1.4. Атмосферные осадки

Режим увлажнения Восточной Сибири определяется как условиями циркуляции, так и ее большой удаленностью от источников увлажнения со стороны Атлантики и отгороженностью от Тихого океана горными хребтами.

В Красноярском крае и Иркутской области распределение осадков по территории отличается большой пестротой, связанной с рельефом. Наветренные южные и западные склоны даже небольших возвышенностей получают осадков больше, чем закрытые долины и котловины. Западную часть Среднесибирского плоскогорья можно рассматривать как переходную зону к сухим континентальным районам Восточной Сибири. За год здесь выпадает 600—700 мм осадков. На высоких водораздельных участках (плато Путорана) осадков выпадает значительно больше— свыше 1200 мм. В долине Енисея, в междуречье Нижней Тунгуски и Ангары, до их устья, годовое количество осадков изменяется весьма существенно — от 500 до 1000 мм. На юге Красноярского края в Минусинской котловине, со всех сторон окруженной высокими горами, выпадает менее 400 мм. Здесь создается местный фёновый эффект, что дополнительно снижает общее небольшое количество осадков, так как, прежде чем проникнуть в Минусинскую котловину, юго-западные и западные потоки преодолевают высокогорные области Кузнецкого Алатау, Западного Саяна и хребта Танну-Ола.

С увеличением высоты местности количество осадков резко возрастает. Свыше 1200 мм выпадает на склонах высокогорной части Западного и Восточного Саяна. На западных и северозападных склонах Ойского хребта плювиометрический градиент превышает 65 мм на 100 м высоты. На наветренных склонах осадки увеличиваются в среднем на 40% по сравнению с осадками на предгорной равнине, а на подветренной уменьшаются на 35 % по сравнению с максимальным количеством осадков на возвышенности. Водораздельный хребет Восточного Саяна, вытянутый с юго-востока на северо-запад, является резко выраженной климатической границей: к югу и юго-западу расположена влажная (свыше 1200 мм) область Восточного Саяна, к востоку и северо-востоку — континентальная сухая полоса Саянской горной страны (менее 400 мм осадков за год).

Между долиной Лены на севере и оз. Байкал на юге расположена сложная система хребтов и нагорий. На западных наветренных склонах хребтов (Приморский, Байкальский, Хамар-Дабап, предгорья Восточного Саяна) осадков выпадает за год в два-три раза больше, чем на подветренных склонах. На склонах Хамар-Дабана, обращенных к юго-западной части оз. Байкал, выпадает свыше 1500 мм. Влага сюда поступает с северо-западными ветрами. За этой системой хребтов находятся глубоко врезанные сухие долины, где в зависимости от их направления, строения и степени закрытости количество осадков изменяется от 350 до 450 м.

На оз. Байкал и в узкой полосе его побережья под влиянием глубокой котловины, в которой расположено озеро, количество осадков понижается. Наиболее засушлив район о. Ольхон, где наблюдается всего 240 мм осадков в год.

На значительной части огромной территории Якутии простираются мощные горные хребты и нагорья — Верхоянский, Черского, Сунтар-Хаята, Алданское и другие, которые обусловливают весьма сложное и неравномерное распределение осадков. На западе Якутии, на территории, ограниченной р. Леной, осадки убывают с севера на юг и с запада на восток, но их изменения по территории невелики — от 400 до 300 мм. Мощные горные цепи Верхоянского хребта, ориентированные в меридиональном направлении и изменяющие направление в устье р. Алдан, при его слиянии с р. Леной, на широтное, резко нарушают эту закономерность. На северо-востоке Якутии, на наветренных склонах Верхоянского хребта может выпасть до 800 мм осадков за год, причем на высотах выше 1000 м плювиометрические градиенты еще не имеют отрицательных значений. Много осадков (до 700 мм) выпадает на Алданском нагорье, в то время как в Яя-ской межгорной впадине (район Оймякона) выпадает всего 200 мм осадков за год.

Во внутренних районах Забайкалья, защищенных горными хребтами (Витимское плоскогорье), в долинах рек Селенги и Уды и нижнем течении р. Онон, в Верхнеангарской, Муйско-Куандинской, Баргузинской межгорных котловинах, а также на побережье озер Барун-Торей и Зун-Торей количество осадков за год составляет 350—400 мм.

