Климат Омска

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ и КОНТРОЛЮ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

ОМСКОЕ ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И КОНТРОЛЮ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ОМСКАЯ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ

Под редакцией канд. геогр. наук Ц. А. ШВЕР

Ленинград Гидрометеоиздат 1980

УДК 551.584.2 (571.13)

В книге дается подробная характеристика климата Омска и его окрестностей, приведены физико-географические и исторические условия развития города, а также краткая история развития метеорологических наблюдений.

Много внимания уделено влиянию большого города на метеорологические элементы (их изменению по сезонам), .на микроклиматические особенности городских ландшафтов, на загрязненность атмосферного воздуха. Отдельные главы книги посвящены биоклимату города,- вековым колебаниям климата, влиянию на климат человёческой деятельности.

Особенностью книги является ее практическая направленность.

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

ПРЕДИСЛОВИЕ

С повышением роли городов в развитии общества, т.е. с возрастанием процесса урбанизации, усиливается значимость городских проблем. Крупный город, к каким относится и Омск, формирует свой особый метеорологический режим на фоне окружающего его ландшафта, так называемый городской климат, который влияет на условия труда, быта и отдыха человека. Поэтому изучение климата города имеет большое научно-практическое значение. Без учета климатических особенностей не могут быть успешно решены проблемы градостроительства, правильное планирование и ведение городского хозяйства и т. д.

В существующих справочниках по климату, в том числе и в вышедшем в 60-х годах Справочнике по климату СССР, весь город представлен едиными и очень важными характеристиками, полученными по материалам большого ряда наблюдений. Поскольку Справочник рассчитан в основном на специали стов и материалы по Омску в нем не сконцентрированы, к тому же за годы, прошедшие после издания Справочника, по многим данным внесены уточнения, особенно в значения экстремальных величин, возникла необходимость в создании книги, которая, не дублируя Справочник, представляла бы собой самостоятельное исследование.

В настоящее издание вошли материалы дополненного данными последних лет Справочника по климату СССР и с п е ц и г ально выполненных разработок. В книге сделана попытка климатического районирования города на основании микроклиматических наблюдений, проведенных в 1976 г.

Книга подготовлена в отделе климата Омской гидрометеорологической обсерватории под руководством и при участии начальника отдела климата К. К. Казачковой (1.1— 1.3, 2.1, 2.2, 5.1-5.3,5.5, 6.5, 6.6, 7, 8. ) Работе участвовали: С. А. Ковба (5 2,5.4,6.1—6.4 11) А. А. Ш уманова (4), М. С. Н ежданова (3), Г. И. Буздина (2), И. И. Романченко (1.4), канд. геогр. наук В. П. христолюбов (9), канд. архитектуры В. М. Пивкин (НИСИ) (10). Таблицы и рисунки подготовлены Г. И. Гребенщиковой О. Н. Бровач, Н. В. Щаповой, Т. А. Баер, Н. И. Бойко.

^Книга подготовлена в соответствии с рекомендациями Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова (ГГО). Научно-методическое редактирование проведено в ГГО канд геогр. наук Ц. А. Швер и ст. инженером Г. И. Прилипко

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Некоторые особенности развития города

Омск является крупным промышленным, научным и культурным центром Сибири.

По численности населения и по площади город занимает второе (после Новосибирска) место в Сибири. Чтобы перешагнуть миллионный рубеж, Омску потребовалось 260 лет, почти столько же,; сколько и Нью-Йорку (Москве — 750 лет, Киеву — 900).

Город вырос из маленькой военной крепости, основанной 1716 г. в устье р. Оми, на левом ее берегу, для защиты порубежных владений России от набегов кочевников и как опорный пункт для освоения Верхнего Прииртышья.

С первых лет своего существования Омск играл видную роль в процессе развития Сибири. Отсюда шло освоение и изучение Восточного Казахстана, Алтая, труднодоступных стран Центральной Азии.

В 1782 г. поселение при крепости было преобразовано в ок ружной город Тобольского наместничества, а в 1804 г . — в уездный город Тобольской губернии, но по-прежнему он оставался военной крепостью. В статистическом обозрении Сибири за 1810 г сообщалось, что в Омске, кроме казарм и других казенных зданий, насчитывалось 388 обывательских домов. Оставаясь в стороне от торговых путей, Омск не имел вплоть до «и-х годов XIX в. ни экономического, ни торгового значения.

С развитием пароходства на Иртыше и с проведением в 1894 г через Омск Транссибирской магистрали город стал оы- стро развиваться и вскоре превратился в крупный транспортнораспределительный центр. Через него проходила почти вся обширная торговля хлебом, скотом и продуктами животноводства. С этого времени в городе начинает расти промышленность, обрабатывающая сельскохозяйственное сырье, возникают первые металлообрабатывающие предприятия, железнодорожные мастерские.

ев°начале XX в. Омск становится торговым центром Западной Сибири и занимает первое место среди городов Сибири по численности населения. Если в 1859 г. население города составляло 18,4 тыс. человек, то в 1903 г. — уже 60,6 тыс., а в 1917 г .— 113,7 тыс. человек.

Но его внешний облик менялся мало. Зародившийся при слиянии рек Оми и Иртыша, город рос по берегам этих рек в трех направлениях. Постройки были в основном одноэтажные деревянные и глинобитные, кроме казарм и других казенных зданий (Воскресенский собор, здание гауптвахты). Планировка города (прямоугольно-квартальная) была разработана военными инженерами одновременно с реконструкцией крепости (в ос новном сохранилась до настоящего времени). Город был крайне неблагоустроен. «Мостовых или шоссе в городе нет, и потому весной и осенью во время дождей образуется непролазная грязь, переходящая в некоторых частях города в непроходимую и непроезжую трясину. А летом даж е от небольшого сравнительно ветерка поднимаются такие облака и тучи пыли, что образуют на некоторых площадях и. улицах города гряды песчаных дюн, в то время невозможно пробыть на улице и часу» (Россия. Полное географическое описание нашего отечества, т. 18. СПб., 1903, с. 372).

Из научно-культурных учреждений выделялся только Западно-Сибирский отдел Русского географического общества (1877 г.), под руководством которого осуществлялись основные исследования территорий Западной Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии.

За годы социалистического строительства Омск превратился в крупный промышленный центр Сибири. Главными отраслями промышленности в городе являются машиностроение, металлообрабатывающая, нефтеперерабатывающая и химическая, строительная индустрия, а такж е легкая и пищевая.

Омск — крупный культурный и научный центр. В городе насчитывается 13 высших учебных заведений, несколько научно- исследовательских институтов, большая сеть средних специальных учебных заведений, много библиотек, краеведческий музей, музей изобразительных искусств, четыре театра и др.

В годы Великой Отечественной войны город решал сложные задачи перестройки промышленности на военный лад. Наряду с промышленным строительством интенсивно развивалось и жилищное, но дома строились преимущественно одноэтажные.

С 1950 г. в городе интенсивно и последовательно проводятся работы по строительству инженерных сооружений — мостов, набережных, троллейбусных линий и др. Большой размах приобрело и строительство жилых домов, особенно с 1957 г. (после постановлений ЦК КПСС и Совета Министров СССР о развитии жилищного строительства в СССР). Застройка города ведется крупными жилыми массивами с широким применением типовых проектов, с созданием новопланировочной структуры составляющих городских планировочных звеньев, одновременно уделяется большое внимание повышению уровня его благоустройства и озеленения С каждым годом меняется облик города. Теперь уже преобладает капитальный многоэтажный тип застройки. Встают корпуса заводов, вырастают новые микрорайоны, закладываются парки, скверы. Исторически сложилось так, что город до 1973 г. застраивался по правому берегу Иртыша. По генеральному плану (1970 г.) и на левобережье началось строительство большого благоустроенного района. Город поворачивается лицом к Иртышу ( рис. 1 )

схематическая карта территории Омска

место слияния Оми и Иртыша

Если Омь пересекает основную правобережную часть города, деля ее пополам с востока на запад, то Иртыш его охватывает поясом с юга на север протяжением в 50 км.

Омск имеет семь городских районов, занимает площадь 4-3,6 тыс. га. Все районы связаны сетью трамвайных, троллейбусных и автобусных линий.

П роезжая часть улиц, подъезды к домам заасфальтированы более чем на 50%, набережные одеты в бетон на протяжении 6 км. Омск заслуженно называют городом-садом — зеленые насаждения занимают более 8 тыс. га. Генеральным планом предусмотрена большая программа дальнейшего преобразования и благоустройства города.

