сред- . него течения р. Лены в широкой долине, называемой Великая Туймаада.

В районе города р. Лена, имеющая направление с юга на север, образует обширную долину с поймой. Ширина реки (вместе с протоками) составляет 5—7 км. В весеннее половодье значительная часть поймы, как правило, затопляется, при этом образуется водная поверхность шириной около 10 км.

Долина представляет собой плоскую террасированную равнину, расчлененную р. Леной и ее притоками, старицами, протоками и озерами. Склоны долины удалены друг от друга на 17—20 км. Склон левобережной части долины, превышающий дно на 80— 100 м и переходящий в слабохолмистое плато, простирается с юга на север примерно в 3—4 км западнее Якутска. Сплошную линию склона долины нарушают глубоко врезанные долины временных водотоков или небольших речек: Шестаковки, Хорогора, Мархинки и др. Правый склон долины сравнительно невысокий, превышающий дно на 30—40 м, проходит в 12— 14 км восточнее города.

В левобережной части долины выделяется три террасы: пойменная и две надпойменных. Пойменная терраса вдоль р. Лены имеет высоту до 10 м над меженным уровнем воды и регулярно затопляется паводковыми водами. Эта терраса расчленена протоками и старицами. Первая надпойменная терраса, на которой расположена большая часть города, имеет ширину 2,0—2,5 км. Ши­рина второй надпойменной террасы 3—5 км. Превышение второй надпойменной террасы над первой составляет 2—5 м, крутизна склонов 30—45°.

По геологическому строению территория города и его окрестностей представляет собой древний прогиб Сибирской платформы, который заполнен морскими отложениями мезозойского возраста, конгломератами, песчаниками, покрытыми сверху более поздними отложениями, главным образом послетретичного периода (песком, лёссовидными суглинками и другими осадочными породами)

На надпойменных террасах в районе Якутска развиты черноземно-луговые и лугово-черноземные почвы, в пойме и на островах р. Лены — дерново-луговые аллювиальные почвы, характерные и для отдельных участков первой надпойменной террасы. В большинстве своем почвы засолены.

Распределение растительности тесно увязано с типом почв и рельефом. На островах и в пониженных частях поймы растут тальники, в ложбинах по иловатым отложениям поселяется полевой хвощ. С удалением от берега формируются разнотравно-злаковые луга. Кроме луговой растительности, на пойменной и частично надпойменных террасах распространены разнообразные кустарники и древесные породы: боярышник даурский, шиповник иглистый, ольховник кустарниковый и др.

К западу и юго-западу от города окружающая местность занята древесными лесонасаждениями: березовыми рощами, сосновыми и лиственничными борами, перемежающимися с полянами сухо­дольных лугов. Этот район является зоной летнего отдыха. К северу и югу от города расположены поля и суходольные луговые участки (в основном занимаемые сельскохозяйственными угодьями).

Якутск был основан в 1632 г. как острог отрядом енисейских казаков под руководством Петра Бекетова. Через десять лет город был перенесен выше по р. Лене на левый берег, на его современное место. Через год после основания Якутского острога его население уже насчитывало двести человек, считая казаков, промышленных и торговых людей. В 1681 г. в Якутске проживало всего 642 чел., в 1823 г.— 4204 чел., в 1901 г.— 6 тыс. чел., в 1939 г.— почти 53 тыс. чел., в 1950 г.— свыше 57 тыс. чел., а по переписи 1979 г. в Якутске проживало уже 155 тыс. жителей. В 1939 г. Якутск занимал площадь 11,2 тыс. га, в 1970 г.— 16 тыс. га и в 1978— 17,5 тыс. га (рис. 1). На территории города имеется множество озер, соединенных каналами, общая площадь зеркала воды составляет около 115 га.

Планировочная структура города радиально-кольцевая. Частая сетка улиц образует значительное количество небольших по площади кварталов (от 2 до 8 га). Проезжая часть улиц в основном приподнята, характер застройки ровный. Это преимущественно одно- и двухэтажные деревянные строения. Капитальная застройка каменными зданиями (4—6 и 9 этажей) составляет около 35 % селитебной части города. Кварталы двухэтажной деревянной застройки сосредоточены в основном в северо-восточной и северо- западной частях города, характер их застройки периметральный. Районы массовой жилой застройки осваиваются по принципу мик­рорайонирования.

Городские улицы и дороги на 80 % имеют твердое покрытие (асфальт) и выполнены главным образом в насыпи. В то же время дороги, построенные в полный профиль (проезжая часть, обочина, лоток, газон, тротуар), составляют лишь 10— 12% их общего числа. Практически на большинстве улиц и дорог территория между застройкой и границей проезжей части представляет собой открытый грунт. При узкой проезжей асфальтированной части дорог (6—9 м) это пространство является источником загрязнения проезжей части дороги и образования пыли.

 

В силу плоского рельефа города, отсутствия уклонов и водоразделов значительная его площадь заболочена и обводнена стоячими водами.

Промышленные предприятия города носят местный характер, занимаемая ими площадь незначительна (около 46 га)

По генеральному плану застройка города будет осуществляться за счет реконструкции одно- и двухэтажного жилого фонда в центральной части города и нового строительства в пойме р. Лены на вновь образованной гидронамывом площади (около 800 га).

1 .2 . Краткая история развития метеорологических наблюдений

Первые метеорологические наблюдения в Якутске относятся к сентябрю 1736 г. По июль 1737 г. их проводил профессор И. Гмелин, который является пионером в изучении метеорологического режима в Якутске. К сожалению, результаты этих наблюдений не сохранились. С июня 1768 г. по август 1769 г. наблюдения велись геодезистом Исленьевым. Выводы из этих наблюдений были опубликованы Академией наук.

Далее следует остановиться на крупном явлении в истории развития метеорологических наблюдений в Якутске, которое имело определенное значение и для развития всей метеорологии в России. Имеются в виду наблюдения якутского купца А. Д. Неверова. В совершенно не изученном в климатическом отношении крае он в течение более трех десятилетий, вплоть до февраля -1854 г., проводил наблюдения над температурой воздуха, тщательно все записывая, причем с апреля 1829 г. наблюдения стал проводить в определенные сроки (7, 12 и 22 ч). Впоследствии академик А. Ф. Миддендорф напишет о Неверове: «Он воздвиг себе вечный памятник в истории науки, сам того не подозревая» [43].

В 1828 г. комиссионер Российско-американскои компании Ф. Шергин по своей инициативе и на свои средства начал строить в Якутске уникальную шахту глубиной 117 м. Строительство шахты продолжалось девять лет. Эту шахту он использовал для наблюдений над температурой почвы на разных глубинах. Именно Ф. -Шергин положил начало изучению многолетней мерзлоты 'в Якутске. С октября 1834 г. по октябрь 1838 г. он также проводил наблюдения и над температурой воздуха.

Большой вклад в изучение севера Сибири, в том числе и в изучение метеорологического режима Якутска, внес Миддендорф. Он прибыл в Якутск в феврале 1844 г., где по заданию Академии наук в течение семи недель проводил наблюдения в упомянутой шахте Шергина, а также метеорологические наблюдения. Другая серия наблюдений над температурой воздуха, проводившихся параллельно с наблюдениями Неверова, принадлежит инспектору местного училища Д. Давыдову, продолжившему с октября 1844 г. по июнь 1846 г. наблюдения Миддендорфа. Перерыв в наблюдениях в Якутске после 1854 г. продолжался недолго.

Дальнейшее развитие метеорологических наблюдений связано с именем начальника Вилюйской экспедиции Восточно-Сибир­ского отдела Русского географического общества Р. Маака. Он организовал метеорологические наблюдения в ряде пунктов, в том числе и в Якутске, где по его просьбе наблюдения с мая 1854 г. по февраль 1855 г. проводил врач Гольман. Возобновление метеорологических наблюдений в Якутске также связано с именем Р. Маака, по инициативе которого эти наблюдения, начатые в конце января 1862 г., велись по октябрь 1867 г. В январе 1870 г.

в Якутске были вновь организованы метеорологические наблюдения, которые продолжались по декабрь 1873 г. С января 1800 г. наблюдения ведутся без перерыва до настоящего времени,с 1888  по 1956 г. они проводились по программе станции II разряда, а с 1956 г.— по программе станции I разряда (рис. 2).

 

 

Следует отметить, что перед Великой Октябрьской социалистической революцией в Якутии на некоторых метеорологических станциях наблюдения вели политические ссыльные. Так, на метеорологической станции Якутск с сентября 1913 г. по июнь 1915 г. наблюдателем работал Емельян Михайлович Ярославский (настоящая фамилия и имя Губельман Миней Израилевич).

Наблюдения над температурой воздуха с мая 1829 г. по февраль 1854 г. проводились по спиртовому термометру на высоте 1 м. Термометр находился в узком, грубо сколоченном ящике, стоявшем вертикально со множеством дыр. Одна сторона служила дверкой, сверху ящик был защищен крышкой. Погрешности тер­мометра неизвестны. С 1854 по 1855 г., с 1862 и по 1867 г. и с 1870 по 1873 г. сведения о термометрах и их установке отсутствуют.

С января 1888 г. термометр находился в термометрической клетке, которая помещалась в небольшой по размеру будке (глубина и ширина 1,1 м, высота 1,4 м). Воздух не имел свободного доступа внутрь будки, так как ее северная и южная стороны были закрыты густыми деревянными решетками’ Кроме того, будка стояла на плоской крыше сарая, отчего свободный приток воздуха снизу был затруднен. Этот воздух, нагретый крышею, мог влиять на показания термометров. С июня 1888 г. наблюдения проводились в новой будке Вильда, установленной в южной части двора у дощатого забора, искажающего показания термометра. Южная стенка будки двойная, но промежуток между стенками был прочно забран снизу и сверху досками. Лишь в августе 1896 г. этот недостаток был устранен и термометры установлены на высоте 3,3 м над поверхностью земли. В январе—феврале 1901 г. термометры находились под навесом сарая, в марте они были перенесены во вновь выстроенную будку. С июня 1911 г. наблюдения проводятся в английской будке.

С января 1888 г. термометр находился в термометрической клетке, которая помещалась в небольшой по размеру будке (глубина и ширина 1,1 м, высота 1,4 м). Воздух не имел свободного доступа внутрь будки, так как ее северная и южная стороны были закрыты густыми деревянными решетками’ Кроме того, будка стояла на плоской крыше сарая, отчего свободный приток воздуха снизу был затруднен. Этот воздух, нагретый крышею, мог влиять на показания термометров. С июня 1888 г. наблюдения проводились в новой будке Вильда, установленной в южной части двора у дощатого забора, искажающего показания термометра. Южная стенка будки двойная, но промежуток между стенками был прочно забран снизу и сверху досками. Лишь в августе 1896 г. этот недостаток был устранен и термометры установлены на высоте 3,3 м над поверхностью земли. В январе—феврале 1901 г. термометры находились под навесом сарая, в марте они были перенесены во вновь выстроенную будку. С июня 1911 г. наблюдения проводятся в английской будке.

Наблюдения над ветром проводились сначала визуально (с 1829 по 1873 г.), а затем инструментально (с 1888 г.). Однако сведения о приборе до 1911 г. отсутствуют.

Начало аэрологических наблюдений относится к 1925 г. С этого времени начали проводить ветровое зондирование атмосферы (с помощью шаро-пилотов), а с 1937 г.— температурно-ветровое зондирование (с помощью радиозондов). С 1934 по 1961 г. нижние слои атмосферы исследовались методом самолетного зондирования .

С апреля 1931 г. проводятся актинометрические наблюдения.

До 1888 г. местоположение метеорологической станции неизвестно. С 1888 по 1901 г. она находилась в северо-западной части города. Затем была перенесена (сведения об этом местоположении станции отсутствуют). С ноября 1909 г. по май 1911 г. станция размещалась на территории приходского училища в южной части города. С июня по октябрь 1911 г. метеоплощадка находилась на территории обширного двора Ольгинского приюта. Затем станция была перенесена в северо-восточную часть города, ее метеоплощадка занимала часть двора краеведческого музея, обнесенного оградой высотой 3 м. С июля 1915 г. по сентябрь 1930 г. станция находилась в юго-западной малонаселенной части города и метеоплощадка располагалась на открытом месте. В октябре 1930 г. станция была перенесена на расстояние примерно 3 км от прежнего местоположения. В конце 50-х годов в результате интенсивного строительства города в юго-западном направлении станция оказалась на его окраине. Поэтому в ноябре 1964 г. она вновь была перенесена, теперь в северо-западном направлении примерно на 600 м от прежнего местоположения.

Метеорологические наблюдения проводились не только в Якутске, но и в его пригородах, а именно: в пос. Марха (Мархинское), в 13— 14 км к северу от Якутска, и в аэропорту, примерно в 12 км к северу от города.

1.3. Водные объекты и их режим в районе Якутска

В Якутске и его пригородах насчитывается несколько десятков озер. Наиболее крупные из них: Сайсары (площадь 0,6 км2, глубина до 5 м), расположенное в городе, и озера Белое (площадь 0,8 км2, глубина до 7 м) и Атласское, находящиеся в пригороде.

Котловины озер в основном имеют плоское дно и слабовыраженные склоны. Берега озер зарастают камышом и осокой. Наполнение озер водой происходит за счет таяния снега и частично за счет летнеосенних дождей. В многоводные годы эти озера пополняются также водами водотоков Шестаковки, Хорогора, Мар- хинки и др.

В гидрологическом режиме озер четко прослеживается весенний подъем уровня. Он начинается обычно со второй декады мая и наступает на 10— 15 суток позже, чем половодье на реках района.

В течение летне-осеннего периода происходит медленное понижение их уровня. Годовая амплитуда колебания по данным наблюдений на оз. Сайсары не превышает 20—25 см. Низшие уровни воды в озерах наблюдаются в августе—сентябре.

Появление первых ледяных образований, установление ледостава на озерах происходит в первой половине октября, а полное оттаивание льда — в конце мая — начале июня. Наибольшей толщины (60— 100 см) лед на озерах достигает в марте.

В ближайших пригородах Якутска в радиусе 15—20 км имеется три речки: Шестаковка, Хорогор и Мархинка длиной от 12 км (Хорогор) до 36 км (Мархинка). Гидрологический режим этих рек отличается своей маловодностью и неустойчивостью. Так, на р. Хорогор сток воды наблюдается только в период снеготая­ния и значительных дождей. Речка Мархинка имеет сток всего в течение двух—пяти месяцев, а в остальное время года она находится в пересохшем состоянии. Более многоводной является р. Шестаковка, в которой сток наблюдается в период с мая по октябрь. В особо засушливые годы р. Шестаковка также пересыхает. Так, в 1956 г. сток отсутствовал в течение 25 дней.

В ближайших пригородах Якутска в радиусе 15—20 км имеется три речки: Шестаковка, Хорогор и Мархинка длиной от 12 км (Хорогор) до 36 км (Мархинка). Гидрологический режим этих рек отличается своей маловодностью и неустойчивостью. Так, на р. Хорогор сток воды наблюдается только в период снеготаяния и значительных дождей. Речка Мархинка имеет сток всего в течение двух — пяти месяцев, а в остальное время года она находится в пересохшем состоянии. Более многоводной является р. Шестаковка, в которой сток наблюдается в период с мая по октябрь. В особо засушливые годы р. Шестаковка также пересыхает. Так, в 1956 г. сток отсутствовал в течение 25 дней.

Половодье на реках района начинается, как правило, в конце апреля—первых числах мая, продолжается в среднем 30—40 суток и заканчивается в конце мая — первой декаде июня. В отдельные годы, особенно когда в период снеготаяния выпадают сильные дожди, половодье на р. Шестаковке может длиться 50 суток.

В летне-осенний период прохождение дождевых паводков на малых реках наблюдается от одного до восьми раз: на р. Шестаковке— от 6 до 32 суток и на р. Мархинке — от 2 до 18 суток. Наибольшие расходы дождевых паводков, как правило, существенно меньше расходов половодья. Но в отдельные годы на р. Ше­стаковке максимальный годовой расход формируется и проходит в период дождевых паводков.

В настоящее время сток малых рек района весь используется для сельскохозяйственных нужд.

Восточнее Якутска с юга на север протекает полноводная и могучая река Лена — одна из величайших рек не только Советского Союза, но и земного шара. Она берет начало на северо- западном склоне Байкальского хребта и, принимая множество притоков, несет свои воды через всю Восточную Сибирь до моря Лаптевых. У Якутска она течет по обширной долине — Великой Туймааде, которая простирается от Табагинского до Кангаласского мыса (на 70—75 км).