Формирование климатических особенностей Дальнего Востока связано прежде всего с наличием здесь муссонной циркуляции, в образовании которой решающую роль играет термический контраст суша—море. В этом районе соприкасаются обширнейший материк Евразии с величайшим Тихим океаном. Наличие термического контраста вызывает формирование сезонных центров действия атмосферы — зимнего антициклона и летней депрессии над материком —и пульсацию алеутского минимума и тихоокеанского максимума над океаном.

В Приморском крае на географическое распределение осадков наиболее существенное влияние оказывает горный хребет Сихотэ-Алинь. Характер сочетания долин и отрогов, экспозиция склонов вносят определенное разнообразие в распределение осадков. Повышенным годовым количеством осадков (800— 900 мм) характеризуются долины, ориентированные широтно и с северо-востока на юго-запад. Наибольшее количество осадков за год (900—1200 мм) выпадает на склонах северной части горной страны Сихотэ-Алинь. Хорошо увлажнено западное побережье Японского моря, особенно от бухты Ольга до мыса Золотой (900 мм, местами больше), и западный склоны Сихотэ-Алиня (900—1000 мм), что объясняется выходом во второй половине лета юго-западных циклонов и тайфунов. В направлении к западным районам Приханкайской равнины количество осадков понижается до 750 мм. Внутри центральной части Сихотэ-Алиня в закрытых долинах и котловинах количество осадков уменьшается на 150—200 мм по сравнению с их количеством на открытых вершинах и склонах.

Горизонтальные плювиометрические градиенты значительны в связи с различием в ориентации долин. Так, в бассейне р. Иман на расстоянии 35 км в различно ориентированных долинах осадки изменяются на 150 мм, На возвышенных местах в упомянутом бассейне, открытых юго-западным влажным ветрам, годовой плювиометрический градиент осадков составляет около 75 мм на 100 м высоты. В долинах, где выпадает повышенное количество осадков, на высотах 100—200 м плювиометрический градиент в среднем составляет 140 мм, В широтно ориентированной долине р.

В горных районах Амурской области, на юге Хабаровского края и на восточных склонах Буреинского хребта за год выпадает около 800 мм осадков. В западной части равнинной территории Амурской области за год выпадает 600 мм, к юго-востоку их количество увеличивается до 650 мм, а в прибрежной полосе изменяется от 500 до 700 мм. На большей части Магаданской области количество осадков изменяется от 300 до 400 мм. Однако сложный горный рельеф, разнообразная ориентация орографических препятствий и своеобразное расположение северо-восточной части Азии, омываемой водами холодных морей, обусловливают пятнистость в распределении осадков. Больше всего осадков выпадает на гористых мысах побережья Охотского и Берингова морей — 600 мм и более. На побережье Восточно-Сибирского моря количество осадков не превышает 250 мм за год.

На Камчатке годовое количество осадков убывает с юго-востока (район Паужетских ключей — свыше 2000 мм) на северо-запад ( до 500 мм). На южной оконечности Камчатки и на юго-восточном побережье (Бухта Сторож) и открытых мысах (Озерная, Мыс Африка) выпадает свыше 1000 мм, местами до 1500 мм осадков за год. Сравнительно много осадков выпадает на о. Медном (более 1400 мм). Между Срединным и Восточным хребтами, в центральной части р. Камчатки, а также на севере Корякского национального округа в долине р. Пенжина годовое количество осадков невелико (600 мм).

На северо-востоке полуострова, вблизи бухт и заливов, окруженных горами, годовое количество осадков приближается к 700 мм. На восточном горном побережье выпадает осадков больше, чем на низменном западном, где количество осадков также уменьшается от 1200 мм на юге до 600 мм на севере. Весной и летом, когда господствует зональная циркуляция, западные предгорья и склоны Срединного хребта являются наветренными. Поэтому направление изогиет на полуострове в основном меридиональное.

На о.

В зимний период преобладают обширные малоподвижные южные и юго-западные циклоны, приносящие обильные снегопады. Весной они сменяются частыми ложбинами и гребнями, связанными с преобладанием на Дальнем Востоке зональной циркуляции. Малоподвижные антициклоны вызывают длительные периоды с моросящими относительно небольшими осадками. Летом, особенно во вторую его половину, здесь характерны вхождения интенсивных южных циклонов и тайфунов, приносящих обильные дожди. Осенью под влиянием теплых и сухих антициклонов количество осадков резко уменьшается.

На Курильских островах количество осадков за год повсеместно превышает 1000 мм.