1.2. Краткая история развития метеорологических наблюдений

Первые сведения о природе края можно найти в записках и докладных царю от людей, служивших или живших на дальних поселениях, а такж е в записках путешественников, таких, как М. Фальк, П. С. Паллас, в трудах академика И. Я- Словцова, И. Белова и др. С организацией Западно-Сибирского отдела Русского географического общества (1877 г.) в издававшихся обществом трудах стали помещаться материалы метеорологических наблюдений, данные о сроках вскрытия и замерзания рек Западной Сибири.

Первая метеорологическая станция была организована в 1875 г. на территории крепости, а ее первым наблюдателем был подполковник Соколов. Наблюдения велись за температурой воздуха, ветром, осадками. В 1885 г. метеорологическую площадку переносят несколько северо-восточнее, к гимназии (ныне школа № 19). Наблюдения велись нерегулярно, материал сохранился только за 1875— 1978 гг. Регулярные наблюдения начались с 1887 г., когда метеорологическая станция была организована при военном госпитале (здание сохранилось и поныне) на правом крутом берегу Оми. Станция Омск, город, непрерывно работала до июня 1921 г.

В сентябре 1914 г. на опытном поле Западно-Сибирскои сельскохозяйственной станции была организована метеорологическая станция Омск, опытное поле, которая впоследствии стала называться Омск, опытное поле, лесная, так как оказалась в окружении искусственных лесонасаждений. Станция работала до 1937 г.

В октябре 1924 г. Сибирской сельскохозяйственной академией начаты наблюдения в 25—30 км к северо-востоку от города на площадке дендрарного леса. Наблюдения продолжались до 1933 г

Д ля обслуживания железной дороги в 250 м от вокзала была организована в январе 1928 г. метеорологическая станция Омск,железнодорожная, которая просуществовала до октября 1934 г.

В октябре 1934 г. была открыта метеорологическая станция на левом берегу Иртыша в районе аэропорта. На опытных полях Западно-Сибирской областной сельскохозяйственной станции, расположенной в 1,5 км от бывшей северной окраины города, 11 июля 1930 г. была организована метеорологическая станция Омск, степная. Станция давно не соответствует своему названию «степная», так как с 50-х годов ее окружают лесные полосы из берез и кленов и город почти вплотную подошел к станции. С апреля 1962 г. она входит в состав Омской гидрометеорологической обсерватории под названием Омск, отдел наблюдений. Объединенные ряды наблюдений станций Омск, опытное поле, Омск, степная и Омск, отдел наблюдений, используются под названием — Омск (рис. 3). В 1937 г., когда из Западно-Сибирского краевого управления гидрометеороло- ; гической службы выделилось Омское управление, станции перешли непосред ственно в его ведение, как и все существовавшие станции г в городе и области, включая и Тюменскую область.

Метеорологические наб- ^ людения над атмосферным давлением, температурой и влажностью воздуха, направлением и скоростью ветра, атмосферными осадками, об- . лаками, видимостью, различными атмосферными явлениями производятся в любую погоду восемь раз в сутки (через каждые три часа по московскому времени начиная с полуночи). Измеряются температура почвы на разных глубинах и высота снежного покрова. Ведется тщательный учет поступающей на землю лучистой энергии солнца и излучения земной поверхности. В большом объеме производятся наблюдения за режимом рек, озер и болот. Исследуются процессы загрязнения атмосферы и поверхностных вод.

В последние годы в практику метеорологических наблюдений широко внедряются средства механизации и автоматизации. С помощью новых приборов характеристики погоды определяются за более короткое время и с большей точностью, дистанционно, без выхода наблюдателя на метеорологическую площадку.

1.3. Физико-географические особенности города и его окрестностей

Омск и его окрестности расположены на юге Западно-Сибирской равнины, которая имеет довольно плоский рельеф —высота ее нигде не превышает 150 м.

Равнинность территории обусловлена особенностями геологического строения всей Западно-Сибирской равнины. В основании равнины на большой глубине находится фундамент, сложенный из древних допалеозойских, палеозойских и частично мезозойских сильно измененных осадочных горных пород (доломитов, известняков, аргиллитов) и изверженных горных пород, смятых в сложные складки. На этом фундаменте залегает мощная толща более молодых мезо- и кайнозойских отложений (глин, мергелей, трепела, песчаников, диатомитов). Мощность покрова свыше 1000 м, во впадинах фундамента она нередко превышает 3000 м. Накоплению осадочных толщ способствовало и четвертичное оледенение, наблюдавшееся более 10 тыс. лет тому назад. Хотя мощные ледники и не достигли границ Омской области, но разливавшиеся подпруженные ледниками реки и озера и потоки талых ледниковых вод оставили значительную толщу водно-ледниковых отложений на территории области. Огромная толща этих осадочных отложений, залегающих почти горизонтальными слоями, и обусловила равнинный характер поверхности.

Омское Прииртышье — предельно ровная поверхность, ее однообразный рельеф слегка нарушается понижениями небольших плоских западин, приречных увалов, древних ложбин стока, грив.

Омск расположен в долине Иртыша при впадении р. Омь, преодолевающей здесь Прииртышское поднятие, в Иртыш, на границе лесостепной и степной природных зон. Территория города имеет геоморфологию речной долины: пойму, первую надпойменную террасу и вторую, постепенно переходящую в водораздел.

Долина Иртыша в районе города имеет направление северо- северо-западное, ширину до 6 км. На северной окраине города Прииртышское поднятие сужает долину, и река, обходя его, делает здесь крутой поворот на северо-восток. Правый берег Иртыша террасирован, высота его местами достигает 20 м над урезом воды, левый берег пологий [14, 34].

Пойма Иртыша в черте города выражена слабо, на правобережье проявляется в основном в южной части города — самой низкой. На левобережье пойма прослеживается непрерывной полосой шириной до 1 км. Сама пойма имеет всхолмленный микрорельеф с чередованием невысоких очень пологих повышений и широких понижений сухих или заболоченных равнинных участков. Д ля поймы характерны озерные котловины, которые являются старицами Иртыша.

Больш ая часть города расположена на первой надлуговой террасе правобережья, незаметно пологим склоном переходящей ко второй. Высоты нарастают к востоку и северо-востоку, здесь проходит не выраженная в рельефе вторая надпойменная терраса и начало приводораздельной зоны. Долина Оми разделяет ее в районе города надвое, причем северная часть более высокая (абсолютная высота 120 м), а к югу от Оми терраса имеет несколько пониженных мест [,14].

На левобережье Иртыша обе террасы явно прослеживаются. Переход от первой террасы ко второй и к равнине с абсолютной высотой, не превышающей 100 м, происходит постепенно.

Современный рельеф города сформировался в результате длительной геологической истории при сильном воздействии антропогенных факторов. Так, на бывшей заболоченной пойме правобережья Иртыша в южной части города на низменном грунте вырос современный благоустроенный, с красивыми набережными жилой микрорайон, протянувшийся вдоль по реке на 5 км. На северной окраине города, -на--мее-те--бывшей--свалки и -захудалой—деревушки—Захламино, выстроен огромный благоустроенный индустриальный район — Нефтегородок. У Зеленого, или Затонного, острова создается большой спортивный комплекс со стадионом, спортплощадками, яхтклубом и водной станцией; здесь же разбивается парк

На глазах видоизменяется и левобережье Иртыша: растет новый район, один из самых крупных, с населением в будущем до 500 тыс. человек. Здесь же рядом с заповедными озерками в 1959 г. заложен большой парк, который постепенно превращается в общегородскую зону отдыха.

Природный почвенный покров характеризуется черноземами слабовыщелоченными или выщелоченными, суглинками, а ближе к Иртышу — супесями и аллювиально-луговыми почвами [15].

Встречаются пятна заболоченных почв с повышенным залеганием грунтовых вод, солонцеватые и засоленные. Уровень грунтовых вод лежит на глубине от 1—2 до 20 м и более, но приток их небольшой. В большинстве своем почвы в городе утратили свое естественное сложение: в старых давно обжитых районах оказались загрязненными, перерытыми или погребенными под слоем строительного и бытового мусора или заменены культурным слоем, привозным.

В хозяйственных целях, в том числе и для водоснабжения, все больше используются слабоминерализованные или пресные подземные воды, встречающиеся в слоях от 20 до 200 м.