Река Лена имеет заметные сезонные различия: весной становится бурной и полноводной, разливаясь на многие километры, летом в ее русле появляются многочисленные мели и острова; она течет то величаво и спокойно, то покрывается пенистыми гребнями волн. В холодный период на семь-восемь месяцев река прячется под толстым слоем льда и снега.

С появлением на льду воды начинается разрушение льда на р. Лене, затем образуются закраины и промоины. Одновременно происходит и уменьшение плотности ледяного покрова. Обычно в районе Якутска начало разрушения льда приходится на середину мая. Самое раннее разрушение льда наблюдалось 1 мая 1975 г., а самое позднее — 28 мая 1946 г. (см. табл. 1 приложения).

Вскрытие Лены в районе города (между Табагой и Кангалассцами) происходит за одни-двое суток. Ледоход на рассматриваемом участке проходит при достаточно высоких уровнях воды (от 3 до 9 м). Следует отметить, что вскрытие Лены за последние семь лет осуществляется при довольно невысоких (по сравнению с зимним меженным) уровнях — от 3 до 5 м.

Ото льда Лена очищается в среднем в конце мая, через семь— девять суток после начала ледохода. В 1943 г. Лена очистилась ото льда у Якутска уже 10 мая, а в 1946 г. только 6 июня. В зависимости от степени суровости зимы и характера весны ледоход на Лене продолжается от трех (1943 г.) до 16 суток (1950 г.).

Период наивысших уровней воды в реке совпадает в основном с периодом ледохода. Нередко наивысшие уровни воды связаны с заторообразованием. Отмечаются они в большинстве случаев спустя 1—3 суток после начала ледохода, и только в 1958, 1974, 1975 гг. они наблюдались лишь на восьмые—десятые сутки.

За период наблюдений (1928— 1975 гг.) в районе Якутска максимальные уровни воды р. Лены изменялись от 913 см (24 мая 1958 г.) до 418 см (27 мая 1965 г.) (рис. 3).

Одной из характерных особенностей вскрытия большинства сибирских рек, в том числе р. Лены, является образование заторов, которые охватывают очень большие участки (до 100 км) и наблюдаются длительное время (до 10 суток — Покровский затор 1967 г.). На р. Лене от с. Табага до пос. Кангалассды (на протяжении 70 км) насчитывается семь очагов заторообразования.

 

 

Анализ наводнений в районе Якутска показал, что степень затопления города зависит не только от интенсивности заторообразова­ния, но и от местоположения затора по отношению к городу.

За истекшие 170 лет Якутск подвергался затоплению в период половодья более 10 раз. Наводнения были в 1807, 1809, 1830, 1848, 1894, 1902, 1904, 1907, 1913,1917,1924, 1933 гг. Особенно сильными были наводнения весной 1848 г. (25 мая уровень воды поднялся над зимним более чем на 13 м) и 1933 г. Затопление города в 1848 г. происходило интенсивно и сопровождалось сильным ветром, вследствие чего на улицы города были вынесены огромные массы льда. В городе остались не затопленными лишь некоторые наиболее возвышенные места, а отдельные дома оказались в воде до крыш. В 1958 и 1966 г., хотя уровень воды на Лене был соизмерим с уровнем воды 1933 г., город не был сильно затоплен, так как за последние годы в связи с реализацией генерального плана застройки города проводятся большие работы по защите города от наводнений. В табл. 2 приложения приводятся критические значения уровней воды над нулем графика водпоста, продолжительность его стояния и частота их появления.

Наивысшие уровни воды на Лене в районе Якутска в среднем наблюдаются 25 мая. Самая ранняя дата наступления наивысших уровней была отмечена 8 мая 1943 г. и самая поздняя — 21 июня 1935 г.

Половодье на Лене, как правило, заканчивается в среднем во второй декаде июля. В течение лета на реке проходит от двух до пяти дождевых паводков с общим подъемом уровня воды по сравнению с предпаводковым на один—пять метров. Продолжительность паводков от восьми до 40 суток.

Река Лена свободна ото льда в течение 125— 155 суток. В отдельные годы из-за низких уровней воды на Лене в районе Якутска могут быть в течение 60—70 суток нарушены условия нормального судоходства.

Ледообразование на Лене, как правило, проходит в условиях низкой водности. Первый лед на реке появляется в виде за берегов или сала и шуги в середине октября, т. е. в среднем многолетнем на 11-е сутки после устойчивого перехода температуры воздуха через 0°С. На вторые сутки после появления первых ледяных образований начинается на реке осенний ледоход (шугоход), который продолжается в среднем 16— 18 суток. Самое раннее появление льда на реке отмечено 1 октября 1955 г., а самое позднее — 23— 26 октября 1947, 1951 гг.

Ледостав на Лене в районе Якутска устанавливается в среднем 1 ноября. Самая ранняя дата отмечена 16 октября 1957 г., а самая поздняя— 14 ноября 1947 г. (см. табл. 1 приложения).

2. ОСОБЕННОСТИ АТМОСФЕРНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

Над Якутией циркуляция атмосферы носит резко выраженный сезонный характер, что проявляется в изменениях свойств воздушных масс, смене знака разности давления и температуры воздуха между воздушными массами над континентом и океаном и изменении траектории и повторяемости циклонов и антициклонов , (табл. 1, рис. 4)

Вопросами определения границ естественных синоптических сезонов занимались многие авторы. Результаты, полученные некоторыми из них, приведены в табл. 2. Естественные синоптические сезоны определены как периоды со сходными между собой (75 % и более) естественными синоптическими периодами.

По классификации климатов Б. П. Алисова, составленной с учетом условий общей циркуляции атмосферы, Якутск находится в континентальной лесной области умеренной зоны. Континентальность климата обусловлена тем, что в район Якутска почти не доходят воздушные массы ни с Атлантического океана из-за удаленности от него и защищенности горными массивами, хотя и преобладает общий западный перенос, ни с Тихого океана также из-за защищенности горными массивами с востока и северо-востока. Наиболее открыт этот район для доступа арктического воздуха, но он достигает центральных районов Якутии сильно трансформированным и иссушенным. В результате преобладающими воздушными массами в основные сезоны в Якутске являются континентальный воздух умеренных широт и арктический воздух (табл. 3)

Начиная с сентября континентальный воздух умеренных широт (полярный воздух) формируется над территорией Якутии в области отрога азиатского антициклона. От центра антициклона в октябре на Якутию вытягивается гребень высокого давления, ориентированный с юго-запада на северо-восток .Здесь он усиливается и часто обособляется в самостоятельное ядро. Разрушение антициклона среди зимы — явление редкое. Воздушная масса, формирующаяся в нем, отличается чрезвычайно низкими температурами и малым влагосодержанием. В течение почти двух зимних месяцев абсолютная влажность не превышает 0,2 г/м3, относительная влажность находится в пределах 70—75 %. Наличие антициклона обусловливает ясную морозную со слабым ветром погоду.

Циклоны, возникающие или регенерирующие на арктическом и полярном фронтах, оказывают влияние на погоду в Якутске лишь своими ложбинами. В основном их траектории направлены вдоль побережья северных морей (моря Лаптевых, Восточно-Сибирского моря) или же со среднего течения Оби и Енисея на устье Лены. Если же арктический фронт опускается до 60 параллели, то центральных районов Якутии достигают западные циклоны. Их влияние проявляется чаще всего в повышении температуры воз- ( духа и выпадении незначительного количества осадков.

В зимний период повышение температур: также бывает обусловлено так называемым восточным процессом, под которым подразумевается вынос более теплого воздуха с Охотского моря в северо-западном направлении. При этом в центральных районах Якутии восточный процесс вызывает потепление в 88 % случаев: в 53 % случаев оно составляет 5— 10°С, в остальных случаях — свыше 10 °С. Примером может служить восточный процесс в декабре 1970 г. (рис. 5), в начале которого температура была —43,8°С, а в конце она повысилась до — 18,9 °С, т. е. повышение температуры составило 24,9 °С. Почти такое же повышение температуры было отмечено в феврале 1968 г. Продолжительность процесса составляет трое-четверо суток, в отдельных случаях она может достигать восьми—десяти дней. Очень холодная погода с устойчивыми температурами ниже  — 40 °С наблюдается в Якутске при длительном сохранении гребня (азиатского антициклона. Над центральными районами Якутии располагается высотный циклон с очагом или ложбиной холода, по западной периферии которого осуществляется вынос холодного арктического воздуха с Северного Ледовитого океана.

Очень редко при значительном ослаблении и частичном разрушении азиатского антициклона района Якутска достигает среднеазиатский (туранский) воздух. Для примера можно привести потепление в начале января 1979 г., вызванное смещением серии активных циклонов с юго-запада Якутии и выносом теплых воздушных масс со Средней Азии. При этом температура воздуха 2 января повысилась до —6°С, что явилось новым абсолютным максимумом января. На следующий день в центральных районах наблюдалось резкое похолодание. Адвекция холода происходила в тылу высотного циклона, который сместился с устья Енисея, и температура воздуха в Якутске к 5 января понизилась до —58°С (рис. 6).

 

Весной характер атмосферной циркуляции изменяется. преобладающее направление движения циклонов и антициклонов западное. Азиатский антициклон интенсивно разрушается.

Циклоническая деятельность над центральными районами Якутии в это время года по-прежнему связана с деятельностью арктического фронта. Погодные условия в Якутске определяют возникающие или регенерирующие на нем западные циклоны, в тылу которых происходят вторжения арктического воздуха, обусловливая так называемые возвраты холодов. Иногда к обострению температурных контрастов в западных циклонах приводят выносы теплого воздуха с юга. Весной уже отмечаются отдельные выходы на Якутию южных циклонов.

Активизация циклонической деятельности приводит к повышению повторяемости сильных ветров ,чаще всего западного и северо-западного направлений. Иногда эти ветры достигают особо опасных значений.

Летом субтропическая высотная фронтальная зона (ВФЗ) проходит по средним широтам Азиатского материка. Циклоны при этом перемещаются с запада на восток на районы Забайкалья, северную часть Монголии и северо-восточную часть Китая (Манчжурию). Смещение циклонов из района Забайкалья на Якутию носит название выхода южных циклонов. Эти процессы представляют собой характерную особенность процессов летнего сезона. Выходы южных циклонов приводят к меридиональной перестройке барического поля, и резким изменениям в характере погоды. В тылу южных циклонов осуществляется мощный заток арктического воздуха, что приводит в летний период к резким похолоданиям, а нередко и к заморозкам, а также наблюдается усиление ветров северных направлений. В южной, а иногда и в центральной частях Якутии при выходах южных циклонов, выпадает значительное количество осадков., Подсчитано, что каждый четвертый выход южного циклона сопровождается обильными дождями с количеством осадков 30 мм и более за сутки. Именно с южным процессом связан абсолютный максимум осадков (77,5 мм; ст. Якутск, аэропорт), зарегистрированный днем 26 июля 1972 г. (рис. 7). Необходимым условием для осуществления выхода южного циклона является нарушение зонального переноса.

 


Иногда сильные непродолжительные дожди наблюдаются в западных, юго-западных, северных и северо-западных циклонах. При этом они обычно обусловлены прохождением через Якутск хорошо выраженных холодных фронтов. За холодными фронтами нередко осуществляется заток арктических воздушных масс, формирующих антициклон или гребень высокого давления с северо- запада или северо-востока. При этом происходит резкое понижение температуры в воздухе и на почве до 0°С и ниже, которое в конце июня и в июле представляет особую опасность для сельскохозяйственных культур. Наиболее интенсивные заморозки отмечаются, когда на западные и центральные районы Якутии ориентирована высотная ложбина холода. Так, 6 июля 1978 г. в Якутске наблюдался самый сильный с 1891 г. заморозок, температура воздуха ночью понизилась до — 15°С (рис. 8). Заток арктического воздуха происходил в тылу циклона, сместившегося с устья Енисея на западные и центральные районы Якутии. При устойчивом выносе арктического воздуха с Северного Ледовитого океана температура воздуха может настолько понизиться, что выпадающие осадки будут достигать земли в виде снежной крупы или снега, как это было 1 июня 1961 и 1964 гг., 9 июня 1962 г., 3 и 4 июня 1966 г.

Сухая и исключительно жаркая погода устанавливается в годы, когда над Якутией высотное барическое поле представлено обширным гребнем, по западной периферии которого осуществляется вынос сухого теплого воздуха из Средней Азии и Казахстана, а при­земное —  малоградиентным полем пониженного или повышенного давления. При такой ситуации лишь изредка возможны кратковременные ливни конвективного характера. Очень сухая погода отрицательно сказывается на развитии сельскохозяйственных культур и является причиной лесных пожаров, часто распространяющихся на громадные площади в несколько сот тысяч гектаров.

Если для лета характерным является ослабление западного переноса, то осенью наблюдается его восстановление. „ Поэтому погоду центральных районов определяют в основном западные циклоны, иногда регенерирующие на арктическом фронте. Осенние западные перемещения происходят медленно, часто прерываются меридиональными вхождениями холодного воздуха с севера. Воздушные массы над континентом интенсивно выхолаживаются. В переходные сезоны весной и осенью возможны значительные повышения температуры в результате выноса теплого воздуха при смещении серии циклонов с юга Западно-Сибирской равнины на устье Лены. Снежный покров подтаивает. Кроме того, возможны осадки в виде дождя или мокрого снега. После прохождения гребня тепла на восток опять начинается поступление холодного воздуха с севера, которое вызывает резкое похолодание в центральных районах.

2.1. Атмосферное давление

Атмосфера— это эластичная газовая оболочка, окружающая Землю. Подсчитано, что ее общая масса составляет примерно 5,15-1015 т. Таким образом, атмосфера оказывает определенное давление на все предметы, находящиеся в ней, и на поверхность земли. Это давление равно массе всего вышележащего столба воздуха. На уровне моря при температуре 0°С масса столба воздуха с основанием 1 см2 равна 1033,3 г, что эквивалентно давлению ртутного- столба сечением 1 см2 и высотой 760 мм. В системе СГС это давление равно 1013,25 мбар, а в системе СИ оно эквивалентно 101 325 Па или 1013,25 гПа.

Значение распределения атмосферного давления по земному шару позволило представить картину воздушных движений на нашей планете, выявить наличие так называемых центров действия атмосферы, областей пониженного и повышенного давления. При достаточно больших горизонтальных барических градиентах (изменение давления на 100 км) возникают сильные ветры. Давление — наиболее важный метеорологический элемент на синоптической карте прогнозистов. Некоторую закономерность между изменением давления и состоянием человеческого организма, а также животных и растений находят медики и биологи.

Рис. 9. Годовой ход среднего месячного н абсолютных максимума и минимума давления воздуха
1 — среднее, 2 — наиболее высокое, 3 — наиболее низкое. 4 — абсолютный максимум, 5 — абсолютный минимум, 6 — отклонения.

Годовой ход среднего месячного давления в Якутске имеет один минимум 993,5 гПа в июле и один максимум 1012,8 гПа в феврале (см. табл. 4 приложения). Таким образом, годовая амплитуда давления составляет 19,3 гПа (для сравнения в Москве 6,4 гПа, в Горьком 7,8 гПа). Ход- изменения давления от месяца к месяцу почти равномерный, плавный (рис.9). От января к февралю и от июня к июлю давление мало меняется. Наиболее резко изменяется оно от зимы к весне: от февраля к марту и от марта к апрелю соответственно на 6,0 и 6,7 гПа. Это связано с начинающимся прогревом континента и интенсивным разрушением в связи с этим азиатского антициклона. Минимальное давление летом, как и максимальное зимой, обусловлено также термическими причинами. Характер годового хода давления в Якутске континентальный и тесно связан с годовым ходом температуры. Самое низкое давление 967,0 гПа отмечено 26 апреля 1929 г., самое высокое— 1047,1 гПа 14 января 1893 г, (см. табл. 4 приложения).

Наиболее высокое среднее годовое давление (1005,9 гПа) наблюдалось в Якутске в 1947 г., наиболее низкое (1000,7 гПа) — в 1924 г.

