Разнообразие и сложность рельефа, значительные колебания высот в сочетании с сезонными особенностями циркуляции атмосферы, создают большое разнообразие в температурном режиме территории. В целом для температуры воздуха характерно её увеличение с запада на восток и уменьшение с увеличением абсолютных высот.

3. Прогноз температуры воздуха как фактора возникновения засухи

Локальные изменения температуры воздуха могут быть связаны с адвекцией воздушных масс, с притоком (оттоком) тепла при турбулентном теплообмене, с фазовыми превращениями воды, с вертикальными смещениями частиц воздуха и изменениями давления на данном уровне.

В приземном слое для прогноза температуры наиболее важное значение имеют адвективный фактор, турбулентный, лучистый теплообмен и фазовые превращения воды. Их количественный подсчёт весьма затруднён. Поэтому при прогнозе температуры в приземном слое рассчитывают адвективные и трансформационные изменения температуры с учётом её суточного хода.

Прогноз температуры осуществляется по следующей схеме:

1. По исходным и прогностическим приземным картам определяется воздушная масса, которая будет располагаться в данном районе в срок прогноза. Особое внимание обращается на возможность резкой смены воздушных масс в связи с прохождением атмосферного фронта. Характеристики температуры воздушной массы, приход которой ожидается в данный район, являются начальной основой для прогноза [3].

Однако на исходной карте погоды эти характеристики относятся лишь к начальному моменту времени. Кроме того, на них может влиять облачность, ветер, состояние подстилающей поверхности. На эти факторы обращается внимание при сопоставлении начальных температур по исходной карте в районе, для которого составляется прогноз, и в районе, откуда ожидается поступление воздушной массы в срок действия прогноза. Очевидно, что такое сопоставление позволяет оценить величину ожидаемого адвективного изменения температуры. Также, можно определить адвективное изменение температуры, построив прогностические траектории движение частиц.

Из первого начала термодинамики известно, что изменения температуры воздуха в некоторой точке атмосферы могут быть вычислены по формуле:

,

где Т- температура воздуха;

u и v – составляющие фактического ветра;

Адвективное изменение температуры воздуха обусловлено его горизонтальным перемещением. Нередко оно превышает 10ºС за несколько часов, например при прохождении фронтальных разделов.

Локальные изменения температуры, обусловленные упорядоченными вертикальными движениями воздуха, близки к адвективным и так же могут достигать 10-12ºС за 12 часов.

Изменения температуры, обусловленные притоком тепла, зависят от турбулентного переноса тепла, лучистой энергии и фазовыми преобразованиями пара и воды в атмосфере.

На изменения температуры воздуха в атмосфере большое влияние оказывает подстилающая поверхность. Поэтому в качестве дополнения к уравнению притока тепла привлекается, как краевое условие на нижней границе атмосферы уравнение для теплового баланса для поверхности Земли.

4 Причины возникновения засухи

В агрономической литературе широко распространено представление, что местом зарождения засухи являются пустынные и полупустынные районы Средней Азии, откуда она распространяется в районы Заволжья, на Северный Кавказ, на Украину, в Центрально-Черноземные области [4]. Такое объяснение происхождения засухи легко согласуется с представлениями, а жарком и сухом климате Средней Азии, граничащей с районами, наиболее часто подвергающимися действию засух. Оно подкрепляется еще и тем, что часто во время засух наблюдаются горячие и сухие ветры с юго-восточной и восточной составляющей, что как бы подтверждает среднеазиатское их происхождение. На основании этого пред­ставления о зарождении и распространении засух были разработаны планы и мероприятия по борьбе с ними. Главным мероприятием предполагалось насаждение лесных полос в качестве заслонов на пути движения засухи с юго-востока. Система лесных полос, ориентированных поперек господствующих ветров, главным образом между Уралом и Каспийским морем, должна была преградить путь засухам на Поволжье, Северный Кавказ, Украину и другие районы. Однако лесные полосы хотя и могут служить одним из действенных средств борьбы с суховеями, но не как физическая преграда на пути юго-восточного потока, а как система полезащитных насаждений, влияющих, прежде всего, на турбулентный обмен в межполосном поле.

Изучение природы засух, основанное на современных методах исследований, показало несостоятельность представлений о среднеазиатском их происхождении. Материалы наблюдений показывают, что в летнее время в период засух над районами Средней Азии в большинстве случаев располагается область пониженного атмосферного давления, в то время как над юго-восточными районами Европейской территории России устанавливается область повышенного давления. Такое распределение атмосферного давления исключает возможность передвижения воздуха из Средней Азии (из мест с относительно низким давлением) в юго-восточные районы Европейской территории России (в места с относительно высоким давлением).

Причиной возникновения засухи в юго-восточной части России в подавляющем большинстве случаев являются циркуляционные процессы в северном полушарии, обусловливающие вторжение холодных масс с севера или с северо-запада. Эти вторжения осуществляются в виде антициклонов, сформировавшихся в массе арктического воздуха, характеризующегося сравнительно низкой температурой, небольшим содержанием влаги, высокой прозрачностью, и приносящих ясную сухую погоду.

В этих условиях солнечная радиация сильно нагревает подстилающую поверхность, от которой нагревается приземный слой воздуха. Повышение температуры влечет за собой понижение относительной влажности воздуха и увеличение дефицита влажности. Нисходящие движения воздуха, наблюдающиеся в антициклоне, приводят к еще более быстрому прогреванию и увеличению дефицита влажности. Таким образом, арктический воздух за короткое время трансформируется в жаркий сухой воздух.

Высокая температура и низкая влажность такого воздуха обус­ловливают интенсивное испарение с поверхности почвы и повышенную транспирацию растений, что приводит к большому расходу почвенной влаги, запасы которой атмосферными осадками не пополняются. Возникают условия образования несоответствия расхода почвенной влаги ее приходу, растения начинают испытывать недостаток влаги, наступает засуха. Поступление свежих порций арктического воздуха усиливает процессы иссушения почвы, интенсивность засухи возрастает.

Движение воздуха в антициклонах происходит по часовой стрелке, поэтому при северных вторжениях на южной периферии антициклона могут наблюдаться восточные и юго-восточные ветры.

Иногда засухи обусловливаются положением субтропических антициклонов, медленно смещающихся в общем западно-восточном переносе на широте 40—50° и являющихся препятствием для распространения на юг циклонических образований с дождливой погодой.