В южной части Западной Сибири в более древних отложениях на глубине от 700 до 3000 м обнаружены богатейшие запасы термальных вод с различной степенью минерализации, некоторые из них по физико-химическим свойствам сходны с минеральными водами Ессентуков. В Омске на этих водах действует бальнеологическая лечебница.

Подземные воды находят широкое применение не только для водоснабжения, но и для орошения, рыборазведения и других целей.

В городе много культурных насаждений. В трудных почвенно-климатических условиях удалось превратить Омск в один из самых зеленых городов Российской Федерации [38]. Большое внимание уделяется созданию защитных зеленых зон вокруг фабрик и заводов, разбивке скверов, озеленению улиц и площадей. Протяженность зеленых насаждений вдоль улиц составляет 1114 км. Н абережная Иртыша, окаймленная бульварами и пляжами, в летнее время становится излюбленным местом отдыха горожан. Украшением Омска является полукольцо бульваров центральной части города, которое от улицы Ленина, как бы являясь ее продолжением, выходит к Иртышу в районе Тухачевской набережной.

Площадь парковых насаждений в городе составляет 917 га. Омск, с его богатым зеленым убранством, предстает оазисом на равнинном пространстве южной лесостепи и примыкающей степи. Ближайш ие его окрестности не имеют естественных лесов. Небольшие редкие леса (березово-осиновые колки) удалены от города на значительное расстояние. Они малы по площади и редко разбросаны, приурочены к влажным понижениям и западинам и встречаются в основном только по правому берегу Иртыша. В отличие от них колки северной лесостепи занимают значительные площади, нередко сливаясь на горизонте, что создает впечатление крупного лесного массива.

Прииртышская полоса к югу от Омска — почти полностью безлесная. Колки можно встретить лишь кое-где по впадинам и ложбинам — низкорослые березки, напоминающие больше кустарник, облесенность не более 3—4% . Повсюду расстилаются открытые пространства, занятые посевами.

Сенокосы и пастбища сохранились лишь в колках в пойме Иртыша и его притоков, в лесостепи к северу от Омска. Для ландш афта прирусловой поймы и островов по Иртышу характерны многочисленные разновидности ивы.

Природа Омска и его окрестностей отражает его континентальное положение на Азиатском материке. Н а одной широте с Омском расположены такие города, как Петропавловск, Челябинск, Уфа, Рязань, Витебск, Каунас, Калининград, Копенгаген, Гамбург, Манчестер, Белфаст. Однако климат в Омске значительно суровее климата в других местах, соответствующих ему по широте. Но выгодное географическое положение в сочетании с разнообразными природными богатствами, обилие солнца создают здесь благоприятные условия для жизни человека и развития народного хозяйства. По количеству часов солнечного сияния Омск превосходит не только Москву, Свердловск, но и Батуми, Харьков, уступая только Ялте и Краснодару. Средняя продолжительность дня в июне в Крыму равняется 15,5* ч, а в Омске — 17,2 ч.

1.4. Гидрологическая характеристика рек Иртыша и Оми

Река Иртыш, на которой стоит Омск, — самый крупный приток Оби. Он впадает в нее слева на 1162-ом километре от устья. Общая длина Иртыша 4248 км, в пределах Омской области 1174 км. По длине Иртыш занимает третье место, а по площади бассейна (1643 тыс. км2) — пятое место среди рек СССР. Иртыш берет начало в горах Монгольского Алтая на высоте около 2500 м над уровнем моря и под названием Черный Иртыш течет до впадения в озеро Зайсан.

В связи с постройкой Усть-Каменогорской и Бухтарминской ГЭС Иртыш на участке от озера Зайсан до Усть-Каменогорска превращен в крупные водохранилища (озеро Зайсан вошло, в состав Бухтарминского водохранилища). Эти водохранилища затопили пойму и русло реки на протяжении более 600 км.

Русло Иртыша от Усть-Каменогорска до Семипалатинска разбито на рукава, образующие широкую пойму (до 10 км). На этом участке в Иртыш впадает ряд притоков (Кальджир, Кур- чум, Нарым, Бухтарма, Ульба, Уба — справа, Кызылсу, Чар— слева).

Ниже Семипалатинска Иртыш течет по Западно-Сибирской равнине среди сухих степей, не принимая до Омска значительных притоков. Некоторые речки не доходят до Иртыша, теряясь в песках и болотах, расположенных по обоим его берегам. Здесь находятся бессточные территории и области внутреннего стока.

В черте города Иртыш носит типичный характер равнинной реки. Средний уклон около 0,034%, средние скорости течения изменяются от 0,45 до 1,10 м/с. Здесь русло реки Иртыша слабоизвилистое, шириной 300— 1000 м, с островами и многочисленными песчаными отмелями. Острова разделяют его на две, ино гда на три параллельные широкие, но не длинные протоки. В центре города Иртыш принимает справа один из своих значительных притоков — р. Омь.

На Иртыше в черте города и его окрестностях расположены многочисленные острова. Некоторые из них в последнее время с успехом осваиваются для отдыха горожан.

За городской чертой, у поселка Берегового, Иртыш образует большую Чернолучинскую излучину, в которой расположена Чернолучинская зона отдыха. Еще ниже по течению, при переходе из лесостепной зоны в полосу урманной тайги, Иртыш, приняв на этом участке ряд значительных притоков (Тара, Уй,. Шиш, Туй — справа, Ишим и Вагай — слева), становится многоводной рекой.

Питание Иртыша смешанное: в верховьях — снеговое, ледниковое и меньше дождевое; в нижнем течении — снеговое, дождевое и грунтовое.

Годовой ход уровня р. Иртыш характеризуется весенне-лет- ним половодьем и сравнительно медленным понижением уровня ко второй половине лета и осенью.

Половодье на Иртыше формируется в верхней горной части бассейна и начинается в Омске в среднем в первой половине апреля, максимум приходится обычно на конец второй декады мая. Но в отдельные годы максимум половодья наблюдается значительно позже (17 июня 1975 г.). Заканчивается оно в среднем в конце июля. Продолжительность изменяется от 75 (1967 г.) до 140 (1973 г.) дней. Объем стока половодья составляет 40—60% годового.

Наибольш ая высота подъема уровня половодья за период 1960— 1975 гг. (зарегулированный режим) достигает 4,8 м над наинизшим уровнем межени (1966 г.).

По окончании половодья наступает период летне-осенней межени, средняя продолжительность которой 50—70 дней. Низший летний уровень наступает в августе—-сентябре. В этот период колебания уровня незначительны. Средняя многолетняя годовая амплитуда колебания уровня воды 368 см/год. В отдельные годы она может изменяться от 248 до 485 см/год.

Существенное влияние на уровенный режим Иртыша оказывает созданное в 1960 г. огромное Бухтарминское водохранилище (объем 53 км3). Зарегулирование верхнего течения Иртыша вызвало понижение высоты максимального подъема уровня воды. В связи с этим перестали затапливаться обширные пойменные луга, что привело к резкому снижению укоса трав. Так как пойменные луга имеют важное значение, ежегодно в течение 10—20 суток производится повышенный сброс воды из Бух- тарминского водохранилища (до 1700—2000 м3/с), в результате которого затапливается значительная часть поймы на беспри- точном участке выше Омска.

З а последние годы разработка речниками нормирующих перекатов привела к увеличению продольных уклонов дна реки, возрастанию скорости течения и, как следствие, к значительному понижению уровня воды в черте города.

Осенние ледовые явления на реке обычно начинаются с появления сала, заберегов или шуги. Появление первых ледяных образований на Иртыше у Омска наблюдается в среднем 30 октября, наиболее ранняя дата — 14 октября (1891 г.), а наиболее поздняя — 21 ноября (1923 г.).

Средние даты начала осеннего ледохода приурочены к первым числам ноября, наиболее ранняя — 18 октября (1961 г.), наиболее поздняя — 21 ноября (1923 г.). Средняя продолжительность осеннего ледохода у Омска составляет 9 дней, а наибольшая — 28 дней. В отдельные годы на реке наблюдаются зажоры.

Ледостав на Иртыше устанавливается в среднем 10 ноября, наиболее ранняя дата — 20 октября (1891 г.), наиболее поздняя — 2 декабря (1977 г.). В начальный период ледостава (ноябрь, декабрь) на реке обычно образуются полыньи. В районе города вдоль правого берега реки вследствие сброса теплых вод промышленными предприятиями полынья (шириной 30— 40 м) наблюдается в течение всей зимы.

