Мониторинг снегового покрова

Содержание 

Введение…………………………………………………………………………2 

Важнейшие функции  снегового покрова……………………………………...4 

Основные  характеристики снегового покрова………………………………..5

Нормативная снеговая нагрузка………………………………………………..7

Эколого-геохимические  исследования окружающей среды в Прикамье……8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

    Снежный покров - слой снега на поверхности Земли, образовавшийся в результате снегопадов и метелей.

    Снежный покров обладает малой плотностью, возрастающей со временем, особенно весной. Отражательная способность (альбедо) свежевыпавшего снега - 70-90%, старого, тающего снега - 30-40%.

    Снежный покров сильно отражает солнечную радиацию и предохраняет почву от чрезмерного выхолаживания, а озимые посевы от вымерзания; оказывает огромное влияние на климат, рельеф, питание рек и ледников, почвообразовательные процессы, жизнь растений и животных.

    Различают:

- временный  снежный покров, стаивающий за  несколько часов или дней после  образования; и 

- устойчивый  снежный покров, сохраняющийся в течение всей зимы или с небольшими перерывами. 

    Одной из важнейших характеристик ландшафта в зимний период являются свойства снегового покрова – его мощность и плотность, а также зависящая от этого глубина промерзания грунта на разных участках местности. Известно, что от глубины промерзания грунта зависит сохранность семян и ростков растений от вымерзания, а также успешность зимовки многих видов животных. 

    Большое значение имеет глубина сезонной мерзлоты, так как это влияет на особенности весенней эрозии почв, что разрушает структуру грунта. К сожалению, изучение мерзлоты усложнено трудоемкостью и необходимостью использования специального оборудования, например, почвенного щупа. Поэтому основное внимание уделяется собственно снегу - особенностям его распределения по формам рельефа и под разными типами растительности, структуре снегового покрова и изучению роли снега в функционировании ландшафта. 

    Известно, что в хвойных лесах снег имеет меньшую мощность и распределен неоднородно. Напротив, в лиственных лесах распределение снега по площади более однородно и мощность более высока. Если же сравнивать лес и открытые пространства, выясняется, что в лесах ветер намного слабее, чем на открытых пространствах, и снег не сдувается с поверхности почвы. Поэтому в лесу снежная толща имеет более однородное распределение, чем скажем в поле, где ветер дифференцирует мощность, оголяя повышения и заполняя понижения в рельефе снегом. 

     При организации экологического мониторинга одна из наиболее актуальных проблем – выбор природных объектов для исследований. Одним из методов, позволяющих оценить степень техногенной нагрузки на окружающую среду городов и здоровье проживающего в них населения, является мониторинг загрязнения атмосферных осадков. Наиболее удобным в изучении видом осадков, являются исследования атмосферных поступлений при помощи природных планшетов, одним из которых является снеговой покров. Следует также добавить, что для комплексной характеристики антропогенного воздействия используются именно оценки загрязнения депонирующих сред — почвы и снегового покрова.  

     Например на территории Подмосковья устойчивый снеговой покров сохраняется достаточно долго — в течение 4,5-5 месяцев. Поэтому выбор снежного покрова как объекта исследований при экологическом мониторинге можно считать оправданным. Кроме того, лежалый снег обладает наиболее эффективной способностью к вымыванию примесей из атмосферы по сравнению с дождем, во-вторых, лежалый снег регистрирует не только влажные выпадения атмосферы, но и сухие, и, наконец, талые воды являются источником загрязнения для других сред географической оболочки  

Важнейшие функции снегового  покрова 

    Когда температура воздуха опускается ниже нуля по Цельсию, роль снега в функционировании природы ощущается особенно отчетливо. Там где снег отсутствует в холодное время года, земля промерзает на многие метры, а, например, в Якутии глубина многолетней мерзлоты достигает полутора километров. 

    Предохранительная функция снега или теплоизоляционная является, пожалуй, самой важной. Известно, что снеговой покров имеет рыхлое строение из-за формы снежинок. В пустотах между снежинками находится воздух, который отличается плохой теплопроводностью, и именно ему мы обязаны за столь замечательное свойство снега. Он, как мы нередко (но неправильно) говорим, «хорошо греет». 

