Определение кислотности снежного покрова (на примере города Пушкин)

ГОУ ВПО

«Ленинградский государственный университет имени А.С.Пушкина»

Факультет Естествознания Географии и Туризма Кафедра Естествознания и Географии Курсовая работа Определение кислотности снежного покрова

(на примере города Пушкин) Выполнил:

студент 2-го курса специальности «География»

Шелкунов Евгений Сергеевич Научный руководитель:

старший преподаватель, кандидат педагогических наук Коршунов Михаил Юрьевич Санкт-Петербург

Содержание снежный покров снегомерный кислотность Введение Глава 1. Географическая характеристика зимы и снежного покрова

1.1 Зима, как природный фактор

1.2 Образование и форма снега

1.3 Физико-механические свойства снега и снежного покрова Глава 2. Методические особенности изучения снежного покрова и их практическое применение

2.1 Методика проведения снегомерных наблюдений Заключение Список литературы

Введение

Данная работа посвящена определению кислотности снежного покрова, как одного из компонентов окружающей природной среды и одновременно являющегося индикатором её состояния. Исследование проводилось на территории города Пушкин. Город Пушкин и его окрестности в целом характеризуются относительно благополучной экологической обстановкой, тем не менее, техногенное давление на состояние окружающей природной среды на этой территории становится всё более ощутимым. Экология малых городов, к которым относится Пушкин во многом определяется экологическим состоянием всего региона и в то же время является показателем качества его окружающей среды.

При организации экологического мониторинга одна из наиболее актуальных проблем — выбор природных объектов для исследований. Одним из методов, позволяющих оценить степень техногенной нагрузки на окружающую среду городов и здоровье проживающего в них населения, является мониторинг загрязнения атмосферных осадков. Наиболее удобным в изучении видом осадков является снежныйпокров (Ашихмина, 1996).

Среди основных причин, обусловливающих возможность успешного применения методов мониторинга загрязнения снежного покрова, и как следствие природных сред, можно выделить (Василенко, 1985):

1. отбор проб снежного покрова чрезвычайно прост и не требует сложного оборудования по сравнению с отбором проб воздуха;

2. снежный покров позволяет решить проблему количественного определения суммарных параметров загрязнения (сухих и влажных выпадений);

3. при образовании и выпадении снега концентрация загрязняющих веществ в нём оказывается обычно на 2−3 порядка величины выше, чем в атмосферном воздухе.

4. снежный покров как естественный планшет-накопитель даёт достаточно объективную величину сухих и влажных выпадений в холодный сезон. Поэтому измерения содержания этих веществ могут производится достаточно простыми методами и с высокой степенью надёжности.

Глава 1. Географическая характеристика зимы и снежного покрова

1.1 Зима как природный фактор

Зима — наиболее холодное время года, продолжительностью в несколько месяцев. При разделении года на четыре сезона в умеренных широтах за зиму условно принимается промежуток времени с декабря по февраль, но характерные климатические признаки зимы могут наблюдаться с ноября по март включительно. Зима характеризуется определенными фенологическими признаками и наступает с момента перехода среднесуточной температуры в период её падения через 0 °C.

Один из основных факторов, определяющих состояние зимы, — температура воздуха. В условиях отрицательных температур, наблюдаемых на большей части нашей страны, происходит резкое снижение биологической активности всего живого, интенсивности биохимических и химических процессов. Изменение агрегатного состояния воды на огромных площадях земной поверхности вызывает проявление новых качеств в природной среде, которые, в свою очередь, могут влиять как на живую природу, так и на отдельные компоненты неживой природы.

Весьма характерное сезонное явление представляет снежный покров. Сезонный снежный покров ложится на поверхность суши на площади от 115 до 126 млн. км2. В нашей стране устойчивый снежный покров в конце лета встречается на островах арктических архипелагов и в высокогорных районах. Начиная с осени площадь, занятая снежным покровом, увеличивается, и в сентябре он распространяется на полуострова Таймыр и Чукотку, в октябре — на северную часть Восточно-Европейской равнины, Западную Сибирь, Восточную Сибирь (до оз. Байкал) и Дальний Восток; в ноябре — центральные районы Восточно-Европейской равнины и всю Сибирь; в декабре, январе и феврале вся территория России, кроме Закавказья, занята устойчивым снежным покровом. В марте от снега освобождается южная часть Восточно-Европейской равнины, в апреле — центральные районы европейской части. В мае снежный покров располагается только вдоль побережья Северного Ледовитого океана, на Чукотке и Камчатке.

Снежный покров оказывает большое влияние на все природные процессы и хозяйственную деятельность человека. Сплошной снежный покров предохраняет зимой поверхность от эрозии, дефляции, солифлюкции, а весной при таянии является источником интенсивного проявления склоновых и эрозионных процессов. Снег оказывает влияние на давление, осадки, влажность, температурный режим, запыленность атмосферы.

С другой стороны, физико-механические свойства снега, его строение и особенности распространения находятся в тесной зависимости от ландшафтных условий территории. Снежный покров является зеркалом сезонного состояния природы и несет большую информацию о погодных явлениях.

Образование снежного покрова происходит в результате выпадения из атмосферы твердых осадков, представленных снежинками, которые состоят из множества мелких ледяных кристаллов. Процессы образования в облаке зародышевых капель и кристаллов сложны и не полностью еще изучены. Полагают, что зарождение снежинок происходит возле ядер конденсации, какими являются частицы пыли, сажи, пыльцы растений и спор. Увеличение видимых кристалликов происходит за счет сублимации (перехода из газообразного в твердое состояние, минуя жидкую фазу) на них водяного пара или слипания друг с другом. В условиях сильного перенасыщения воздуха водяным паром возникают лучистые снежинки, если же перенасыщение уменьшается, промежутки между лучами заполняются льдом и создаются пластинки. По мере увеличения веса кристаллики падают на землю и на своем пути подвергаются механическому и температурному воздействию. На поверхности земли снежинки накапливаются и формируют снежный покров. Снег подвержен воздействию ветра и температуры воздуха не только в момент выпадения, но и после снегопада. Перенос снега носит название снеговой адвекции. Распределение снега зависит от особенностей выпадения осадков, силы ветра, характера поверхности и других факторов. Перемещается снег по физическим законам переноса песка. На затишных участках происходит накопление снега и образуются сугробы. Места, подверженные продолжительному ветровому воздействию, как правило, лишены снега. Изучение перемещения снега имеет большое практическое значение при снежных мелиорациях.

Ветровые формы снежного покрова можно разделить на аккумулятивные и дефляционные (Тушинский и др., 1972, Рябцева, 1972). К аккумулятивным формам рельефа относятся снежная рябь, валы, дюны и барханы. Снежные валы — свободные аккумулятивные формы, образование которых связано с пульсациями ветро-снегового потока. При полном насыщении ветро-снеговой поток теряет частично свою транспортирующую способность и откладывает излишки снега, образуя при этом валы высотой 0,5 — 1,0 м, вытянутые перпендикулярно направлению ветра, в длину до нескольких десятков метров. Снежная рябь формируется в результате сортировки снега ветровым потоком и воздействия вихрей. Крупные частички снега выпадают из ветро-снегового потока и образуют валики высотой до 3 — 4 см, длиной до 10 — 15 м.

Вынужденные аккумулятивные формы, дюны и барханы встречаются на открытых пространствах и представляют собой снежные холмики, возникающие возле небольших препятствий (камней, пучков травы, отвалов почвы на поднятой целине, стожков сена и т. п.). Соединяясь, они образуют цепи холмов, способные передвигаться. После того как стихает ветер, снег постепенно уплотняется и снежные формы закрепляются на местности.

Дефляционные формы образуются из аккумулятивных под воздействием сильных ветров. В условиях сильных низовых метелей ветер разрушает наветренные склоны аккумулятивных форм и переносит ледяные кристаллы на подветренную сторону. В результате этого исходные аккумулятивные формы снежного рельефа искажаются — ранее пологие (наветренные) склоны делаются крутыми, крутые — уполаживаются. Дефляционные формы вытянуты, как правило, по направлению господствующих ветров.

Мощность снежного покрова зависит от режима погоды в течение зимнего сезона, рельефа, растительного покрова и других физико-географических условий. Средняя мощность снега в центральном районе Русской равнины составляет 60 см, на северо-западе — 50 см. Распространение мощности снежного покрова на той или иной территории в целом зависит от местных условий, На открытых приподнятых участках, особенно в наветренных склонах, мощность снега обычно меньше, чем в понижениях и на подветренных склонах. В лесу за счет метелей снега больше, чем на открытых участках.

Одним из важных свойств снега является его плотность. Под плотностью понимается отношение объема воды, содержащегося в снеге (кубических сантиметрах). Численно она равна весу снега (в граммах) в 1 см³ снежного покрова. От плотности и мощности снега зависят запасы воды в снежном покрове: чем больше мощность и плотность снежного покрова, тем больше воды содержится в нем.