Ледяной покров имеет неровную, торосистую поверхность. Нарастание толщины льда происходит довольно интенсивно сразу после установления ледостава, во второй половине зимы толщина льда нарастает равномерно, достигая максимальной величины к концу марта — началу апреля. Наибольшая его толщина (112 см) была отмечена в 1947 г.

Средняя продолжительность ледостава 166 дней, наибольшая —-197 дней (1891-92 г.), наименьшая-— 145 дней (1971- 72 г.).

Процесс весеннего разрушения льда обычно начинается с появления талой воды на его поверхности непосредственно после перехода средней суточной температуры воздуха через 0°С. Затем в результате таяния льда и повышения уровня вдоль берегов образуются полосы открытой воды (закраины). Одновременно с появлением закраин, а иногда и раньше, в местах с быстрым течением лед размывается, образуя промоины.

За 1—7 дней до вскрытия наблюдаются небольшие перемещения ледяного покрова на отдельных участках реки — подвижка льда. Продолжительность процесса разрушения льда составляет в среднем 12— 19 дней. Вскрытие всегда сопровождается ледоходом. Весенний ледоход у Омска начинается в среднем 25 апреля.

С 1957 г. с целью более раннего начала навигации на Иртыше в пределах Омской области речники стали искусственно взламывать лед при помощи ледоколов за 15—20 дней до предсказанной по долгосрочному прогнозу даты вскрытия Иртыша у Омска. Сначала лед разбивают, продвигаясь от города вверх по реке на 60 км и более и вниз на 100— 110 км. В этот период на Иртыше в районе города обычно идет редкий ледоход, хотя выше и ниже очищенного участка еще наблюдается ледостав. Черед 3—7 дней после начала редкого ледохода, как правило, начинается густой ледоход — результат естественного вскрытия реки на неочищенном верхнем участке. Искусственное взламывание ледяного покрова затруднило определение действительной даты вскрытия реки у Омска. Раннее вскрытие Иртыша (12 апреля 1961, 1962, 1970 гг.) вызвано вмешательством человека. Позднее вскрытие наблюдалось 10 мая 1905 г. Средняя продолжительность весеннего ледохода 7 дней, наибольшая — 14. Полное очищение реки ото льда у Омска происходит в середине апреля — начале мая.

Д о зарегулирования Иртыша весенний ледоход в пределах Омской области достигал большой силы и ежегодно образовы-j вались заторы льда, иногда значительные. Такие заторы созда-- вались в основном на участке реки за городом у с. Красноярка. Наиболее памятны весенние заторы на Иртыше в 1928 и 1957 гг. Весной 1928 г. к моменту вскрытия реки лед был прочный. Ледоход начался при весьма высоком уровне воды, а в результате образования большого затора 5 мая вода поднялась еще на 3 м. Разлив воды был настолько сильным, что вызвал в городе наводнение. « ... Омск напоминает Венецию, по всей нижней части города сообщение производится на лодках», — отмечалось в газете «Советская Сибирь» за 6 мая 1928 г. В городе было затоплено 1300 домов, разрушено 200, снесен деревянный мост через р. Омь. Народному хозяйству и населению города был нанесен огромный ущерб.

За последние годы (после постройки Бухтарминской ГЭС) в результате зарегулирования стока Иртыша весной больших заторов льда и подъемов уровня воды больше не наблюдалось.

После очищения реки ото льда происходит довольно быстрый нагрев водной поверхности. Температура воды повышается, опережая рост температуры воздуха, и к июню уже становится выше нее. Обычно в середине июня температура воды выше 18°С, а в первой и второй декадах июля в большинстве случаев отмечается максимум температуры воды (абсолютный максимум 27,8°С наблюдался 8 июля 1974 г.).

В августе уже начинается медленное охлаждение воды, и в первой декаде ноября она может понижаться до 0°С (табл. 1).

Средний годовой расход воды за период 1960— 1975 гг. составляет 858 м3/с. Максимальные расходы воды на Иртыше у Омска наблюдаются в период половодья, а наиболее низкие значения стока имеют место зимой.

Средний годовой сток взвешенных наносов в створе водомерного поста за 1960— 1975 гг. равен 2700 тыс. т/год, средняя годовая мутность воды — 110 г/м3. М инерализация воды Иртыша находится в обратной зависимости от ее расхода. Чем больше расход, тем меньше минерализация. В период половодья минерализация изменяется от 136 до 253 мг/л, в летне-осеннюю межень она возрастает до 160—282 мг/л, зимой увеличивается до 300—324 мг/л.

Вода Иртыша является мягкой на всем его протяжении, но в отдельные годы в зимнюю межень в нижнем течении она становится умеренно жесткой.

Средняя продолжительность навигации 170— 190 дней, однако в очень холодные годы период навигации сокращается до 150 дней, а в очень теплые — увеличивается до 200 дней.

Река Омь — правый приток Иртыша, берет начало на юго- восточной окраине Васюганской равнины; длина ее 1091 км, площадь бассейна 52,6 тыс. км²

Долина в верхнем течении неясно выражена, склоны ее незаметно сливаются с прилегающей местностью. Ширина долины колеблется в больших пределах (от 0,2 до 18 км). Склоны долины в верховьях пологие, ближе к Омску — крутые, иногда обрывистые, изрезаны балками и оврагами. Правый берег высо- той_до 15—30 м, левы й—-до 2,5—5,0 м.

Русло реки извилистое, ненеразветвленное, хорошо выражено. На отдельных участках зарастает водной растительностью . Дно русла сложено песчано-илистыми и глинистыми отложениями. Ширина русла в межень колеблется от 50 до 100 м, средняя глу- 1г\ бина 1,0—2,7 м. Уровни воды Оми у Омска находятся в подпоре от Иртыша и поэтому ход ее уровня полностью отражает ход о уровня воды Иртыша.

Половодье на Оми начинается обычно во второй декаде апреля и достигает максимума в среднем в первой половине июня; в первой половине августа оно заканчивается.

Объем стока половодья составляет 75% годового. В период половодья подпор от Иртыша усиливается. В результате максимальные скорости течения и наибольшие расходы воды наблюдаются не на пике, а на спаде половодья. Весной средние скорости течения изменяются от 0,30 до 0,60 м/с, на спаде половодья — от 0,60 до 1,20 м/с. В зимний период скорости течения невелики и составляют порой 0,05 м/с.

Средняя продолжительность летне-осенней межени 60—80 дней. В некоторые годы она прерывается дождевыми паводками. Иногда дождевые паводки проходят на спаде половодья и сливаются с ним.

Зимняя межень продолжительная (140— 170 дней) и устойчивая.

Появление первых ледяных образований (забереги, ледяное сало) наблюдается в среднем в третьей декаде октября, за 1 - 5 дней до наступления ледостава. В большинстве случаев ледостав устанавливается без ледохода. Л ед обычно ровный. Местами в результате действия теплых сточных вод образуются полыньи, которые в отдельные годы не замерзаю т всю зиму. Наибольшая толщина льда отмечается чаще всего в конце марта — начале апреля и колеблется от 94 до 116 см.

За 6— 12 дней до вскрытия на реке появляются вода на льду, закраины и промоины, затем происходит подвижка льда. Весенний ледоход на Оми у города начинается в среднем 17 апреля, отличается малой продолжительностью (около 3 дней). Вскрывается река спокойно, без ярко выраженного ледохода. В устьевом участке из-за подпорного влияния Иртыша ледохода вообще не бывает, там лед стаивает и оседает. Иногда при высоком половодье на Иртыше иртышский лед проходит и в устье Оми (примерно на 300 м ). Очищается от льда река обычно во второй половине апреля.

Средняя годовая мутность воды р. Оми (у Калачинска) 79 г/м3. М инерализация воды обычно небольшая. В зимний же период она значительно возрастает и изменяется в пределах 1050— 1440 мг/л. В период зимней межени воду р. Оми можно охарактеризовать как жесткую и очень жесткую. Использование ее для водоснабжения ограничено, при применении для питья необходимо производить обеззараживание и фильтрование.

2 ОСОБЕННОСТИ АТМОСФЕРНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

Погода и климат оказывают существенное влияние на жизнь и хозяйственную деятельность человека. Сейчас нет, пожалуй, ни одной отрасли народного хозяйства, где бы ни использовались климатические показатели: сельское и коммунальное хозяйство, транспорт, промышленность и строительство (при закладке всевозможных подземных и наземных сооружений, при проектировании малых и больших объектов, при строительстве городов и поселков).

