Исследовательская работа "Тенденция изменения климата на основе метеорологических наблюдений в п. Амазар"

Шаг в будущее

Россия, пгт Амазар Могочинского района Забайкальского края

Тенденция изменения климата на основе метеорологических наблюдений в п. Амазар

Автор: Тетерина Карина Константиновна, ученица 9 А класса МОУСОШ № 102

Научный руководитель: Резникова Надежда Владимировна, учитель географии МОУСОШ № 102

Шаг в будущее

Тенденции изменения климата на основе метеорологических  наблюдений в п. Амазар

Тетерина Карина Константиновна

Россия, Забайкальский край, пгт Амазар МОУСОШ № 102, 9А класс

Аннотация

Представляем вашему вниманию научно-исследовательскую работу, материалы которой в настоящее время являются актуальными и ценными для экологического мониторинга процессов, происходящих в атмосфере Земли. Наша научно-исследовательская работа является долгосрочной. Изучение и накопление статистического материала по представленной в работе проблеме началось в 2015 году и продолжается до сих пор. В работе же мы обобщим данные о температурах, зарегистрированных  за 8 лет на школьной географической площадке и материалы летописи погоды п. Амазар с 1911 года

          Цель: выявить закономерности изменения климата в п. Амазар на основе метеорологических наблюдений

Методы и приемы, используемые в работе:

Теоретические:

- изучение информационных источников по проблеме изменения климата на планете Земля, на территории России

- анализ многолетних статистических данных, представленных в информационных источниках

Практические:

-многолетний мониторинг метеорологических условий в поселке Амазар на школьной географической площадке ( 2015-2022гг)

-исследование метеорологических условий с использованием цифровой лаборатории Relion

-   оформление графического материала на основании собранных данных, его обобщение и анализ

Шаг в будущее

Тенденции изменения климата на основе метеорологических  наблюдений в п. Амазар

Тетерина Карина Константиновна

Россия, Забайкальский край, пгт Амазар МОУСОШ № 102, 9А класс

План исследований

Проблема: в нашей исследовательской работе мы рассмотрели проблему глобального потепления на примере нашего поселка.

 Гипотеза: предполагаем, что климат в п. Амазар меняется со временем. Наблюдается повышение среднегодовых температур воздуха.

Теоретические методы, которые мы будем использовать при проведении работы, позволят познакомиться с разными взглядами на проблему и понять общепланетарные тенденции изменения климата. Нам необходимо в процессе исследования расширить свои знания о таком понятии как климат. Разобраться в значении метеорологических наблюдений для экологического мониторинга за воздушной оболочкой Земли – атмосферой.  Кроме этого, выявить причины потепления и понять, как оно влияет на биосферу, на хозяйственную деятельность человека. Основополагающими информационными источниками нашей работы необходимо считать следующие:

1) natural-sciences.ru 

, 2) www.ekoenergy.org ,  3) Pogodaiklimat.ru

           Для подтверждения выдвинутой гипотезы наиболее важными считаем практические методы. Практическая часть нашей работы проводится на протяжении нескольких лет.  С 2015 года мы  в нашей школе проводим  ежедневную регистрацию погодных явлений и ведем школьный календарь погоды (приложение, рис 1). Погодные условия фиксируются с использованием оборудования школьной географической площадки: термометр, барометр, гидрометр, флюгер. А также, с 2021 года используется цифровая лаборатория Relion. Из всех показателей погоды, главный, динамику которого мы проанализируем в нашей работе это температура. Такое обстоятельство не случайно и связано с утверждением о глобальном потеплении (повышении среднегодовых температур).  Температура воздуха регистрируется ежедневно, вносится в календарь погоды. Затем вычисляется среднемесячное значение температур. Для этого складываются все зарегистрированные суточные температуры, сумма делится на количество дней в месяце. Когда собраны все показания за год по среднемесячным температурам вычисляется среднегодовая температура- складывается среднемесячная температура всех месяцев и делится на 12 ( количество месяцев в году).

Так как проведенные нами наблюдения за восемь лет не могут показать реальную картину изменений среднегодовых значений температур, мы использовали данные из Летописи погоды п. Амазар, размещенные на официальном сайте Pogodaiklimat.ru, собранные с 1911 года.  Все собранные нами данные мы обобщим, систематизируем и для наглядности оформим графически. Все графические материалы проанализируем, сделаем выводы и умозаключения, на основании которых опровергнем или подтвердим выдвинутую гипотезу.