Зимой среднее месячное давление воздуха более изменчиво, чем летом. Колебание значений среднего месячного давления воздуха относительно среднего многолетнего составляет от 1,4 гПа в мае — августе до 3,4 гПа в феврале (рис. 9). межсуточная изменчивость давления достигает больших значений, чем колебания среднего месячного давления. Так, за июль 1977 г. средняя за месяц междусуточная изменчивость составила 3,9 гПа; а максимальное изменение давления от суток к суткам достигло 12,8 гПа. Наиболее велики суточные колебания атмосферного давления при смене воздушных масс. Так, например, 4 июня 1969 г. над Якутском располагалась местная воздушная масса, фронтальные разделы влияния на нее не оказывали, и изменение давления за сутки составило всего 1,5 гПа; при этом давление изменялось в соответствии с изменением температуры. 17 и 18 апреля 1977 г. через Якутск прошли теплый и холодный фронты. За сутки до прохождения теплого фронта с 12 ч 17 апреля до 12 ч 18 апреля давление понизилось на 24,5 гПа, т. е. каждые три часа оно понижалось в среднем на 3,1 гПа. После прохождения холодного фронта с 12 ч 18 апреля до 12 ч 19 апреля давление повысилось на 32,3 гПа, причем в момент прохождения через Якутск фронтального раздела между 12 и 15 ч давление изменилось особенно резко — на 10,7гПа за три часа (табл. 4). В однородной воздушной массе хорошо заметен суточный ход атмосферного давления с минимумом в часы максимального прогрева (около полудня) и максимумом во время наибольшего выхолаживания подстилающей поверхности (перед восходом солнца).

2.2. Ветер

Ветер — это движение воздуха относительно земной поверхности. Возникновение ветра связано с разностью атмосферного давления и температуры воздуха в различных районах земного шара. Он характеризуется направлением движения и скоростью, выражаемой обычно в метрах в секунду

Для характеристики ветрового режима использованы данные метеостанций Якутск, ГМО; Якутск, аэропорт; Маган и наблюдения на телемачте.

На метеостанции Якутск, ГМО, ветер определялся по флюгеру, а с ноября 1964 г.— по автоматическому прибору анеморумбометру.

На ветровой режим, кроме циркуляционных факторов, оказывает влияние местоположение города. В связи с тем, что долина реки в районе Якутска направлена с юга на север, преобладающими являются ветры северной четверти горизонта. Их годовая повторяемость составляет 16— 18% (см. табл. 5 приложения, рис. 10).

Суточный ход направления ветра в холодный период выражен слабо, а в теплый — четко, что связано с местоположением города (см. табл. 6 приложения)

Сравнение повторяемости направления ветра в городе и его пригородах приводится в табл. 7 приложения

Важной характеристикой, дополняющей повторяемость направления ветра, является выделение преобладающего направления ветра и его повторяемости (табл. 5), которые рассчитываются по методике А. А. Каминского [42]. В Якутске преобладающее направление ветра в течение всего года довольно устойчиво. Оно колеблется по сезонам и имеет северное и северо-западное направление.

В Магане, где влияние долины практически отсутствует, преобладают ветры западного направления.

Отличительной чертой ветрового режима Якутска является большая повторяемость штилей (см. табл. 5 и 7 приложения). В среднем за год в районе ст. Якутск, аэропорт, каждый пятый день бывает безветренным, в районе ст. Якутск, ГМО,— каждый третий или четвертый день. Наиболее часто безветренная погода наблюдается в декабре—феврале. Средняя годовая скорость ветра в Якутске 2,4 м/с. В течение года она изменяется от 1,3 до 3,4 м/с. В отдельные годы скорость ветра незначительно отклоняется от средних многолетних значений; среднее квадратическое отклонение изменяется от 0,2 до 0,5 м/с (см. табл. 8 приложения).

После переноса метеоплощадки в ноябре 1964 г. в более защищенное от ветра место заметно некоторое уменьшение скоростей ветра (табл. 6)

Суточный ход скорости ветра зимой выражен слабо, а в декабре—январе практически отсутствует. Летом максимум скорости приходится на дневные часы (12— 15 ч), минимум — на ночные (3—6 ч), когда солнце или еще не взошло, или находится низко над горизонтом (табл. 7)

Для зимнего периода характерны малые скорости ветра (до 2 м/с). Вероятность штилей и ветров, имеющих скорость 1 м/с, за ноябрь—март 63 % [78, ч. 3]

Максимальные скорости ветра за период 1895— 1965 гг. в отдельные месяцы составляют 17—20 м/с, а расчетные скорости (5 % -ной обеспеченности) изменяются от 11 м/с в январе до 23 м/с в мае (см. табл. 8 приложения). Следует иметь в виду, что в Якутске до 1959 г скорость ветра измерялась по флюгеру с легкой доской, который по своим техническим возможностям позволяет определять скорость ветра лишь до 20 м/с. В сентябре 1958 г. был установлен флюгер с тяжелой доской, с помощью которого можно измерять скорости ветра до 40 м/с, однако скорости свыше 20 м/с с' 1958 г. не зарегистрированы. С 1964 г., после установки на метеоплощадке анеморумбометра, стали фиксировать как максимальные скорости ветра, так и максимальные скорости при порывах. На рис. 11 приведена зависимость максимальных скоростей ветра при порывах от максимальной скорости ветра.

В течение года, исключая декабрь, наибольшую среднюю скорость имеют ветры западного и северо-западного направлений (в декабре — северо-восточного), наименьшую — ветры южного (с декабря по апрель), восточного и юго-восточного (с мая по ноябрь) направлений (см. табл. 5 приложения).

В дополнение к табл. 5 приложения приведены также сведения о максимальных скоростях ветра по направлениям (см. табл. 9 приложения). Наибольшие максимальные скорости (20 м/с) имеют ветры северо-западного и западного направлений, а наименьшие (14 м/с) — ветры южного направления.

Сильные ветры в Якутске бывают сравнительно редко, в среднем девять дней в году. Днем с сильным ветром считается такой день, когда ветер скоростью 15 м/с и более наблюдается в течение суток хотя бы несколько минут. В Якутске в периоде декабря по февраль сильный ветер отмечается в среднем один раз в 10 лет, с апреля по август — от одного до двух дней в месяц ежегодно, в марте, сентябре и октябре — шесть-семь дней в 10 лет (табл. 8). Наибольшее число дней с сильным ветром за год (32) наблюдалось в 1915 г., причем наиболее часто они отмечались в мае — июле (от 8 до 10 дней в месяц). Изменчивость числа дней с сильным ветром в годовом ходе имеет максимум в мае—июне, минимум в феврале.

Наибольшую повторяемость за год имеют сильные ветры западного (46,5%) и северо-западного (30,4%) направлений, а сильные ветры южного направления не отмечались. Чаще всего имеют место сильные ветры западного направления в мае (около 11 %), августе (9 %) и октябре (11 %) (см. табл. 10 приложения). Некоторое расхождение данных табл. 8 и табл. 10 приложения связаны с разной длительностью используемых периодов наблюдений.

При проектировании сооружений необходимо учитывать не только кратковременные порывы ветра большой 400 силы, но и длительные воздействия (продолжительность ) ветра различных скоростей (табл. 9 и табл. 11 приложения). Данные этих таблиц получены по ежечасным наблюдениям, при этом условно принималось, что в течение часа скорость оставалась постоянной.

Средняя продолжительность одного случая с ветром скоростью 0— 1 м/с зимой составляет 11,3 ч, а максимальная продолжительность за зимние месяцы равна 717 ч. В 1971 г. около 30 суток (с I февраля по 3 марта) скорость ветра не превышала 1 м/с. Средняя и наибольшая непрерывная продолжительность ветра скоростью 5 м/с и более зимой очень небольшая — менее 2 и 13 ч соответственно (см. табл. 11 приложения).

Средняя и наибольшая непрерывная продолжительность слабых ветров летом и в переходные месяцы уменьшается (средняя до 3—4 ч, а наибольшая до 40—80 ч).Несколько увеличивается средняя непрерывная продолжительность умеренных ветров: от 2 до 3 ч при скорости ветра 5 м/с и более и от 1,0 до 1,8 ч при скорости ветра 8 м/с и более, а наибольшая непрерывная продолжительность этих ветров увеличивается от 16 до 19 ч при скорости ветра 5 м/с и более и от 6 до 11 ч при скорости ветра 8 м/с и более. Ветер скоростью 12 м/с. н более за указанный период наблюдался всего один раз в сентябре 1966 г., продолжительность его составила 1 ч.

 

 

 Для характеристики ветрового режима над городом и его окрестностями в табл. 10, 12 и 13 приложения приведены сведения о ветре на различных высотах приземного слоя атмосферы. Число штилей с высотой резко уменьшается, преобладающими направлениями с высотой становятся западное и северо-западное. Скорость ветра с высотой, как правило, увеличивается. Особенно заметно она растет на малых высотах, а далее с высотой прирост скорости уменьшается (табл. 13 приложения, рис. 12).

Максимальные скорости ветра уже на высоте 400 м в преобладающем большинстве превышают 20 м/с (табл. 10).

 

 

 

 3. РАДИАЦИОННЫЙИ СВЕТОВОЙ РЕЖИМ

 

Солнечная энергия, получаемая Землей непосредственно от Солнца, является источником тепловой энергии почти для всех природных процессов, развивающихся в атмосфере, гидросфере и верхних слоях литосферы. Излучение Солнца, или солнечная радиация,распространяется в. пространстве в виде электромагнитных волн со скоростью около 300 тыс. км/с.

Количество солнечного света и тепла, получаемого земной поверхностью, зависит прежде всего от продолжительности дня (рис. 13) и высоты солнца над горизонтом (табл. 11), что связано с широтой места. Самый короткий день 22 декабря в Якутске длится всего 5 ч 9 мин. В этот день солнце поднимается над горизонтом на 4,5°. Самый длинный день 22 июня длится в Якутске 19 ч 45 мин. 27 мая начинаются «белые ночи», которые продолжаются по 18 июля. Якутские белые ночи не воспеты поэтами с такой проникновенностью, как ленинградские, но от этого их прелесть ни в коей мере не меньше.

 

 3.1. Продолжительность солнечного сияния

 Солнечным сиянием называется освещение земной поверхности прямыми лучами солнца. Возможная продолжительность солнечного сияния зависит от продолжительности дня, фактическая — от облачности и закрытости горизонта лесом, строениями, холмами или другими объектами. Продолжительность солнечного сияния является одной из основных характеристик радиационного режима. Средняя продолжительность солнечного сияния в Якутске составляет около 2300 ч/год, т. е. около половины теоретически возможной; в году бывает только 72 дня без солнца (см. табл. 14 приложения). Большая продолжительность солнечного сияния связана с большой продолжительностью дня летом и с большой повторяемостью ясной и малооблачной погоды.

 

Продолжительность солнечного сияния имеет простой годовой ход с максимумом в июне (345 ч) и минимумом в декабре (16 ч) (рис. 14). Нарастание продолжительности от минимума к максимуму и убывание ее неравномерное.

 В отдельные годы значения продолжительности солнечного сияния могут значительно отклоняться от средних. Об изменчивости продолжительности солнечного сияния дает представление среднее квадратическое отклонение (а) (см. табл. 14 приложения)

Число дней без солнца в течение года распределяется неравномерно: на три месяца (ноябрь—январь) приходится 68 % годового количества дней без солнца, а на остальные месяцы (февраль— октябрь) — всего 32 %, что составляет 23 дня (табл. 14 приложения) .

Отношение наблюдавшейся продолжительности солнечного сияния к возможной имеет максимум (72 %) в марте, когда морозные туманы уже закончились и много ясных дней, а минимум (12% )— в декабре.

ум (12% )— в декабре. Продолжительность солнечного сияния имеет хорошо выраженный суточный ход с максимумом в околополуденные часы (78, ч.1 )

Наряду с суммарной продолжительностью солнечного облучения важной характеристикой радиационного режима является его непрерывная продолжительность (см. табл. 15 приложения). В течение года непрерывная продолжительность чаще всего составляет 2—6 ч; продолжительность более 10 ч в сутки отмечается с марта по октябрь с максимумом в апреле (51 %).

 

3.2. Радиационный баланс подстилающей поверхности

 

Различают несколько видов солнечной радиации: прямую, рассеянную, суммарную, отраженную и поглощенную.

Солнечная радиация, поступающая на деятельную поверхность в виде пучка параллельных лучей, исходящих непосредственно от солнечного диска, называется прямой солнечной радиацией (S, S').

Проходя через атмосферу, солнечная радиация частично рассеивается молекулами газов воздуха, твердыми и жидкими частицами, взвешенными в воздухе, и особенно облаками. Часть солнечной радиации, поступающая на земную поверхность после рассеяния в атмосфере, называется рассеянной радиацией (D). Прямая и рассеянная радиация относятся к коротковолновой части спектра. Общий приход солнечной радиации на горизонтальную поверхность, состоящий из прямой и рассеянной радиации, называется суммарной радиацией (Q).

На земной поверхности происходит перераспределение поступающей солнечной радиации: часть ее отражается от земной поверхности в атмосферу — отраженная коротковолновая радиация (Як), остальная часть поглощается земной поверхностью — поглощенная коротковолновая радиация (Вк).

Количество отраженной радиации зависит от свойств деятельной поверхности (цвета, увлажненности, структуры и т. д.). Величина, характеризующая отражательную способность поверхности, определяется отношением отраженной радиации к поступающей на данную поверхность суммарной радиации; эта величина называется альбедо (А) и выражается в процентах.

Наряду с коротковолновой радиацией к земной поверхности поступает длинноволновое излучение атмосферы (встречное излучение Eа). В свою очередь земля излучает длинноволновую радиацию как всякое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля (собственное излучение Eз). Преобладающая часть излучения земли и атмосферы (99 %) имеют длины волн от 4 до 40 мк. Разность собственного излучения земной поверхности и поглощенного ею встречного излучения атмосферы называется эффективным излучением (Еэф). Встречное излучение обычно меньше собственного, и поэтому поток эффективного излучения направлен вверх (от земной поверхности).

В метеорологии до 1 января 1980 г. лучистую энергию было принято выражать в калориях за единицу времени на единицу поверхности. Для перехода от указанной единицы к единицам СИ использовались соотношения:

 

1 кал/(мин • см2) — 698 Вт/м2 = 0 ,698 кВт/м2,

1 кал/см2 = 4,19 • 104 Дж/м2 = 41,9 кДж/м2 = 0,0419 МДж/м2.

 

В табл. 16 приложения даны средине месячные и годовые суммы прямой, рассеянной, суммарной, отраженной и поглощенной радиации, радиационного баланса и среднее альбедо (%).  Средняя годовая суммарная радиация в Якутске составляет 3712 МДж/м2, или 70% годовой суммы, которая наблюдалась бы при безоблачном небе. Летний приход радиации намного больше зимнего. Так, за три теплых месяца (май—июль) земная поверхность получает 50 % годового количества суммарной радиации, а за три холодных (ноябрь—январь) — всего 3 %.

В годовом ходе (рис. 15) суммарная радиация имеет один максимум (в июне) и один минимум (в декабре). Наибольший рост суммарной радиации происходит от февраля к марту, а наибольшее падение — от августа к сентябрю (табл. 12)

 

 

Как было сказано выше, суммарная радиация включает в себя прямую радиацию на горизонтальную поверхность и рассеянную радиацию. В разное время года процентное отношение этих составляющих различно (табл. 13). С уменьшением высоты солнца и увеличением облачности доля рассеянной радиации возрастает. В зимние месяцы (с октября по февраль) в приходе суммарной радиации доля рассеянной больше, чем прямой; в декабре прямая радиация практически не поступает, а с марта по сентябрь — несколько преобладает прямая радиация.

В отдельные годы месячные и годовые суммы радиации могут испытывать существенные отклонения от средних значений. Так, в 1969 г. на земную поверхность поступило самое большое годовое количество суммарной радиации — 4140 МДж/м2, что на 12% больше среднего значения. А в 1951 г. суммарной радиации поступило на 14% меньше среднего значения — 3201 МДж/м2 (см. табл. 17 приложения). В тот год в течение трех летних месяцев (с июня по август) число пасмурных дней по нижней облачности превысило среднее значение почти в три раза (17 дней при норме 6,6 дня).

Отношение фактически поступающей радиации [как на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам (S), так и на горизонтальную поверхность (5 ')] к радиации, которая могла бы поступить на земную поверхность при отсутствии облачности, в среднем за год составляет около 50%; отношение суммарной радиации равно 70% (табл. 14). Увеличение доли суммарной радиации можно объяснить тем, что рассеянная радиация при действительных условиях облачности превосходит таковую при ясном состоянии неба в .среднем за год более чем в 1,5 раза. Это явление связано с тем, что при ясном состоянии неба солнечная радиация претерпевает рассеяние только молекулами воздуха и водяного пара, которые всегда имеются в воздухе. При наличии же облаков происходит дополнительное рассеяние капельками воды и кристалликами льда, из которых состоят облака, причем облака рассеивают намного интенсивнее, чем молекулы воздуха и водяного пара.

Радиация имеет правильный суточный ход, который в основном зависит от высоты солнца. При безоблачном небе максимум прямой и суммарной радиации приходится на полуденные часы,, максимум рассеянной радиации при ясном состоянии неба в некоторые месяцы (июль, август, октябрь) смещается на первую половину дня. С апреля по август приход прямой радиации при действительных условиях облачности до полудня на 3— 18% больше,, чем после полудня (табл. 15). Это связано с тем, что летом в первую половину дня атмосфера более прозрачна, чем во вторую,, а также вследствие суточного хода облачности.

Интенсивность суммарной радиации как при ясном состоянии неба, так и при действительных условиях облачности достигает максимума в мае—июне, а прямая радиация на перпендикулярную поверхность имеет наибольшую интенсивность в марте, что связано с годовым ходом облачности и прозрачности атмосферы (см. табл. 18 приложения).

Солнечная радиация, поступающая на земную поверхность (прямая и рассеянная), поглощается в той или иной степени в зависимости от альбедо поверхности, на которую она поступает. В прямой зависимости от альбедо находится и радиационный баланс.

В табл. !6 приложения приведено среднее интегральное альбедо для всего спектра солнечного излучения. С ноября по март отражается более 80 % радиации, приходящей к земной поверхности, с мая по сентябрь — менее 20%. В среднем за год альбедо составляет 34%. Таким образом, годовой ход альбедо противоположен годовому ходу суммарной радиации. В связи с этим поглощенная радиация имеет резко выраженный годовой ход: максимум в июне 519,6 МДж/м2, минимум в декабре 4,2 МДж/м2 (см. табл. 16 приложения, рис. 15).

 

В отдельные годы могут быть значительные отклонения альбедо от средних значений особенно в летнее время в зависимости от количества выпавших осадков, которые снижают альбедо. В связи с этим в значениях поглощенной радиации наблюдаются колебания от года к году как за счет изменения прихода радиации, так и за счет изменения отражательных свойств поверхности.

Эффективное излучение в Якутске за год составляет 1232 МДж/м2, оно изменяется от 25,1 МДж/м2 в декабре до 192,7 МДж/м2 в июне (см. табл. 16 приложения).

Разность между приходом и расходом лучистой энергии называется радиационным балансом. Он выражается формулой:

 

B = S' + D + E - Rк - Eз    (1)

или 

B = Q - Rк -  Eэф.    (2)

3.3. Радиационный режим вертикальных и наклонных поверхностей

 

 В практике градостроительства, а также при сооружении отдельных объектов имеет определенное значение радиационный режим вертикальных и наклонных поверхностей. Рассмотрим приход радиации в Якутске для открыто стоящего здания, т. е. к стенам разной ориентации, перед которыми расположены открытые (незащищенные) площадки с альбедо, характерным в среднем для города.

В табл. 16 и табл. 19 приложения приводятся данные об облучении прямой радиацией стен разной ориентации. Возможная продолжительность солнечного сияния в течение года для стен разной ориентации изменяется по-разному (рис. 16). Дольше всего облучаются стены южной ориентации, причем максимум возможного облучения они имеют не летом, а в марте и сентябре. Это объясняется тем, что солнце проходит южную половину небосвода летом быстрее, чем весной и осенью. При действительных условиях облачности максимальное облучение южных стен наблюдается в марте—апреле (244 и 248 ч/мес), в среднем за сутки 7,9—8,3 ч. Минимум наблюдается в декабре, когда южная стена облучается солнцем в среднем 0,5 ч/сут.

Северные стены облучаются прямой радиацией с 22 марта по 22 сентября. Максимум облучения приходится на июнь — 4,4 ч/сут или 171 ч/мес. В теплое время года западные и восточные стены облучаются солнечными лучами примерно одинаковое число часов. Лишь в мае восточные стены получают больше солнечных лучей, чем западные, что можно объяснить суточным ходом облачности. В холодное время года западные стены облучаются дольше восточных; это можно объяснить тем, что утром, когда высота солнца небольшая, часто наблюдаются туманы, которые во второй половине дня, как правило, рассеиваются. Максимальная продолжительность облучения восточных и западных стен отмечается в июне (170— 171 ч/мес.), минимальная в декабре (6— 9 ч/мес.).

При положительном радиационном балансе земная поверхность получает от солнца тепла 'больше, чем отдает. Полученное тепло используется на нагревание почвы и воздуха, на испарение. В ночные часы, а в зимние месяцы в течение суток, радиационный баланс отрицательный. В это время поверхность земли охлаждается и забирает тепло у соприкасающегося с ней воздуха и верхних слоев почвы. Среднее годовое значение радиационного баланса в Якутске для площадки, покрытой летом травой, а зимой снегом, составляет 1228 М Дж /м2 (см. табл. 16 приложения)

 Годовой ход баланса определяется ходом суммарной и отраженной радиации и эффективного излучения (см. рис. 15). В апреле— августе ход радиационного баланса повторяет ход суммарной радиации. Максимальные месячные суммы баланса наблюдаются в июне— июле, минимальные — в ноябре. Ноябрьский минимум объясняется резким ростом альбедо из-за того, что установившийся снежный покров, как правило, подновляется вновь выпавшим ослепительно белым снегом, и почти вся радиация, падающая на поверхность снега, отражается снова в атмосферу. Смена знака радиационного баланса происходит в конце марта и в начале второй декады октября. В зависимости от времени установления снежного покрова осенью и изменения отражательных свойств снега в конце зимы возможен сдвиг времени перехода баланса через нуль.

 В отдельные годы значения радиационного баланса могут значительно отличаться от средних многолетних (см. табл. 16 приложения).

 В суточном ходе радиационный баланс достигает максимума в полуденные часы, при этом в теплое время года до полуденная сумма баланса больше послеполуденной, а зимой — наоборот; это связано с подобной асимметрией суточного хода суммарной радиации.

 Ночью радиационный баланс равен эффективному излучению с обратным знаком, поэтому он бывает отрицательным. Переход баланса через нуль происходит при высоте солнца в начале дня 6—8° и в конце дня 7— 10°.

На рис. 17 и в табл. 20 приложения приведены данные радиации на вертикальные поверхности разной ориентации. В целом за год северные стены получают суммарной радиации в 2,4 раза меньше, чем южные, а прямой радиации всего 7,3 % от радиации, поступающей на южные стены. На стены восточной ориентации приходится немного больше половины прямой радиации, получаемой южными стенами, суммарной — 72% от радиации, поступающей на южные стены.

В январе при средних условиях облачности максимальный приход прямой радиации в суточном ходе на стены разной ориентации наблюдается в разное время: на южные стены — в 13 ч, на восточные — в 11 ч и на западные — в 14 ч (рис. 17). В июле северные стены облучаются дважды в день — утром и вечером, максимум радиации приходится на 5 и 20 ч. Максимальный приход радиации к восточным стенам отмечается в 8 ч, к южным в полдень. Западные стены получают наибольшее количество радиации в 17 ч.

Для пересчета прямой и суммарной солнечной радиации с перпендикулярной и горизонтальной поверхностей на вертикальную существуют формулы [60].

При нагревании стен решающее значение имеет не столько поступающая, сколько поглощенная радиация. .Последняя зависит от отражающей способности поверхности. С помощью различной окраски разно ориентированных стен можно добиться того, что эти стены будут одинаково нагреваться, т. е. поглощать одинаковое количество радиации.

 В практике иногда необходимо знать приход радиации на наклонную поверхность — склоны холмов, гор, поверхности крыш и т. д. (табл. 17). В табл. 21 приложения приведены данные прямой радиации на наклонную поверхность с углом наклона а  = 20 различной ориентации.

 

 

3.4. Естественная освещенность

 

П од естественной освещенностью понимают полный световой поток прямой, рассеянной и отраженной радиации, приходящейся на единицу освещаемой им поверхности. Измеряется освещенность в люксах.

Данные по освещенности применяются в различных отраслях народного хозяйства (при строительстве жилых, производственных и курортно-профилактических зданий, в сельском хозяйстве и т. д.).

Систематические наблюдения за освещенностью в Якутске отсутствуют. Поэтому все приведенные данные получены методом пересчета по интенсивности солнечной радиации с помощью светового эквивалента [7]

Освещенность зависит от высоты солнца, облачности прозрачности атмосферы. В табл. 18 и в табл. 22 и 23 приложения приведены сведения по освещенности для открытой горизонтальной площадки. В годовом ходе естественной освещенности, как суммарной, так и рассеянной, наблюдается один максимум в июне и один минимум в декабре, но амплитуда колебания суммарной освещенности в 2,7 раза больше, чем рассеянной (см. табл. 22 приложения)

При ясном состояний неба наибольшая суммарная освещенность наблюдается в июне, при действительных условиях облачности она в среднем меньше в 1,3 раза. При пасмурном состоянии неба освещенность уменьшается в среднем в три раза. Рассеянная освещенность в очень большой степени зависит от облачности, при этом если большая часть неба закрыта облаками, но солнце остается открытым, освещенность рассеянным светом больше, чем при ясном состоянии неба. Рассеянная освещенность особенно велика для малых высот солнца при средней облачности, при нормальных условиях она в среднем в 1,5—2 раза больше, чем при ясном состоянии неба. При пасмурном состоянии неба суммарная освещенность равна рассеянной освещенности, поэтому в табл. 23 приложения для пасмурного состояния неба приведено одно значение.

Свет значительно сильнее рассеивается на облачных частицах, чем в чистом воздухе, поэтому максимум рассеянной освещенности бывает при облачности 3—7 баллов. При закрытии неба сплошным слоем плотной облачности большая часть света рассеивается вверх, а не к земле, поэтому освещенность заметно уменьшается.

Большое влияние на освещенность оказывает снежный покров. Особенно сказывается это влияние в марте — начале апреля, когда солнце поднимается уж е достаточно высоко, а снежный покров сохраняет еще очень большое альбедо, отражая около 80 % падающего на него света. Этот период характерен увеличением числа солнечных дней, ростом освещенности и необычайно большой, слепящей яркостью, когда глазам, незащищенным светофильтрами, больно смотреть на снег.

Суточный ход освещенности повторяет суточный ход радиации.

 

 

4 . Термический режим

 

 

4.1. Температура воздуха

Географическое положение, особенности атмосферной циркуляции и поступления солнечной радиации, характер подстилающей ! поверхности обусловливают определенный термический режим Якутска и его окрестностей.

Температура воздуха является одним из основных элементов климата. Вследствие большой изменчивости температуры во времени и пространстве ее характеристики довольно разнообразны.

Сведения о температуре воздуха приводятся на основе показании жидкостных (ртутных и спиртовых) термометров, помещенных в психрометрической будке на высоте два метра. Для расчета суточного хода использованы данные термографа, установленного в аналогичной будке на той ж е высоте. Основное назначение такой установки приборов заключается в защите их от солнечной и длинноволновой радиации и осадков.

Средняя месячная и средняя суточная температура воздуха. Температура воздуха имеет хорошо выраженный годовой ход, который почти строго параллелен годовому ходу притока солнечной радиации. Наибольшие средние месячные температуры обычно наблюдаются на следующий месяц после максимума прихода солнечной радиации. Отставание в изменении температуры воздуха от притока солнечной радиации отмечается и зимой (рис. 18). Максимум солнечной радиации приходится на июнь, когда высота солнца наибольшая, а максимум температуры воздуха — на июль. Минимум солнечной радиации характерен для декабря, когда высота солнца наименьшая, а минимум температуры воздуха — для января.

Самым холодным месяцем «.является январь. Однако довольно часто температура декабря или февраля (или того и другого) ниже температуры января. Такие годы составляют около 30 % причем на декабрь приходится 27% , а на февраль — всего 3% . Минимум средней суточной температуры падает на середину января, т. е. вторая декада января является самой холодной (Средняя месячная температура января -42,7 °С(см. табл.24.приложения ) В отдельные годы температура воздуха может быть значительно выше или ниже средней. Так, например, в 1900 г. средняя температура января была — 51.4°С, что на 8,7 °С ниже, чем средняя многолетняя. Эта температура оказалась ниже чём в Верхоянске (—48,6°С) и в Оймяконе (— 50,0°С ). Напомним,что эти пункты являются самыми холодными в северном полушарии. В 1900 г. весь месяц температура воздуха была ни же — 45 °С, а 21 день — ниже — 50 °С (в среднем многолетнем вероятность лет со средней месячной температурой — 50,0°С и ниже составляет 3%. Самым теплым в Якутске был январь 1963 г., его средняя температура — 32,7 °С, что на 0,8 °С выше средней многолетней температуры января в Олекминске (—33,5°С), расположенном к западу-юго-западу от Якутска более, чем на 500 км. Вероятность лет со средней месячной температурой — 34,0°С и выше составляет 2 % . Самая низкая средняя суточная температура воздуха (—61,5°С). в Якутске была 19 января 1898 г., самая высокая (— 14,2°С )— 25 января- 1898 г. (см. табл. 27 приложения). Повторяемость средней суточной температуры — 40,0°С и ниже составляет 67 % (табл. 19).

  

 

Средние декадные температуры января близки между собой. Температура воздуха в первой половине января еще понижается, достигая минимума в середине месяца, со второй половины ян­ варя наступает плавное повышение температуры (табл. 20).

Повышение средней месячной температуры воздуха от января к февралю составляет 6,6 °С (табл. 21). Разница в температурах января и февраля днем почти в два раза больше, чем ночью, что хорошо видно из табл. 25 приложения. Такой ход изменения температуры воздуха обусловлен увеличением продолжительности солнечного сияния и интенсивности солнечной радиации. Средняя многолетняя температура в феврале составляет — 36,1 °С, но в отдельные годы она может быть выше или ниже (см. табл. 24 приложения). Так, наиболее холодным был февраль 1931 г., его средняя температура понижалась до —44,6°С, число дней с температурой — 45 °С и ниже составило 18, а наиболее теплым — февраль 1921 г., его температура была —27,2°С. В конце первой пентады февраля осуществляется устойчивый переход средней суточной температуры через — 40 °С в сторону потепления, в конце третьей декады — через — 30 °С (табл. 22). Если в январе число дней со средней суточной температурой — 40 °С и ниже составляет 21 день, то в феврале оно равно всего девяти, а максимальное число дней с такой температурой в феврале 1931 г. составило 20.

В марте идет интенсивный рост температуры воздуха от декады к декаде, особенно дневной (табл. 20). Это обусловливается резким увеличением продолжительности солнечного сияния и интенсивности солнечной радиации. В среднем март теплее февраля I на 14,0°С, его средняя температура — 22,1°С. В отдельные годы средняя температура марта может значительно отклоняться от средней многолетней. Так, самым холодным был март 1933 г. (— 27,5°С ), а самым теплым — март 1930 г. (— 14,6°С) (см. табл. 24 приложения). Самым холодным днем в марте (—46,5°С) было 9 марта 1954 г., а самым теплым (— 1 ,9 °С )— 31 марта 1920 г. Наибольшая повторяемость средней суточной температуры (25% ) приходится на градацию от —20,0 до — 25,0 °С (см. табл. 19). В конце первой декады марта осуществляется устойчивый переход средней суточной температуры через —2 5 °С, а в конце месяца — через — 15°С (табл. 22).

В марте идет интенсивный рост температуры воздуха от декады к декаде, особенно дневной (табл. 20). Это обусловливается резким увеличением продолжительности солнечного сияния и интенсивности солнечной радиации. В среднем март теплее февраля I на 14,0°С, его средняя температура — 22,1°С. В отдельные годы средняя температура марта может значительно отклоняться от средней многолетней. Так, самым холодным был март 1933 г. (— 27,5°С ), а самым теплым — март 1930 г. (— 14,6°С) (см. табл. 24 приложения). Самым холодным днем в марте (—46,5°С) было 9 марта 1954 г., а самым теплым (— 1 ,9 °С )— 31 марта 1920 г. Наибольшая повторяемость средней суточной температуры (25% ) приходится на градацию от —20,0 до — 25,0 °С (см. табл. 19). В конце первой декады марта осуществляется устойчивый переход средней суточной температуры через —2 5 °С, а в конце месяца — через — 15°С (табл. 22).