По классификации климатов Б. П. Алисова, Омск относится к умеренной климатической зоне с континентальным климатом лесостепи Западно-Сибирского пояса, в котором роль западных воздушных течений в образовании климата ослабевает, основное значение приобретают воздушные массы арктического происхождения. Расположение Омской области на обширной низменной равнине в центре Азиатского материка, вдали от морей, открытость ее территории как с севера, так и с юга способствуют тому, что климат здесь формируется под сильным воздействием физических свойств суши, которая летом быстро и сильно прогревается, а зимой также быстро охлаждается. Кроме того, на данную территорию свободно проникают не только арктические холодные воздушные массы, но и теплые сухие из Казахстана. Свободный обмен арктических и тропических воздушных масс приводит к формированию контрастных высотных фронтальных зон и способствует интенсивному развитию циклонической деятельности в течение всего года, что не характерно для других внутриконтинентальных районов.

Погода определяется свойствами той воздушной массы, которая располагается над данной территорией. В зависимости от очага формирования воздушной массы и пути ее следования она приобретает определенные свойства, характерные только для нее, и получает название по месту своего формирования. Основными воздушными массами, определяющими погоду в Омске и его окрестностях, являются: арктический воздух, воздух умеренных широт, тропический воздух.

Арктический воздух формируется над Арктикой и в район Омска поступает с северными (меридиональными) потоками. Д ля этой воздушной массы характерны низкие температуры, малое влагосодержание и большая прозрачность атмосферы. Как зимой, так и летом вторжение арктического воздуха сопровождается резким похолоданием.

Воздух умеренных широт (континентальный и морской полярный) формируется в средних широтах (от 40 до 65° с. ш.): континентальный — над сушей Евразии (в отличие от континентального воздуха ЁТС он более сухой), морской— над Атлантикой (в отличие от континентального он более влажный, зимой более теплый, летом более прохладный). Н а юг Западной Сибири воздух умеренных широт поступает с западными (зональными) потоками

Тропический воздух приходит в район Омска из Средней Азии и со Средиземноморья через Прикаспийскую низменность и Казахстан, т. е. с юго-запада. Летом тропический воздух характеризуется высокими температурами и низкой относительной влажностью, зимой его вторжение вызывает сильные оттепели, а иногда дождь.

Кроме основных воздушных масс, определяющих погоду в Омске, следует выделить еще две:

— атлантико-арктический воздух, сочетающий влияние Арктики (формируется в высоких ш иротах—-севернее 65° с. ш.) и Атлантики (влияние теплого течения Гольфстрим); поступает из Скандинавии и с юга Баренцева моря с северо-западными воздушными потоками через районы ЕТС и Средний Урал,

— стационарный воздух, который формируется в малоподвижных областях пониженного или повышенного давления со слабоградиентным полем, обусловливая малооблачную морозную погоду, нередко с туманами, зимой и малооблачную жаркую летом.

Чаще всего погода в Омске обусловливается континентальным воздухом умеренных широт (141 день), и реже всего поступает морской арктический — всего 14 дней (табл. 2).

Воздушные массы с различными свойствами разделяются фронтами. Фронт — это переходная зона между двумя воздушными массами с различными свойствами. Различают теплый и холодный фронт и фронт окклюзии.

Холодные и теплые фронты в течение года наблюдаются почти одинаково часто, лишь летом повторяемость теплых уступает холодным из-за размывания их в дневные часы при значительном прогреве подстилающей поверхности (табл. 3)

Учитывая частоту повторяемости воздушных масс над рассматриваемой территорией, можно для двух периодов выделить несколько типов погоды (табл. 4).

К ак уже отмечалось, в Омске во все сезоны, кроме зимы, 1 наблюдается явное преобладание циклонической циркуляции. ) Наибольшей величины это превышение достигает летом (22%) / (табл. 5).

Повышенная интенсивность циклонической циркуляции вызывает неустойчивый характер погоды в течение года.

Наибольшую повторяемость в районе Омска в течение года имеют западные и северо-западные циклоны. С западными потоками с Атлантики часто смещаются глубокие и активные циклоны, обусловливающие летом дожди и грозы, а зимой снегопады и метели (рис. 4). Наиболее редки ныряющие и регенерирующие циклоны. Из антициклонов, определяющих погоду в Омске, наиболее часто повторяются, особенно зимой, сибирские. В холодное полугодие возрастает роль приземного антициклогенеза и влияние Сибирского антициклона. Зимой антициклон обусловливает малооблачную морозную погоду, часто с туманами, изморозью, а летом — сухую и жаркую погоду (рис. 5).

Более чем в 50%' погоду в Омске определяет слабоградиентное барическое поле, при котором устанавливается малооблачная погода, зимой морозная, часто с туманами, летом ж аркая (см. табл. 4).

Летом иногда наступают длительные периоды ливневых дождей, которые обусловлены обширной малоподвижной депрессией, формирующейся над Западной Сибирью (рис. 6).

2.1. Атмосферное давление

Давление воздуха является основным фактором, определяющим направление и скорость движения воздуха (ветер). Оно связано с условиями общей циркуляции атмосферы, преобладающей в данном районе.

На практике обычно используют данные по давлению как на высоте установки барометра, так и приведенные к уровню моря. Последние нужны в тех случаях, когда рассматриваются изменения давления по горизонтали.

В табл. 6 данные по давлению воздуха приводятся на основе наблюдений по ртутному термометру.

Среднее, годовое давление в Омске на уровне станции равно 1003,0 мбар с колебаниями в отдельные годы от 1006,0 (1954 г.) до 1000,1 мбар (1948г.).

Годовой ход давления (табл. 6 и рис. 7) носит типично континентальный характер: наиболее высокое зимой с максимумом в феврале (среднее месячное значение 1010,4 м бар), когда сибирский антициклон достигает максимального развития, и наиболее низкое летом (июль — 992,4 мбар). Летний минимум давления обусловлен в основном термическими причинами. Особенностью годового давления являются большие колебания его зимой (амплитуда дости- гает 90 мбар) и значительно меньшие летом (амплитуда в июле 41 мбар).

Среднее месячное давление зимой от месяца к месяцу меняется очень мало, изменение от декабря к февралю не превышает 0,2 мбар. В переходные периоды в связи с частым прохождением циклонов и антициклонов эти изменения становятся значительными — до 5 мбар. Несмотря на плавный ход средних месячных значений давления зимой, может иметь место и заметная междусуточная изменчивость при прохождении циклонов, ложбин, фронтальных разделов (до 30 — 40 мбар). Так, например, с 11 на 12 января 1971 г. через Омск с Атлантики прошел быстродвижущийся циклон. Давление в течение суток понизилось на 44,4 мбар, достигнув 959,6 мбар — наименьшей величины, когда-либо наблюдавшейся в городе (табл. 7, табл. 1 приложения).

мбар зимой и 0,6—0,8 мбар летом. В теплое время года минимальное давление приходится на полуденные и послеполуденные часы, максимальное — на утро. Зимой минимум в среднем наблюдается утром, максимум — ночью.

2.2. Ветер

Ветер — это горизонтальное движение воздуха. Возникновение ветра связано с разностью атмосферного давления и температуры воздуха в различных районах земной поверхности. Чем больше разность давления на единицу расстояния (барический градиент давления), тем больше скорость ветра. Ветер характеризуется направлением и скоростью.

В Омске большую часть года, с сентября по апрель, преобладает ветер юго-западного направления, повторяемость его «оставляет 25—32% за месяц; на смежные направления— южное и западное — приходится 15—20%, на остальных направлениях повторяемость равновероятна и составляет не более 10%

Летом преобладающим является северо-западный ветер (20— 23% за. месяц), несколько меньше северный (16— 19%) и западный (15%) (см. табл. 2 приложения). На направление северо- восток— юго-запад приходится 10— 14%, на остальных направлениях повторяемость ветра составляет менее 10% (рис. 8).

Такое распределение направления ветра обусловлено особенностями атмосферной циркуляции в этом районе. В переходные сезоны и в начале зимы, в основном в холодный период, преобладает антициклонический тип погоды. Так, за 27-летний период (1949— 1975 гг.) район Омска находился под влиянием антициклонов в среднем 122 дня, а циклонов— 115 дней. В теплый период года направление ветра в основном определяют циклоны: с мая по сентябрь в среднем наблюдается 80 дней с циклонической циркуляцией и всего 55 дней с антициклонической.

Суточный ход направления ветра во все сезоны выражен слабо, что объясняется равнинным рельефом.

