ОЦЕНКА АТМОСФЕРНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ДЛЯ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА УСТОЙЧИВОСТИ ЛАНДШАФТОВ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ
THE ESTIMATION OF ATMOSPHERIC COMPONENT FOR THE GEOECOLOGICAL ANALYSIS OF STABILITY OF LANDSCAPES IN THE ORENBURG REGION
К.В.Мячина
K.V.Mjachina
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт степи Уральского отделения Российской академии наук
(460000, г. Оренбург, ул. Пионерская, 11)
Institute of Steppe of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences
(11, Pionerskaya st, 460000 Orenburg)
e-mail: orensteppe@mail.ru
В статье выполнена оценка атмосферной составляющей для геоэкологического анализа устойчивости ландшафтов Оренбургской области. Проанализирована способность атмосферы к самоочищению: рассчитан метеорологический потенциал рассеивающей способности атмосферы. Выявлена динамика коэффициента самоочищения в теплый и холодный сезоны, предложена картосхема распределения его значений по территории региона. Показано, что в Оренбургской области основным фактором, способствующим рассеиванию примесей, является показатель повторяемости ветров.
The estimation of atmospheric component is executed in the article for the geoecological analysis of stability of landscapes of the Orenburg region. For this purpose the capability of atmosphere to self-cleaning (the meteorological potential of disseminating capability of atmosphere is calculated) is analyzed. Dynamics of coefficient of self-cleaning during warm and cold seasons is revealed, the map of distributions of its values on region territory is offered. It is revealed for Orenburg region the indicator of repeatability of winds is the major factor promoting dispersion of impurity.
Определение потенциальной устойчивости ландшафтов к антропогенному воздействию является одним из необходимых условий оптимизации структуры природопользования, направленной на предотвращение процессов опустынивания и деградации природных комплексов. Устойчивость экосистем является интегральной величиной и включает в себя устойчивость всех компонентов ландшафта. Анализ устойчивости является особенно актуальным для наиболее уязвимых и изначально малоустойчивых природных комплексов, к которым относят степные экосистемы. Одним из наиболее важных показателей устойчивости является способность к самоочищению, которая зависит от миграционной подвижности вещества в ландшафте и возможности выноса поллютантов за его пределы. В данной работе предлагается пример анализа устойчивости атмосферного компонента степных ландшафтов Оренбургской области, обладающей значительными площадями трансформированных территорий, образовавшихся на фоне их антропогенной фрагментации.
Атмосфера играет одну из основных ролей в выносе и рассеивании загрязняющих веществ за пределы ландшафта, показателем служит метеорологический потенциал рассеивающей способности атмосферы (МПА), рассчитывающийся для конкретного временного интервала (в нашем случае - для 2010 – 2011 гг.).
Начало исследований этого параметра положено в Главной геофизической обсерватории им. Воейкова [4]. Базовая формула для определения МПА предложена Т.С. Селегей [3]:
МПА = (Рш + Рт) / (Ро + Рв), (1)
где Рш – повторяемость штилей (скоростей ветра 0-1 м/с), Рт – туманов, Ро - дней с осадками ? 0,5 мм, Рв – повторяемости скорости ветра ? 6 м/с.
Данная формула при исследованиях МПА в регионах видоизменялась и дополнялась (С.Н. Лапина, Е.А. Полянская, Л.М. Фетисова и др., Е.А. Григорьева, Л.Н. Деркачева, В.П. Тунеголовцев, Л.Н. Трофимец, А.В. Тарасов [1,2,3,4]). В расчетах МПА Оренбургской области использовалась формула, предложенная исследователями Орловского государственного университета (Л.Н. Трофимец, А.В. Тарасов ):
МПА = (Рш + Рт + Рвл?80% + Рвл?30%) / (Ро + Рв + Рг + Ро?10 мм), (2)
где в числитель добавлены повторяемость влажности ?80% (Рвл?80%) и повторяемость влажности ?30% (Рвл?30%), а в знаменатель – количество дней с грозами (Рг) и с осадками ?10 мм (Ро?10 мм).
Как видно, величина МПА определяется соотношением повторяемости климатических и метеорологических условий, способствующих накоплению примесей в атмосфере, к повторяемости условий, благоприятствующих их удалению. При расчетах МПА по формуле (2) для определения показателя Рт - повторяемость дней с туманами - мы учитывали и количество дней с дымкой. На взгляд автора, их вклад в ухудшение самоочищающей способности атмосферы не менее значителен, чем дней с туманами, так как высокая влажность является фактором, усугубляющим степень загрязнения воздушного бассейна. По Ю.В. Русанову [2], возможна следующая градация шкалы полученных значений МПА: МПА<0,8 – в атмосфере преобладают процессы, способствующие рассеиванию примесей; 0,8?МПА<1 – преобладают процессы, способствующие рассеиванию примесей, или с одинаковой частотой проявляются процессы, обусловливающие их рассеивание и накопление; 1?МПА<1,2 – с равной частотой происходят процессы, способствующие накоплению и рассеиванию примесей, или преоладают процессы, способствующие их накоплению; 1,2?МПА – преобладают процессы, способствующие накоплению примесей.
Оренбургская область расположена в зоне хорошо выраженной континентальности и значительно вытянута с запада на восток, в связи с чем на территории области наблюдается неравномерное распределение температур, атмосферных осадков, атмосферного давления, влажности воздуха, гроз и других метеорологических и климатических явлений, что создает неравномерные условия атмосферной циркуляции над разными зонами области. Исходя из этого, МПА рассчитывался по данным 9 метеорологических станций для западной, центральной и восточной части области (рисунок 1).
Рисунок 1. Метеорологический потенциал рассеивающей способности атмосферы на территории Оренбургской области.
При расчете МПА использовались данные за 2010 г. и первое полугодие 2011 г., полученные результаты отражены в таблице 1. Как видно, существенных различий в значении МПА запада, центра и востока области не отмечается. Средняя величина МПА за период наблюдений колеблется от 0,305 до 0,571. Можно утверждать, что над всей территорией Оренбургской области преобладают процессы, способствующие рассеиванию примесей. Однако не все месяцы и, соответственно, времена года характеризуются равнозначными условиями самоочищения атмосферы. Наименее способствуют рассеиванию примесей метеоусловия осеннего и зимнего периода года, особенно на западе области. Этому способствуют большое количество дней с влажностью выше 80%, а также с туманами и дымкой.
В летний и весенний период наибольшую роль в процессе самоочищения атмосферы играет ветер, скорость которого выше 6 м/с. Для Оренбургской области, характеризующейся, как правило, недостаточностью атмосферных осадков, показатель повторяемости ветров является основным фактором, способствующим рассеиванию примесей и снижению значения МПА.
Как видно, атмосфера области характеризуется высоким экологическим потенциалом. Однако реальное состояние атмосферы можно оценить, только сравнив ее экологическую емкость и объем поступающих выбросов, рассчитав конкретный объем кислорода в атмосфере области и объем его затрат на окисление загрязняющих веществ [4]. Для Оренбургской области этот аспект является особенно актуальным в связи с малой лесистостью (4,6%), в то время как леса являются основными донорами кислорода.
Представленные результаты являются предварительными и требуют дальнейшей корректировки путем проработки метеоданных за более длительный период наблюдений и определения экологической емкости атмосферы.
Работа выполнена в рамках Программы Отделения наук о Земле РАН № 14 «Географические основы устойчивого развития Российской Федерации и её регионов» по теме 65.7.12. «Современное состояние, тенденции развития и параметры экологической устойчивости геосистем Заволжско-Уральского региона».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: