Отчет о выполнении 3 этапа Государственного контракта № icon

Отчет о выполнении 3 этапа Государственного контракта №



Смотрите также:
1   2   3   4   5   6   7   8
^

Глава 4 Отчет по обобщению и оценке результатов исследований




4.1 Влияние климатических изменений на многолетнюю мерзлоту




4.1.1 Исходные данные для численных экспериментов



По данным снегосъемок [11] плотность снега в северных районах республики Коми в районе метеостанций на побережье (м/с Индига) достигает 330 кг/м3, тогда как для метеостанций, расположенных во внутренних районах республики (м/с Хоседа–Хард) – 220 кг/м3. Поэтому термическое сопротивление снежного покрова на побережье севера республика Коми в несколько раз меньше, чем для условий внутри материка при небольшом отличии в твердых осадках (таблица 1).


Таблица 1 - Параметры снежного покрова в районах м/с Индига и Хоседа-Хард.


Метеостанции Индекс, ВМО

Координаты

hs, м

s*, кг/м3

Rs м2.град/Вт

Индига, #22292  

67°41'N

48°46'E

0,35

340

1,18

Хоседа–Хард, #23219

67°05'N

59°23'E

0,53

250

2,98



Изменение температуры воздуха и толщины снежного покрова в районе двух выбранных метеостанций примем по данным климатической модели ГГО [12]. Средние значения температуры воздуха за периоды с положительной – Tth и отрицательной – Tf температурой воздуха принимались по таблице 2.

Для условий м/с Индига расчет дает рост минимальной зимней температуры воздуха (Tmin) за 100 лет от –17,25С до –12,03С, а максимальной летней (Tmax) от 11,3С до 13,44С. При этом продолжительность холодного периода уменьшится на величину TyaτT = 37 суток – с 208 до 171 суток. Для условий м/с Хоседа–Хард рост температур за соответствующие периоды составит от –20,3 до –14,7С и от 12,7 до 14,84С при уменьшении продолжительности холодного периода на 27 суток – с 213 до 186 суток.


Таблица 2 - Средние за десятилетние периоды значения климатических параметров.


Период, годы

τth

Tth

τf

Tf

Tya

Индига

2091-2100

194

8,56

170,9

-7,66

0,96

1991-2000

157,1

7,2

207,7

-11

-3,15

Разность

36,9

1,36

-36,8

3,34

4,11

Хоседа-Хард

2091-2100

188,7

10,11

176,1

-9,28

0,75

1991-2000

162,4

8,67

202,4

-12,58

-3,11

Разность

26,3

1,44

-26,3

3,3

3,86



Плотность снежного покрова на побережье (м/с Индига) приблизительно в полтора раза больше плотности снега, чем внутри материка [13].

Поэтому, при более высоком количестве осадков в районе м/с Индига – 137 мм с ноября по март, средняя многолетняя максимальная толщина снежного покрова составляет 35 см, тогда как при 118 мм осадков на м/с Хоседа–Хард максимальная толщина снежного покрова составляет 53 см. Поэтому термическое сопротивление снежного покрова на побережье в 2–3 раза меньше, чем во внутриматериковых районов.

Толщина снежного покрова рассчитывается по формулам, аппроксимирующим данные снегосъемок:

для условий м/с Индиги при hs < 0,35 м принимается hs = 1,9. 10–3 s + 4,4 . 10–2 , (R2=0.99) и hs = 0,35 м при hs >0,35 м. для условий м/с Хоседа–Хард при hs < 0,53 м принимается hs = –1,8 . 10–5 s 2 + 5,55 . 10–3 s + 9.1 . 10–2 , (R2=0.98)

и hs = 0,53 м при hs > 0,53 м.

Время s рассчитывается с момента установления снежного покрова.

Для оценки влияния климатических изменений на деградацию многолетнемерзлых пород для условий севера Западной Сибири и Якутии выбраны 12 метеостанций с наибольшим разнообразием климатических условий и параметров снежного покрова [14,15]. Динамика толщины и плотности снежного покрова и температуры воздуха для выбранных метеостанций представлена на рисунках 8 – 10.








Рисунок 8 - Динамика толщины (а), плотности (б) снежного покрова и температуры воздуха (в) для метеостанций: Волочанка – 1; Дудинка –2; Норильская ЗГМО – 3; пунктир – тренд.







