Погода в Вологде из Норвегии

Вологодская область

 

4 Термический режим

4.1. Температура воздуха

Одной из важнейших характеристик климата является термический режим. Он определяется условиями радиации, зависящими от широты местности, и циркуляцией атмосферы . Частая смена воздушных масс, характерная для Вологды, вызывает значительную изменчивость температуры воздуха, отклонения от ее климатической нормы.

Данные по, температуре воздуха получены на основе показаний жидкостных термометров, установленных в психрометрической будке на высоте 2 м над поверхностью земли.

Средняя годовая температура воздуха в Вологде составляет 2,4°С. Самая низкая ( —0,5°С) годовая температура воздуха за весь период наблюдений была зарегистрирована в 1941 г., самая высокая (4 ,0 °С) отмечалась 4 раза: в 1903, 1934, 1936 и 1938 гг. (табл. 23).

 Средняя месячная, годовая и декадная ( t u t2, t3) температуры воздуха (°С)

В годовом ходе самая высокая средняя месячная температура воздуха (17,2°С) наблюдается в июле, а самая низкая ( — 11,6 °С) -— в январе. Бывают отдельные годы, когда средняя месячная температура других зимних месяцев ниже январской. Так, в 31 % лет самым холодным был декабрь, в 45 % — февраль и в 14 % лет — март.

В январе преобладаю т (14 дней) средние суточные температуры воздуха от —5 до — 15 °С. Однако в этом месяце могут быть как положительные средние суточные температуры: от 0,1 до 5°С (1,3 дня), так и очень низкие отрицательные: от —35 до —4 5 °С (0,13 дня, табл. 24). Ежегодно в течение 5 дней средняя суточная температура в январе бывает ниже — 20 °С.

 Число дней со средней суточной температурой воздуха в различных пределах

С февраля начинается медленное повышение температуры. В феврале, как и в январе, еще преобладают (14 дней) средние суточные температуры от — 5 до — 15°С. Температуры —20 °С и ниже отмечаются ежегодно в течение 3 дней. В конце месяца происходит устойчивый переход температуры через — 10 °С в сторону повышения (табл. 25). В марте еще преобладают (18 дней) температуры от 0 до — 10°С. Во второй декаде марта устойчивые морозы прекращаются. Средняя продолжительность периода с устойчивыми морозам и составляет 118 дней (с 19 ноября до 16 марта ).

 Даты наступления средних суточных температур выше и ниже определенных пределов и число дней с температурой, превышающей эти пределы

В апреле в связи с увеличением притока солнечной радиации температура повышается наиболее интенсивно. Однако еще в течение 8 дней средняя суточная температура не поднимается выше 0°С . Устойчивый ее переход через 0 °С происходит обычно в конце первой декады апреля. В 5 % лет такой переход отмечается в третьей декаде марта, а в 95 % лет — к середине апреля (табл. 4 приложения). В этом месяце наиболее часто (15 дней) отмечаются средние суточные температуры от 0,1 до 5°С , но ежегодно можно ожидать 2 дня с температурой 1 0 °С и выше.

В мае продолжается интенсивный рост температуры. Преобладают дни (19 дней) со средней суточной температурой от 5 до 15°С. Устойчивый переход температуры через 10°С происходит в конце второй декады мая. Почти через месяц отмечается переход температуры через 15°С. В июне около половины дней сред­няя суточная температура бывает выше 15°С.

Июль — самый жаркий месяц. Однако в зависимости от атмосферной циркуляции наиболее высокие средние месячные температуры могут наблюдаться и в июне (24% лет) и в августе (14% лет). В июле преобладают (15 дней) средние суточные температуры от 15 до 20 °С. В течение 10 дней бывает средняя суточная температура 20 °С и выше. В отдельные дни средняя суточная температура может понижаться до 5°С или повышаться до 30 °С, но повторяемость таких дней мала (0,4—0,5 дня).

С августа начинается медленное понижение температуры, но еще в течение 16 дней средняя суточная температура остается выше 15 °С, устойчивый переход ее через 15 °С в сторону понижения происходит во второй декаде. Продолжительность периода с температурой выше 15°С составляет в среднем около 54 дней.

От августа к сентябрю температура понижается на 5,8°С, от сентября к октябрю — на 6,6 °С. Устойчивый переход средней суточной температуры через 10°С происходит в начале второй декады сентября, а через 5°С — в начале первой декады октября. В октябре преобладают (13 дней) средние суточные температуры воздуха о,т 0 до 5°С. Почти половину месяца бывают температуры от 5 до 10°С (8 дней) и от — 5 до 0 °С (7 дней). В конце октября средняя суточная температура устойчиво переходит через 0°С. В конце второй — начале третьей декады ноября наступают устойчивые морозы.

За зиму с устойчивыми морозами принимают такую зиму, когда в течение не менее одного месяца температура воздуха была ниже 0°С как по минимальном у термометру, та к и за отдельные сроки наблюдений. Во время устойчивого морозного периода возможны кратковременные оттепели в течение двух — трех дней не раньше чем через 10 дней после начала периода и не позднее чем за 10 дней до его конца.

В начале третьей декады декабря происходит переход средней суточной температуры воздуха через— 10°С в сторону понижения. В ноябре и декабре -преобладают дни с температурой от 0 до — 10°С, в среднем по 17 дней в месяц. Но в эти месяцы могут наблюдаться и очень низкие средние суточные температуры: в ноябре до — 30 °С, в декабре до —40°С.

Дополнением к характеристикам температурного режима отдельных месяцев могут служить данные о возможных температурах воздуха при различных направлениях ветра (табл. 5 приложения). В табл. 6 приложения представлен суточный ход температуры воздуха. В зимние месяцы наиболее низкие температуры приходятся на 6— 7 ч, весной и осенью минимум смещается на более ранние часы (4— 5 и 5— 6 ч). В июне — июле самые низкие температуры в течение суток отмечаются в 3— 4 ч. Максимальная температура в течение всего года наблюдается в 14— 15 ч. Наименьшие суточные амплитуды температуры воздуха приходятся на ноябрь и январь и составляют 0,9— 1,5°С. Наибольшие амплитуды (≈9°С) отмечаются в июле —августе . На рис. 10 представлен суточный ход температуры воздуха для центральных месяцев сезонов.

 Для характеристики термического режима удобно пользоваться номограммам и (рис. 11 и 12), которые дают представление, какие конкретные значения температуры характерны для данного пункта и как часто эти значения встречаются . С помощью номограмм можно получить обеспеченность определенной температуры воздуха в различные часы суток (рис. 11) и за каждый день (рис. 12) в Вологде за январь, апрель, июль и октябрь. На горизонтальной оси номограмм показана возможная ежечасная (ежедневная) температура воздуха, на вертикальной — средняя многолетняя температура воздуха. Поле номограмм занято линиями обеспеченности от 5 до 99%. Зная среднюю- температуру отдельных дней (сроков наблюдений) по номограмме можно вычислить температуру любой обеспеченности. Крайние линии обеспеченности показывают пределы колебания температуры.

 

 

  Номограмма для расчета ежедневных температур воздуха различной обеспеченности (% ).

 

 Номограмма для расчета ежечасных температур воздуха различной обеспеченности (% ).

 Номограмма для расчета ежечасных температур воздуха различной обеспеченности (% )•

Ежедневная средняя и экстремальная температуры воздуха для января, апреля, июля и октября представлены в табл. 7 приложения.

Суммы средних суточных температур воздуха ниже — 15, — 10, —5, 0 °С и выше 0, 5, 10, 15 °С

Суммы средних суточных температур отражают ресурсы тепла и холода. Суммы положительных температур используются в качестве показателей теплообеспеченности вегетационного периода растений, а суммы отрицательных — характеризуют суровость зимних условий. В Вологде сумма положительных температур значительно больше суммы отрицательных и составляет 2125 °С (табл. 26). В зависимости от погодных условий суммы температур от года к году изменяются. Так, в 95 % лет возможны суммы положительных температур 1800 °С, в 5 % лет — 2 4 0 0 °С. Существенные колебания от года к году наблюдаются и в суммах температур выше 5 и 10 °С (табл. 27).

 Суммы температур воздуха выше 0, 5 и 10 °С различной вероятности

Сумма температур за период со средней суточной температурой выше 5°С представляет количество тепла, получаемое сельскохозяйственными культурами за весь период вегетации. В Вологде она равна 2010°С. Наиболее благоприятные условия для роста растений создаются при температуре воздуха выше 10°С. Такие условия в Вологде возможны в среднем в течение 1666 ч за год.

