Гірські ландшафти та їх мезокліматичні властивості (на прикладі Українських Карпат)

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГЕОГРАФІЇ НАН УКРАЇНИ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

Гірські ландшафти та їх мезокліматичні властивості (на прикладі Українських Карпат)

Київ 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі фізичної географії та раціонального природокористування Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор географічних наук

Куниця Микола Олександрович,

Чернівецький національний університет

імені Юрія Федьковича, професор

Офіційні опоненти: доктор географічних наук

Половина Іван Петрович,

національний педагогічний університет

імені М.П.Драгоманова, професор

кандидат географічних наук

Михайленко Наталя Миколаївна,

Київський національний університет

імені Тараса Шевченка, доцент

Провідна установа: Львівський національний університет імені Івана Франка, географічний факультет, кафедра фізичної географії

Захист відбудеться 4 квітня 2001 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.163.02 Інституту географії НАН України за адресою: 01034, м.Київ, вул. Володимирська, 44.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту географії НАН України за адресою: 01034, м.Київ, вул. Володимирська, 44.

Автореферат розісланий 3 березня 2001 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат географічних наук,

старший науковий співробітник Передерій В.І.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми дослідження полягає у необхідності глибокого і детального вивчення природних умов та ресурсів Українських Карпат, можливостей їх всебічного раціонального використання в нових суспільно-економічних умовах, збереження та охорони ландшафтних комплексів з огляду на перспективи розвитку Карпатського регіону. Належність частини гірської споруди Карпат до території України надає державі міжнародної значущості у співробітництві з сусідніми країнами, зокрема в рамках програм розвитку Єврорегіонів. Унікальні, надзвичайно різноманітні ландшафтно-кліматичні умови гірських і передгірних районів Українських Карпат гарантують виняткові можливості для розвитку рекреації та туризму, курортного господарства, заповідної справи. Умови проживання та господарювання в горах суттєво відрізняються від рівнинних: з причин специфіки гірських ландшафтів та гірського клімату; розвитком та ходом природних процесів і явищ - невластивих для рівнин, не завжди передбачуваних і вчасно прогнозованих; частотою небезпечних гідрометеорологічних ситуацій з катастрофічними наслідками, значними матеріальними і моральними збитками. Ці обставини є однією з причин надання населенню гірських районів карпатських областей рішенням Верховної Ради України особливого статусу гірських жителів.

Регіоном дослідження є Передкарпаття та гірські райони Українських Карпат. Їх географічне положення, орографічна своєрідність, бар'єрна позиція щодо макроциркуляційного переносу повітряних мас зумовлюють трансформацію регіональних теплових потоків, формування особливих кліматичних властивостей гірських ландшафтів. Активізація атмосферних процесів над горами виявляє величезний динамічний вплив на формування клімату і погоди суміжних територій, фізичний стан їх ландшафтів. Складність орографічних та ландшафтних умов при поєднанні висотної поясності і поздовжньої морфоструктурної зональності визначає чітко окреслену ландшафтну і кліматичну диференціацію. Це позначається на господарському використанні території Українських Карпат, відносно щільно заселеній та добре освоєній на низьких гіпсометричних рівнях, де інтенсивно і не завжди раціонально використовуються природні багатства передгір'я та низькогір'я. Недостатньо та однобічно використовуються середньогірні та високогірні райони, потенціальні можливості яких чекають належної оцінки. Експлуатація природних ресурсів в умовах високої динамічності гірських ландшафтних утворень та мінливого гірського клімату потребує особливої уваги і спеціальних технологій. Для розробки науково обгрунтованих основ раціонального природокористування в гірських умовах необхідні комплексні ландшафтно-кліматологічні дослідження.

Актуальність питань щодо формування кліматичних властивостей гірських ландшафтів полягає у проблемі значно меншої вивченості гірського клімату порівняно з вивченістю геологічної будови, тектоніки, рельєфу, грунтів, рослинного покриву Карпат. Однією з причин цього є відсутність репрезентативного метеорологічного моніторингу середньогір'я та високогір'я, адже більшість пунктів стаціонарних метеорологічних спостережень знаходяться в орографічно захищених місцевостях з абсолютними висотами не вище 750 м. Дослідження кліматів гірських ландшафтів має наукове і прикладне значення: у першому випадку поповнюються знання ландшафтознавчого плану, вирішуються питання кліматичної класифікації, у другому - питання кліматичного районування, прогностичні проблеми гірського клімату.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Обраний напрям досліджень пов'язаний з тематикою наукових розробок кафедри. Результати роботи використані при виконанні держбюджетних робіт: "Ландшафтно-екологічні основи вивчення і комплексного використання та охорони природних ресурсів Карпат і Поділля" (1991-1995 рр.), "Ландшафтно-екологічні основи вирішення проблем раціонального природокористування і охорони навколишнього середовища" (1991-1992 рр.), "Розробка моделі визначення сумарного забруднення атмосфери м.Чернівці з врахуванням метеорологічних умов" (1985-1988 рр.).

Об'єктом дослідження є кліматичні властивості ландшафтів Передкарпаття та гірської частини Українських Карпат. Предмети дослідження - складові прояву мезокліматичних чинників ландшафтотворення (при провідній ролі орографічного чинника) в умовах ландшафтної неоднорідності регіону через просторово-часовий розподіл кліматичних характеристик і метеоелементів.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є розробка методичних засад ландшафтознавчого вивчення клімату орографічно неоднорідної території для опрацювання наукових основ вдосконалення системи раціонального використання природних ресурсів Українських Карпат. Досягнення мети потребує ландшафтознавчого вивчення закономірностей формування гірського клімату і його локальних різновидів, звідки випливають завдання досліджень: 1) аналіз методологічних та методичних основ ландшафтознавчого вивчення клімату гірської території, теоретичних положень щодо взаємодії чинників кліматотворення в умовах ландшафтної неоднорідності; 2) вивчення природних відмінностей та орографічних особливостей регіону; 3) аналіз ходу атмосферних процесів і їх наслідків в умовах гірських і передгірських ландшафтів Українських Карпат; 4) виявлення орокліматогенних властивостей ландшафтних комплексів; 5) статистичний аналіз режимних характеристик елементів клімату з метою виявлення їх просторово-часових відмінностей в умовах складного рельєфу гір і передгір'їв, розробка схем аналізу та оцінки кліматичних умов на мезомасштабному рівні; 6) розрахунки радіаційних складових теплового балансу, характеристик мінливості основних метеоелементів; 7) уточнення сутності понять "мезоклімат" і "місцевий клімат" для гірської території; 8) диференціація ландшафтів Передкарпаття і Українських Карпат за ознаками мезоклімату; 9) ландшафтознавче узагальнення результатів досліджень з метою вироблення системи уявлень кліматичної сутності стосовно гірських та передгірних ландшафтів.