    Благодаря слабой теплопроводности снега суточные колебания температур проникают в его толщу в среднем всего лишь на 24 сантиметра. Как свидетельствуют специальные исследования, если на поверхности снега размах колебаний температуры достигает 30 градусов, то уже на глубине всего пять сантиметров он составляет только 16 градусов, на глубине 24 сантиметра – 3 градуса и, наконец, на глубине 44 сантиметра амплитуда ничтожно мала – 0,8 градуса. 

    Благодаря снегу от промерзания сохраняется не только грунт, как это было уже сказано выше, но и растения, которые зимуют в зеленом виде, являясь часто единственной пищей для животных, а также семена, которые являются залогом возобновления растительного покрова... 

Основные характеристики снегового покрова 

    Основными характеристиками снежного покрова являются продолжительность его залегания, высота, плотность, запас воды в снеге. Высота снежного покрова измеряется по постоянным рейкам ежедневно в утренние часы. Характеристики плотности снега получают в результате обработки наблюдений по плотномеру, который позволяет определить запас воды в снеге. Запасы воды в снеге вычисляют в среднем за декаду Основой для статистического моделирования снеговой нагрузки является распределение годовых максимумов запасов воды в снежном покрове. 
 

Методика  проведения исследования 

    Схема пробоотбора составляется на основе имеющихся расчетных данных загрязнения атмосферного воздуха, а также на основе фактической информации об экологическом состоянии на территории города. Реперные точки пробоотбора снега закладываются таким образом, чтобы охватить все функциональные зоны на территории города.  

    Оценка снежного покрова обследуемой территории проводится в соответствии с существующими нормативно-методическими документами:

«Методическими  рекомендациями по оценке степени загрязнения  атмосферного воздуха населенных пунктов  металлами по их содержанию в снежном  покрове и почве» 5174-90 [8];

«Руководство  по контролю загрязнения атмосферы» РД 52.04.186 – 89  

    Пробоотбор снежной массы проводится в течение одних суток во всех точках, чтобы избежать возможного выпадения снежных масс или сухих выпадений, которые уменьшат степень достоверности результатов. Отбор проб проводится шурфным способом, при этом отбирается полный слой снега. Шурф очищается на месте от попадавшей туда земли, захваченной с первым слоем снега. Пробы снега помещаются в чистые полиэтиленовые пакеты, во избежание возможного выщелачивания из стекла гидрокарбонатов, карбонатов и других анионов слабых кислот. Пробы снегового покрова отбираются согласно РД 52.04.186 - 89.  

    Пробоподготовка производится в несколько этапов, целью которых является разделение жидкой и твердой фаз, для дальнейшего проведения химического анализа.

    Процесс распространения аэрозольных примесей в окрестности автотрасс в настоящее время требует достаточно глубокого изучения, так как с каждым годом загрязнение окружающей среды автотранспортом увеличивается. Анализ данных химического состава снега с использованием теоретических представлений о распространении аэрозольных примесей в приземном слое атмосферы позволил выявить пространственные закономерности аэрозольных выпадений пыли, различных форм тяжелых металлов, полиароматических углеродов. В качестве индикатора уровня аэрозольного загрязнения местности используется снеговой покров. Процедура отбора снеговых проб достаточно несложная и позволяет проводить масштабное обследование окрестностей автотрасс. Полученные данные используются для определения параметров модели концентрации оседающей вблизи автотрасс примеси. Применение аппарата планирования эксперимента позволяет увеличить эффективность оценивания параметров модели в 1.2-1.3 раза. Оптимальный план размещения точек отбора позволяет уменьшить количество отбираемых проб и увеличить их информативность.  
 
 

 Нормативная снеговая нагрузка  

    Определяется весом снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, который может рассматриваться как случайная величина. Увеличение срока наблюдений существенно влияет на статистические характеристики распределения, увеличивая частоту появления больших весов снегового покрова и смещая вправо моду полигона распределения.  

     В настоящее время еще не установлено, какова должна быть длительность наблюдений для получения достоверной кривой распределения веса снегового покрова. Имеющиеся в литературе полигоны распределения снеговой нагрузки всегда несимметричны, с вершиной, смещенной в область сравнительно малых весов снегового покрова, что указывает на наиболее частое появление относительно малых весов снегового покрова.  