Рисунок 9 - Динамика толщины (а), плотности (б) снежного покрова и температуры воздуха (в) по данным метеостанций: Байкит – 1; Игарка – 2; Ванавара – 3; Тура – 4; пунктир – тренд.







Рисунок 10 - Динамика толщины (а), плотности (б) снежного покрова и температуры воздуха (в) по данным метеостанций: Джангкы – 1; Маак – 2; Депутатский – 3; Саскылах – 4; Янск – 5; пунктир – тренд.


Графики, представленные на рисунках 8  10, аппроксимировались аналитическими зависимостями с высокой степенью точности (таблица 3) для применения в математической модели.

Таблица 3 - Динамика толщины и плотности снежного покрова.


Метеостанции

Индекс, ВМО

Координаты

с.ш. / в.д.

Толщина снежного покрова, м

Плотность снежного покрова, кг/м3

Волочанка

70°58'

94°42'

hs = –2.10–052 + 0,0069 – 0,0309, R2 = 0,9669

s = –0,0042 + 1,3936 + 129,53, R2 = 0,9812

Дудинка #23074

69°24'

86°10'

hs = –10–052 + 0,0046 + 0,0057, R2 = 0,985

s = –0,00192 + 1,0046 + 126,2, R2 = 0,9704

Норильск #23078

69°20'

88°18'

hs = –10–052 + 0,0031 – 0,019, R2 = 0,9848

s = –0,00622 + 1,8528 + 126,13, R2 = 0,9519

Тура #24507

64°10'

100°04'

hs = –10–052 + 0,0049 – 0,038, R2 = 0,997

s = –0,0022 + 0,681 + 125, R2 = 0,899

Байкит #23891

61°40'

96°22'

hs = –.10–052 + 0,0102 – 0,0931, R2 = 0,9984

s = –0,00062 + 0,5334 + 126,91, R2 = 0,9686

Ванавара #24908

60°20'

102°16'

hs = –2.10–052 + 0,0075 – 0,0872, R2 = 0,9978

s = 0,00032 + 0,2723 + 143,82, R2 = 0,9203

Игарка #23274

67°28'

86°34'

hs = –2.10–052 + 0,007 – 0,0306, R2 = 0,9951

s = –0,00312 + 1,0822 + 148,24, R2 = 0,9744

Саскылах #21802

71°58'

114°05'

hs = –7.10–062 + 0,0029 + 0,1246, R2 = 0,9963

s = 0,3627 + 147,94, R2 = 0,9428

Джангкы

70°08'

135°06'

hs = –10–052 + 0,0036 + 0,1299, R2 = 0,9855

s = 0,2941 + 114,12, R2 = 0,9063

Депутатский #24076

69°20'

139°40'

hs = –4.10–062 + 0,0021 + 0,189, R2 = 0,9912

s = 0,5392 + 135, R2 = 0,8995

Янск #24166

68°26'

134°47'

hs = –10–052 + 0,0031 + 0,0776, R2 = 0,979

s = 150, до 20.02 R2 = 1

Маак

67°44'

116°16'

hs = –10–052 + 0,004 + 0,1009, R2 = 0,9876

s = 0,2353 + 126,47, R2 = 0,8348



При расчетах задержка времени начала снегонакопления по отношению к моменту установления отрицательных среднесуточных температур воздуха принималась s0 = 8 суток (для м/с Хоседа–Хард – 6 суток). Температура выпадающего снега полагается равной температуре воздуха.

При расчетах принимается равномерное изменение температуры воздуха и других климатических параметров. Начальная температура грунта –1оС и отводится время для получения установившего распределения. Влажность воздуха и облачность принимаются равными 0,7 и 0,6, соответственно. Скорость ветра 7 м/с. Теплоемкость талого и мерзлого грунта 1970 и 1470 Дж/(кг.град), а коэффициенты теплопроводности 1,52 и 1,69 Вт/(м град).

Расчеты проводились для суглинка влажностью 25% и плотностью скелета грунта 1600 кг/м3. Рассматриваемая толщина мерзлой горной породы составляла 120–170 м. Количество незамерзшей воды на границе мерзлой и талой зоны суглинка составляет ww =11%.

Возможные климатические изменения для Севера Западной Сибири и Якутии рассмотрены в отчете за 1-й этап работы. Для условий севера Красноярского края и Якутии примем повышение средней годовой температуры 6оС за 100 лет.





страница6/8
Дата конвертации28.10.2013
Размер0,65 Mb.
ТипОтчет
1   2   3   4   5   6   7   8
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы