Аннотация:Снежный покров – неотъемлемая компонента геоценозов умеренных и высоких широт, один из сильнейших регулирующих механизмов в системе «атмосфера – подстилающая поверхность».
В Северном полушарии в зимний период осадки выпадают преимущественно в виде снега, образуя на поверхности земли снежный покров. В Арктике снежный покров лежит круглый год, в умеренных широтах – до шести - восьми месяцев, на широте 45о – около месяца. Широкая распространённость снежного покрова определила его значительную климаторегулирующую и стокоформирующую роль.
При этом снежный покров представляет собой неоднородное физическое тело, характеристики которого обладают очень высокой изменчивостью. От состояния снежного покрова, продолжительности его залегания и интенсивности таяния в значительно мере зависит хозяйственная деятельность человека. С одной стороны, снег – мощный изолятор и потому - необходимое условие ведения сельского хозяйства в регионах с отрицательными зимними температурами, с другой стороны, в процессе трансформации в период снеготаяния снежный покров может представлять собой значительную опасность.
Изучение снежного покрова – глобальная проблема. Можно выделить 3 основных способа его исследования:
• Контактные наблюдения.
• Дистанционное зондирование Земли.
• Моделирование снежного покрова.
Регулярные контактные наблюдения за снежным покровом были организованы по инициативе А.И.Воейкова. Сегодня измерения характеристик снежного покрова проводятся на обширной сети станций и постов Росгидромета. Метод контактных наблюдений - самый точный и привлекательный из выше перечисленных, т.к. позволяет получить наиболее полную и достоверную информацию о снежном покрове. Однако контактные наблюдения за снежным покровом, в особенности, снегомерные маршруты, очень трудозатратны и недоступны во многих важных с точки зрения изучения снежного покрова регионах. Эту проблему удалось решить методами дистанционного зондирования Земли: современные спутниковые системы позволяют получать информацию о снежном покрове в любой точке Земли. Но точность измерений у различных спутниковых систем значительно варьируется и определяется их задачами и стоимостью. Данные, находящиеся в открытом доступе, как правило, не отвечают требованиям точности. С этой точки зрения наиболее привлекательным и доступным представляется метод моделирования снежного покрова. При достаточно точных исходных метеорологических данных результаты, полученные методом моделирования, позволяют получать полное представление о свойствах снежного покрова.
Разработано большое количество моделей снежного покрова с различной степенью детальности описания физических процессов, наблюдаемых в снежном покрове. В данной работе рассмотрена модель динамики снежного покрова SNOW-17, разработанная Национальной Службы Погоды США. Как и для большинства моделей снежного покрова, в ее основе лежит величина коэффициента таяния, который определяет темпы аккумуляции и разрушения снежного покрова. Как правило, ввиду слабой изученности пространственной и временной изменчивости коэффициента таяния он принимается постоянной величиной для лесной и для полевой части водосбора.
Целью данной работы являлась параметризация модели динамики снежного покрова SNOW-17. В качестве рассматриваемых параметров модели были выбраны имеющие наибольшие вес в модели SNOW-17, то есть коэффициент таяния и температура воздуха, при которой начинается таяние снежного покрова.
Существует два подхода к параметризации любой модели:
• параметризация путем оптимизации (калибровки), то есть моделирование с использованием параметров, полученных перебором их значений в заданном диапазоне с определенным шагом, и дальнейший выбор значений параметров с помощью различных критериев качества
• параметризация путем расчета «априорных» параметров на основе экспедиционных данных или эмпирических зависимостей.
В данной работе был задействован второй подход, то есть расчет параметров по эмпирическим зависимостям. Нахождение «априорных» параметров определяет актуальность работы: в отличие от стандартных методик моделирования снежного покрова с использованием постоянного коэффициента таяния, значения которого были получены на основе экспедиционных исследований, в данной работе будет рассмотрена методика расчета коэффициента таяния как функции от времени и характеристик водосбора.
В ходе работы были решены следующие задачи:
• создание базы данных:
выбор точек;
оценка репрезентативности рядов метеорологических данных;
подготовка исходных данных для расчета параметров и моделирования;
• расчет параметров;
• моделирование характеристик снежного покрова с распределенным и постоянным коэффициентом таяния;
• сравнение результатов моделирования с данными снегомерных съемок.