    Данные о высоте снегового покрова не всегда могут быть использованы для определения веса снегового покрова, так как плотность снега зависит от высоты покрова и от температурно-влажностного режима района. Так, по данным ЦНИИСК (В. Г. Писчиков), при толщине покрова 1 см плотность снега изменяется от 152 до 213 кг/см3, а при толщине 60 см--от 212 до 298 кг/см3. Реальная снеговая нагрузка сильно изменяется по годам.  

     Изменение плотности снега и толщины снегового покрова учитываются в СНиП П-6−74 коэффициентом перегрузки 1,4. За последние годы благодаря работам ЦНИИСК уточнены нормативные веса снегового покрова для ряда районов.  
 
 
 

    Эколого-геохимические  исследования окружающей  среды в Прикамье  для выявления  особенностей распространения химического загрязнения в депонирующих средах (снеговой покров) на урбанизированных территориях с различной спецификой техногенеза и вне зон активных антропогенных воздействий.

    С экологических позиций наибольшей опасностью изменения химических свойств окружающей среды характеризуются аэрогенные поступления. Образованные ими ореолы загрязнения имеют несколько уровней. Первый - от локальных источников, второй - от совместного воздействия всех существующих пределах региона источников выбросов, и третий - в результате трансграничного переноса. Пространственная совокупность всех уровней загрязнения формирует геохимические аномалии, интенсивность которых может быть выражена в виде количественных показателей, рассчитанных относительно фоновых для рассматриваемых компонентов ландшафта.

    По результатам эколого-геохимического картирования были выявлены особенности химического загрязнения в промышленных центрах края (Пермь, Соликамск, Кизел, Губаха), в городах, с гораздо меньшей техногенной нагрузкой (Нытва, Очер) или имеющих только предприятия местной промышленности (Кудымкар), а также в природно-естественных условиях. Полученный материал неравноценен по сопряженности обследования компонентов природной среды.

    Хороший депонент атмосферных загрязнителей за зимний период - снежный покров, позволяющий решить проблему их количественного определения.

    Превышение фоновой пылевой нагрузки на снежный покров установлено на всех обследованных объектах. Наиболее запыленным оказался снег на территории Кизеловско-Губахинского промрайона и г.Нытва. Среднесуточный приход пыли более 15 кг/км² выявлен в г. Нытва повсеместно, в Кизеловско-Губахинском промрайоне на 88 - 95 %, а в г.Соликамске на 70% исследованных площадок. Превышение фоновой пылевой нагрузки г. Перми установлено лишь на четверти обследованных площадок в 2000 году, но уже в 2005 году концентрации пыли выше фона были отмечены почти в 80% случаев. Повышенное относительно фона поступление технофильных элементов на снежный покров характерно для всех обследованных территорий. В ассоциацию микроэлементов с высокими коэффициентами относительного увеличения фоновой нагрузки почти повсеместно входят Cd, Sn, Be, Cr, Ni, Cu, Zn и другие токсичные металлы, образующиеся в процессе техногенеза. Конечно, в разные годы и на разных территориях количество и положение элементов в ассоциациях было неодинаково. Так, в пылевых выпадениях на снежный покров в Кизеловско-Губахинском промрайоне преобладают Cd и Be. Ассоциация аномальных микроэлементов в г. Нытва состоит из Сr, Pb, Sn, Ni, Zn, Co, V характерных для выбросов металлургической отрасли. В г. Соликамске зафиксированы очень высокие значения (Кр> 500) по Sn, Mo, Ni и Cr, причем лидирует Sn, как результат выбросов бумагоделательной промышленности. Олово находится на втором месте и в ассоциации аномальных микроэлементов, поступающих в снежный покров на территории г. Пермь, что, по-видимому, так же связано с деятельностью ЦБК в пос. Голованово и ЦБК в г. Краснокамске. Представление о нагрузке, характеризующей суммарное воздействие ассоциации аномальных микроэлементов, на снежный покров дает показатель Zp в г. Соликамске.