Шаг в будущее

Тенденции изменения климата на основе метеорологических  наблюдений в п. Амазар

Тетерина Карина Константиновна

Россия, Забайкальский край, пгт Амазар МОУСОШ № 102, 9А класс

Научная статья

         Уже очень долгое время проблема изменения климата является актуальной,  очень много  об этом говорится в разных источниках. В информационной сети интернет огромное количество статей, которые пестрят заголовками о глобальном потеплении, о страшных последствиях такого потепления. Старожилы нашего поселка также утверждают, что в последние годы стало значительно теплее, нежели во времена их молодости. Очень часто при этом слышны возмущения, что погода «испортилась, стала совсем непредсказуемой». Изучая информационные источники, мы сделали выводы о неоднозначности взглядов на представленную проблему. Часть исследователей утверждают, что изменения климата вполне закономерное явление и наблюдается определенная периодичность: то потепление, то похолодание. Представители другого мнения однозначно утверждают, что происходит глобальное потепление. Чтобы самостоятельно разобраться в представленной проблеме была выбрана данная тема исследовательской работы.

Задачи нашей исследовательской работы:

1. Изучить теоретические вопросы по проблеме потепления климата
2. Обобщить метеорологические наблюдения, проводимые в нашей школе в период с 2015 по 2022 год, а также данные Летописи погоды п. Амазар
3. Определить способы решения проблемы потепления в п. Амазар

Проблема потепления климата

      Среди глобальных экологических проблем, на первое место мировое сообщество ставит изменение климата. Изменение климата в истории человечества - одна из самых важных и вместе с тем наиболее естественная характеристика естественной среды. За 200 млн. лет климат Земли непрерывно менялся, но никогда это не происходило столь быстро, как сейчас (https://natural-sciences.ru/).  Изменение климата – это значительное и продолжительное изменение статистического распределения погодных условий, которое может происходить в период от десятилетий до миллионов  (

https://www.ekoenergy.org)

За последнее столетие климат на земле потеплел на 0,5 0С - факт беспрецедентный в геологической истории нашей планеты. Однако, глобальное потепление, наблюдающееся за последнее столетие, особенно за последние 30-50 лет ( https://natural-sciences.ru/) .  

Причинами потепления климата, по мнению ученых – исследователей всего мира являются:

1.   Выбросы CO2 в атмосферу, являющегося побочным продуктом сжигания ископаемого топлива. (https://www.ekoenergy.org )
2.  Водяные пары, метан, закись азота, хлорфторуглероды, которые поглощают инфракрасное тепловое излучение с поверхности Земли, нагреваемой солнечным светом (https://natural-sciences.ru/ )
3. Потеря лесных и водно-болотных территорий, которые могли бы накапливать CO2, также усиливает эффект потепления (https://www.ekoenergy.org)

         Потепление климата влечет за собой как отрицательные, таки положительные последствия.

         К положительным последствиям изменения климата можно отнести следующие факторы: 1) Уменьшение отопительного периода и, как следствие, снижение затрат на производство тепловой и электроэнергии, сохранение природных ресурсов, используемых в качестве топлива. 2) Увеличение вегетационного периода и суммы эффективных температур, что в годы с достаточным увлажнением повышает урожайность сельскохозяйственных культур. 3) Уменьшение расходов на строительство зданий. 4) Наполнение озер в многоводный период с последующим восстановлением их экосистемы 5) Увеличение продолжительности рекреационного периода. (https://zabgidromet.ru/ )

        К отрицательным последствиям относятся: 1) Изменение пространственного распределения переносчиков инфекционных заболеваний. 2) Увеличение сроков активности клещей – переносчиков клещевого энцефалита. 3) Деградация многолетней мерзлоты и, как следствие, снижение устойчивости зданий и сооружений, построенных на мерзлотных грунтах 4) Выпадение атмосферных осадков в многоводный период выше нормы, что влечет собой затопление территорий, угрозу жизни людей и других видов, разрушение объектов инфраструктуры, эрозию почвы и т.д. (https://zabgidromet.ru/) 5) Изменение климата усиливает круговорот воды, что в одних регионах приводит к интенсивным осадкам и связанным с этим наводнениям, а в других – к экстремальным засухам.  Изменение климата влияет на характер выпадения осадков.  (https://news.un.org/)

          Таким образом, на основании изучения теоретического материала мы сделали следующие выводы:

1. Климат на планете Земля изменяется. Среднегодовые температуры воздуха увеличиваются
2. Основной причиной потепления климата является «парниковый эффект». Это явление, происходящее в атмосфере за счет накопления парниковых газов, которые способствуют накоплению тепла у поверхности Земли и повышению температур.
3. Основным «парниковым» газом является углекислый газ. Источником углекислого газа является хозяйственная деятельность человека. Кроме углекислого газа парниковый эффект вызывает метан, который образуется на свалках за счет процессов гниения.
4. Потепление климата не только определяет положительные последствия, но и  отрицательно сказывается на функционировании биосферы. Изменяются все компоненты природы, при этом некоторые из них могут измениться безвозвратно. Данное обстоятельство снижает устойчивость экосистем и их гибель. Для нас, как для территории широкого распространения многолетней мерзлоты особенно важно то, что потепление приводит к ее таянью.

         Понимая масштабы проблемы потепления климата, мы решили выяснить  действительно ли климат  меняется повсеместно и потепление происходит и на территории нашего поселка.

Динамика температур воздуха в п. Амазар

   Поселок Амазар находится в Забайкальском крае, на высоте 472 м над уровнем моря.  Поселок находится в межгорной котловине. Это приводит к температурным инверсиям на территории поселка – холодный воздух скапливается у поверхности земли в котловине. Такая циркуляция воздуха уменьшает рассеивающую способность атмосферы, все выбросы скапливаются над поселком.

        Координаты нашего поселка 53 градуса северной широты, 120 градусов восточной долготы. Данные координаты соответствуют области умеренного резко континентального климата.  Забайкальский край – одна из самых крупных территорий России с распространением многолетней мерзлоты.  Если допустить протаивание многолетней мерзлоты, произойдет изменение экосистемы поселка. Протаивание мерзлоты приведет также к проседанию грунта, что может способствовать разрушению крупных конструкций ( например, многоэтажных домов, промышленных предприятий), а также подтоплению и заболачиванию территорий за счет повышения уровня грунтовых вод.  Резко континентальный климат проявляется в больших температурных амплитудах как в течение года, так и в течение суток. При таких перепадах среднегодовые температуры в среднем не поднимаются выше нуля, их значение всегда отрицательное.

        По материалам диссертации Смахтина Виталия Константиновича мы пришли к выводу, что климат Забайкальский край характеризуется общемировой тенденцией повышения среднегодовых температур.  Анализ изменения температуры воздуха в Забайкальском крае по месяцам показал, что наибольшее изменение происходит в феврале. За последние 60 лет температура февраля увеличилась на 4,3°С. Значительные изменения также произошли в марте (2,8°С), апреле (2,5°С) и мае (1,9°С). Менее значительное увеличение в 1°С отмечается в августе, октябре и декабре. С 1951 по 2010 гг. средняя температура воздуха увеличилась по Амурскому бассейну (к которому относится п. Амазар) на 1,84°С. ( приложение, рис.2)По данным представленных Виталием Константиновичем материалов в  Могоче  увеличение средней годовой температуры в период с 1951 по 2010 зафиксировано на 1,9градуса. При анализе средней температуры воздуха по сезонам, определено, что с 1951 по 2010 гг. средняя температура воздуха за холодный период (октябрь – апрель) увеличилась на 2,1 °С. Средняя температура воздуха теплого периода (май-сентябрь) за последние 60 лет увеличилась на 1,4°С. (Смахтин Виталий Константинович, https://www.rshu.ru/).

   О потеплении климата в Забайкальском крае говорится на сайте  и другого официального  источника – Забгидромет: «Изменения средней годовой температуры воздуха хорошо согласованы между собой по всей территории Забайкальского края. За последние 70 лет средняя температура воздуха повысилась на 2,2 °C по данным 20 метеорологических станций. Потепление главным образом сказывается на повышении температуры воздуха в феврале, марте и апреле». ( https://zabgidromet.ru/). Таким образом, в Забайкальском крае в целом отмечается повышение среднегодовых температур – тенденция глобального потепления. Как же обстоят дела в нашем поселке?