Средняя максимальная температура характеризует самую теплую часть суток (послеполуденные часы ). В среднем за год максимальная температура в Вологде равна 6,4 °С (табл. 28). В годовом ходе максимум ее (22,2°С) приходится на июль, минимум (—8,7°С) на январь. Наибольшая изменчивость этих температур наблюдается зимой, а летом она уменьшается. Так, в январе средняя максимальная температура изменяется от —2,1°С (1949 г.) до — 18,4°С (1940 г.), в июле — от 26,0 °С (1960 г.) до 18,1 °С (1956 г.).

 Абсолютный максимум — самое высокое значение температуры воздуха, наблюденное за последние 90 лет. Средний из абсолютных максимумов служит показателем наиболее высоких температур в тени, чаще других повторяющихся в отдельные годы. В Вологде абсолютный максимум температуры воздуха положителен в течение всего года (табл. 29). Средний из абсолютных максимумов изменяется от 1 °С в январе — феврале до 29°С в июле. Самый высокий абсолютный максимум наблюдался в августе 1972 г. и составил 3 9 °С. Максимальные температуры 2 0 °С и выше наблюдаются с мая по август с 90 % -ной вероятностью , а температура 25°С и выше — с 50 % -ной вероятностью (рис. 13). Абсолютный максимум 30°С и выше отмечается с июня по август с повторяемостью 30— 40% С декабря по февраль наиболее вероятны (14— 19 дней) максимальные температуры за сутки от 0 до — 10°С (табл. 8 приложения). В марте и ноябре наиболее вероятны (21— 22 дня) максимальные температуры от —5 до 5°С, в апреле и октябре — от 0 до 10 °С (20— 21 день), а в мае и .сентябре — от 10 до 20 °С (18— 22 дня ). Летом максимальные температуры изменяются в широких пределах, но наиболее вероятны (19— 22 дня) максимальные температуры за сутки от 15 до 25 °С. Температура от 30 до 35 °С бывает во все летние месяцы, но повторяемость ее незначительна (0,7— 1,6 дня). Температура выше 35°С возможна только в августе, но не ежегодно.

Средняя минимальная температура характеризует температуру наиболее холодной части суток (ночные часы). Она колеблется от — 15,4°С в феврале до 11,8°С в июле (табл. 30). Наибольшая изменчивость ее возможна в зимнее время года. Например, в январе средняя минимальная температура в 1944 г. составила — 7,2°С, а в 1940 г. равнялась —26,1 °С. Абсолютный минимум — самое низкое значение температуры за весь период наблюдений — имеет отрицательные значения во все месяцы года, кроме июля (табл. 31). В июле минимальная тем п ер ату р а воздуха ниже 1 °С не опускалась, температура 1 °С была в 1949 г. Самая низкая температура ( —4 8 °С ) отмечена в январе 1940 г.

Средняя максимальная температура воздуха (°С)

Рис. 13. Абсолютный максимум температуры воздуха различной обеспеченности выше указанных пределов в отдельные месяцы.

Средняя минимальная температура воздуха (°С)

Средний из абсолютных минимумов температуры воздуха дает представление о наиболее возможных понижениях температуры по месяцам и за год и является хорош им показателем морозоопасности района. Частоту появления абсолютного минимума любой вероятности в течение года можно определить по рис. 14. Так, минимум —30 °С с вероятностью 50— 60 % отмечается с середины декабря до середины февраля. В январе повторяемость абсолютного минимума — 35 °С равна 25%, а температуры —40°С составляет 8 %.

С декабря по март абсолютный минимум колеблется в пределах от —50 до 5°С (табл. 9 приложения). В это время наиболее вероятны (18— 19 дней) минимумы от — 5 до — 20 °С. Минимальная температура выше 0°С бывает 0,2— 1,5 дня, ниже — 40 °С — всего 0,02— 0,1 дня.

В апреле и октябре наиболее вероятны (21— 23 дня) минимальные температуры от — 5 до 5°С, в мае и сентябре (21— 24 дня) — от 0 до 10 °С. Летом наблюдаются минимальные температуры от —5 до 2 5 °С, но наиболее вероятны (22—26 дней) от 5 до 15°С.

При производстве работ на открытом воздухе в холодный период необходимо учитывать интенсивность и продолжительность морозов (табл. 32). У меренные морозы (ниж е — 10 °С) наблюдаются с октября по апрель, но в начале и конце сезона они непродолжительны. В целом за сезон такие морозы длятся в среднем 1239 ч. Наибольшая их продолжительность отмечена в холодную зиму 1941-42 г. Более низкие температуры (ниж е —20 °С) воз можны с ноября по апрель в течение 319 ч. Максимальная продолжительность (919 ч) морозов —20 °С и ниже наблюдалась в зиму 1941-42 г. Сильные морозы (ниже —30°С ) бывают с декабря по март и продолжительность их составляет в среднем 42 ч.

