Сравнение особенностей процесса снеготаяния на территории Пермского края в 2010-2013 гг. (на основе моделирования и данных космического мониторинга)

Рассмотрены и сопоставлены особенности  процесса таяния снежноог покрова в бассейне Воткинского водохранилища в 2010-2013 гг. Анализ проиллюстрирован результатами моделирования (динамика запаса воды в снеге) и данными космического мониторинга (площадь заснеженности).

Метеорологические условия, в которых происходит таяние снежного покрова, являются важным фактором, определяющим его интенсивность и продолжительность, а также формирование пиков половодья на реках. В 2010-2013 гг. условия, в которых происходило снеготаяние, существенно различались.  Некоторые характеристики процесса таяния снежного покрова в эти годы приведены в таблице.

Некоторые характеристики процесса снеготаяния на водосборах рек Воткинского водохранилища  в 2010 – 2013 гг.

Расчетный запас воды в снеге в 2010-2013 гг. (сопоставление)

Динамика снеготаяния в апреле 2010 года

 Максимальный запас воды в снежном покрове в 2010 г. сформировался в третьей декаде марта. По юго-западным районам края он был существенно меньше нормы (100-140 мм), поскольку в период оттепелей (26 ноября-3 декабря) весь снег, накопленный ранее, растаял, и  снегонакопление возоновилось только в декабре. По восточной части территории снегозапас напротив превышал норму, поскольку осадки в ноябре выпадали преимущественно в виде снега, а оттепели в этот период не были столь интенсивными и продолжительными, как на западе территории. В горных районах Урала, как обычно, снегозапас был значительно больше, чем на равнине, и составлял 250-350 мм, а на отдельных участках более 400 мм (расчетные данные).

Снеготаяние в апреле 2010 г.  протекало в условиях преимущественно антициклонального характера погоды

В период с 29 марта по 11 апреля, Европейская территория России находилась под влиянием блокирующего высокого антициклона. Осадков в этот период практически не было, наблюдался большой суточный ход температуры воздуха (в ночные часы -5…+1°, днем +8…+15°, в отдельные дни местами по северо-западу  до 18°). Температура точки росы устойчиво держалась ниже 0°. В таких условиях снеготаяние протекало преимущественно за счет радиационной составляющей, и на залесенных территориях его интенсивность была невелика. Кратковременные похолодания были более заметны по восточным районам края. Несмотря на то, что первая декада апреля оказалась существенно теплее нормы, а 4-5 апреля температура приближалась к рекордным значениям (+15...+18), 10 апреля почти на всей территории края (кроме г. Перми, окрестнойтей г. Кунгура, Осы, Кудымкара) лежал сплошной снежный покров. Водозапас его, однако, существенно сокартился за счет интенсивного таяния и испарения.

Снежный покров в Пермском крае 10 апреля 2010 года. Данные Terra MODIS.


 

В период 11-16 апреля, в связи с вторжением арктического воздуха, температура на большей части территории понизилась до 0…-3°, произошла приостановка процесса снеготаяния. В конце второй декады, с выходом западного циклона произошло значительное повышение температуры (днем до +10...+16), сопровождавшееся осадками и усилением ветра. Снеготаяние приобрело адвективный характер, его интенсивность достигала 30 мм/сутки. К началу третьей декады апреля, снежный покров сохранялся на возвышенностях, в лесных массивах, а горные и предгорные территории были покрыты снегом на 100%.

Снежный покров в Пермском крае 21 апреля 2010 года. Данные Terra MODIS

22-23 апреля, в теплом секторе циклона произошло вторжение тропического воздуха и  резкое повышение среднесуточной температуры воздуха до +15…+20°, максимальной до +22…+26°, сопровождавшееся усилением ветра до 10-15 м/с, в порывах 22-24 м.с.  Резко увеличилась интенсивность снеготаяния по востоку Пермского края, а также на возвышенностях (до 30-50 мм/сутки). В последующие дни наблюдались резкие подъемы уровней воды в реках на 2-3 м/сутки, сформировались пики половодья на большинстве рек края. Снег полностью сошел на равнинной части края, в том числе с возвышенностей.

Снежный покров в Пермском крае 25  апреля 2010 года. Данные Terra MODIS.

В последней пятидневке апреля с выходом южного циклона произошло сильное похолодание с интенсивными осадками в виде снега (до 29 мм за период). Установился временный снежный покров высотой до 31 см, который сошел 1 мая. 
Полный сход снежного покрова в горах произошел к началу второй декады мая, что на три недели раньше обычного. Причиной этого стала аномально жаркая погода. 

 

Динамика процесса снеготаяния весной 2011 года



 

Максимальный снегозапас  весной 2011 г. сформировался в первых числах апреля. Распределение его по территории края было нетипичным. Вследствие рекордных снегопадов 25 ноября-7 декабря по югу края, где выпало 80-100 мм осадков за две недели, наибольший снегозапас сформировался на Тулвинской возвышенности в районе Белой Горы (около 350 мм) и ее западных отрогах, а также в районе г. Чайковский. Интенсивные осадки в этом районе прошли и в марте (выпало 1,5-2 месячные нормы). Меньше всего снега лежало в Гайнском районе. В бассейне Вишеры снегозапас также был меньше нормы,

В апреле 2011 г. снеготаяние имело преимущественно адвективный характер. Преобладал циклонический характер погоды, по северной и западной части  территории выпало от 1,5 до 2,5 месячных норм осадков. В период начала снеготаяния (с 4 по 10 апреля) среднесуточная температура воздуха превышала норму на 2-6°. Теплая погода с осадками 8-10 апреля способствовала повышению интенсивности снеготаяния до 15-25 мм/сутки.

14-16 апреля, с выходом на Урал активного южного циклона наблюдались интенсивные осадки в виде дождя, 15 апреля дождь с мокрым снегом, 16 апреля по северу территории сильный мокрый снег (до 16 мм), установление временного снежного покрова. Сумма осадков за 14-16 апреля по северу и западу территории составила 25-47 мм. В результате адвекции теплого и влажного воздуха произошло резкое увеличение интенсивности снеготаяния до 20-30 мм/сутки, в том числе в лесных районах. К 16 апреля, большая часть безлесных участков в центральных и южных районах края еще не освободилась от снега. Началось формирование пиков половодья в равнинных реках края.
 

Снежный покров на территории Пермского края 16 апреля 2011 г. Данные Terra MODIS.

С 20 по 26 апреля наблюдалось значительное понижение температуры воздуха (до -1…+2°), осадки в виде мокрого снега, приостановка снеготаяния по северной половине территории. Возобновление снеготаяния произошло с 27 апреля. К концу апреля снежный покров сохранялся на Тулвинской возвышенности и в горных районах.

 

Снежный покров в Пермском крае 27 апреля 2011 г. Данные Terra MODIS

    В первой декаде мая на фоне преобладания теплой и сухой поогдв наблюдалось интенсивное снеготаяния в горных районах Пермского края. В районе Тулвинской возвышенности снег полностью растаял только к середине первой декады мая, что существенно позже обычного. Причиной этого стал аномально высокий снегозапас (около 1,5 нормы).
.

Снежный покров в Пермском крае 7 мая  2011 г. Данные Terra MODIS




 

   
 Динамика процесса снеготаяния весной 2012 года

Максимальный запас воды в снежном покрове в 2012 г. сформироывался в последние дни марта, и на всей территории края был меньше нормы (60-90% от нормы). Причиной этого стал аномальный по продолжительности сухой период в январе-феврале, в течение которого выпало всего 5-10 мм осадков (5-15% от нормы).

В марте 2012 г. выпало 2-3 месячных нормы осадков, в результате по югу края снегозапас приблизился к норме.

В апреле 2012 г., основной особенностью условий снеготаяния был аномально высокий температурный фон (в отдельные дни на 10-15° выше нормы). В связи с этим, интенсивность таяния неоднократно достигала 30-40 мм/сутки, формирование пиков половодья произошло существенно раньше средних многолетних сроков. Несмотря на небольшую величину снегозапаса, прохождение половодья в отдельных районах сопровождалось подтоплением населенных пунктов.

В начальный период снеготаяния (с 31 марта по 7 апреля), преобладал циклонический характер погоды. Среднесуточная температура воздуха колебалась в пределах -2…+3°, выпадали интенсивные осадки в виде мокрого снега и дождя (до 16 мм/12 ч). В таких условиях, таяние снега происходило лишь местами на открытых участках, а на зелесенных территориях наблюдался рост снегозапаса за счет поступления твердых осадков.

С 8 апреля условия резко изменились, в теплом секторе циклона на Урал распространился тропической воздух. 9-10 апреля среднесуточная температура повысилась по югу края до +10…+12°, максимальная до +15…+18°, температура точки росы до +6…+8°. Интенсивность таяния достигала 30-50 мм/сутки. К 11 апреля безлесные территории на водосборе Сылвы освободились от снега. Началось формирование пиков половодья. К 15 апреля освободились от снега безлесные участки по всей южной половине Пермского края.

Снежный покров в Пермском крае 16 апреля 2012 г. (данные Terra MODIS).

Наиболее интенсивная волна тепла наблюдалась 18 апреля, когда максимальная температура достигала +20…+28°, среднесуточная +15…+20°. Максимум интенсивности снеготаяния (30-40 мм/сутки) наблюдался в эти дни на водосборах рек Усьвы, Косьвы, Яйвы, Вишеры, Колвы. Наблюдались резкие подъемы уровней воды в реках.
 

22-23 апреля на Урал снова распространился тропический воздух, среднесуточная температура воздуха повысилась до +15…+20°, максимальная до +26°. Максимум интенсивности снеготаяния наблюдался в горах Северного Урала. Пики половодья на Яйве, Колве и Вишере сформировались в последней декаде апреля, на 3 недели раньше средних сроков. Уже к 25 апреля снежный покров сохранялся только в горах Северного Урала. Полностью снежный покров в горах сошел уже к середине мая.



Динамика процесса снеготаяния весной 2013 года



Весной 2013 г.,особенностью процесса снеготаяния был его затяжной характер. Уже в начале апреля наблюдалось крайне неравномерное распределение максимального снегозапаса по территории - от 70-80 мм по безлесным участкам на юго-западе края, до 300 мм и более в горах. Такая неравномерность распределения снегозапаса была связана с влиянием интенсивной оттепели 16-18 марта, когда по югу края наблюдалось таяние снега и дожди, а по северу – сильные снегопады (до 50 мм осадков). На интенсивность таяния снега повлияли также интенсивные осадки (перимущественно в в виде снега) 2, 8 и 11 апреля.

 6-7 апреля произошло кратковременное вторжение тропического воздуха и повышение максимальной температуры до +13…+16°. Однако интенсивное снеготаяние (20-30 мм/сутки) наблюдалось только по югу территории, где также выпадали осадки в виде дождя, по западу – в виде мокрого снега (до 13 мм). В период с 9 по 15 апреля наблюдалось похолодание (среднесуточная температура -3…+2°), а 11-12 апреля – сильные снегопады  (до 13 мм). Процесс снеготаяния приостановился. С 14 апреля начался сход снежного покрова с безлесных участков в пределах Кунгурской Лесостепи и в районе г. Оса.
 

Снежный покров в Пермском крае 15 апреля 2013 г. Данные Terra MODIS
 

19-21 апреля наблюдалась интенсивная волна тепла (на 4-7°) выше нормы, и сход основной массы снега с водосборов равнинных рек юга Пермского края. Максимум интенсивности снеготаяния достигал 25-30 мм/сутки. По окончании данного периода, на залесенных участках сохранился значительный снегозапас, а местами в горных районах водоотдача снежного покрова еще не началась.
 

 Снежный покров на территории Пермского края 20 апреля 2013 г. Данные Terra  MODIS

Повышение температуры и интенсивные осадки 26-27 апреля (до 23 мм/12ч) привели к резкому увеличению интенсивности снеготаяния, и сходу основной массы снежного покрова с лесных участков водосборов равнинных рек края. На реках Иньва и Обва сформировался высокий второй пик половодья (был превышен уровень неблагоприятного явления). К началу мая снежный покров с равнинной территории края в основном сошел, и сохранился местами по северу края, и на Тулвинской возвышенности. А в горных районах запас воды в снеге местами еще превышал 200 мм.

Холодная погода в первой половине мая способствовала сохранению значительных снегозапасов в бассейне Вишеры до третьей декады месяца. Лишь 26 мая, в результате кратковременного повышения температуры до +27...+29, снежный покров на северо-востоке края сошел. При этом на р. Вишера 30 мая сформировался пик половодья с максимальными уровнями воды значительно выше средних многолетних.