        Мы проанализировали годовой ход температур в п. Амазар за 8 лет ( 2015-2022гг). Это период наших метеорологических наблюдений на школьной географической площадке( приложение, фото1-3). Данные наших наблюдений мы вносим в школьный календарь погоды ( приложение, рис 1), который хранится в школе. В данной работе мы обобщили накопленные данные. Вывели среднемесячные значения температур по каждому месяцу в году и оформили результаты графически ( приложение, диаграмма 1). На графике построили 8 кривых ( соответственно годам наблюдения). Годовой ход графиков сравнили между собой и выяснили, что он практически не отличается. Каждый год среднемесячная температура колеблется в 1-2 градуса. Поэтому графики практически накладываются друг на друга. Таким образом, сделали вывод, что за последние восемь лет климат нашего поселка не изменился. Однако, из информационных источников выяснили, что значительные изменения температур можно зафиксировать по наблюдениям в 50-100 лет. На основании этого обстоятельства мы проанализировали среднегодовые температуры, зарегистрированные в поселке Амазар с 1911 года. По историческим данным метеостанция в поселке появилась в начале 1900 годов. Данные взяли на официальном сайте Pogodaiklimat.ru ( приложение, таблица 1). По статистическим материалам для наглядности составили столбчатую диаграмму ( приложение, диаграмма 2).  С 1911 года по 1940 год среднегодовые температуры примерно одинаковые ( в среднем -5 градусов).  В дальнейшие годы колебания температур более заметные. Чтобы не перегружать график данные были взяты начиная с 1940 года, через каждые два года. В результате выявили динамику. С 1940 года до 1970 гг. проявляются отдельные годы, когда среднегодовая температура повышается (1948, 1958, 1960,1962,1964, 1968). При общей картине в -5 градусов. После 1970 года картина меняется. Теперь чаще проявляется более высокая температура по сравнению с предыдущими годами ( в среднем от – 4 до -2 градусов). Свойственная нашему поселку среднегодовая температура -5 градусов проявляется редко, в отдельные годы (1986, 2000гг). Соответственно, температура воздуха в нашем поселке увеличилась в период с 1940 по 2000 года (60 лет) в среднем на 0,9 градуса. В последние годы, за период наших наблюдений, среднегодовая температура составила - 2, 8 градуса. Что означает, что температура с 2000 года по 2022 год изменилась на 1, 2 градуса, что выше, чем в предыдущем периоде. В результате, наши расчеты и выводы совпали в целом с общей картиной изменения климата Забайкальского края.  Повышение температуры за 111 лет (с 1911 по 2022 годы) составило 2, 2 градуса. Такое повышение можно считать очень значительным. Ведь по научным данным повышение температуры даже 1-1,5 градуса за 100 лет может привести к серьезным изменениям в экосистеме.

       Тенденция к повышению среднегодовых температур доказывается и гидрологическими данными. Основные показатели в режиме рек, на которые оказывает влияние потепление – это ледостав и ледоход. Изучив информационные источники, мы пришли к выводу, что сроки ледостава и ледохода на наших реках изменились. По собранным данным выяснилось, что в среднем по территории Забайкальского края даты начала ледостава сдвинулись на 4 дня в сторону более позднего замерзания. По Амурскому  бассейну, к которому относится река Амазар, смещение составило 3 дня. Даты окончания ледостава в среднем по Забайкалью, в том числе на реке Амазар сдвинулись на 3 дня в сторону более раннего вскрытия. По реке Амазар ( Амурский бассей)  это смещение составило 2 дня. Изменение дат начала и окончания ледостава, соответственно, привели к изменениям его продолжительности. (Смахтин Виталий Константинович, https://www.rshu.ru/)  Ледостав на реках  уменьшился ( приложение, рис 3)

Что могло стать причиной повышения температур в нашем поселке? Во-первых, атмосфера нашего поселка не изолирована от атмосферы России, Забайкальского края  и мира в целом. За счет глобальной циркуляции воздуха на наш поселок влияют общие выбросы углекислого газа и других парниковых газов со всех стран мира, также как и выбросы в атмосферу от хозяйственной деятельности людей нашего поселка влияют на общую картину во всем мире. Во-вторых, в поселке за последние годы стремительно сокращаются лесные угодья  вблизи поселка как за счет вырубок, так и за счет лесных пожаров. Лес главный борец с углекислым газом атмосферы. В – третьих, ежегодные лесные пожары также являются источником углекислого газа ( при сгорании древесины выделяется углекислый газ). В-четвертых, вблизи поселка при строительстве ЦБК было создано водохранилище, в русле реки Амазар. Как отмечает Евгения Павловна Кулакова «На протяжении последних 20 лет река испытывает сильнейшее антропогенное вмешательство. Самым масштабным вмешательством является создание водохранилища в среднем течении реки. Поверхностный слой воды за счет замедления скорости течения прогревается интенсивнее, поэтому  температура  воды увеличивается» (cyberleninka.ru). Из-за высокой теплоемкости воды она накапливает тепло и отдает его в воздух, что  способствуют повышению температуры на близлежащих территорий.  В- пятых, наличие вблизи поселка свалки твердых бытовых отходов. В процессе гниения в атмосферу также выделяются парниковые газы.