Повышение температуры воздуха от апреля к маю еще значительное, но рост температуры в мае менее интенсивный, чем в апреле. От второй декады к третьей рост температуры несколько замедляется, а затем от третьей декады мая к первой декаде июня интенсивность ее роста снова несколько увеличивается, и дальше идет плавное повышение температуры (табл. 20). Это связано со вскрытием р. Лены и ее половодьем. В это время огромные пространства воды (до 10 км в поперечном сечении), покрытой в течение двух-трех дней плавучими льдами, а также ветреная погода замедляют рост температуры воздуха.

Май теплее апреля на 13,1 °С, его средняя температура 5,9°С. Наибольшая повторяемость средних суточных температур в этом месяце приходится на градации 5— 10°С (38% ), но повторяемость температур ниже 0°С еще составляет 12% (табл. 19). Самыми холодными днями в мае были 4 мая 1895 г. и 1 мая 1959 г., средняя суточная температура их составила — 11,2°С. Самым теплым был день 28 мая 1925 г., когда средняя суточная температура повысилась до 24,6°С. Во второй декаде мая осуществляется устойчивый переход средней суточной температуры через 5°С, а в третьей декаде — через 10°С (табл. 22).

Повышение температуры воздуха продолжается до второй декады июля, с третьей декаде мая начинается плавное пониже­ние температуры (табл. 20) Июль в 93% лет является самым| теплым месяцем года, его средняя многолетняя температура] 18,7 °С. Но в редкие годы июль может быть холоднее июня или ( августа, или того и другого, вероятность таких лет около 7 %§? Так, в 1959 г. июль был холоднее июня и августа: температура! воздуха составляла в июне 18,4 °С, в июле 16,0 °С и в августе! 17,8°С.‘ В отдельные годы колебания средней месячной темпера-1 туры июля довольно значительны. Так, за исследуемый периода с 1888 по 1978 г. самым холодным (15,4°С) был июль 1911 г.,1 а самым теплым (22,2 °С) — июль 1970 г. (табл. 24 приложения).  Повторяемость средних суточных температур 25 °С и выше составляет 6% , ниже 10°С — 1 % (табл. 19). Самым теплым в Якутске был день 15 июля 1910 г. (средняя суточная температура 29,6°С ), а самым холодным (6 ,6 ° С )— 31 июля 1940 г. (табл. 27 приложения). Повторяемость средней суточной температуры 15 °С и выше составляет 86 % (табл. 19).

Август уж е на 3,9 °С холоднее июля, его средняя многолетняя температура 14,8 °С. Самым теплым (18,3°С) был август 1969 г., а самым холодны м— (9,9°С) август 1915 г. (табл. 24 приложения). Самая низкая средняя суточная температура (1,9°С) наблюдалась 29 августа 1898 г., а самая высокая (2 8 ,2 °С )— 2 и 3 августа 1918 г. Наибольшая повторяемость температуры (41 %) приходится на градацию 15—2 0 °С (табл. 19). В середине августа осуществляется устойчивый переход средней суточной температуры через 15 °С в сторону понижения. За весь период наблюдений в 2 % лет август был самым теплым месяцем в году,

Сентябрь уже холоднее августа на 8,6 °С, его средняя многолетняя температура 6,2°С. Как и в другие месяцы, в сентябре в отдельные годы температура воздуха может значительно отличаться от средней многолетней. Так, самым холодным (2,6 °С) был сентябрь 1911 г., а самым теплым (9 ,3 °С )— сентябрь 1890 г. {табл. 24 приложения). Самыми холодными были сутки 30 сентября 1897 г., когда температура в среднем за сутки опустилась до —6,8°С, самыми теплыми — сутки 4 сентября 1896 г., когда тем­пература в среднем за сутки повысилась до 18,1 °С. Наибольшая повторяемость средних суточных температур приходится на градацию 5— 10°С (41 %). В сентябре уже ежегодно бывает 2—3 дня со средней суточной температурой 0°С и ниже, наибольшее число таких дней (15) наблюдалось в 1911 г., повторяемость их составляет 9,2% (табл. 19). В начале первой декады сентября осуществляется устойчивый переход средней суточной температуры через 10 °С, а в конце второй — через 5°С.

со средней суточной температурой 0°С и ниже, наибольшее число таких дней (15) наблюдалось в 1911 г., повторяемость их составляет 9,2% (табл. 19). В начале первой декады сентября осуществляется устойчивый переход средней суточной температуры через 10 °С, а в конце второй — через 5°С.

От октября к ноябрю происходит самое резкое понижение температуры. Ноябрь холоднее октября на 20,4 °С, его средняя много- ( летняя температура — 28,3°С. В отдельные годы средняя месячная температура значительно различается, ее наибольшая повторяемость приходится на градацию от — 26 до — 30 °С. Самым теплым (— 20 °С) был ноябрь 1924 г., а самым холодным (—3 7 ,5 °С )— ноябрь 1952 г. Самая высокая средняя суточная температура (— 2,7°С) наблюдалась 1 ноября 1903 г., а самая низкая (— 52,1°С) — 29 ноября 1952 г. Наибольшая повторяемость средних суточных температур находится в пределах от —25 до '— 35°С (39,5% ). В н ач ал е ноября осуществляется устойчивый переход средней суточной температуры через — 20 °С, а в середине третьей декады — через — 35 °С (табл. 22).

Декабрь холоднее ноября на 11,4 °С, его средняя многолетняя температура — 39,7°С. В отдельные годы декабрь бывает холоднее января (в 27 % лет). От года к году средняя месячная температура воздуха значительно меняется. Самый холодный декабрь (—46,8°С) отмечался в 1920 г., а самый теплый (—3 1 ,4 °С) — в 1924 г. (табл. 24 приложения). В декабре за 93 года наблюдений самым теплым (— 8,7°С) был день 22 декабря 1939 г., а самым холодным (— 5 7 ,2 °С )— 31 декабря 1950 г. Ежегодно в декабре бывает восемь-девять дней со средней суточной температурой — 45°С и ниже, наибольшее число дней (21) с такой температурой наблюдалось в 1957 г. В середине декабря осуществляется устойчивый переход средней суточной температуры через —40 °С.

Температуре воздуха присуща большая изменчивость, поэтому необходимым дополнением к средним значениям являются отклонения средней месячной температуры от средней многолетней (табл. 23). Наибольшие положительные (7,5— 10,0°С) и отрицательные (— 7 ,1 ... — 9,2°С ) отклонения отмечаются зимой (ноябрь— февраль). Это объясняется тем, что при антицнклоническом типе погоды, что характерно для зимы, происходят как вторжения теплых масс воздуха со стороны Охотского моря и с юга, значительно повышающие температуру воздуха, так и вторжения холодных арктических масс воздуха с севера, создающих пониженный температурный фон, усиленный дальнейшим выхолаживанием. Экстремальные отклонения средней месячной температуры от нормы вызываются преобладанием того или иного типа процессов.

 

 

Распределение средних месячных температур близко к нормальному, поэтому одной из характеристик изменчивости средних месячных температур воздуха обычно служит среднее квадратическое отклонение (а ). Данные об изменчивости температуры воздуха приведены в табл. 24 приложения. В годовом ходе изменчивости средних месячных температур отмечается один максимум (зимой) и один минимум (в летне-осенний период). Наибольшая изменчивость приходится на ноябрь— февраль, когда на общем антициклоническом фоне возможны повышения температуры при адвекции более теплых воздушных масс со стороны Охотского моря и Средней Азии, а также при адвекции холодных арктических масс воздуха с севера.

Самая устойчивая погода в августе и сентябре. В эти месяцы изменчивость средних месячных температур наименьшая (1,5— 1,4 °С).

Для более полной характеристики температурного режима в табл. 24 приведены обеспеченности средних месячных температур воздуха, а для характеристики термических ресурсов в табл. 25 даны суммы средних суточных температур воздуха выше и ниже 0°С, которые отражают ресурсы «тепла» и «холода». Например, суммы положительных температур воздуха могут быть использованы как показатель теплообеспеченности растений. Колебания сумм температур, как и средних температур, в отдельные годы довольно значительны. Так, суммы температур воздуха выше 10 °С могут изменяться от 1050 до 1780 °С (при среднем значении 1570 °С). Еще более неустойчивы суммы температур выше 15 °С и особенно суммы температур ниже — 15°С.

  

Суточный ход и суточная амплитуда температуры воздуха. Дополнительной характеристикой к средней за сутки температуре воздуха является ее суточный ход (средняя температура воздуха в различные часы суток). Он дает представление, из каких средних почасовых температур складывается средняя суточная температура (см. табл. 25 приложения). Сглаженный суточный ход температуры воздуха с небольшими амплитудами (2,1— 2,7°С) наблюдается в декабре и январе. Наиболее четко выраженный суточный ход отмечается с марта по август (с амплитудами 9,0— 11,9°С ), самая низкая температура в это время приходится на часы перед восходом солнца, а самая высокая — на 14— 15 ч. Основной характеристикой суточного хода температуры воздуха является суточная амплитуда температуры (периодическая амплитуда), полученная как разность между средней за месяц температурой самого теплого и самого холодного часа (табл. 25 приложения). В годовом ходе амплитуда температуры имеет два минимума: зимний (декабрь— январь) и весенний (май) и два максимума: зимне-весенний (март— апрель) и летний (июнь— август) .

Для характеристики изменения температуры воздуха за ограниченный период (сутки и менее) используется средняя суточная амплитуда (разность между максимальной и минимальной температурой за сутки). В табл. 26 амплитуда дается при различном состоянии неба и вне зависимости от него. В холодный период года, когда амплитуда в основном связана с адвективным фактором, изменение температуры может осуществляться в любом интервале времени в пределах суток. С марта по октябрь, когда амплитуда преимущественно зависит от суточного хода радиации, изменение температуры, соответствующее изменению амплитуды, осуществляется в течение 12 ч (в первую половину суток температура повышается, во вторую — понижается).Наименьшие значения амплитуды бывают в декабре и январе (около 8 °С ), наибольшие — в марте (16,5°С ). Во все месяцы года при пасмурной погоде значения амплитуды небольшие (от 5 до 8°С ).

Кроме средней суточной амплитуды, имеет определенное значение ее максимальная величина, которая в течение года изменяется от 21 до 30°С (см. табл. 26 приложения). Наибольшая повторяемость амплитуды температуры воздуха в декабре и январе приходится на градацию 4— 7°С (35—36 %). В теплое время года амплитуда изменяется в пределах 10— 15°С (45—49 %), а в марте — в пределах 19—2 5 °С (46 %)

Характеристикой степени устойчивости погоды может служить междусуточная изменчивость воздуха (табл. 27). Она зависит в основном от адвекции тепла или холода. Годовой ход средней меж- дусуточной изменчивости аналогичен ходу суточной амплитуды.В течение года она изменяется от 1,8 в сентябре до 4,0 в ноябре—декабре. В отдельных случаях она может достигать зимой ± 1 8 — 20°С и летом ± 9 — 13 °С, однако повторяемость их невелика. Наибольшая повторяемость изменчивости наблюдается в пределах 1,9... — 1,9°С [78, ч. 2].

 

Для характеристики термического режима суток или отдельных дней месяца удобно пользоваться номограммами (рис. 19, 20), на которых по вертикали дается средняя температура, а по горизонтали — возможная температура

Минимальная температура воздуха. Для решения многих практических задач очень важно знать наряду со средними температурами и минимальные температуры воздуха: средний и абсолютный минимум и средний из абсолютных минимумов.

Минимальная температура воздуха — это наименьшее значение температуры в суточном, месячном и годовом ходе (за сутки, месяц и год). Годовой ход минимальных месячных температур аналогичен годовому ходу средних месячных температур (см. рис. 18)

В теплый период, когда суточные колебания температуры определяются в основном суточным ходом радиационного баланса, минимальные температуры наблюдаются непосредственно перед восходом солнца. В холодное время года минимум температуры может приходиться на любые часы суток, но при устойчивой хорошей погоде он обычно приурочен к моменту восхода солнца. Минимальные температуры наблюдаются чаще всего при ослабленном турбулентном обмене. Поэтому они и связанные с ними характеристики в большей степени, чем средние месячные (суточные) температуры, зависят от местных условий.

В табл. 24 приложения приведены характеристики минимальной температуры воздуха в Якутске. При использовании .этих данных необходимо иметь в виду, что на величину минимальных значений заметно влияют местные условия (рельеф, высота, подстилающая поверхность).

 

 

В январе средний минимум температуры —4б,6 °С, абсолютный минимум — 63,0 °С (19 января 1898 г.). Самая низкая температура, когда-либо наблюдавшаяся в Якутске (— 64,4°С ), была зарегистрирована 5 февраля 1891 г. В среднем за 10 лет дней с минимальной температурой — 60 °С и ниже в январе бывает два, а в феврале один, с минимальной температурой — 55 °С и ниже — в январе около трех дней, а в феврале один, с минимальной температурой воздуха — 50°С и ниже —  в январе — 12 дней, а в феврале три-четыре дня. В отдельные годы могут быть значительные отклонения от приведенных средних значений. Так, в январе 1931 г. число дней с минимальной температурой —55°С и ниже достигло 16, а в феврале 1931 г.— восьми. С минимальной температурой — 50 °С и ниже в январе 1900 и 1931 гг. было по 28 дней, а в феврале 1931— 20 дней. Повторяемость минимальных температур — 50°С и ниже в январе составляет около 38,%, а в феврале — около 14 % (табл. 28),

 

 

Как правило, такие низкие температуры бывают при устойчивой антициклонической погоде. В это время формируется воздух, характеризующийся очень низкими температурами в приземном слое, чрезвычайной устойчивостью, мощными приземными инверсиями.

В марте средний минимум температуры воздуха уж е составляет — 3 0 °С (табл. 24 приложения). В отдельные годы температура может опускаться до — 50°С и ниже. Так, самая низкая температура — 54,9 °С наблюдалась 9 марта 1954 г. Как правило, сильные морозы в марте бывают перед восходом солнца, днем температура воздуха резко повышается.

В апреле средний минимум температуры еще составляет — 14,6 °С, а средний из абсолютных минимумов —30,2°С (табл .24 приложения). Абсолютный минимум —4 1 ,0 °С наблюдался 3 апреля 1966 г. Наибольшая повторяемость минимальной температуры (22,5% ) приходится на градацию — 1 0 ... — 15°С (табл. 28).

Во все месяцы теплого периода могут наблюдаться минимальные температуры ниже 0°С. Так, в мае абсолютный минимум составляет еще — 21,0°С (получен расчетным путем, относится к 1909 г.), в июне —5,3°С (5 июня 1955 г.), а в июле — 1,5°С (6 июля 1978 г.). Этот июльский минимум был обусловлен мощным вторжением холодных арктических масс воздуха и дополнительным радиационным выхолаживанием, что и привело к такому сильному понижению температуры. В июле температура воздуха 0°С и ниже бывает редко. Вероятность лет с такими температурами составляет 3% . В августе абсолютный минимум равен — 9,0°С, а в сентябре — 12,0°С. В июне и августе температуры 0°С и ниже наблюдаются почти ежегодно, а в некоторые годы таких дней бывает несколько.

В октябре, после установления снежного покрова, морозы в отдельные годы достигают — 3 5 ... —40 °С. Самая низкая минимальная температура (—40,9°С) была зарегистрирована 31 октября 1940 г. Повторяемость минимальных температур 0°С и ниже составляет 97 % (табл. 28).

В ноябре наибольшая повторяемость минимальных температур приходится на градацию — 3 5 ... —40°С (20% ), средний из абсолютных минимумов составляет —46 °С. Абсолютный минимум наблюдался 30 ноября 1932 г. (— 54,6 °С)

В декабре наибольшая повторяемость минимальных температур сдвигается на градацию —4 5 ... — 5 5 °С (30 %). Самая низкая минимальная температура (— 60°С) наблюдалась 31 декабря 1911 г. Ежегодно может наблюдаться один день с температурой — 55 °С и ниже, а с температурой — 50 °С и ниже ежегодно бывает шесть-семь дней. В отдельные годы могут быть значительные отклонения от среднего числа дней. Так, в 1921 г. отмечалось семь дней с температурой — 55°С и ниже, а в 1907 г.— 18 дней с температурой —50 °С и ниже.