На большей части Восточной Сибири и Дальнего Востока максимум осадков в годовом ходе наблюдается в августе. На Камчатке он местами наблюдается в октябре, а на западном побережье — в марте. Годовой минимум осадков почти повсеместно приходится на февраль, а в Якутии и Магаданской области он растянут на март и апрель.

Отношение осадков холодного периода (ноябрь—март) к осадкам теплого периода (апрель—октябрь) изменяется от 0,2—0,4 на большей части Восточной Сибири и Приморья до 0,8 на Чукотке и 1,0 на востоке Камчатки. В течение лета и осени выпадает до 80% осадков годовой суммы.

Многоводный трехмесячный период в континентальной области Восточной Сибири начинается в июне, в прибрежных районах северных и восточных морей начало его сдвигается на июль, а в узкой полосе побережья Охотского моря и на о. Сахалин — на август. На маловодный трехмесячный период приходится 10—15% годовой суммы осадков.

По соотношению осадков весенне-летнего (март—август) и осенне-зимнего (сентябрь—февраль) полугодий (с) рассматриваемая территория относится к полуконтинентальному типу (1,75 > с? 1,0), ее прибрежные районы — к неконтинентальному (с< 1,0). Относительная годовая амплитуда (разность между суммами осадков в месяцы с максимальным и минимальным их количеством, нормированная по годовой сумме) изменяется от 15% в континентальной чисти территории до 10% на п-ове Камчатка и о. Сахалин.

Степень неравномерности выпадения осадков в течение года можно количественно характеризовать одной величиной — нормированным модулем векторной суммы осадков за 12 месяцев. Так, если осадки выпадают равномерно в течение всего года, то эта величина близка к нулю, а если выпадают в течение короткого сезона (1—2 месяца), то она близка к 100%.

В Забайкалье степень неравномерности выпадения осадков наибольшая на всей территории Советского Союза (70%), т. е. осадки в течение года распределяются крайне неравномерно. В Приморском и отчасти в Хабаровском крае этот индекс составляет 50%, а на остальной территории понижается до 30%, т. е. осадки выпадают более равномерно в течение года. Самое равномерное распределение осадков в течение года наблюдается на п-ове Камчатка, где степень неравномерности понижается до 15% (почти в пять раз меньше, чем в Забайкалье).

Доля жидких осадков в процентах от годовой суммы изменяется от 90% на крайнем юге Приморского края до 40% на побережье Чукотки, твердых — соответственно от 10—20 до 50—60%. Количество твердых осадков здесь составляет 150— 200 мм, а на Камчатке 300—500 мм и более. На ледниках севера Камчатки сумма твердых осадков близка к 800—900 мм.

Твердые осадки на северо-востоке исследуемой территории преобладают уже с конца сентября и исчезают в мае (25 декад). На юге этот период сокращается до 15 декад (с ноября по март). Повсеместно доля смешанных осадков в годовой сумме невелика (до 10%), но в некоторые переходные месяцы на восточном побережье достигает 20—30% месячной суммы. На севере оз. Байкал (район трассы БАМ) продолжительность периода с твердыми осадками в пределах высот 200-—1000 м увеличивается от 6 месяцев (от третьей декады октября до второй декады апреля) до 8,5 (от третьей декады сентября до первой декады июня).

Общее число дней с осадками, когда фиксируется 0,1 мм и более за сутки, с октября по февраль севернее 60° с. ш. достигает 12—15 в каждом месяце. Особенно много дней с осадками на западном побережье Камчатки и на о. Сахалин (около 20). В верховьях р. Вилюй (район Туой-Хая) также более 15 дней в месяце выпадают осадки. На общем фоне особой дождливостью выделяется участок восточного побережья оз. Байкал в районе Баргузина (октябрь — декабрь). Южнее 60° с. ш. число дней с осадками в каждом месяце не превышает 10, но в Хабаровском крае (Софийский Прииск) и в Приморье (Улунга) достигает в отдельные месяцы 13. Весной (март—апрель) число дней с осадками повсеместно не превышает 10, а в Забайкалье уменьшается до 3—4 в месяц. С мая по сентябрь в каждом месяце более чем 10 дней с дождем. Наиболее дождливо в августе, когда даже в Забайкалье около 15 дней с дождем.

Весьма важной характеристикой режима увлажнения является суточный максимум осадков. Он представляет собой наибольшую сумму осадков, выпавшую в течение метеорологических суток (наблюденный максимум). Суточный максимум осадков измеряется осадкомером на многочисленной сети метеорологических станций, его значения могут быть картированы. Это дает возможность получить характеристики осадков, в том числе и рассчитанные (значения суточных максимумов различной обеспеченности), практически для любого пункта. В годовом ходе наибольшие суточные суммы приходятся повсеместно на жидкие (дождевые) осадки.

Обычно суточный максимум осадков является результатом выпадения ливней, охватывающих небольшую площадь и имеющих относительно случайное пространственно-временное распределение. Случайное распределение ливней по территории определяет быстрое затухание связей между значениями суточного максимума осадков на соседних станциях. Суточный максимум осадков существенно зависит от длительности периода наблюдений. Наименьшим возможным периодом следует считать 40—50 лет, а в некоторых районах с большой изменчивостью осадков и сложными физико-географическими условиями (например, Камчатка, Чукотка и Сахалин) и этот период может быть недостаточным. Значения суточных сумм осадков, рассчитанные по данным рядов менее 25 лет, можно считать лишь сугубо приближенными. Суточный максимум осадков 1 % -ной обеспеченности обычно называют первым максимумом. В тех случаях, когда эмпирическая кривая, включающая наблюденный максимум, аппроксимируется логарифмически-нормальной кривой так, что суточный максимум 1%-ной обеспеченности превышает второй и третий наблюденные суточные максимумы менее чем на 50%, значения наблюденного максимума и максимума 1%-ной обеспеченности практически совпадают.

В арктических и субарктических районах рассматриваемой территории суточные максимумы ливневых осадков 1%-ной обеспеченности колеблются от 40 до 60 мм. На остальной территории суточный слой осадков 1%-ной обеспеченности составляет 75—105 мм. Сюда относятся и районы Западного Саяна, Предбайкалья, Баргузинский и Становой хребты, юго-восточная часть Среднесибирского плоскогорья, западный склон Верхоянского хребта, горные районы Корякин, Камчатка и вся территория от Станового хребта до Алданского нагорья. Наибольшие значения суточных максимумов 1%-ной обеспеченности на всей территории Советского Союза оказались на крайнем юге Приморского края —около 310 мм (Краскино 308 мм, Гамов Маяк 309 мм) и на хребте Хамар-Дабан — около 300 мм. Суточные максимумы малой обеспеченности, например 1%, учитываются при строительных и гидрологических расчетах.

В табл. 25 приведены значения наблюденных суточных максимумов по станциям, на которых в последние 10—12 лет (до 1976 г.) выпали ливни, превысившие ранее известные значения, опубликованные в «Справочнике по климату СССР» [29]. Интересно выделить сильные ливни, охватившие большие площади, наблюденный суточный максимум осадков от которых на некоторых станциях превысил его значения, известные до 1966 г. Такой ливень был 3 августа 1969 г., он охватил район Большой Мурты, Красноярска и Балахты, а на следующий день (4 августа) и Енисейск. 12 июня 1972 г. сильный ливень охватил район от Оленьей Речки до железнодорожной станции Шира. В Иркутской области осадки от ливня 26 июня 1971 г. на площади, охватившей район побережья оз. Байкал (Большое Голоустное, Листвянка), Маритуй и Хамар-Дабан, превысили ранее известные значения суточного максимума. В Приморье 17 августа 1968 г. во время ливня выпало за сутки такое количество осадков (в Богополе, Маргаритово и Сучане), суточные суммы которых также превысили ранее известные. Наконец, на побережье Охотского моря (Нагаево, бухта и Мыс Горбея) во время ливня 27 августа 1975 г. были заметно превышены ранее известные суточные суммы осадков. В ряде лет после 1966 г. выпали ливни, от которых максимальные суточные суммы осадков более чем в два раза превысили суммы, опубликованные в «Справочнике по климату СССР.» Например, на станциях Шира (Красноярский край), Томпо (Якутия), Тында (Забайкалье), Козыревск (Камчатка). На хребте Хамар-Дабан обнаружен район, где суточный максимум 1%-ной обеспеченности достигает 300 мм.

Известно, что ведущим метеорологическим фактором в образовании селей в горах являются ливневые осадки. При наличии достаточного количества рыхлого материала, который поддается смыву, сели могут возникнуть при суточном максимуме осадков 1%-ной обеспеченности, превышающем 40 мм. В районах, где значения суточного максимума указанной обеспеченности превышают 80 мм, можно прогнозировать образование селей в любых горных системах, независимо от их геологического строения. К таким районам относится почти вся рассматриваемая территория.