Методологічні основи та методи дослідження. Методологічною основою роботи є теоретичні основи: фізичної географії і сучасного ландшафтознавства: (праці Д.Л.Арманда, В.О.Бокова, К.І.Геренчука, М.Д.Гродзинського, А.Г.Ісаченка, О.М.Маринича, Г.П.Міллера, Ф.М.Мількова, В.М.Пащенка, В.С.Преображенського, В.І.Прокаєва, І.Г.Черваньова, Г.І.Швебса, П.Г.Шищенка та ін.), зокрема - геофізики ландшафтів (Н.Л.Беручашвілі, К.М.Дьяконов, Ю.О.Щербаков та ін.); кліматології, зокрема концепція мезоклімату та мікроклімату, геофізичні концепції теорії клімату (М.І.Будико, А.О.Григор'єв, О.О.Дроздов, К.Я.Кондратьєв, О.Н.Романова, С.П.Хромов, М.І.Щербань та ін.). Використані теоретичні положення фізики атмосфери (Б.Г.Вагер, Д.Л.Лайхтман, О.С.Монін, Т.Р.Оке та ін.). При виконанні поставлених завдань аналізувались результати досліджень регіонального характеру (М.С.Андріанов, Л.І.Воропай, М.І.Кирилюк, М.О.Куниця, Н.М.Михайленко, М.М.Рибін, О.І.Токмаков, П.І.Чернега, В.Г.Явкін та ін.), праці спеціалістів Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту та деяких інших науково-дослідних установ. Основою метеорологічного аналізу слугували матеріали режимних та експедиційних спостережень. При дослідженні застосовані дослідницькі підходи: порівняльний, історичний, генетичний, системний, субстантивний, моделювання. Використані основні природничо-географічні та окремі галузеві методи.

Наукова новизна одержаних результатів. В теоретичному аспекті: з'ясовано змістовні відмінності понять "мезоклімат" і "місцевий клімат" в умовах ландшафтної неоднорідності; виявлено основні взаємозв'язки чинників кліматотворення на мезомасштабних рівнях для ландшафтів Карпат і Передкарпаття та їх орокліматогенні комплексні властивості як основу мезокліматичного районування. В методичному плані: встановлено діапазон відмінностей кліматичних характеристик для мезокліматичного аналізу регіону, розроблено план послідовного комплексного вивчення мезокліматичних властивостей гірських та передгірних ландшафтів, систематизовано ознаки рельєфу мезокліматичного значення. В регіональному аспекті: проаналізовано ландшафтні умови кліматотворення в Українських Карпатах на основі просторово-часового розподілу теплобалансових та орокліматичних характеристик; виявлено мезомасштабні прояви атмосферних процесів і явищ, які в умовах об'єктної території є наслідком сукупної дії орографічних і кліматичних чинників. У прикладному аспекті: виконано мезокліматичне районування Українських Карпат, запропоновано набір кількісних і якісних ознак мезокліматичних властивостей ландшафтів. орографічний ландшафт карпати атмосферний

Практичне значення одержаних результатів. Основні положення дисертації можуть використовуватись для розширення та удосконалення сучасних уявлень про кліматичні властивості гірських ландшафтів та особливості клімату Українських Карпат, при викладанні окремих розділів курсів фізичної географії, ландшафтознавства, метеорології та кліматології, ряду спецкурсів. Вони знайшли відображення у навчально-методичному процесі при викладанні автором курсів "Фізична географія Карпат", "Фізична географія України", "Математичні методи досліджень у фізичній географії", спецкурсів "Інженерна метеорологія", "Прикладна кліматологія", "Питання сільськогосподарської метеорології" (1992-2000 рр.), використовуються при викладанні курсу "Метеорологія та кліматологія". Основні результати роботи використовувались при виконанні госпдоговірних і державних тем. Результати дослідження дозволяють більш коректно застосовувати метеорологічну і кліматологічну інформацію для: оцінки кліматичних умов і ресурсів як чинників функціонування передгірських і гірських ландшафтів Українських Карпат, гірських регіонів загалом, зокрема у зв'язку з рекреаційним природокористуванням; уточнення схем фізико-географічного та кліматичного районування; побудови класифікаційних схем клімату; розробки програм організації систем кліматичного моніторингу ландшафтів на рівні регіону.

Особистий внесок здобувача. На основі аналізу ландшафтних закономірностей і особливостей території, ходу синоптичних процесів, просторово-часового розподілу кліматичних характеристик обгрунтовано наявність мезокліматичних неоднорідностей у ландшафтах гір та передгір'їв. Автором особисто зібрано та статистично опрацьовано великий обсяг даних режимних спостережень, виконано ряд розрахунків характеристик мінливості клімату, величин окремих метеоелементів, розроблено методику ландшафтознавчого вивчення клімату гір та передгір'їв. Виконано районування Українських Карпат за мезокліматичними відмінностями, яке може використовуватись у прикладних цілях.

Апробація результатів дисертації. Матеріали досліджень доповідались і обговорювались на науково-теоретичних семінарах викладачів факультету та кафедри, наукових конференціях. Серед них: науково-практична конференція "Напрямки становлення і розвитку соціалістичного господарського механізму в умовах економічної самостійності регіону" (Чернівці, 1990); XV Міжнародна конференція з метеорології Карпат (Ужгород, 1991); міжнародна наукова конференція "Навколишнє середовище і здоров'я" (Чернівці, 1993); міжнародна наукова конференція "Карпати - український міст в Європу: проблеми і перспективи" (Львів, 1993); міжнародна науково-практична конференція "Екологічні та соціально-економічні аспекти катастрофічних стихійних явищ у Карпатському регіоні (повені, селі, зсуви) (Рахів, 1999); міжнародна наукова конференція "Еколого-географічні дослідження в сучасній географічній науці (Тернопіль, 1999); наукова конференція "Гідрологія і гідрохімія на рубежі XXI століття" (Київ, 1999); Друга всеукраїнська науково-методична конференція "Проблеми раціонального використання, охорони і відтворення природно-ресурсного потенціалу України" (Чернівці, 2000); міжнародна наукова конференція "Научные и прикладные аспекты оценки изменений климата и использования климатических ресурсов" (Мінськ, 2000) та VIII з'їзд Українського географічного товариства (Луцьк, 2000);

Публікації. За темою дисертації опубліковано 14 робіт, в тому числі 4 у збірниках наукових праць, решта - у матеріалах і тезах конференцій (одна з них - у співавторстві).

Обсяг і структура роботи. Дисертація викладена на 148 сторінках комп'ютерного тексту, ілюстрована 12 рисунками та 4 таблицями. Робота складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел (204 позицій), додатків (15 найменувань на 32 сторінках). Загальний обсяг дисертації складає 207 сторінок.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Теоретичні засади вивчення кліматів гірських ландшафтів. Гірські ландшафти є якісно відмінними природними утвореннями з складною внутрішньою структурою, різнохарактерні властивості яких формуються завдяки відмінностям у властивостях чинників ландшафтотворення. Під перерозподільчим впливом літогенних чинників виникають внутрішні відмінності у кліматичних умовах, водному режимі, грунтах і рослинності. Ландшафтні комплекси гірських країн дуже чутливі щодо змін у складному розподілі метеорологічних елементів з висотою та по площі орографічно неоднорідної території, на що реагують великою різноманітністю утворень і високою динамічністю. Переважаючий вплив орографічного чинника чітко відображається у структурі ландшафтів гір та передгір'їв. Функціонування гірських ландшафтів у різних радіаційно-циркуляційних умовах кліматотворення надає їм різних властивостей, у тому числі й геофізичних, до яких належать кліматичні властивості різних масштабних рівнів. Їх дослідження сприяє виявленню системних властивостей природи гір, які лежать в основі її стійкості.

Сутнісні аспекти вивчення кліматичних властивостей гірських ландшафтів. Вивчення ландшафтних процесів в гірських умовах вимагає особливих підходів, одним з яких є ландшафтно-кліматологічний. Гірські системи за умовами формування гідрометеорологічного режиму суттєво відрізняються від рівнин, особливо за режимом зволоження та термічними умовами, що своєрідно проявляється у станах гірських ландшафтів та їх властивостях. Атмосферні стани і зв'язки можуть бути застосовані для причинних пояснень численних ландшафтних процесів та досліджені з позицій аналітичного вивчення форм і явищ ландшафтної оболонки, яким властиві постійні зміни. Для цього доцільно використовувати режимні метеорологічні дані як геофізичні характеристики стану кліматичної системи.

У ході дослідження використані положення фізичної географії щодо теорії клімату як теорії розподілу (просторової теорії). Поняттям "клімат" в ній означається властива деякій території сукупність метеорологічних станів і процесів достатньої тривалості, протягом якої атмосферні події спостерігаються з характерним розподілом повторюваності. Це визначення, одночасно статичного і динамічного характеру, передбачає використання деяких статистико-математичних величин для кількісних характеристик кліматичних змін різного масштабу. Статистичний характер клімату, а саме - внутрікліматичні флуктуації, різний спектр яких створює різне суб'єктне відчуття клімату, слід враховувати при дослідженнях його впливу на господарську діяльність людини (прикладний аспект дослідження). У дисертації наведені теоретичні узагальнення щодо сутнісних аспектів проблеми вивчення кліматів у фізичній географії та ландшафтознавстві, нового бачення сутності понять "мезоклімат" і "місцевий клімат" поміж сучасних уявлень про клімат, проблеми підрозділів клімату. Сучасне поняття клімату має багато визначень, воно стосується географічних просторів, у судженнях щодо яких потрібні лінійні і близькі до площинних характеристики структури атмосфери.

При дослідженнях ландшафтотворної значимості клімату з'являються проблеми щодо порядку кліматичних підрозділів. Нечітке трактування сутності категорій "мезоклімат" і "місцевий клімат" призводить до невизначеності щодо підрозділів клімату як географічної характеристики. У роботі аналізується тривала і неоднозначна історія формування поглядів щодо сутності понять локальних кліматичних утворень нижче рівня макроформ. Активна наукова дискусія, що триває з 20-х років ХХ століття, і дотепер не виробила однозначних позицій стосовно цих питань. Існує кліматологічна точка зору щодо мезоклімату як проміжної ієрархічної ланки між макро- і мікрокліматом (Р.Баррі, І.Блютген, І.Гольцберг, О.Дроздов, О.Романова, Є.Рубінштейн, С.Хромов та ін.). Фізико-географічний погляд щодо проблеми передається через поняття місцевого клімату (І.Щукін, С.Калесник, О.Ісаченко, К.Дьяконов, В.Прокаєв, Ф.Мільков, Г.Міллер та ін.).

Згідно з сучасними геофізичними уявленнями і за своєю сутністю підрозділи мезоклімату і місцевого клімату є проявами мезомасштабного впливу атмосфери у ландшафтних комплексах. Існує проблема територіального виміру підрозділів клімату, порядку їх величин для рівнинних і гірських умов, просторового розмежування. За деякими схемами критеріїв границь мезо- і мікрокліматів (Мерікофер, 1948, Романова, 1983) підставами для виокремлення локальних кліматів пропонуються діапазони горизонтальних і вертикальних масштабів мезо- і мікрокліматичних збурень. Розмежування між мезо- та мікрокліматичними підрозділами визначаються за масштабами неоднорідностей поверхні. Тому дослідження кліматичних властивостей гірських ландшафтів Українських Карпат пов'язується з детальним вивченням впливу орографічної неоднорідності регіону на хід метеорологічних процесів у нижньому (пограничному) шарі атмосфери, природи метеорологічних полів, закономірностей їх розподілу в умовах динамічного впливу гір.

Мезомасштабний рівень взаємодії орографічного та циркуляційного чинників кліматотворення в умовах складної будови Українських Карпат є однією з головних причин їх ландшафтної неоднорідності. Вона зумовлює неоднорідність структури клімату регіону, підрозділами якого є мезоклімати, місцеві клімати та мікроклімати в їх складі. З точки зору ландшафтознавства дрібномасштабні кліматичні явища не менш важливі, ніж макрокліматичні. Відмінності між макро-, мезо- та мікрокліматом визначаються з точки зору їх генетичної сутності. При географічних дослідженнях і характеристиці ландшафтних комплексів ця обставина часто недооцінюється.

Геофізичні концепції теорії клімату як чинника ландшафтогенезу. Ландшафтна структура гірських країн формується в особливих умовах кліматотворення, де орографічна неоднорідність є причиною суттєвої просторової неоднорідності фізичних полів атмосфери, аналіз яких є завданням геофізичного плану. У роботі розглядаються геофізичні концепції кліматотворення стосовно гірських і передгірних умов з позицій вивчення властивостей ландшафтних утворень через фізичні сторони взаємодії чинників ландшафтогенезу. Розгляд питань фізичних основ формування клімату стосується фізичних властивостей атмосфери і контактних з нею поверхонь, однією з макроформ яких є ландшафтна оболонка, мезоформами - окремі ландшафтні комплекси. Вони володіють деякими запасами вільної енергії (теплової, механічної, хімічної тощо) і, як відкриті системи, отримують її ззовні, де атмосфера щодо енергетичних надходжень і втрат відіграє регулюючу роль. Перетворення енергії в атмосферних системах через трансформацію сонячної енергії і гідрологічний цикл зумовлює вертикальний розподіл кліматичних елементів у товщі пограничного шару атмосфери. Тут відбуваються найактивніші процеси радіаційного обміну, перерозподілу тепла і вологи, погодо- та кліматотворення, в тому числі мезо- і мікромасштабних рівнів.

Ландшафтознавчий аспект проблеми стосується вивчення теплового балансу як енергетичної основи процесів ландшафто- і кліматотворення, наслідків процесів перетворень енергії в межах ландшафту, його геофізичних властивостей. Фізичні основи формування кліматів ландшафтів зумовлені неоднорідністю діяльних поверхонь і їх енергообмінними властивостями, які в різних ландшафтних умовах завжди відмінні. Добові зміни структури теплового балансу неоднорідних діяльних поверхонь гірських ландшафтів є причиною надзвичайно мінливої погоди, сезонні та річні - значної кліматичної та ландшафтної неоднорідності на близьких відстанях. Чітким кількісним виразом міри цих неоднорідностей (як і орографічних) є тепло- і воднобалансові характеристики, вертикальна зональність яких визначає ярусні кліматичні відмінності ландшафтних комплексів. Тісний зв'язок складових теплового балансу діяльних поверхонь з основними елементами клімату і компонентами водного балансу надає їм якостей основних чинників формування кліматичних властивостей гірських ландшафтів.

Роль атмосферного чинника кліматотворення полягає у впливові атмосферної циркуляції на властивості діяльних поверхонь. Завдяки особливостям будови гірської поверхні між структурою теплового балансу діяльних поверхонь ландшафтів і режимом циркуляції складаються різні співвідношення в макро- і мезомасштабі, в тому числі і гідротермічна рівновага. Кліматична структура теплового балансу поверхні є основою формування мезокліматичних та мікрокліматичних відмінностей - специфічного виду реакції ландшафтів на атмосферний вплив. Наслідком радіаційного і нерадіаційного обмінів між атмосферою та гірською поверхнею є формування метеорологічного режиму ландшафтів, де непрямими показниками запасів теплової енергії і вологи в атмосфері виступають метеорологічні характеристики.

2. Методичні основи дослідження орокліматичних особливостей гірських ландшафтів подаються у другому розділі роботи. Вплив рельєфу як сукупності геометричних тіл на властивості гірських ландшафтів, в тому числі і кліматичні, розглядається як орографічний чинник.

Ретроспективний огляд проблеми стосується історії дослідження клімату Українських Карпат, певних труднощів щодо опису локальних кліматів, отримання об'єктивних кліматичних характеристик гірських ландшафтів і ландшафтної структури гір в цілому. Причини - у надзвичайній фізичній складності об'єкту дослідження, відсутності достатньої кількості моніторингових спостережень та досвіду подібних досліджень, труднощах методичного плану. Існуючі характеристики клімату Українських Карпат в цілому досить формалізовані і мають дещо узагальнений характер. Вони придатні для оцінки загальних кліматичних умов, опису кліматичних ресурсів, аналізу загального режимного стану атмосфери. Відомі схеми кліматичної зональності не відображають специфіку кліматів в різних ландшафтних умовах.

Методика дослідження гірських ландшафтів з позицій теорії кліматотворення передбачає, на наш погляд, використання поетапного розв'язку окремих завдань. Їх постановка вимагає отримання різноманітних характеристик ландшафтно-кліматичних, фізико-географічних відмінностей, аналізу проявів та ходу мезометеорологічних процесів. Ці дані в комплексі з іншими допомагають описати явища мезокліматичного характеру. Методичні моменти при виборі підходів для досягнення мети стосуються наступного: означення властивостей території щодо проявів кліматотворчих процесів; потреби деякої систематизації оціночних показників для умов рельєфу і клімату; способів виявлення мезокліматичних проявів; диференціації ландшафтів за ознаками мезокліматів (географії мезокліматів).

Основними властивостями досліджуваної території вважались її трансформаційні якості як гірської, ландшафтно організованої, де кліматичні елементи залежать від інсоляційних та експозиційних умов. Для визначення внутрішніх відмін щодо взаємовпливу чинників кліматотворення використовувались теплобалансові методи аналізу, ряд статистичних обчислень, придатних для коректного використання при відсутності режимних даних. Статистико-кліматологічні методи досліджень, які застосовано у роботі, досить відомі і придатні для статистичної обробки всіх видів кліматичних показників, в тому числі і непрямими методами. Визначення міри взаємодії орографічного та циркуляційного чинників кліматотворення в гірських умовах потребує вироблення критеріїв наближеної оцінки ефективності їх проявів. Відносно першого виконується орографічний аналіз території щодо розподілу абсолютних висот, перевищень, морфоструктурних та морфоскульптурних особливостей, понижень, міри розчленування тощо; відносно другого - детальний аналіз розподілу полів метеоелементів щодо орографічного простору. Особливо важливо визначити мезомасштабність форм рельєфу, оскільки від їх поєднання, позиційності щодо радіаційного та циркуляційного впливу залежить міра і масштаб мезосиноптичних проявів. Зважається на те, що ефект гірського орографічного мезомасштабного впливу співрозмірний з ефектом деформації кліматичних полів рівнинними макроформами. У виконаному дослідженні до уваги взято ефект впливу набору мезоформ рельєфу в межах гірських морфостуктур на розподіл основних кліматичних показників. Для цього виконана деяка типізація рівнів (форм рельєфу), які зумовлюють мезокліматичну специфіку окремих районів (за їх потенційним мезомасштабним впливом на розподіл основних метеоелементів). У роботі наводиться схема типізованих за мезокліматичним значенням орографічних властивостей території дослідження (для умов передгір'я, низько-, середньо- та високогір'я).

В межах виділених орографічних мезоформ існують умови для формування систем місцевих кліматів, які у висотно-зональному і територіальному поєднанні зумовлюють мезокліматичну специфіку території. Кожна типізована орографічна поверхня має певний набір кліматичних характеристик, прямих чи опосередкованих, що надають їй ознак окремого територіального елементу кліматично-картографічної моделі. Форма і кількість моделей залежить від завдання, відповідно до якого можуть використовуватись різні структурні рівні. Із завдань постає питання щодо відбору метеоелементів з якостями ознак мезоклімату за кластерним принципом. Блок кластерів обирається за двома ознаками: за основними групами кліматичних характеристик та за характером їх визначення (прямим чи опосередкованим). Об'єм показників складається з трьох груп: теплової (радіаційна і термічна підгрупи); циркуляційної (підгрупи характеристик зволоження та вітрового режиму); групи розрахункових характеристик (середні величини метеоелементів, градієнтні, ймовірнісні характеристики, коефіцієнти тощо). За однотипним набором метеоелементів зручно виконувати порівняння різних підрозділів клімату - від макро- до мікроформ. Оцінка кліматичних умов за типізованими ороформами та кластерними ознаками дає можливості уточнити кліматичні ознаки природних районів, виявити мезокліматичні відмінності на фоні загальнокліматичних, виділити мезокліматичні райони і оцінити їх мезокліматичні ресурси, дати оцінку клімату прикладного характеру. Мезокліматичне районування дозволяє відобразити домінуючий за площею тип місцевого клімату, виділити райони з відмінним ходом кліматичних елементів.

У складних фізико-географічних умовах макромасштабний шаблон не завжди однозначно дає уявлення про умови орографічної залежності метеорологічних елементів. Для пояснення цього питання застосовані елементи синоптичного аналізу щодо зон деформації атмосферних полів над гірською поверхнею. Міра таких деформацій проявляється у погоді приземного шару, розподілі всіх метеоелементів, починаючи з радіаційного. Наші синоптичні підходи до оцінки деяких атмосферних процесів як мезометеорологічних грунтуються на визнанні переважаючого впливу на їх хід орографічного чинника порівняно з іншими. Атмосферні процеси мезокліматичного впливу виникають в орографічному шарі повітря (товщині пограничного шару атмосфери над горами і передгір'ями), нижньою основою якого слугують всі елементарні поверхні ландшафтно неоднорідної території. Макрофоном для мезосиноптичних процесів вважаються всі макромасштабні стани баричного поля (циклонічні, циклонічно-улоговинні, фронтальні, антициклонічні, антициклонічно-гребеневі, барично-сідловинні). Збурення фізичних полів атмосфери з причин орографічного впливу є природною причиною мезомасштабного рівня взаємодії атмосфери і земної поверхні. Наслідками цього є ряд активних атмосферних процесів і явищ (в тому числі і екстремальних проявів), мезокліматичні відмінності наземних природних систем, різноманітність ландшафтних утворень та локальних кліматів.

3. Фізико-географічні передумови формування клімату ландшафтів Українських Карпат. Концептуальною основою роботи є позиція щодо клімату як важливого чинника ландшафтогенезу, як географічної характеристики території з її ландшафтним різноманіттям. Хід кліматотворчих процесів має різні прояви в умовах фізико-географічної неоднорідності, що відображається у різноманітності ландшафтного складу.

Літо-морфо-тектонічні особливості території дослідження розглядаються як передумова кліматоформування з потужним впливом другого за значенням (після радіаційного) чинника - контактної поверхні. У роботі дається геолого-геоморфологічна характеристика регіону, де звертається увага на основні морфоструктурні елементи, складна будова яких сприяє формуванню ландшафтної неоднорідності, особливого гірського клімату та своєрідного клімату передгір'їв. Орографічні відмінності на рівні мезоформ рельєфу відображаються через призму зонально-провінційних особливостей клімату на спектрі кліматичних умов, водного режиму і грунтово-рослинного покриву гірських і передгірних ландшафтних утворень. Міра розчленування гірської споруди глибокими долинами та різновисотними хребтами визначає їх ефективність як мезокліматичних границь, вона також є основою радіаційно-орографічних відмін умов кліматотворення в Українських Карпатах.

Радіаційно-орографічні умови ландшафто- і кліматотворення в горах визначаються провідною роллю орографічного чинника, властивостями діяльних поверхонь ландшафтних комплексів щодо вибіркового поглинання та перетворення сонячної енергії. Нерівномірний розподіл радіаційних характеристик в межах Українських Карпат зумовлений впливом схилів різної експозиції і крутизни на радіаційний режим ландшафтів. У роботі розглядається характер розподілу радіаційних характеристик в горах і причини його неоднорідності. Наводяться результати досліджень зміни деяких складових радіаційного балансу з висотою, що в загальному мають нелінійний характер. Завдяки радіаційній експозиції на схилах форм мікро- та мезорельєфу існують найбільші відмінності у розподілі елементів радіаційного та теплового балансів. За кількістю отриманої радіації поверхні таких схилів можуть відрізнятись між собою у декілька разів, а за кількістю атмосферної вологи - на декілька відсотків. На схилах форм макрорельєфу більш помітним є вплив адвективної експозиції, що проявляється у створенні контрастів (у декілька разів) кількості опадів та температур. Обидві форми експозиційного впливу проявляються одночасно, міра їх участі у ландшафтогенезі залежить від розмірів схилів, геоморфологічних особливостей, характеру їх діяльних поверхонь. Розподіл радіаційних полів в Українських Карпатах визначається цими умовами та закономірностями висотних змін характеристик хмарності, прозорості атмосфери і основних складових радіаційного балансу.

Циркуляційно-динамічні чинники формування ландшафтно-кліматичних відмінностей проявляються через динамічний і термічний вплив гірського рельєфу на деформацію макромасштабних полів атмосфери. Робота вміщує детальний огляд циркуляційних умов, характеру переносу вітру над горами та пояснення процесів деформаційного характеру у товщі повітря при подоланні орографічної перешкоди, якою є Карпати, детальний аналіз синоптичних та метеорологічних наслідків. Адвективна форма впливу експозицій схилів суттєво впливає на режим зволоження Українських Карпат. Його просторово-часовою особливістю є почергове зміщення центру максимуму опадів з північно-східного макросхилу (теплий період) на південно-західний (холодний період), а також нерівномірний, мозаїчний розподіл опадів в межах регіону. Основними наслідками мезомасштабного рівня взаємодії гірської поверхні з атмосферою є: орографічні деформації атмосферних фронтів, що призводять до посилення процесів утворення опадів; динамічні деформації поля вітру - причини виникнення фенових явищ та формування систем місцевої циркуляції з різною інтенсивністю проявів у гірських районах і Передкарпатті; зміни стану термодинамічної стійкості пограничного шару атмосфери, наслідком чого є його горизонтальне розчленування і зміни умов турбулентності, формування інверсійних шарів, особливо потужних взимку.

Ефекти взаємовпливу атмосфери і гірської країни Карпат нами оцінюються як орокліматичні: бар'єрні, депресійно-бар'єрні (котловинні), рівнинно-депресійні. Вони формують мезомасштабні метеорологічні поля, відмінні за діапазоном кількісних значень і повторюваністю метеоявищ. Орокліматичні умови зумовлюють різноманітність і нерівномірність просторового розподілу ландшафтних комплексів. Їх поєднання і висотно-зональне розташування надає своєрідних рис Українським Карпатам, якими визначається індивідуальність природних районів, місцевих кліматів, мікро- та мезокліматична комфортність ландшафтного різноманіття.

4. Ландшафтно-кліматичні особливості Українських Карпат. Своєрідне поєднання кількостей тепла і вологи у ландшафтних комплексах в умовах орографічної неоднорідності зумовлює існування певних видів ландшафтів і висотної ландшафтної поясності, з якою пов'язана ярусність гірських ландшафтів. Особливості орографії та гірського клімату відображаються у складній структурі ландшафтних комплексів гір і передгір'їв, про що йдеться у четвертому розділі роботи.

Орокліматогенні передумови існування ландшафтних відмінностей аналізуються з точки зору позиційності регіону, складної і неоднозначної взаємодії орографічного і кліматичного взаємовпливу. Періодичність кліматичних явищ зумовлює сезонність змін у річному ході ландшафтних процесів. Причиною внутрішніх ландшафтно-кліматичних відмінностей головно є експозиційні властивості. З причин впливу експозицій мікро-, мезо-, макроформ рельєфу створюються абсолютні (солярні) та відносні (циркуляційні) відмінності. Вони порівняно чітко проявляються у ландшафтній асиметрії висотної поясності, відмінностях біотичних компонентів, розподілі енергетичних елементів, характеристиках режиму зволоження, стоку, температур повітря та грунту, випаровування. Це в свою чергу відображається у літогенній основі, грунтово-рослинному покриві та загальному вигляді ландшафту. В цілому орокліматогенні передумови формування ландшафтних відмінностей зумовлені літо-морфо-тектонічними і макрокліматичними особливостями Українських Карпат, на фоні яких виникають орокліматичні неоднорідності різної масштабності і інтенсивності проявів.

Ландшафтно-кліматичні відмінності в межах території дослідження детально розглядаються на рівні ландшафтних зон і областей. Неоднотипність проявів взаємодії циркуляційного та орографічного чинників ландшафтогенезу і кліматотворення в горах є основною причиною існування великого різноманіття ландшафтно-кліматичних умов, для яких характерні значні просторові відмінності. Їх формуванню сприяє різниця висотного положення ландшафтів, густа мережа долинних систем, домінування комплексів з крутими і округлими поверхнями, де панують лісові або лугові форми. Тому дуже складною і мозаїчною є структура карпатського середньогір'я, де значно чіткіше, ніж у низько- чи високогір'ї, проявляються ознаки широтно-зонального положення гірської країни, висотні і експозиційні енерго-воднобалансові, біотичні, кліматичні контрасти. Особливими ландшафтно-кліматичними відмінностями та умовами нестійкої комфортності характеризуються ландшафти складної, мозаїчної внутрішньої структури. До таких найчастіше належать комплекси міжгірних понижень, окремі внутрігірські та передгірні ландшафтні утворення. Середньогір'я та високогірні райони за своїми ландшафтно-кліматичними характеристиками мають особливий природноресурсний вимір. Детальний аналіз ландшафтно-кліматичних особливостей, просторово-часового розподілу метеоелементів та кліматичних характеристик свідчить про наявність виразної внутрішньої кліматичної неоднорідності, яка окреслюється чіткими орографічними межами і дає підстави для мезокліматичної диференціації Українських Карпат.

5. Мезокліматичні властивості ландшафтів Українських Карпат розглядаються та характеризуються у п'ятому розділі роботи. Кліматичні умови, в яких функціонують гірські ландшафти, дуже різноманітні. Їх аналіз свідчить про мезомасштабні відміни просторово-часової диференціації. Мезокліматичні відмінності проявляються у сезонному та річному ході основних кліматичних характеристик, які для мезокліматичного аналізу варто аналізувати і порівнювати за схемою: радіаційні характеристики, середні температури повітря, річні суми опадів, величина випаровування, період з додатними температурами, суми активних температур, тривалість вегетаційного періоду та метеорологічного літа, величина радіаційного балансу, основних його складових, значення коефіцієнту зволоження. Їх розподіл узгоджується з мезоорографічними елементами, регіонами просторового прояву основних мезомасштабних процесів атмосферного впливу.

Орографічно-динамічний вплив гірських ландшафтів на хід атмосферних процесів призводить до формування кліматичної неоднорідності регіонального і локальних рівнів як наслідку проявів мезокліматичних чинників ландшафтотворення, їх впливу через дію мезометеорологічних процесів. Ними для Карпат вважаються такі, що постійно виникають в орографічному шарі атмосфери і мають режимний хід з орографічних причин. Локальні відмінності кліматичного характеру є реакцією орографічно неоднорідної поверхні на мезомасштабну діяльність атмосфери. Її вплив проявляється у змінах кліматичних елементів, визначаючи характерні риси мезокліматичного плану через сезонні синоптичні ситуації. Мезометеорологічні процеси мають локальний характер, виникаючи при складному поєднанні багатьох природних чинників, і мають зворотній вплив на загальнометеорологічні умови. Їх сукупна дія визначає мезокліматичний режим (градієнтні відміни, умови турбулентності, місцева циркуляція тощо). У роботі характеризуються типи мезосиноптичних ситуацій, характерні для умов території дослідження, пояснюються причини їх виникнення та прояв у розподілі основних метеоелементів. Дається детальна характеристика приземного турбулентного шару і його змін при різних термічних умовах. Аналізуються умови термодинамічної стійкості (стратифікації) нижнього шару повітря і наслідки її змін у вигляді атмосферних явищ. Особлива увага звертається на форми місцевої циркуляції, інверсійні стани атмосфери та географію "теплових поясів", умови виникнення та поширення несприятливих і небезпечних метеорологічних явищ - характерну рису клімату регіону і одну з ознак мезокліматичних відмінностей.

Просторово-часовий розподіл кліматичних характеристик та мінливість в межах гірських ландшафтів. Виконаний детальний аналіз діапазону висотних і горизонтальних змін характеристик метеорологічних полів дозволяє територіально виділити ареали помітних відмін їх розподілу. Для уточнення використані розрахунки характеристик мінливості основних метеоелементів, найбільш чутливих до проявів зовнішнього впливу. Розрахункове поле мінливості чітко фіксує адвективно-циркуляційну доступність території для повітряних потоків. Характеристики мінливості постають як деякі кількісні показники взаємозв'язків чинників кліматотворення, як своєрідні характеристики реакції гірської поверхні на вплив атмосфери. Просторово-часові поля метеоелементів, пов'язана з ними та залежна від характеру впливу поверхні інтенсивність атмосферних явищ визначають кліматичну комфортність ландшафтів гір і передгір'їв, зміни її в часі. Найбільш комфортні кліматичні умови панують в регіоні у перехідні сезони року, що тісно пов'язано з перебігом загальноциркуляційних процесів. Вертикальний розподіл метеоелементів створює відчуття кліматичної комфортності чи дискомфорту на різних гіпсометричних рівнях. Комфортні кліматичні умови властиві найчисленнішій серед гірських ландшафтів групі низькогірних комплексів.

Диференціація ландшафтів за мезокліматичними властивостями виконана за результатами аналізу ландшафтно-кліматичних умов території дослідження. Це дало підстави для виділення 11 мезокліматичних районів: трьох у Передкарпатті та восьми у гірській частині Українських Карпат. Вони приурочені до орокліматогенних комплексів (ОКК) різного масштабу, опис яких дається у роботі. Під орокліматогенним комплексом розуміються всі особливості природи певної території або їх сукупності, що залежать переважно від кліматичного впливу рельєфу і існують на фоні зональних, секторних, історичних і інших рис природи. ОКК гірського впливу різні за характером, інтенсивністю і розмірами. Для території дослідження характерні середні та малі за масштабами ОКК, що існують на фоні крупномасштабного орокліматогенного комплексу карпатської гірської країни з його потужним впливом на прилеглі території. За інтенсивністю проявів ці ОКК є середніми (у горах) та слабко вираженими (у Передкарпатті). За поєднанням чинників впливу найпоширенішими у горах і передгір'ях є: навітряні, підвітряні, навітряно-підвітряні, депресійні, котловинні ОКК. Їм відповідають певні поєднання ландшафтних комплексів, для яких місцеві кліматичні особливості є оптимальними умовами функціонування. Тому виявлення ОКК, вивчення і врахування особливостей їх метеорологічних полів є обов'язковою умовою мезокліматичної диференціації ландшафтних комплексів гір і передгір'їв.

ВИСНОВКИ

1. Дослідження кліматичних властивостей ландшафтів Українських Карпат і особливостей кліматотворення в умовах гір та передгір'їв показує складність структури клімату регіону. Вона формується в умовах висотної диференціації гір та їх динамічного впливу на прилеглі рівнини внаслідок складного взаємовпливу фізичних властивостей нижнього шару атмосфери і діяльних поверхонь гірських та передгірських ландшафтних комплексів.

2. Процеси клімато- та погодоутворення в горах і на передгірних рівнинах мають деяку постійність однотипних територіальних проявів, що віддзеркалюється у структурі ландшафтних утворень різного рангу. В регіоні спостерігається найбагатша на теренах України мозаїчність ландшафтів та різноманітність місцевих кліматів - складової частини мезокліматів.

3. Взаємодія орографічного та циркуляційного чинників в умовах ландшафтної неоднорідності території найвиразніше проявляється у локальних підрозділах клімату - мезокліматі та його складових. Мезокліматом орографічно неоднорідної території є режим метеоелементів, вся своєрідна сукупність яких у просторово-часовому розподілі відповідає морфоструктурним і морфоскульптурним особливостям території та проявам мезомасштабної діяльності атмосфери в орографічному шарі повітря.

4. Кліматичним умовам ландшафтотворення в межах гір і передгір'їв Українських Карпат властиві певні особливості, завдяки яким існують мезокліматичні відмінності ландшафтних комплексів. Вони виникають завдяки неоднозначності проявів взаємодії орокліматичних чинників і є наслідком динамічного, бар'єрно-депресійного впливу гірської споруди на хід радіаційно-адвективних макропроцесів та реакції на нього ландшафтних комплексів.

6. У ландшафтах Українських Карпат і Передкарпаття проявляються орокліматогенні комплекси гірського впливу. Їх регіональна система виявляється шляхом аналізу взаємозв'язків чинників кліматотворення на локальних рівнях. Найкращими орокліматичними показниками є морфометричні і метеорологічні характеристики.

7. Методичні засади ландшафтознавчого вивчення гірського клімату і його локальних проявів грунтуються на комплексному застосуванні елементів ландшафтного та кліматологічного аналізів. Для пояснення причин ландшафтно-кліматичних відмінностей на мезомасштабному рівні доцільно застосовувати елементи синоптичного аналізу. Діапазон відмінностей кліматичних властивостей гірських ландшафтів на мезомасштабному рівні виявляється за допомогою: розрахункових методів статистичного аналізу у поєднанні з картографічним; кластерного аналізу метеорологічних характеристик; типізації мезоформ рельєфу за ознаками мезокліматичного характеру. Аналіз особливостей складових прояву мезокліматичних чинників ландшафтогенезу (при провідній ролі орографічного чинника) та відмінностей просторово-часового розподілу кліматичних елементів у різних ландшафтних умовах дає підстави визначити внутрішні кліматичні відмінності локального характеру.

8. Мезокліматичну диференціацію ландшафтів доцільно виконувати на основі мезомасштабного ландшафтно-кліматичного аналізу. Мезокліматичні райони Українських Карпат відрізняються за орокліматогенними умовами формування ландшафтної неоднорідності, режимом мезометеорологічних проявів, розподілом метеорологічних полів, просторовим положенням щодо геометричної і топографічної площі ландшафтів Українських Карпат, поєднанням місцевих кліматів, різноманіттям мікрокліматів, умовами ландшафтно-кліматичної комфортності.

9. Мезокліматичне районування Українських Карпат на основі якісних і кількісних ознак мезокліматичних відмінностей при недостатньо щільній метеомережі дає можливість повніше відобразити регіональні ландшафтно-кліматичні умови. Його можна використовувати у прикладних цілях: для уточнення схем інших видів районування (рекреаційного, біокліматичного, агрокліматичного тощо), пошуку кліматичних аналогів, організації моніторингових мереж, удосконалення систем раціонального природокористування в гірських умовах.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНІ У НАСТУПНИХ ПУБЛІКАЦІЯХ

1. Моргоч О.В. Досвід оцінки впливу рельєфу на рівень забруднення атмосферного повітря міста Чернівці // Еколого-географічні проблеми дослідження природно-ресурсного потенціалу регіону. - Київ: НМК ВО, 1992. - С.44-49.

2. Моргоч О.В. Ресурсні аспекти досліджень клімату Українських Карпат // Науковий вісник Чернівецького університету: Зб. наук праць. Вип.80: Географія. -Чернівці: ЧДУ, 2000.-С.20-25.

3. Моргоч О.В.Кліматичні характеристики карпатського низькогір'я та їх ресурсне значення // Україна та глобальні процеси: географічний вимір: Зб. наук. праць. В 3-х т. - Київ-Луцьк: Ред.- вид. відд. "Вежа" Волин. держ. ун-ту ім. Лесі Українки, 2000. - Т.2. - С.281-285.

4. Моргоч О.В. Мезокліматичні особливості Українських Карпат // Наукові записки Вінницького державного педагогічного університету імені Михайла Коцюбинського: Зб. наук. праць. Вип.1: Географія. - Вінниця, 2000. - С.27-32.

5. Явкин В.Г., Малютина А.А., Моргоч О.В.Особенности распределения агрогидрологических свойств почв Карпат // Доклады XV Междунар. конф. по метеорологии Карпат (Ужгород, сентябрь 1991 г.). - Киев, 1991. - С.333 -336.

6. Моргоч О.В. Особливості режиму зволоження Українських Карпат на протязі холодного періоду // Екологічні та соціально-економічні аспекти катастрофічних стихійних явищ у Карпатському регіоні (повені, селі, зсуви): Матеріали міжнар. наук.- практ. конф. (Рахів, вересень 1999р.). - Ужгород, 1999. - С. 234-237.

7. Моргоч О.В. Особливості режиму метеоелементів у Передкарпатті // Еколого-географічні дослідження в сучасній географічній науці: Матеріали міжнар. наук. конф. (Тернопіль, жовтень 1999 р.). - Тернопіль, 1999. - С.33-34.

8. Моргоч О.В. Особливості умов зволоження території Передкарпаття // Гідрологія і гідрохімія на рубежі ХХІ століття: Матеріали ювілейн. конф. до 50-ліття каф. гідрології і гідрохімії КНУ (Київ, листопад 1999 р.). - Київ, 2000. - С.166-169.

9. Моргоч О.В. Проблеми оцінки і використання кліматичних ресурсів Українських Карпат // Проблеми раціонального використання, охорони і відтворення природно-ресурсного потенціалу України: Тези доповідей Другої всеукр. наук.-метод. конф. (Чернівці, квітень 2000 р.). - Чернівці, 2000. - С.134-136.

Размещено на Allbest.ru