Способы решения проблемы

      Результаты нашего исследования заставили задуматься над серьёзными изменениями, которые уже происходят в климатической системе. Полностью изменить ситуацию не возможно. Скорее всего среднегодовые температуры воздуха продолжат повышаться. Об этом свидетельствуют и все прогнозы метеорологов и климатологов. Наша задача, как жителей не только поселка Амазар, но и планеты Земля сделать так, чтобы это повышение было минимальным.  Прежде всего необходимо привлечь внимание людей к данной проблеме. Мы провели урок-конференцию в 9-х классах нашей школы на тему «Проблема изменения климата», на котором представили результаты исследования. Кроме этого, в 2021-2022 году приняли участие в общероссийском проекте Молодежного клуба Российского Географического общества «Фенологические наблюдения», в рамках которого работали по теме «Гидрометеорологические наблюдения». В рамках данного проекта мы ежедневно фиксировали показатели погоды и вносили их в единую общероссийскую систему. Этот проект направлен на отслеживание изменений климата на территории России школьниками.  

       Учитывая проблемы с амазарскими лесами, необходимо предпринимать меры по восстановлению лесов, озеленению поселка. В нашей школе также несколько лет реализуется проект по озеленению поселка и пришкольной территории.

       Существуют также рекомендации для населения о переводе машин с бензиновых и дизельных двигателей на газовые. Очень эффективно отказаться от автомобиля в пользу велосипеда особенно на летний период.

      Сократить количество свалок, на которых образуется такой парниковый газ как метан, за счет вторичной переработки сырья.

       По результатам проведенной работы можно утверждать:

1.   Глобальное потепление действительно существует. В мире данная  проблема отмечается во всех странах, в том числе в России. Существует большое количество работ, в которых отмечается повышение среднегодовых температур в Забайкальском крае.
2. Изучив динамику температур в нашем поселке мы пришли к выводу, что в Амазаре также происходит глобальное потепление.  Повышение температур происходит очень быстрыми темпами. Причем нам трудно это заметить, так как изменения растянуты во времени (заметны они становятся за период 50-100 лет). Поэтому важно следить за температурой, фиксировать ее регулярно.
3. Главная задача современных людей снизить темпы повышения температур. Для этого необходимо правильно вести хозяйство, снизить отрицательное воздействие на окружающую среду.  А для этого нужно осознать существующую проблему, понимать, что она действительно существует.

             Наша работа является практически значимой, так как в ней поднимается глобальная проблема потепления климата. Мы обобщили собранный материал и доказали на примере нашего поселка, что среднегодовые температуры воздуха повышается. Материалы нашего исследования можно использовать для общероссийского мониторинга окружающей среды, для научных работ. На основании работы предполагаем проводить просветительские мероприятия для школьников и родителей. Опыт проведения таких мероприятий уже есть: в 9 а классе прошел урок-конференция по данной теме, в 2021 году мы приняли участие в региональном Экоуроке, где одна из проблем, которая прозвучала была проблема изменения климата. Метеонаблюдения на нашей школьной географической площадке ведутся. Значение таких наблюдений большое не только для п. Амазар, но и, в целом, для всего человечества. Поэтому данная работа  будет продолжена.

Список информационных источников.

1. www.natural-sciences.ru

2. www.ekoenergy.org

3. www.Pogodaiklimat.ru

4. https://natural-sciences.ru

5. https://zabgidromet.ru/

6. https://news.un.org

7. https://www.rshu.ru/

8. www.cyberleninka.ru

Приложение

Фото 1-3. Метеонаблюдения на географической площадке  2015 год,  2021 год 5А -8Акласс

Рис 1 Календарь погоды МОУСОШ № 102 ( пример оформления)

Рис 2. Распределение величины линейного тренда изменений средней годовой температуры воздуха на территории Забайкалья за 1951-2010 гг. (https://www.rshu.ru/)

Рис 3.Распределение величины линейного тренда изменений средней продолжительности ледостава на территории Забайкалья за 1958-2008 гг. (https://www.rshu.ru/)

Диаграмма 1. Ход годовых температур в п. Амазар 2015-2022 гг по данным календаря погоды

Диаграмма 2. Динамика среднегодовых температур в п. Амазар 1940-2022 гг ( составлена по данным Pogodaiklimat.ru)

Таблица 1. Среднегодовая температура воздуха в п. Амазар 1911-2022 ( по данным Pogodaiklimat.ru и календаря погоды МОУСОШ № 102 2015-2022)