Как известно, долговечность ограждающих конструкций зданий в значительной мере зависит от ряда метеорологических факторов, к числу которых относятся температура воздуха, солнечная радиация, ветер, влажность и осадки, выпадающие на поверхность стен. На вертикальные поверхности дождь попадает лишь тогда, когда скорость ветра достаточна для того, чтобы изменить направление падения капель, и тогда дождь становится «косым».

На метеорологических станциях измеряются осадки, выпадающие на горизонтальную поверхность. Поэтому для оценки интенсивности косых дождей была разработана специальная методика пересчета, позволившая рассчитать количество осадков, попадающих на вертикальные поверхности. Полученные данные были проанализированы путем сравнения отношения количества осадков, попадающих на вертикальную поверхность, к количеству осадков, выпадающих на горизонтальную поверхность. Были привлечены также данные о средних годовых скоростях ветра. Оказалось, что отношение, равное 70%, наблюдается при ветре более 6 м/с. Отношение, равное 50%, т. е. когда количество осадков, выпадающих на вертикальную поверхность, составляет половину количества осадков, выпадающих на горизонтальную поверхность, совпадает со средними годовыми скоростями ветра 4— 6 м/с. В районах с небольшими скоростями ветра (2,5— 4 м/с) отношение составляет от 10 до 50%.

Следует также отметить, что скорости ветра 6 м/с и более в дни с дождями отмечаются чаще, чем в дни без осадков. Соотношение составляет в среднем 1,3, а в прибрежных районах до 1,6—1,7. По данным об осадках, опубликованным в «Справочнике по климату СССР», можно вычислить для всех месяцев года их среднюю интенсивность в день с дождем. Для этого следует использовать уточненные месячные суммы осадков, общее число дней с осадками 0,1 мм и более, среднюю продолжительность выпадения осадков в день с осадками. Выходные параметры для расчета интенсивности осадков даны в табл. 26, а результаты расчета по 73 станциям — в табл.

Как известно, интенсивность твердых осадков существенно меньше интенсивности дождя. Так, с октября по апрель в континентальной части рассматриваемой территории интенсивность осадков в день с осадками не превышает 0,1 мм/ч (или 0,02 мм/мин). На побережье она несколько выше (0,2— 0,3 мм/ч), а на Камчатке и Сахалине даже в центральные зимние месяцы интенсивность снега в среднем превышает 0,3 мм/ч. В этих районах и в Забайкалье в октябре, когда еще преобладают дожди, их средняя интенсивность достигает 0,4—0,5 мм/ч (на севере оз. Байкал 0,6 мм/ч).

В Приморье и в примыкающих районах Хабаровского края, включая и побережье Охотского моря, только с декабря по февраль средняя интенсивность равна 0,3 мм/ч и более, а весной и осенью повсеместно превышает 1,0 мм/ч, местами достигает 2,0 мм/ч. Летом к северу от 60° с. ш. средняя интенсивность осадков . приближается к 1,0 мм/ч, а к югу существенно превышает 1,0 мм/ч. Так, в июле и особенно в августе средняя интенсивность достигает 1,5— 2,0 мм/ч, местами она значительно выше (Благовещенск 4,2 мм/ч в августе). В это же время на Арктическом побережье и побережье Берингова моря, на Камчатке и Сахалине средняя интенсивность осадков не превышает 0,5—0,6 мм/ч и лишь в августе и сентябре на юге Сахалина достигает 1,0 мм/ч.

В табл. 28 представлены наибольшие зафиксированные значения интенсивности осадков в день с осадками по некоторым станциям исследуемого района. Из таблицы видно, что летом наибольшая интенсивность осадков наблюдается в районе Благовещенска, а зимой-—в Петропавловске-Камчатском.

Интенсивность осадков за короткие интервалы времени (от 5 мин до 1 ч) определяется из непрерывных записей по плювиографу.

Рассмотрев значения интенсивности осадков в исследуемых районах, можно оценить количество осадков, попадающих на вертикальные поверхности. Расчет его для любого временного интервала производится по формуле

(1)

где Iг и Iв, — интенсивность осадков на горизонтальную и вертикальную поверхности соответственно, u — скорость ветра, Vр — скорость равновесного падения капель дождя.

Соответственно с выбранным интервалом скорости Vр могут быть взяты за минуты, месяц, год. Следует отметить, что для различных расчетов, относящихся к вопросу оценки увлажнения ограждающих конструкций, необходимо было бы иметь комплексные климатические характеристики, включающие скорость и направление ветра при дожде и продолжительность выпадения осадков.