Средняя скорость ветра имеет хорошо выраженный годовой ход (табл. 8). Наибольшие средние месячные скорости наблюдаются зимой, весной и осенью (4—5 м/с). Самыми ветреными бывают зимние и весенние месяцы, особенно май. Летом скорости ветра наименьшие в году. На июль — август падает максимум повторяемости малых скоростей и минимум больших. Слабые скорости ветра (4 м/с и менее) преобладают в летнее время (62% ), что обусловливает и наименьшие средние месячные скорости (3,5 м/с). Наибольшую повторяемость скорости ветра 5 м /с.и более имеют весной и осенью (52% ), летом повторяемость их уменьшается до 38% (табл. 9). Д ля этих скоростей характерна также и наибольшая продолжительность в те ж е сезоны (128 дней весной, 127 дней осенью), летом она уменьшается до 42 дней (табл. 10).

В течение года чаще всего наблюдаются скорости ветра в интервале 2—5 м/с (50—65% ). Скорости 10 м/с и более имеют повторяемость в холодное время года менее 10%,- а летом менее 5% . Скорости более 20 м/с повторяются редко, зимой менее 1%,а летом практически их не бывает (рис. 9). Ветер преобладающих направлений имеет и большую скорость (табл. 11, 12)

Суточный ход скорости ветра хорошо выражен в теплое время года, менее четко в холодное. Наибольшие скорости ветра наблюдаются в дневное время после полудня, наименьшие — перед восходом солнца. Зимой скорость ветра в дневные часы возрастает незначительно, летом скорости днем по сравнению с ночными возрастают вдвое (см. табл. 3 приложения). Суточная амплитуда скорости ветра имеет хорошо выраженный годовой ход, изменяясь от 3,8 м/с летом до 0,8 м/с зимой/

Время наступления максимальной скорости ветра в суточном ходе такж е имеет хорошо выраженный годовой ход. В ноябре — феврале максимум скорости ветра приходится на 13— 14 ч, в мае — августе он сдвигается на 15— 16 ч. Минимум скорости ветра в ноябре — марте наступает несколько раньше восхода солнца, а в апреле — сентябре отмечается спустя 1—2 ч после восхода солнца.

Резкое уменьшение скорости ветра заканчивается через 1— 2 ч после захода солнца, ночью скорость ветра имеет ровный ход.

Более длинный день летом обусловливает повышенное число часов со скоростью, большей средней суточной (см. табл. 3 приложения )

Следует отметить, что при малых скоростях возможны кратковременные порывы до 10 -15 м/с и более. С увеличением скорости порывистость ветра обычно уменьшается.

Ветер скоростью 15 м/с и более считается сильным ветром а. более 25 м/с представляет уже особо опасное явление. В Омске отмечается ежегодно более 20 дней с сильным ветром (в среднем 1-2 дня в месяц )

Сильный ветер порой наносит большой ущерб народному хозяйству разруш ает средства связи, линии электропередачи, различные постройки, является причиной наводнений, так как способствует нагону воды на реках и озерах, вызывает во время уборки урожая осыпание зерна на корню, а иногда просто обл мывает колос, затрудняет работу сельскохозяйственных машин. В холодный период усиление ветра сопровождается метелям , снежными заносами, затрудняющими работу транспорта; в теплый период при грозах и ливнях наблюдаются шквалы, в засушливый период — пыльные бури и суховеи (табл. 10).

Ветры разрушительной силы могут наблюдаться как на ограниченной, так и на обширной территории. Так, сильныи S -з™ дный ветер 23 октября 1952 г. о х в а т и значительную территорию Омской области, Северный Казахстан, юг Тюменской области. Н а юге Омской области штормовой ветер достигал 24—28 м/с, а в Омске — 34 м/с. Продолжительность сильного ветра была около 10 ч.

Возникновение сильного ветра (20 м/с и более) в Омске и области обычно связано с прохождением циклонов. При этом часто повторяющейся ситуацией является такая, когда циклоны смещаются на Омскую область или юг Тюменской с Южного или Среднего Урала, а основные антициклоны проходят с запада на восток приблизительно на 55° с. ш. Сильный ветер вызывают и циклоны с Полярного Урала, так называемые ныряющие быстро смещающиеся на юг Западной Сибири. При средней повторяемости дней с сильным ветром за год немногим более 2U повторяемость их существенно изменяется от года к году — от 5 (1964 г.) до 57 дней (1975 г.).

Число дней с сильным ветром отклоняется от средней на величину от 1 до 10 дней в 60% случаев, при этом любые отклонения одинаково часты (табл. 14, 15).

Почти ежегодно (обеспеченность 90% ) возможен сильный ветер до 10 дней и один раз в 10 лет (обеспеченность 10%) возможна повторяемость до 37 дней. Наблюдается сильный ветер преимущественно в холодный период, максимальная его повторяемость в отдельные годы может достигать 12 дней и более в месяц. Естественно, и преобладающее направление сильного, ветра будет юго-западное , характерное для холодного вермени года ( таблица 16 )

Летом сильные ветры носят шквалистый характер, они непродолжительны, достигают большой силы (более 25 м/с) и чаще всего наблюдаются во второй половине дня. О таком ураганном ветре в Омске в «Акмолинских биржевых ведомостях» от 27 мая 1887 г. сообщалось: « ... 24 мая около 5 часов вечера поднялся ветер Он понесся с такой ужасающей скоростью и силой, что уничтожал все на своем пути... Наибольшие разрушения случились в крепости: снесло крыши со зданий, согнуло кресты на церкви, во многих домах были снесены трубы, сломаны стекла окон. Тучи песка закрыли солнце: стало темно. Баржу, стоящую на иртышской пароходной пристани, перенесло против течения в устье Оми. Потом по улицам понеслись потоки проливного дождя».

Средняя продолжительность сильного ветра около о ч, при этом около 30% случаев продолжительность сильного ветра менее часа и редко, не более 5%, сильный ветер сохраняется более 12 ч (табл. 17)

Максимальная продолжительность ветра 15 м/с и более (36 ч) отмечена в марте 1948 г. Сильный ветер юго-западного направления продолжительностью более двух суток (54 ч) наблюдался 16— 17 октября 1959 г. В эти дни в течение 22 ч скорость ветра была равна 15 м/с, потом она увеличилась до 20—25 м/с, а в течение двух часов скорость ветра составляла 28 м/с, порывами до 40 м/с.

Д ля отдельных отраслей народного хозяйства, особенно для строительства, лимитирующей является скорость ветра 8 м/с (4 балла). Повторяемость числа дней с ветром 8 м/с и более взята за основу для оплаты нерабочих (актированных) дней в зимнее время. При таком ветре башенные краны работают с 50% -ной нагрузкой, а при ветре 12 м/с и более работа большинства видов техники прекращается. Повторяемость ветра скоростью 8 м/с и более превышает в 5—6 раз повторяемость ветра 15 м/с и более (табл. 18).

Расчетные скорости ветра 5%- ной обеспеченности по сезонам составляют зимой и весной 25 м/с, летом 21 м/с, а осенью и за год 26 м/с.

Температура воздуха и скорость х ветра — два климатических параметра, которые определяют как самочувствие человека, так и температурное состояние ограждений и теплопотери зданий. Л. С. Гандиным было введено понятие эффективной температуры, представляющей собой такую температуру здания,при которой оно имеет одну и ту же температуру как в условиях штиля, так и при определенных сочетаниях температуры наружного воздуха и скорости ветра. Так, одинаковая эффективная температура —25°С будет наблюдаться при следующих значениях температуры и скорости ветра:

Одинаковые или близкие значения эффективной температуры будут как в районах с более низкими температурами воздуха зимой, но слабыми ветрами (Оймякон —61°С, Верхоянск —60°С), так и в районах с более высокими температурами воздуха, но с сильными ветрами (Омск —63°С, Оренбург —67°С). В Омске имеет место неблагоприятное сочетание зимой сильных юго-западных ветров и низких температур [3].

Приведенный рис. 10 дает наглядную картину распределения сочетаний температуры 0°С и ниже и скорости ветра в Омске. Вероятность каждого сочетания определялась в процентах от всего числа наблюдений в году, т. е. 1460 случаев. Таким образом, один случай имеет вероятность 0,07%, а 1% вероятности означает, что такое сочетание возможно 15 раз в году (в сроки наблюдений).

Штили — это почти нулевые значения скорости ветра, наблюдаемые у поверхности земли. Учет повторяемости их необходим при решении ряда практических задач, в первую очередь, при борьбе с загрязнением атмосферы, для преодоления дискомфортных климатических условий при строительстве, при размещении ветродвигателей.