Заморозком принято называть понижение температуры воздуха до 0 °С и ниже при установившемся режиме положительной температуры. Чаще всего заморозки отмечаются в переходные сезоны. Обычно они бывают ночью и рано утром при ясной тихой погоде, а при общем похолодании возможны в любое время суток. По происхождению различают заморозки адвективного, радиационного и смешанного характера. На интенсивность и распределение заморозков оказывают влияние характер подстилающей поверхности, формы рельефа, защищенность места. Заморозки в среднем наблюдаются до третьей декады мая (табл. 33). В раннюю и теплую весну они прекращаются почти на месяц раньше средней даты, а в позднюю и холодную — почти на месяц позже. Без мороза в среднем бывает 116 дней. Продолжительность этого периода может значительно изменяться в зависимости от погодных условий. Так, в 1955 он длился 163 дня, а в 1933 г.— всего 72 дня. Первые' осенние заморозки в воздухе обычно отмечаются в конце второй декады сентября, но их наступление может отклоняться от средних многолетних сроков почти на месяц в ту или другую сторону.

 Рис. 14. Абсолютный минимум температуры воздуха различной обеспеченности ниже указанных пределов в отдельные месяцы.

Средняя продолжительность (ч) периода с температурой воздуха ниже указанных пределов

Д ата первого и последнего заморозков и продолжительность т безморозного периода

Минимальная температура воздуха, наблюдаемая в течение заморозка, характеризует его интенсивность. Сильные заморозки (температура воздуха —3 °С и ниже) в Вологде возможны в апреле и октябре. Очень редко они наблюдаются в первой декаде мая, но в целом в мае заморозки становятся слабее. Осенью слабые заморозки начинаются во второй декаде сентября, а сильные— с третьей декады октября. Но заморозки в октябре менее интенсивны, чем в апреле.

Д ля холодной части года характерны оттепели, когда максимальная температура воздуха поднимается до 0°С и выше на фоне установившихся отрицательных температур. За год в среднем бывает 32 дня с оттепелью. Наиболее вероятны (12 дней) они в марте, в остальные месяцы их число колеблется в пределах 3— 5 дней в месяц (табл. 34).

 Число дней с оттепелью

Для проектирования ограждающих конструкций зданий, расчетов теплопотерь, регулирования подачи тепла используются расчетные температуры воздуха. Отопительный период в Вологде начинается в среднем 19 сентября и длится 228 дней (до 6 мая). Он определяется датами перехода средней суточной температуры осенью и весной через 8°С . В отдельные годы даты начала и конца отопительного периода изменяются в пределах 5— 14 дней. Средняя температура отопительного периода составляет — 4,7°С, наиболее холодной пятидневки —3 1 °С. Средняя температура наиболее холодной части отопительного периода, так называемая зимняя вентиляционная температура, равна — 16 °С.

 

 4.2. Температура почвы

Данные о температуре почвы широко используются при проектировании, строительстве, теплотехнических расчетах и в других отраслях народного хозяйства.

Температура почвы зависит от прихода солнечной радиации, механического состава и структуры почвы, ее влажности, характера растительности, рельефа, а в зимнее время еще от состояния и мощности снежного покрова.

Наблюдения за температурой поверхности почвы проводятся по срочному, максимальному и минимальному термометрам , установленным летом на оголенной поверхности почвы, а зимой — на поверхности снега таким образом, чтобы их резервуары были на половину погружены в почву или снег. Температура почвы на глубинах измеряется при помощи коленчатых и вытяжных термометров. Коленчатые термометры устанавливаются только в теплое время года под оголенной поверхностью почвы на глубинах 0,05, 0,10, 0,15 и 0,20 м. Вытяжные термометры устанавливаются на глубинах от 0,2 до 3,2 м под естественным покровом (летом — трава, зимой — снег). Глубина промерзания почвы под естественной поверхностью определялась по цементации почвы и наличию в ней кристаллов льда путем вырубки монолитов на полях с озимыми культурами.