 

 

В холодный период года минимальные температуры изменяются в довольно широких пределах. Так, в январе можно отметить как дни с минимальной температурой — 6 0 °С и ниже, так и дни с минимальной температурой — 2 5 °С и выше. В теплый период пределы изменения минимальных температур значительно меньше. В дополнение к сказанному приводится рис. 21, который дает наглядное представление о годовом ходе абсолютного минимума различной обеспеченности.

Заморозки. Понижение температуры воздуха до 0°С и ниже при установившемся режиме положительной температуры принято называть заморозком. Заморозки возникают обычно ночью или в ранние утренние часы при ясной тихой погоде. Понижение температуры до 0°С и ниже возможны и в другие часы суток при общем похолодании.

Весенние заморозки в воздухе обычно прекращаются в конце мая, осенние появляются в среднем в начале сентября (см. табл. 30 приложения). Однако сроки их прекращения и наступления в большой степени зависят от метеорологических особенностей весенне-летнего периода конкретного года. В отдельные годы последние заморозки прекращались во второй декаде мая (1893, 1898, 1903, 1906, 1907 гг.), а иногда отмечались в начале июля (1944, 1978 гг.). Аналогичная картина наблюдается и осенью: появление первых заморозков может быть в начале августа (1942, 1946, 1950 гг.). Однако бывают годы, когда они отсутствуют до третьей декады сентября (1896, 1926, 1949, 1952гг.). Колебания в сроках прекращения и наступления заморозков обусловливают значительную изменчивость продолжительности безморозного периода. В среднем в Якутске он составляет 92 дня. Наибольшая продолжительность безморозного периода (123 дня) отмечалась в 1896 г. Продолжительность безморозного периода обеспеченностью 95% составляет 61 день, а обеспеченностью 5 % — 114 дней (табл. 30 приложения).

Максимальная температура воздуха. Максимальная температура воздуха характеризует дневную наиболее теплую часть суток. Влияние местных условий на максимальную температуру невелико, особенно в теплое время года, когда днем происходит интенсивное турбулентное перемешивание. В табл.. 24 приложения приведены данные о максимальной температуре воздуха в Якутске. Летом наиболее часто они наблюдаются в 14— 16 ч, а зимой — в 13— 14 ч. В самые холодные зимние месяцы (декабрь - февраль) максимальная температура воздуха ежегодно может быть в пределах — 1 8 ... —25 °С, а в отдельные дни в редкие годы она может повышаться до — 3 ... — 7°С. В остальные месяцы холодного периода на фоне отрицательных средних суточных температур максимальные температуры могут достигать положительных значений, т. е. могут возникать дневные оттепели. В ноябре и марте дни с оттепелями наблюдаются  ежегодно; в апреле в среднем их бывает 11— 12, а в октябре 6— 7 ежегодно (см. табл. 29 приложения.).

В летние месяцы ежегодно максимальные температуры могут наблюдаться в пределах 30— 33 °С. В отдельные дни в редкие годы температура воздуха может повышаться до 35—38 °С. Так, 15 июля 1942 г. в Якутске была зарегистрирована самая высокая температура 38,3 °С за период с 1888 по 1978 г. (табл. 24 и 27 приложения); это абсолютный максимум температуры воздуха.

В отдельные годы абсолютный максимум в июле бывает ниже чем в июне и в августе. Так, в 1932, 1950, 1954, 1955, 1959 гг. в июне максимум температуры воздуха превышал июльский а в августе 1929, 1953, 1957 и 1958 гг. абсолютный максимум был выше июльского и июньского.

 

 

 

 

 

Повторяемость максимальных температур в пределах от 30 до 3 5 °С в июне составляет 4% , в июле— 15 %, в августе — 3% (табл. 29).

Вероятность абсолютного максимума температуры в одном случае в 5 % лет составляет 31 °С и ниже, в другие 5 % лет 37°С и выше (табл. 30).

Пределы изменения максимальной температуры в центральные зимние месяцы (декабрь—февраль) существенно превышают летние. Если летом амплитуда средней месячной максимальной температуры 7— 9 С, то в зимние она составляет 14— 17°С

В табл. 28 приложения и табл. 31 приведены даты наступления средних суточных температур воздуха выше и ниже определенных пределов и продолжительность периодов с температурой выше указанных пределов различной вероятности. Даты перехода средней суточной температуры воздуха через 5°С весной и осенью определяют начало и конец вегетационного периода, переход температуры через 10 °С характеризует начало и конец активной вегетации сельскохозяйственных культур, а продолжительность периода с температурой выше 15 °С обусловливает успешное выращивание теплолюбивых культур (помидоры, огурцы и др.).

Значительное сокращение продолжительности указанных периодов пагубно сказывается на урожайности многих сельскохозяйственных культур. Для нормального развития растения нуждаются в определенных суммах тепла. Их определяют суммой средних суточных температур за соответствующий период, в табл. 32 представлена теплообеспеченность основных сельскохозяйственных культур, выращиваемых в окрестностях Якутска.

Для более полной характеристики ресурсов тепла дополнительно к табл. 31 и табл. 28 приложения приводятся вероятностные характеристики сумм температур выше 0, 5, 10, 15°С (см табл. 31 приложения)

В табл. 33 приводятся расчетные температуры воздуха наиболее холодных суток, наиболее холодных трех-, пяти- и семидневок а также продолжительность и средняя температура периода со средней суточной температурой 8°С и ниже. Эти данные в практике строительства имеют существенное значение. Кроме того в табл. 32 приложения приводятся даты перехода температуры воздуха через 8 С осенью и весной и продолжительность этого периода различной вероятности.

Распределение температуры воздуха в нижнем слое атмосферы над городом имеет определенный практический интерес. В этой связи были проведены исследования распределения температуры воздуха в 250-метровом слое атмосферы над центром города. Исследования проводились в 12— 14 ч в дин с низкими температурами воздуха (ниже —42°С ) при малых скоростях ветра (0__1 м/с); во все дни исследовании был туман. Всего было проведено четыре серии наблюдений в феврале 1977 и в январе 1978 гг. В каждой из серий производился подъем и спуск радиозонда, прикрепленного к лебедке.

По результатам исследований построены профили распределения температуры воздуха в 250-метровом слое атмосферы (рис. 22). Из рисунка видно, что до высоты 50 м в шести случаях из восьми температура воздуха оставалась постоянной или далее несколько понижалась. В одном случае при подъеме радиозонда (4 февраля 1977 г.) температура до высоты 30 м не изменялась, а выше этого уровня она повышалась. При спуске радиозонда в этой серии с 250 до 200 м температура оставалась без изменений, ниже (до высоты 60 м) наблюдалось ее понижение, а от 60 м и до земной поверхности происходило незначительное повышение. В одной из четырех серий (25 января 1978 г.) как при подъеме, так и при спуске радиозонда температура воздуха до высоты 50 м немного понижалась, затем на высоте от 50 до 150 м она оставалась безизменений, выше было некоторое ее повышение, а с высоты 200 м температура оставалась постоянной. Таким образом, видно, что термическая инверсия при температуре ниже — 42 °С в центре города начинается не от поверхности земли, а на некоторой высоте (30— 150 м). Понятно, что количественные результаты исследований являются ориентировочными из-за малого числа наблюдений.

 

 

4.2. Температура почвы

 

  

Температура почвы в значительной степени определяет температуру воздуха. Днем ее поверхность, нагреваясь, отдает часть тепла воздуху и нижележащим слоям почвы. В ночное время земная поверхность охлаждается, понижая температуру воздуха. Данные о термическом режиме почвы важны во многих отраслях народного хозяйства

 На метеорологической станции Якутск, ГМО, как и на других метеостанциях, температура почвы измеряется на поверхности оголенной и взрыхленной почвы (зимой — на поверхности снега) и на различных глубинах (от 0,2 до 3,2 м) под естественным покровом.

Почвенные термометры устанавливаются горизонтально летом на поверхности почвы, освобожденной от растительности, зимой на поверхности снега. Резервуар и внешняя оболочка термометра погружаются -наполовину в почву или снег. Резервуары этих термометров подвергаются .действию прямой солнечной радиации, нагревание и охлаждение термометров существенно отличается от тех ж е процессов в почве. Вследствие этого почвенные термометры дают заниженные показания днем и несколько завышенные ночью. Их показания соответствуют температуре поверхностного слоя 0,5— 1,0 см, а не на самой поверхности почвы. Поэтому под температурой поверхности почвы понимается температура указанного поверхностного слоя.

Температура почвы находится в непосредственной зависимости от радиационного и теплового баланса ее поверхности. Кроме того, на термический режим почвы большое влияние оказывают механический состав и тип почвы, ее влажность, растительный покров и другие факторы. Зимой температурный режим почвы в очень большой степени зависит от высоты снежного покрова и продолжительности его залегания.

Почвы в районе Якутска в основном лугово-черноземные, солонцевато-солончаковые и черноземно-луговые, солончаковые, а на западной окраине и в пригороде — боровые суглинистые и супесчаные.

Данные табл. 33—38 приложения получены по наблюдениям на метеостанции Якутск, ГМО, где почвы до переноса станции в ноябре 1964 г. были: до 15 см — илистый слой с примесью перегноя и песка, ниже — песок; с ноября 1964 г. до 20 см — суглинок, ниже — песок

Температура поверхности почвы подвержена значительному воздействию местных факторов и может сильно изменяться даже на сравнительно близком расстоянии. Ниже для иллюстрации приводятся разности температуры почвы и воздуха на двух метеорологических площадках, расположенных друг от друга на расстоянии около 600 м (табл. 34).

Средняя годовая температура поверхности почвы в Якутске равна — 10 °С, что на 0 ,3 °С выше средней годовой температуры воздуха, измеряемой на высоте два метра.

Температуры оголенной поверхности почвы и почвы с естественным покровом значительно различаются (табл. 35). В теплый период оголенная почва имеет температуру выше, чем почва с естественным растительным покровом. Зимой, наоборот, температура почвы под поверхностью снежного покрова выше, чем температура оголенной поверхности почвы, причем разности заметно варьируют (от 3 до 21 °С).

 

 

 Б летние месяцы почва довольно сильно прогревается и средняя месячная температура ее поверхности (18—2 3 °С) на 3—5°С превышает температуру воздуха (табл. 34). К полудню температура на поверхности почвы достигает 35— 40 °С, а в отдельные ясные дни она превышает 54—56 °С.

Средняя максимальная температура поверхности почвы, как и воздуха, характеризует в основном температуру поверхности почвы в дневное время, а средняя минимальная — в ночное. Летом средняя максимальная температура оголенной поверхности почвы в среднем на 13— 17°С выше, чем средняя максимальная температура воздуха (табл. 36). В отдельные жаркие дни разности между максимальной температурой поверхности почвы и воздуха могут быть более 20 °С

 

 

Летом в ночные часы температура поверхности почвы невысокая. Средняя минимальная температура поверхности почвы на 1— 2°С ниже средней минимальной температуры воздуха. В отдельные ночи летом температура поверхности почвы может быть ниже 0°С. В июне— августе она может опускаться до —4 ... — 9°С (см. табл. 33 приложения).

Поздние весенние и ранние осенние заморозки значительно сокращают длительность безморозного периода на поверхности почвы, средняя продолжительность его составляет 80 дней. Заморозки на почве прекращаются в среднем 8 июня (на 8 дней позже, чем в воздухе) и наступают 28 августа (на 4 дня раньше, чем в воздухе) (см. табл. 35 приложения). В отдельные годы безморозный период может быть меньше 30 дней. Условно считается, что в такие годы безморозный период отсутствует.

Самый поздний заморозок отмечен 13 июля 1975 г., но интенсивность его была невелика (около 0°С ); 6 июля 1978 г. наблюдался заморозок интенсивностью —4°С , который нанес большой вред урожаю.

Последние заморозки наибольшей интенсивности были 1 июня 1943 г. (— 9°С) и 1 июля 1944 г. (—8°С ). Самый ранний заморозок отмечен 21 июля 1942 г. Первый заморозок наибольшей интенсивности наблюдался 30 августа 1943 г. (— 9°С ). Заморозки до 1947 г. были зарегистрированы на двухсантиметровой высоте над поверхностью почвы, поэтому эти заморозки следует считать ориентировочными, особенно их интенсивность.

В зимние месяцы средняя температура поверхности почвы (снега) составляет —2 5 ... —44 °С, что примерно на 1— 4°С ниж е температуры воздуха (см. табл. 33 приложения и табл. 34). Наибольшие различия между температурой поверхности почвы и воздуха приходятся на март, когда радиационный баланс имеет хо­рошо выраженный суточный ход, наблюдается малая облачность и большая прозрачность атмосферы и увеличивается излучение почвы. В марте в ночное время различия в температурах достигают 5°С, а в дневные часы температуры близки между собой (табл. 37).

 

В зимние месяцы средняя температура поверхности почвы (снега) составляет —2 5 ... —44 °С, что примерно на 1— 4°С ниж е температуры воздуха (см. табл. 33 приложения и табл. 34). Наибольшие различия между температурой поверхности почвы и воздуха приходятся на март, когда радиационный баланс имеет хо­рошо выраженный суточный ход, наблюдается малая облачность и большая прозрачность атмосферы и увеличивается излучение почвы. В марте в ночное время различия в температурах достигают 5°С, а в дневные часы температуры близки между собой (табл. 37). в марте и апреле (иа 4— 6°С ), а наименьшие — в декабре—январе (2°С ). В январе средняя минимальная температура поверхности почвы составляет —49°С, на 2°С ниже температуры воздуха. В холодный период суточные минимальные температуры изменяются в довольно широких пределах. Так, в январе и феврале можно ожидать дни с минимальной температурой на 25 °С выше (ниже) средней многолетней.

Абсолютный минимум температуры на поверхности почвы в Якутске получен расчетным путем по температуре воздуха (из-за малого периода наблюдений). Он составляет — 6 7 °С и относится к февралю. В январе абсолютный минимум равен — 65 °С, в декабре — 6 3 °С (табл. 33 приложения)

Дополнительной характеристикой к термическому режиму поверхности почвы является средняя месячная температура поверхности почвы различной обеспеченности, что дает представление об изменчивости средней температуры на поверхности почвы.

В' холодный период года, после установления отрицательных температур воздуха, происходит интенсивное понижение температуры почвы с глубиной. В это время на тепловое состояние почвы, кроме радиационного и теплового баланса почвы, большое влияние оказывает наличие снежного покрова, а также его высота. На территории города высота снежного покрова, его плотность и теплопроводность различны. В городе защитные свойства снежного покрова не одинаковы и выражены несколько слабее, чем в районе метеостанции Якутск, ГМО.

 

Средняя месячная температура верхних слоев почвы (глубина 5, 10, 15, 20 см) является основной характеристикой термического режима верхнего (пахотного) слоя почвы в теплое время года. С мая по сентябрь средняя температура почвы на глубине 5 см выше, чем температура воздуха. На глубине 10 см в мае температура почвы остается ниже, чем в воздухе; на глубине 15 см такое соотношение сохраняется не только в мае, но и в июне, а на глубине 20 см — и в июле (табл. 38). На температуру верхних слоев почвы в большей степени, чем на температуру воздуха, влияют местные особенности. Так, вследствие неоднородности типа почвы нередко ее температура на небольшом расстоянии (в несколько десятков метров) имеет различие макромасштабного порядка. Из табл. 39 видно, что различия между температурой верхних слоев почвы и температурой воздуха на суглинистых почвах меньше, чем на супесчаных, что объясняется большим увлажнением суглинистых почв весной и в первой половине лета. По мере уменьшения влажности почвы термические различия сглаживаются.

 

 

 Наличие многолетней мерзлоты обусловливает повышение температуры почвы в теплый период года только от верхних слоев почвы к нижним. Понижение температуры поверхности почвы в холодный период отмечается как от верхних слоев, так и от слоя многолетней мерзлоты, но последнее происходит медленнее. Поэтому характерной особенностью распределения температуры почвы в деятельном слое является летом ее понижение с глубиной (до отрицательных значений), а зимой — повышение

Средняя месячная температура почвы до глубины 60 см находится в тесной связи с температурой поверхности почвы, а на больших глубинах наблюдается запаздывание в повышении и понижении температуры почвы по сравнению с температурой поверхности почвы. Так, наиболее высокая средняя месячная температура воздуха, поверхности почвы и почвы до глубины 60 см приходится на июль, а с глубины 80 см и более рост температуры запаздывает от одного до пяти месяцев и более (рис. 23).

С начала мая, после схода снежного покрова, происходит интенсивное оттаивание почвы. В августе—сентябре оно достигает максимальной глубины. В начале октября, после устойчивого перехода к отрицательным температурам в воздухе, начинается интенсивное промерзание почвы. К концу октября почти полностью промерзает ее деятельный слой, который в ноябре окончательно смыкается с толщей вечной мерзлоты.

 

 

Выше отмечалось, что на термический режим почвы влияет высота снежного покрова, подтверждением этому являются данные температуры почвы на различных глубинах на двух площадках. Высота снежного покрова на метеоплощадке до переноса (1951— 1964 гг.) меньше, поэтому температура почвы в холодный период ниже, а в теплый выше, чем на метеоплощадке после переноса (1964— 1978 гг.) (см. табл. 34 приложения).

 

Амплитуда температуры почвы на глубинах значительно меньше, чем амплитуда температуры воздуха (табл. 40). С глубиной амплитуда колебаний затухает, а время наступления максимумов и минимумов в годовом ходе запаздывает (рис. 23). Годовой ход температуры почвы на больших глубинах обратный годовому ходу температуры поверхности почвы.

Так, на глубине 6,4 м. наиболее высокая температура в году наступает в январе и феврале, а самая низкая — в июне. На больших глубинах годовой ход почти отсутствует (см. табл. 34 приложения, рис. 23).

 Средняя месячная температура почвы различной обеспеченности по глубинам приведена в табл. 38 приложения. Она дает расшифровку средних величин в виде обеспеченности по отдельным годам, а также представление об изменчивости средней температуры по глубинам. Это особенно важно учитывать при закладке фундаментов зданий, различного рода подземных сооружений и при решении целого ряда других задач.

Наряду со средней температурой почвы большое значение имеет также наступление первого и прекращение последнего мороза в почве. На глубине заделки семян (5 см) средняя дата прекращения мороза приходится на 8 мая, а на глубине 20 см — на 11 мая, тогда как на поверхности почвы заморозки прекращаются в среднем 11 июня, в воздухе — 31 мая. На глубине 40 см. прекращение мороза происходит 20 мая, а на глубине 120 см — 17 июня, т. е. начиная с глубины, несколько большей 20 см, переход к положительным температурам несколько запаздывает (см. табл. 35 приложения). Наступление морозов в почве, так же как и их прекращение, запаздывает с глубиной.

Средняя продолжительность периода с положительными температурами на глубине 5 см превышает на 21 день, а на глубине 20 см — на 73 дня длительность безморозного периода на поверхности почвы. Это обусловлено тем, что отрицательные температуры, вызванные радиационным или радиационно-адвективным охлаждением поверхности почвы, в глубь ее не проникают, а также более поздним переходом средней суточной температуры почвы через 0°С осенью. Начиная от поверхности почвы длительность периода с положительной температурой растет, и примерно на глубине 30 см достигает максимума. Дальше с глубиной происходит сокращение периода с положительной температурой, и на глубине около двух метров положительные температуры бывают очень редко. Так, за период наблюдений 1931'—-1952 гг. на глубине два метра отмечалось только два случая с положительной температурой 0,1 °С (1940, 1949 гг.).

В связи с мощной толщей многолетней мерзлоты важное значение приобретает проникновение температуры 0°С в почвогрунт в весенне-осенний период (глубина оттаивания почвогрунта). Глубина проникновения температуры 0°С в почву является существенным дополнением к характеристике термического режима почвы. В теплый период эта глубина ограничивает активный слой почвы (см. табл. 36 приложения). Глубина оттаивания почвы из года в год сильно колеблется. Поэтому приводятся, кроме средних значений, также и крайние — максимальное и минимальное оттаивание почвы.

Оттаивание почвы происходит на различную глубину в зависимости от состава, влажности и свойств почвы, растительного покрова, а также от высоты снежного покрова зимой. Примером оттаивания почвы в зависимости от высоты снежного покрова может служить проникновение температуры 0 °С в почву (см. табл. 36 приложения).

Для строительства надземных сооружений наличие многолетей мерзлоты является фактором отрицательным. Наоборот, для строительства специальных подземных сооружений и в ряде других случаев многолетняя мерзлота — фактор положительный. Например, в растениеводстве в условиях засушливого климата Якутии многолетняя мерзлота — дополнительный источник увлажнения почвы.

 

 

 

5. Режим увлажнения

 

5.1. Влажность воздуха

 

При одной и - той же температуре воздуха восприятие погоды может быть различным. Иногда ее характеризуют как жаркую, а иногда как душную, т. е. качественно различают сухой воздух и влажный.

От влажности зависит не только комфортность погодных условий для человека. С влажностью воздуха теснейшим образом связаны процессы испарения, образования туманов и облаков, выпадения осадков, осаждения росы, инея и т. д.

О влажности можно судить по количеству водяного пара, содержащегося в воздухе. Она характеризуется следующими основными величинами: абсолютной влажностью, или упругостью водяного пара, относительной влажностью и дефицитом влажности (недостатком насыщения).

Упругость водяного пара есть парциальное (Парциальным давлением называется та часть общего давления газовой смеси, которая обусловлена данным газом или паром)  давление водяного пара, содержащегося в воздухе, измеряемое в гектопаскалях (гП а). Она характеризует влагосодержание воздуха.

Относительная влажность воздуха представляет собой отношение фактической упругости водяного пара, содержащегося в воздухе, к упругости насыщающего пара при той же температуре, выраженное в процентах. Она характеризует степень насыщения воздуха водяным паром.

Дефицит влажности представляет собой разность между насыщающей и фактической упругостью водяного пара при данной температуре и давлении. Он, как и упругость водяного пара, выражается в гектопаскалях.

В воздух влага поступает в результате испарения, которое тем болыше, чем выше температура. Кроме того, испарение зависит от скорости ветра. Для рассматриваемого района содержание влаги в воздухе зависит и от того, где формируется воздушная масса. Более влажными являются воздушные массы, приходящие в Якутск с запада и юга, по сравнению с воздушными массами, поступающими с севера, которые обычно содержат мало влаги. Поэтому при одинаковой температуре воздуха упругость водяного пара может быть различной. Так, например, в Якутске 7 июля 1970 г. в 12 ч при температуре воздуха 29,7°С и юго-юго-западном ветре упругость водяного пара была равна 22,8 гПа, а уже 17 июля при температуре воздуха 29,1°С и северо-восточном ветре упругость водяного пара составляла 12,2 _гПа

Упругость водяного пара имеет четко выраженный годовой ход (рис. 24), аналогичный годовому ходу температуры воздуха.

Однако существенным отличием является неодинаковая интенсивность повышения температуры и влажности весной и их понижения осенью. Весной рост температуры воздуха идет быстрее, чем обогащение воздуха влагой; осенью, наоборот, убывание влагосодержаиия происходит быстрее, чем понижение температуры воздуха (табл. 21 и 41)

Наибольший рост температуры воздуха наблюдается от марта к апрелю, а упругости водяного пара — от мая к июню. Это обусловлено в апреле еще сравнительно низкими температурами и наличием снежного покрова, а в мае — частыми вторжениями холодных арктических масс воздуха с малым содержанием влаги, а также еще недостаточно прогретой почвой, следовательно, менее благоприятными условиями для испарения. Максимальный прирост упругости водяного пара наступает в июне одновременно с максимумом испарения.

 Наиболее интенсивное убывание упругости водяного пара происходит от августа к сентябрю, тогда как понижение температуры воздуха — позже (от октября к ноябрю). Максимальное изменение упругости водяного пара от августа к сентябрю связано с понижением температуры воздуха, уменьшением почти в два раза количества осадков и продолжительности солнечного сияния, резким уменьшением испарения, а также некоторым увеличением облачности.

 Наименьших значений (0,1 гПа) упругость водяного пара достигает в январе, наибольших (12,8 гПа) — в июле (см. табл. 39 приложения). Средний месячный максимум упругости водяного пара в Якутске наблюдался в июле 1954 г. и составлял 15,5 гПа. Для представления о пределах колебаний средней месячной упругости водяного пара в отдельные годы в табл. 42 приводятся отклонения средней месячной упругости водяного пара и упругости водяного пара в 13 ч.

 Данные упругости водяного пара за восемь сроков наблюдений дают представление о ее суточном ходе (рис. 25). В холодный период года он аналогичен суточному ходу температуры воздуха В самые холодные месяцы суточный ход упругости водяного пара отсутствует (табл. 43).

 

 

 

В теплое время года упругость водяного пара в течение суток имеет два минимума (перед восходом солнца и днем в 14— 15 ч) и два максимума (утром в 8—9 ч и вечером около 21 ч).

Наибольший практический интерес представляет относительная влажность воздуха. Годовой и суточный ход относительной влажности противоположен ходу температуры воздуха (рис. 24, 25). Это обусловлено тем, что с повышением температуры воздуха насыщающая упругость водяного пара растет быстрее фактической,относительная влажность при этом уменьшается. В январе и феврале средняя месячная относительная влажность воздуха одинаковая (73% ). От февраля к марту начинается уменьшение относительной влажности и в мае она достигает минимума (52% ). Таким образом, наименьшее среднее месячное значение относительной влажности наблюдается не в наиболее теплый месяц, а несколько раньше, что обусловлено частыми вторжениями холодных с малым содержанием водяных паров масс воздуха с севера. В центральных районах Якутии арктический воздух, прогреваясь, трансформируется в континентальный полярный, при этом его относительная влажность уменьшается. В это время сравнительно мало испарение с подстилающей поверхности. С июня происходит повышение относительной влажности, и в октябре она достигает максимума (78% ), после чего начинает плавно понижаться (табл. 39 приложения и табл. 41).

В отдельные годы средняя месячная относительная влажность воздуха может значительно отклоняться от средней многолетней (см. табл. 42). Очень редко относительная влажность в теплое время года понижается до значений менее 10 %.Так, 16 мая 1958г. относительная влажность в дневные часы понизилась до б %, при средней суточной 26% . При этом дневная температура была 9— 10°С, а средняя суточная 3,6°С; 3 июля 1950 г. относительная влажность опустилась до 10% при средней суточной 33% , температура в это время была 28 °С, средняя суточная 22,2 °С (см. табл. 39 приложения).

Суточный ход относительной влажности воздуха наиболее резко выражен с мая по август (рис. 25); суточная амплитуда по восьмисрочным наблюдениям составляет 37—38 %. В декабре—январе суточный ход относительной влажности вообще отсутствует (табл. 44).

Кроме средней месячной относительной влажности представляет интерес также число дней с низкой (30% и менее) и высокой (80% и более в 13 ч) влажностью (см. табл. 39 приложения). В среднем за год в Якутске отмечается 43 «сухих» дня. В годовом ходе максимальное число сухих дней приходится на май (14), несколько меньше их в июне (около 12). В зимние месяцы влажность 30 % и менее не наблюдается, за исключением марта. В марте с такой влажностью бывает один день за три-четыре года. В отдельные годы число дней с влажностью 30 % и менее может значительно отклоняться от среднего многолетнего (табл. 39 приложения и табл. 45). Так, в мае наибольшее число дней с влажностью 30 % и менее составляет 22 (1961 г.), а наименьшее — семь дней (1939 г.).

 В мае в 38 % лет бывает 13— 16 сухих дней, а в 3 % лет — 20 и более сухих дней; в июне наибольшая вероятность лет (42% ) с сухими днями приходится на пределы 9— 12 дней, а в 7 % лет бывает 20 и более сухих дней (табл. 46)

 Влажных дней (80 % и более в 13 ч) в Якутске наблюдается сравнительно немного — в среднем 30 за год. В годовом ходе наименьшее число таких дней бывает в зимне-весенний период (февраль— апрель), наибольшее — в осенне-зимний период (октябрь— ноябрь).

 Наибольший интерес представляет относительная влажность воздуха в 13 ч, когда ее значения близки к минимуму, а испарение наиболее интенсивно. В годовом ходе относительная влажность в 13 ч наибольших значений достигает в ноябре (75% ), а наименьших, как и средняя месячная относительная влажность,— в мае (38% ). В январе—феврале ее значения понижаются плавно, а в марте— апреле уже резко, что связано с большим суточным ходом температуры воздуха (см. табл. 25 приложения) и небольшим поступлением влаги от испарения из-за наличия снежного покрова. От мая к июню происходит плавное повышение влажности в 13 ч, которое продолжается до сентября. От сентября к октябрю она повышается наиболее резко, что связано с резким понижением температуры воздуха и уменьшением ее суточного хода, а также увеличением облачности и числа дией с осадками, с декабря начинается ее понижение (табл. 41, табл. 39 приложения).

 В отдельные годы средняя месячная относительная влажность воздуха в 13 ч может значительно отклоняться от многолетних значений (табл. 42), особенно велика изменчивость в теплый период года.

 В табл. 40 приложения приводится повторяемость различных значений относительной влажности в 13 ч.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дефицит влажности (недостаток насыщения), как и упругость водяного пара, имеет годовой ход, аналогичный годовому ходутемпературы воздуха (рис. 24), Значения дефицита влажности в самые холодные зимние месяцы (декабрь— февраль) являются минимальными (0,04—0,1 гП а). Начиная с марта его значение увеличивается и в июле достигает максимума — 10,8 гПа (см. табл. 39 приложения, табл. 41, рис. 24). В отдельные годы среднине месячные значения дефицита влажности в теплый период года могут значительно отклоняться от средних многолетних. Особенно велика изменчивость дефицита влажности в 13 ч (см. табл. 42). В холодный период отклонения средних месячных значений дефицита влажности отдельных лет от средних многолетних незначительны.

Во все сроки дефицит влажности имеет четкий максимум в летние месяцы. Однако амплитуда годового колебания днем значительно больше, чем в другое время суток. Как и другие характеристики влажности, дефицит влажности в летние месяцы имеет четко выраженный суточный ход с максимумом в послеполуденные часы и минимумом в предутренние (табл. 47). Зимой за исключением марта суточный ход практически отсутствует.

 

5.2. Атмосферные осадки

 

 

Осадки являются одним из показателей режима увлажнения. В жидком или твердом состоянии они выпадают на землю из облаков (дождь, морось, снег, снежная крупа, град и др.) или осаждаются из воздуха на поверхности земли и на предметах (роса, иней, изморозь). Осаждение переохлажденного дождя, мороси, ту­ мана на земной поверхности и предметах дает гололед. Осадки» выпадающие из облаков, делят на три вида: обложные, ливневые и моросящие.

Атмосферные осадки характеризуются количеством, продолжительностью, интенсивностью, числом дней с различным количеством осадков, видом осадков (дождь, снег, смешанные осадки) и др.

В табл. 41 приложения приведено среднее месячное и годовое количество осадков без учета и с учетом поправок на смачивание и ветровой недоучет. По количеству осадков Якутск и его окрестности относятся к зоне недостаточного увлажнения. Малое количество осадков в Якутске связано, с одной стороны, с преобладанием антнциклонического режима погоды зимой, а с другой с тем, что воздушные массы, поступающие на рассматриваемую территорию, приходят к центральным районам Якутии обедненные влагой, большую часть которой они теряют при переваливании через горные хребты. Процесс ослабления циклонов по мере их перемещения к востоку хорошо прослеживается по количеству выпадающих осадков. Так, на западных склонах Среднесибирского плоскогорья выпадает 470—500 мм, а на восточных — 250— 300 мм осадков.

По всей территории СССР год в зависимости от вида атмосферных осадков принято делить на два периода: холодный с преимущественным выпадением твердых осадков (ноябрь— март) и теплый с преобладанием жидких осадков (апрель— октябрь). Для территории центральных районов Якутии холодный период фактически соответствует времени года с октября по апрель, а теплый— с мая по сентябрь.

Годовое количество осадков в Якутске с поправками на смачивание и ветровой недоучет составляет в среднем 247 мм. Распределение осадков во времени неравномерно (рис. 26). Их основное количество (162 мм) выпадает с мая по сентябрь, почти в два раза меньше (85 мм )— с октября по апрель (см. табл. 41 приложения). В марте осадков выпадает минимум (6 мм ), что связано с наибольшей повторяемостью в это время антициклонического типа погоды. От марта к апрелю происходит увеличение количества осадков, особенно резкое от мая к июню из-за усиления циклонической деятельности (табл. 48). В июле количество осадков достигает максимума (43 мм). Средняя годовая амплитуда осадков составляет 37 мм.

 

 

 

Изменчивость месячного количества осадков из года в год довольно велика, особенно в теплый период. В отдельные годы месячное количество осадков в зависимости от условий атмосферной циркуляции может значительно отклоняться от среднего многолетнего. Так, например, в июле 1931 г. в Якутске выпало 131 мм. осадков, т. е. 329 % среднего многолетнего значения, а в июле 1947 г.— 4 мм, т. е. всего 10 % нормы (табл. 49, рис. 26). Изменчивость годового количества осадков несколько меньше, чем месячных сумм. Так, наибольшее (326 мм) количество осадков в Якутске выпало в 1907 г., что составило 162 % годовой нормы, а наименьшее (102 мм) — в 1896 г. (51 % нормы).

Дополнительной характеристикой среднего месячного количества осадков является месячное и годовое количество осадков различной обеспеченности (см. табл. 42 приложения). Месячные и годовые суммы осадков различной обеспеченности колеблются в Якутске в значительных пределах. Например, в июле 5 %-ной обеспеченности соответствует количество осадков 90 мм и более и 5 мм и менее, что близко в первом случае к количеству осадков в зоне избыточного увлажнения, а во втором — в пустыне. В 70 % лет осадков выпадает 24 мм и более, в остальные 30 % лет — менее 24 мм.

Дополнительной характеристикой среднего месячного количества осадков является месячное и годовое количество осадков различной обеспеченности (см. табл. 42 приложения). Месячные и годовые суммы осадков различной обеспеченности колеблются в Якутске в значительных пределах. Например, в июле 5 %-ной обеспеченности соответствует количество осадков 90 мм и более и 5 мм и менее, что близко в первом случае к количеству осадков в зоне избыточного увлажнения, а во втором — в пустыне. В 70 % лет осадков выпадает 24 мм и более, в остальные 30 % лет— менее 24 мм.

 В отдельные годы максимумы и минимумы количества осадков наблюдаются в разные месяцы. Так, годовой максимум осадков приходится на один из месяцев с мая по октябрь. Наиболее часто он отмечается в июле (42% лет) и августе (29% ) (табл. 50).

Важной характеристикой режима увлажнения является суточный максимум осадков (см. табл. 43 приложения). Эти данные используются в строительных и гидрологических расчетах (расчет максимального стока рек, канализации и т. д .), при проектировании сооружении и для решения многих других задач народного хозяйства. Наибольший средний суточный максимум осадков.

Обильные дожди, дающие за сутки 30 мм и более осадков, являются опасными для народного хозяйства. Они связаны, как правило, с выходом южных циклонов на центральные районы Якутии. Кроме того, внутримассовые осадки могут также достигать экстремальных значений в неустойчиво стратифицированной воздушной массе. Характеристика обильных осадков за июль— август приводится в табл. 51.

 

Обильные осадки в летний сезон наблюдаются не ежегодно, в среднем они бывают один раз в пять лет (табл. 52).

 

 

Наряду с количеством осадков определенный интерес представляет повторяемость осадков по их видам днем и ночью, т. е. за полусутки (см. табл. 44 приложения). За период с мая по сентябрь повторяемость обложных осадков в ночное время (от 19 до 7 ч) составляет 66 % от общего числа случаев полусуток с осадками всех видов, ливневых осадков — 17% и обложных с ливневыми— 17%; в дневное время (от 7 до 19 ч) повторяемость обложных осадков 54% , ливневых 25% , обложных с ливневыми 21 %. По месяцам повторяемость осадков по их видам несколько' отличается от повторяемости в целом за период (май— сентябрь).

Имеет практическое значение и вид осадков по их фазовому состоянию. В среднем за год в Якутске выпадает осадков твердых 30% , жидких 65% и смешанных 5 % от общего их количества (см. табл. 45 приложения). Твердые осадки наблюдаются в основном с октября по апрель, а жидкие — с мая по сентябрь. В ноябре в редкие годы могут также выпадать жидкие и смешанные- осадки. Так, 2—3 ноября 1978 г. прошел ливневой дождь (0,4 мм), а затем ливневой мокрый снег (0,3 м) при температуре воздуха от 2,8 до 0°С. Смешанные осадки бывают в основном с апреля по май и с сентября по октябрь.

 

Частота осадков и их количество можно характеризовать числом дней с различным количеством осадков (см. табл. 46 приложения). В Якутске среднее годовое число дней с осадками ОД мм и более составляет 128. При этом на твердые осадки приходится: около 80 дней (табл. 53). В данных табл. 53 и табл. 46 приложения имеются некоторые расхождения из-за различий в принятых периодах.

 

В годовом ходе числа дней с осадками 0,1 мм и более наблюдается два максимума (зимний и летний) и два минимума (весенний и осенний) (рис. 27)

В холодный период года (октябрь— апрель) преобладают незначительные осадки (от 0,1 до 0,5 мм), число дней с такими осадками в два с лишним раза больше, чем с осадками от 0,5 до 1,0 мм. В летние месяцы преобладают крупные осадки, число дней с осадками 1,0 мм и более в два раза больше, чем с осадками 0,1—0,9 мм.

 

Дополнением к числу дней с осадками по градациям (табл. 46 приложения) и к числу дней с твердыми, жидкими и смешанными осадками (табл. 53) являются характеристики числа полусуток с осадками по фазовому состоянию и по градациям (см. табл. 47 приложения)

Средняя интенсивность осадков в зимний сезон значительно меньше, чем в летний, что связано с преобладанием зимой мелких осадков обложного характера, а в летние месяцы — ливневых осадков. Средняя месячная интенсивность в годовом ходе изменяется от 0,03—0,04 мм/ч в зимние месяцы до 0,9 мм/ч в летние .(табл. 54).

Наряду со средней интенсивностью важно знать максимальную интенсивность для различных интервалов времени (см. табл. 48 приложения). Максимальная интенсивность может достигать 1,6 мм/мин в 5-минутном интервале и 1,1 мм/мин в 10-минутном интервале.

Продолжительность осадков за год в среднем 1272 ч. В отдельные годы могут быть значительные отклонения. Так, в марте максимальная продолжительность составляет 208 ч, а минимальпая — 0 ч (осадки отсутствуют). Годовой ход продолжительности осадков противоположен годовому ходу их количества (рис. 26). Наибольшая продолжительность осадков приходится на самые холодные зимние месяцы (136—219 ч). В летние месяцы, когда количество и интенсивность осадков наибольшие в году, продолжительность их наименьшая и составляет 40—43 ч (табл. 55).

 

 

Средняя продолжительность осадков в день с осадками имеет годовой ход, аналогичный ходу средней продолжительности. В течение года продолжительность осадков в день с осадками изменяется от 4,4 ч в июле— августе до 14,6 ч в январе. Наибольшая непрерывная продолжительность осадков в годовом ходе изме­ няется от 26 ч (июнь 1946 г.) до 119 ч (декабрь 1953 г.). Малое количество осадков в холодный период, несмотря на их большую продолжительность и частоту, объясняется тем, что в это время преобладают малоинтеисивиые обложные и моросящие осадки.

Дополнением к продолжительности осадков в табл. 49 приложения приводятся данные повторяемости обложных и ливневых осадков различной продолжительности.

В теплый период года в Якутске осадки выпадают неравномерно. Периоды с дождями чередуются с бездождными периодами, которые нередко имеют продолжительность месяц и более. Без- дождным считается такой период, когда в течение 10 дней и более осадки не выпадают совсем или их суточное количество не превышает 1 мм. Отдельные дожди в последующих днях после 10 «сухих» дней не прерывают периода бездождья, если их сумма за пятидневку будет менее 5 мм (пятидневка после 10 дней берется -скользящая).

 

Длительные засушливые периоды в Якутске, как правило, связаны с наличием у земли гребня повышенного давления, направленного на центральные районы Якутии со стороны Охотского моря, или наличием малоградиентного барического поля с мощными затоками арктического воздуха смалым содержанием влаги, j Перемещаясь с севера на юг, арктический воздух прогревается, трансформируется в полярный, еще более иссушается и обусловливает длительные периоды бездождья.

В среднем в Якутске за период с мая по сентябрь бывает три- : -четыре бездождных периода различной продолжительности. Средняя продолжительность бездождных периодов 24 дня, а максимальная 92 (с 20 мая по 19 августа 1948 г.). Наиболее часто бездождные периоды имеют продолжительность 10—20 дней, их •повторяемость составляет около 50% (табл. 56). В мае бездождные •периоды наблюдаются практически ежегодно (97% лет). Нередки годы, когда в течение всего месяца стоит бездождье, вероятность •таких лет около 39% , в отдельные месяцы (июнь— сентябрь) вероятность изменяется от 7 до 12 % (см. табл. 50 приложения).

В практике строительства бывает важно знать количество •осадков, поступающих на стены зданий для учета их возможного -увлажнения. Возможное количество осадков, поступающих на вертикальную поверхность, рассчитывалось по формуле:

х в =  ( 1,4 Р1+ 2 ,4 Р2 +  3,0 -Р3) хг ,    (3)

 

где х в и хг — количество осадков, приходящихся на вертикальную и горизонтальную поверхности; Р1, Р2, Р— повторяемости скростей ветра (за месяц, за год) в градациях 6— 9, 10— 14 и 15 м/с и более соответственно (в долях единицы).

В Якутске количество осадков, поступающих на стены зданий, незначительно (табл. 57). Однако в редких случаях при обильных осадках за отдельный дождь на стены, перпендикулярные направлению ветра при дож де, может попасть значительное количество осадков. Так, за дождь 24 июня 1968 г. продолжитель­ ностью 12 ч выпало 42,5 мм осадков, при этом в течение 2 ч скорость ветра была 6 м/с, на стены попало 10,6 мм осадков.

 

 

 

5.3. Снежный покров

 

 

Снежный покров является фактором, оказывающим существенное влияние на формирование климата в холодный период года, главным образом из-за большой отражательной способности его поверхности (большого альбедо).

Небольшое количество тепла, получаемое зимой от солнца, почти полностью отражается; особенно велико альбедо свежевыпавшего снега (85—90 %). Инфракрасную радиацию снег излучает почти так же, как черное тело, в результате чего поверхность снежного покрова и воздух над ним сильно охлаждаются. Снежный покров вызывает резкое понижение температуры воздуха осенью и замедляет ее повышение весной.

Обладая малой теплопроводностью, снег затрудняет теплообмен между воздухом и почвой и предохраняет зимой почву от сильного переохлаждения. П од снежным покровом температура почвы выше температуры воздуха и поверхности снежного покрова, причем температура почвы тем выше, чем мощнее снежный покров (см. табл. 35). Так, в Якутске в малоснежную зиму 1972-73 г. температур-а почвы на глубине 40 см была на 4,7 °С ниже температуры почвы на этой же глубине в сравнительно многоснежную зиму 1967-68 г. Высоты снежного покрова в эти зимы отличались на 18 см.

В снежном покрове за зиму накапливается большое количество влаги, которая не только увлажняет почву весной,но является важным источником в формировании весеннего половодья рек и особенно небольших водотоков. От характера снежного покрова в значительной степени зависит, особенно в весеннее время, развитие таких процессов, как накопление запаса влаги в почве, оттаивание почвы и др. Поэтому в комплексе условий, обеспечивающих значительное повышение урожайности, соответствующее место должно занять правильное использование запаса воды в снежном покрове.

Как правило, появление первого снега в районе Якутска близко к осенней дате перехода температуры воздуха через 0°С. Колебания сроков появления снежного покрова из года в год довольно значительны. Б годы с ранней зимой снег выпадает на 15—25 дней раньше, а в годы с поздней зимой — почти на столько ж е позже по сравнению со средней датой (табл. 58). В районе Якутска первый снег часто стаивает из-за наступления оттепелей, а иногда из-за выпадения жидких осадков. В среднем через шесть— восемь дней после выпадения первого снега устанавливается устойчивый снежный покров.

 

 

Сроки образования устойчивого снежного покрова, так ж е как и сроки появления снежного покрова, в отдельные годы значительно отклоняются от средней многолетней даты. Так, например, в Якутске в 1927 г. устойчивый снежный покров установился 27 октября, а в 1940 г.— 27 сентября, т. е. амплитуда между крайними значениями достигает 30 дней (см. табл. 51 приложения)

С момента образования устойчивого снежного покрова высота его постепенно увеличивается (рис. 28). Наиболее интенсивный рост идет от октября к ноябрю, в месяцы с наибольшей повторяемостью циклонической погоды в холодный период года, когда создаются основные запасы снега. Максимальной высоты он достигает в марте.

Средняя из наибольших декадных высот снежиого покрова за зиму составляет на открытых участках (в поле) 30 см, а на защищенных от ветра участках — несколько больше, чем в поле [87, ч. IV]. Так, на поляне в лесу она равна 34 см. В отдельные годы в Якутске максимальная высота снежного покрова за зиму может быть около 50 см, в другие годы — около 19 см

С апреля высота снежного покрова уменьшается из-за уплотнения снега и испарения с поверхности снежного покрова (оно может достигать 0,32 мм за сутки [6 9 ]). В это время уж е наблюдаются дневные оттепели и иногда выпадают смешанные и жидкие осадки. Начинается разрушение устойчивого снежного покрова. Оно происходит в более сжатые сроки, чем его образование (см. табл. 51 приложения). Колебания дат разрушения устойчивого снежного покрова из года в год довольно велики, но меньше чем его образования. С вероятностью в 5 % разрушение устойчивого снежного покрова может начаться ранее 21 апреля и 11 мая и позже (табл. 51 приложения). Как правило, разрушение устойчивого снежного покрова совпадает по времени с переходом средней суточной температуры через 0°С в сторону повышения. Сход снежного покрова происходит в среднем через 3—4 дня после разрушения устойчивого снежного покрова (табл. 58).

 

В отдельные годы разница в числе дней между разрушением и сходом снежного покрова может быть значительной, иногда она достигает 15— 20 дней. Так, в 1939 г. разрушение устойчивого смежного покрова произошло 17 апреля, а сход снежного покрова 15 мая. В редкие годы снег может выпадать даж е в первой декаде июня.

Продолжительность периода со снежным покровом в Якутске и его пригородах в среднем составляет 200 дней. Наибольшее число дней со снежным покровом наблюдалось в 1931-32 г. (220 дней), наименьшее в 1927-28 г. (188 дней).

Важной характеристикой высоты снежного покрова является повторяемость зим с наибольшей декадной высотой снежного покрова (табл. 59)

 

 

 

Одной из характеристик снежного покрова является его плотность, которая входит в расчеты запаса воды в снежном покрове. Наиболее показательной характеристикой плотности может служить ее среднее значение при наибольшей высоте снежного покрова. В районе Якутска оно составляет 0,17 г/см3. Плотность снежного покрова в течение зимы изменяется незначительно, например, на открытых участках от 0,13 в октябре до 0,17 г/см3 в марте. В апреле при таянии снежного покрова значение плотности достигает своего максимума (0,22 г/см3).

По данным о высоте снежного покрова и его плотности определяется запас воды в снеге. Он в совокупности со степенью интенсивности таяния снежного покрова определяет сток воды в водоемы, величину весеннего половодья, запас воды в почве и т. д. Запас воды в снежном покрове представляет собой слой воды, который образовался бы на поверхности земли, если бы сиежиый покров полностью растаял. Наибольших значений запас воды в снеге достигает к моменту снеготаяния. Среднее значение из наибольших за зиму запасов воды в снеге по снегосъемкам в поле составляет 54 мм, а на поляне в лесу оно несколько больше (62 мм). Значение максимального запаса воды в снежном покрове может изменяться от года к году в больших пределах. Так, например, наибольший запас воды в снеге в Якутске на поляне в лесу наблюдался в зиму 1958-59 г. (78 мм), наименьший — в зиму 1962-63 г. (34- мм).

 

 

 

6 . Режим облачноcти и атмосферные явления

6.1. Облачность

 

 

Многолетний режим облачности формируется под влиянием циркуляционных процессов, определяющих преобладающее направление движения воздушных масс и их влагосодержание, а также под влиянием воздействия подстилающей поверхности.