Жителям городов хорошо знакомо сильное помутнение воздуха — городская мгла, которая в виде серых облаков висит над городом в безветренные дни. Особенно неблагоприятно сказывается штилевая погода большой продолжительности на распространение и концентрацию вредных выбросов. Режим загрязнения и поля загрязнения находятся в тесной связи со скоростыо и направлением ветра. При длительности штилевой погоды свыше двух суток, особенно зимой, концентрация вредных выбросов в приземном слое начинает быстро возрастать на всей территории города и на 5—6-е сутки достигает максимальных, часто опасных значений. Наоборот, в теплый период такая погода более благоприятна, так как усиленная турбулентность атмосферы не создает условий для большого накопления вредных выбросов в приземном слое.

В Омске из-за выгодного географического положения (расположен под высотной зоной повышенных скоростей, равнинность степной и лесостепной поверхности) повторяемость штилей в течение всего года небольшая (менее 10%), а зимой и того меньше. Чаще всего штили наблюдаются во вторую половину ночи во все сезоны, в послеполуденное время отмечается их минимум.

Средняя продолжительность штилей за год составляет немногим более 500 ч, причем больший процент падает на зиму (37% ), меньший — на весну (12%) (табл. 19).

Средняя непрерывная продолжительность штилей в холодный сезон составляет немногим более 7 ч, продолжительность слабых ветров (2 м/с и менее) — 14 ч, летом продолжительность их меньше, соответственно 6 и 11 ч.

Максимальная продолжительность штилевой погоды за десятилетний период отмечена в январе 1965 г. — более двух суток, а максимальная продолжительность периода со слабым ветром (2 м/с и менее) может удерживаться более 10 суток подряд (декабрь 1966 г.) (табл. 20).

Все сказанное выше о ветре относится к слою воздуха 1 - 15 м — к высоте установки флюгера. Н а движение воздуха в приземном слое большое тормозящее действие оказывает земная поверхность, особенно сложная в городе с его разновысокими строениями, с пестрым искусственным покрытием и т. д. С высотой затормаживающее влияние подстилающей поверхности уменьшается, и скорость ветра, как правило, увеличивается. Зависимость скорости ветра от высоты хорошо описывается степенным законом Vn/V0 = (Н/Н0)п, где Ун скорость на высоте Но, Ко — скорость на нижнем уровне. Показатель степени «п» близок к величине 0,3. При увеличении высоты в два раза скорость ветра возрастает примерно в 1,2 раза. Средняя скорость ветра с высотой особенно возрастает в слое 100—200 м. Выше 200 м рост ее замедляется, на уровне 500—900 м изменяется уже несущественно.

Если у земли (на высоте флюгера) максимальная повторяемость скоростей ветра наблюдается в интервале 2—5 м/с, то в пограничном слое — в пределах 5— 12 м/с (см. табл. 6 приложения).

С усилением ветра у земли увеличивается турбулентное перемешивание воздуха и возрастание скорости с высотой замедляется. Нередко при сильном ветре у земли с высотой скорость даже уменьшается. При слабом ветре в приземном слое турбулентное перемешивание ослаблено, при этом на верхнем уровне пограничного слоя атмосферы наблюдаются большие скорости ветра (табл. 21). Чем сильнее ветер на верхней границе 900-метрового слоя, тем равномернее скорость возрастает во всем слое. В холодный период повторяемость сильных ветров в 300-метровом слое значительно больше, чем в теплый.

В районе Омска большую часть года преобладают ветры с западной составляющей за счет преобладающего в этих широтах западного переноса.

3. РАДИАЦИОННЫЙ РЕЖИМ

Наша жизнь неразрывно связана с солнцем. Солнце — источник света, тепла, жизни и весеннего обновления природы. Солнечная энергия является движущей силой всех погодных процессов.

Земля и атмосфера получают от солнца в год 1,3 • 1024 кал тепла. Оно измеряется интенсивностью,, т. е. количеством лучистой энергии (в калориях), которое поступает от солнца за единицу времени на единицу площади поверхности, перпендикулярной солнечным лучам.

Лучистая энергия .солнца доходит до земли в виде прямой и рассеянной радиации, т. е. суммарной. Она поглощается земной поверхностью и превращается в тепло неполностью, часть ее теряется в виде отраженной радиации.

Прямая и рассеянная (суммарная), отраженная и поглощенная радиация относятся к коротковолновой части спектра. Наряду с коротковолновой радиацией к земной поверхности поступает длинноволновое излучение атмосферы (встречное излучение) Е_а, в свою очередь земная поверхность излучает длинноволновую радиацию (собственное излучение) E_s.

Разность между собственным излучением земной поверхности и излучением атмосферы называется эффективным излучением Е _эфф. Излучение атмосферы обычно меньше излучения земной поверхности, и поэтому поток эффективного излучения направ- лен: вверх (от земной поверхности). Величина Е _эфф, взятая с обратным знаком, называется длинноволновым балансом.

Деятельная поверхность в любой момент подвергается воздействию различных видов радиации. По их направлению (к деятельной поверхности или от нее) можно различить приходные и расходные составляющие радиационного режима поверхности. Приход радиации к горизонтальной поверхности состоит из прямой радиации, рассеянной и излучения атмосферы. Расход складывается из отраженной радиации и излучения деятельной поверхности. Разность между всей приходящей и всей уходящей радиацией называется радиационным балансом земной поверхности В (или остаточной радиацией). В зависимости от соотно шения приходно-расходных составляющих радиационный баланс бывает положительным или отрицательным.

3.1. Солнечное сияние, прямая и рассеянная (суммарная) радиация

Количество приходящей к земле солнечной радиации зависит от широты места, высоты солнца, облачности и состояния атмосферы. Ш ирота места определяет продолжительность дня и соответственно возможную продолжительность солнечного сияния (рис. 11, табл. 13 приложения). В день зимнего солнцестояния (22 декабря) продолжительность дня составляет 6 ч 48 йин, а в день летнего солнцестояния (22 июня) — 17ч 08 мин.

Средняя продолжительность солнечного сияния за год в Омске равна 2223 ч, а в Батуми — лишь 1890 ч, в Харькове — 1748 ч, несколько выше в Риме — 2363 ч. Число дней без солнца зимой 42, весной и летом число дней без солнца незначительно (2—3).

В Омске в среднем всего 57 дней в году без солнца (табл. 22).

Продолжительность солнечного сияния в Омске с ноября по январь составляет 30— 38% возможной, а летом возрастает до 57—66% за счет увеличения главным образом длительности дня (табл. 23).

От высоты солнца зависит возможная интенсивность притока солнечной радиации: чем больше высота солнца, тем меньший слой атмосферы проходят солнечные лучи, тем меньше они поглощаются и рассеиваются атмосферой, поэтому интенсивность притока радиации увеличивается (рис. 12, табл. 24).

Годовой приход прямой радиации на горизонтальную поверхность при ясном небе, т. е. возможный приход, составляет 109 ккал/см2, рассеянной радиации — 31,6 ккал/см2 (табл. 25).

Облачность, завеса пыли и дыма, окутывающая город, уменьшают поступление прямой солнечной радиации на 47% и в то ж е время увеличивают поступление рассеянной радиации в 1,5 раза. В результате годовой приход суммарной радиации в Омске составляет 98,8 ккал/см2 (см. табл. 7 приложения).

Д ля практических целей наибольшее значение имеет изучение суммарной радиации, а не отдельно прямой и рассеянной. Состав суммарной радиации, т. е. соотношение между прямой и рассеянной радиацией, может меняться в широких пределах Рис. 11. Продолжительность (ч) дня и ночи в зависимости от высоты солнца, прозрачности атмосферы, широты места. До восхода солнца весь приход радиации обусловлен одной рассеянной радиацией. Если при низком положении солнца суммарная радиация состоит почти целиком из рассеянной, то при высоте солнца, равной 58°, и безоблачном небе последняя составляет лишь 7%.

Д оля прямой солнечной радиации в суммарной радиации меняется в течение года (табл. 26).

В период с ноября по январь вклад прямой радиации в суммарную составляет 27—32%, а летом возрастает до 54—58%. Д аж е в эти летние месяцы, с наиболее благоприятными условиями для поступления прямой солнечной радиации, ее суммы составляют только 50% возможных.

Более существенное влияние на годовой ход прямой радиации оказывает прозрачность атмосферы.

Влияние астрономического фактора перекрывается влиянием прозрачности атмосферы, и годовой ход прямой радиации неточно следует за годовым ходом высоты солнца.