Средняя годовая температура поверхности почвы в Вологде положительная и составляет 3°С . С ноября по март температура поверхности почвы отрицательная. Среднее месячное значение ее понижается от — 4 °С в ноябре до — 12 °С в январе, в феврале остается на уровне январской, а в марте повышается до —7°С. Абсолютный минимум температуры поверхности почвы ( — 51°С) приходится на январь. После схода снежного покрова в апреле поверхность почвы быстро прогревается и температура ее повышается до 1°С. С мая по август средняя температура почвы выше температуры воздуха на 1— 3 °С и изменяется от 11 до 20 °С. Летом температура поверхности почвы в дневные часы может повышаться до 49— 52°С. Однако в отдельные годы ночью температура в июне и августе может понижаться до — 5 и —3 °С соответственно, т. е. на почве возможны заморозки (табл. 35). Заморозки на поверхности почвы кончаются на 7 дней позже (30 мая) и начинаются на 8 дней раньше (9 сентября), чем в воздухе. Поэтом у продолжительность безморозного периода на почве на две недели короче, чем в воздухе, и составляет в среднем 101 день.

Для более детальной характеристики термических условий на поверхности почвы в районе Вологды может служить Средняя месячная температура поверхности почвы различной обеспеченности (табл. 10 приложения).

Средние годовые температуры почвы на глубинах 0,2— 3,2 м под естественным покровом устойчивы из года в год и с глубиной изменяются незначительно. Годовой ход температуры почвы на глубинах характеризуется одним максимумом и одним минимумом (рис. 15). В слое почвы 0,2— 0,8 м максимум отмечается в июле — августе, а минимум — в феврале — марте. С глубиной время наступления максимумов и минимумов температуры почвы запаздывает, и на глубинах 1,6— 3,2 м максимум приходится на а в густ— сентябрь, а минимум — на апрель — май (табл. 36).

 Средняя месячная, максимальная и минимальная температура (°С) поверхности почвы. Почва суглинистая

Средняя дата первого, заморозка на глубинах наступает позднее, чем на поверхности почвы, так как охлаждение осенью распространяется с поверхности в глубь почвы постепенно. Средняя продолжительность безморозного периода с глубиной увеличивается. На глубине 0,8 м заморозки наблюдаются не ежегодно (табл. 37).

Промерзание почвы во многом зависит от суровости зимы и высоты снежного покрова. В декабре почва промерзает в среднем на глубину 23 см, в апреле — на 63 см. Средняя из максимальных глубин промерзания почвы за зиму составляет 67 см. Глубина промерзания почвы зависит от высоты снежного покрова. Так, в малоснежную ( Н = 17 см) зиму 1953-54 г. земля промерзла на глубину 115 см, а в зиму 1952-53 г. с высоким снежным покровом ( Н = 41 см) лишь на 36 см (табл. 38).

Средняя месячная температура (°С) почвы по глубинам

При проектировании различных зданий и сооружений используется нормативная глубина промерзания грунтов, которая «является средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов под оголенной от снега поверхностью за срок не менее 10 лет» [25]. Нормативная глубина промерзания почвы для района Вологды достигает 145 см, т. е. она на 30 см больше максимальной глубины промерзания почвы.

Рис.15. Годовой ход температуры почвы на различных глубинах.

Даты первого и последнего морозов в почве на различных глубинах и продолжительность т безморозного периода

Глубина промерзания почвы (см)

Приближенной характеристикой промерзания почвы является глубина проникновения температуры 0°С в почву, которая определяется по вытяжным термометрам и характеризует слой почвы с отрицательными температурами. Глубина нулевой изотермы оценивается ее максимальным значением за каждый холодный период. Наибольшая средняя глубина нулевой изотермы (78— 82 см) наблюдается в феврале — марте. В холодные зимы при небольшой высоте снежного покрова отмечено проникновение нулевой изотермы до глубины 1,5 м (табл. 39). Наглядное представление о годовом ходе глубины нулевой изотермы дает рис. 16.

Средняя, наибольшая и наименьшая глубина проникновения нулевой изотермы в почву (см) под естественным покровом

В районе Вологды амплитуда глубины проникновения нулевой изотермы равна 120 см, а среднее квадратическое отклонение ± 36 см (табл. 40). Один раз в 50 лет возможна максимальная глуби на проникновения нулевой изотермы до 160 см, 1 раз в 10 лет — 142 см, а 1 раз в 2 года — 109 см.

 Характеристики глубины проникновения нулевой изотермы в почву