Увеличение прозрачности наблюдается в зимние месяцы, а ее уменьшение в летние (табл. 27). Такая закономерность вызвана изменением содержания в атмосфере водяного пара и аэрозолей.

За 24-летний период наблюдений обнаружена тенденция к уменьшению прозрачности атмосферы в Омске вследствие увеличения концентрации аэрозолей над городом. Усиленный выброс загрязнений промышленными источниками, городским транспортом уменьшил прозрачность атмосферы в среднем на 10%.

В годовом ходе максимальные значения суммарной радиации (см. табл. 7 приложения) приходятся на ию нь— 15,6 ккал/см2. Минимальный приход радиации наблюдается в декабре — 1,5 ккал/(мин • см2). В отдельные годы в зависимости от облачности соотношение прямой и рассеянной солнечной радиации, а следовательно, и общий приход суммарной радиации может значительно отличаться от средних величин (табл. 28).

Еще большие изменения наблюдаются в суточных суммах радиации: максимальные суточные суммы прямой солнечной радиации летом могут отличаться от средних в 2,1—2,3 раза, а в декабре в 4 раза (табл. 29).

В июле в Омске максимальная суточная суммарная радиация достигает 718 кал/см2, минимальная — 84 кал/см2, в то время как в Киеве июльская максимальная величина суммарной радиации не превышает 703 кал/см2, а минимум равен 77 кал/см2.

Количество поглощенной земной поверхностью радиации определяется как разность между суммарной и отраженной. Величина отраженной радиации зависит от альбедо (отражения) подстилающей поверхности. Значения альбедо для естественных поверхностей существенно различаются (табл. 30).

Летом в среднем отражается 15—20% приходящей радиации. В период со снежным покровом альбедо составляет 60—70%, отражательная способность свежевыпавшего снега возрастает до 80—90%. В сумме за год, деятельной поверхностью отражается приходящей коротковолновой радиации 26% (см. табл. 7 приложения).

Годовая величина поглощенной радиации в среднем 73 ккал/см2. Максимальные и минимальные месячные суммы поглощенной радиации приведены в табл. 31.

В районе Омска в течение большей части года радиационный баланс имеет положительное значение — поверхность земли больше получает тепла, чем отдает его. В сумме за год радиационный баланс равен 33,1 ккал/см2, что составляет 35% годового количества суммарной радиации.

Отрицательный баланс наблюдается только с ноября по март. В марте он становится положительным, в апреле — мае отмечается его интенсивный рост, в июне—июле достигает наибольшей величины. Максимальные суммы радиационного баланса в июне — июле составляют 9,6 ккал /(м ес• см2), минимальные в ноябре — феврале достигают — 1,6, — 1,8 ккал/(м ес-см 2) (табл. 32).

В осенние и весенние месяцы отдельных лет, в зависимости от продолжительности периода залегания снежного покрова, может быть сдвиг времени перехода радиационного баланса через нуль.

рез нуль. В течение суток переход значений радиационного баланса от отрицательных к положительным отмечается после восхода солнца (при высоте солнца около 7°) и от положительных к отрицательным — перед заходом солнца (при высоте солнца 9— 10°). Интенсивность радиационного баланса ночью зимой при ясном небе, т. е. при условиях наиболее благоприятных для выхолаживания, составляет — 0,04—0,06 кал/(м ин-см 2). Летом интенсивность радиационного баланса ночью при ясном небе несколько ниже [—0,08 кал/(мин-см 2)], что вызвано большим нагревом деятельной поверхности (см. табл. 8 приложения).

Относительная величина радиационного баланса поверхности, покрытой травой, по сравнению с общим приходом (суммарной радиацией) с мая по сентябрь колеблется от 40 до 53% (табл. 33).

3.2. Освещенность и радиация на вертикальные поверхности

Освещенность горизонтальной поверхности. Естественная освещенность любой поверхности определяется астрофизическими (положение солнца на небосводе) и геофизическими (облачность, прозрачность атмосферы и альбедо подстилающей поверхности) факторами.

Естественная освещенность горизонтальной поверхности (за единицу освещенности поверхности принимается люкс (лк). Это освещенность, которую создает световой поток в 1 люмен (лм) при равномерном его распределении на площадь 1 м2.) суммарным светом при наличии солнца складывается из освещенности прямыми лучами солнца и рассеянным светом атмосферы: E_q = E_s + E_D- При пасмурной погоде суммарная освещенность равна рассеянной: E_Q = Е_D.

Освещенность может изменяться в широких пределах — от 0 при восходе и заходе солнца до 110 тыс. лк при максимальной его высоте. Наибольшая суммарная освещенность отмечается в июне—июле. В этот период происходит наиболее интенсивное накопление растениями органического вещества.

Доля рассеянной освещенности в весенне-летний период составляет 45—58%. В холодное время года суммарная освещенность почти полностью определяется рассеянным светом (табл. 34). Чем ниже высота солнца над горизонтом, тем больший вклад в суммарную освещенность вносит рассеянная. Пыльная завеса над городом, образующаяся в результате усиленного выброса в воздух различных загрязнений, уменьшает величину естественной освещенности. В связи с этим уличное освещение в Омске приходится включать значительно раньше, а выключать значительно позже, чем в небольших городах и окрестных деревнях.

Переходное время от момента захода солнца до ночной темноты (/г© = — 18°) или, наоборот, от темноты до восхода солнца называется вечерними или утренними сумерками. Это астрономические сумерки. Более светлая часть сумерек (до /г© = 7 ° ) , допускающая свободное чтение, называется гражданскими сумерками. Сумерки сопровождаются явлениями зари.

Радиация, поступающая на стены зданий. При рассмотрении задач, связанных как с градостроительством, так и с сооружением отдельных домов, необходимо знать количество солнечной радиации, приходящей к стенам зданий различной ориентации. Это помогает наиболее правильно расположить дома, что способствует благоприятному облучению помещений солнечными, лучами, соблюсти необходимую дистанцию между домами, уменьшив тем самым взаимное их затенение, выбрать оптимальные размеры оконных проемов и т. д. Д ля детального расчета могут служить данные, характеризующие начало, конец и про должительность солнечного сияния в Омске различно ориентированных поверхностей для каждого месяца (см. табл. 9, 11 приложения).

Начало и конец облучения стен зданий определяют лишь возможную продолжительность солнечного сияния (см. табл. 12 приложения). Действительная продолжительность зависит еще и от условий облачности и не превышает 74% возможной (табл. 35).

Стены зданий различной ориентации нагреваются по-разному в зависимости от прихода прямой солнечной радиации (см. табл. 10 приложения).

Вертикальная поверхность, обращенная к югу, получает зимой и в переходные сезоны больше прямой радиации, чем горизонтальная. Дополнительное нагревание сооружений, обращенных к югу, в холодный сезон является благоприятным фактором. Летом, когда стоит теплая погода, стена, обращенная к югу, получает радиации значительно меньше, чем горизонтальная поверхность, что также является положительным фактором для Омска.

Стены, обращенные к северу, с сентября по март совсем не облучаются, а с апреля по август получают от прямых солнечных лучей наименьшее количество тепла.

Стены, обращенные на восток и запад, с октября по февраль получают прямой солнечной радиации почти столько же, сколько горизонтальная поверхность. С мая по июль стены этих ориентаций имеют большее количество тепла, чем южные (рис. 13).

В зависимости от угла наклона приемной поверхности изменяется приход прямой солнечной радиации, который будет наибольшим в июне для южных склонов с a ≈ 2 0 ° (табл. 36).

Поверхность южной ориентации, имеющая наклон (а = 20°), получает большее количество прямой радиации, чем горизонтальная поверхность и поверхности других ориентаций. На восточные и западные поверхности поступает почти такое же количество радиации, что и на горизонтальную поверхность (табл. 37).

Значения суммарной радиации, приходящей к неодинаково ориентированным поверхностям, различны в основном за счет прямой солнечной радиации (рис. 14)

Солнце обогревает в городе не только горизонтальную поверхность, но и поверхность стен, что приводит к перераспределению солнечной радиации за счет увеличения «приемных» поверхностей и многократного отражения от сооружений из камня, металла, стекла, имеющих различные теплофизические свойства. Вследствие этого изменяется термический режим, а вместе с ним и режим относительной влажности в городе.

4. ТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ

4.1. Температура воздуха

Температура характеризует Одно из основных физических свойств воздушной массы и является важнейшим элементом по годы и климата.