Среди физических свойств снега прежде всего обращают внимание теплоизолирующие свойства, которые обусловлены его плохой теплопроводностью. В средних значениях теплопроводность снега примерно на порядок больше теплопроводности воздуха и на порядок меньше теплопроводности минеральной почвы. Поэтому почва, покрытая снегом, промерзает медленнее и на меньшую глубину по сравнению с оголенной. Теплопроводность свежевыпавшего рыхлого снега наименьшая. Такой снег гарантирует наилучшую защиту почвы и зимующих под ним растений от охлаждения и промерзания.

Благодаря снежному покрову биологические процессы и явления полностью не прекращаются в верхних слоях метосферы даже в высоких широтах, хотя их интенсивность в холодный период существенно убывает.

Для комплексной характеристики биоклиматических условий зимнего периода А. М. Шульгиным предложен показатель суровости зимы К = Тм/С, где Тм — средняя из абсолютных минимумов температур воздуха за месяц и в среднем за зимние месяцы, С — средняя высота снежного покрова. Малосуровые зимы характеризуются показателем менее 1, весьма суровые — более 3. Теплоизолирующая роль снежного покрова особенно важна для перезимовки растений и животных. Если температура почвы на глубине узла кущения (до 5 — 8 см) опускается ниже критической, то растения вымерзают.

В снежном покрове наблюдается четко выраженная слоистость, обусловленная как неоднородными условиями накопления снега, так и его последующими изменениями. В стратиграфическом разрезе снежной толщи отражены типы прошедших погод. Выделяют обычно две фации снега: фацию безветренного отложения, когда накапливается пушистый снег, и фацию ветреного отложения, характеризующуюся большой твердостью и плотностью снега. Снег ветровой фации состоит из окатанных и подобранных по размерам (фракциям) ледовых зерен. В снежной толще особенно четко выражены следы несогласного залегания одного слоя на другом. Несогласные контакты образуются в перерыве между снегопадами в результате коррозионной деятельности ветра. В контактах между снежными толщами отражаются следы глубоких оттепелей. Наряду с основными слоями в снежной толще наблюдаются различные корки, представляющие собой прослои льда и сильно уплотненного снега. Они имеют мощность от 0,5 мм до 2 — 3 см. Гололедные корки образуются при выпадении мороси, радиационные (солнечные) — при замерзании поверхности снега, оттаявшей под влиянием прямой солнечной реакции, оттепелые — при замерзании поверхности снега, частично растаявшего под воздействием теплового воздуха. Ветровые корки возникают вследствие ветрового уплотнения и механического давления с участием сублимации.

1.2 Образование и форма снега Мельчайшие матово-белые кристаллики льда — снег — являются самыми обычными видами твердых осадков, возникающих в свободной атмосфере в результате сублимации водяного пара внутри переохлажденного воздуха

Образованию кристаллов способствуют и ядра кристаллизации, среди которых лучшими являются вещества, кристаллическая решетка которых геометрически подобна решетке льда. Японский гляциолог У. Накайя, исследуя снежинки под электронным микроскопом, всегда обнаруживай в их центрах включения размером 0,5 — 0,8 мк (преимущественно частицы каолина, глины, угля, а также микроорганизмы).

Кристаллы льда имеют тригональную форму. Они всегда развиваются попарно и создают шестиугольный кристалл. Кристаллографических осей 4: из них 3 лежат в одной плоскости, образуя друг с другом углы в 120°, четвертая (главная) ось направлена перпендикулярно к этой плоскости и является осью симметрии.

Множество факторов влияет на образование и рост снежинок, потому так велико разнообразие их форм. В коллекции микрофотографий американского метеоролога Уилсона Бентли, изданного в 1931 году, насчитывается свыше 5 тысяч Микрофотографий снежинок, отличных друг от друга.

Наиболее совершенные классификации кристаллов снега принадлежат У. Накайя и А. Д. Заморскому. Последний по генетическим признакам выделил 9 основных форм, а в них 48 видов, являющихся вариантами, комбинациями и усложнениями основных форм.

Обобщая это великое разнообразие форм снежинок, можно говорить о двух основных типах (по В.М.Котлякову). 1 — пластинчатые кристаллы, образующиеся при температурах −20…−25°С; 2 — столбчатые кристаллы, образующиеся при более низких температурах. К основным формам первого типа относятся:

Пластинка — самая простая по форме снежинка, тонкая шестиугольная, реже треугольная ледяная пластинка размером от 0,1 до 4 мм. Все ее стороны (или через одну) одинаковы по форме и длине.

Звездчатый кристалл — пожалуй, самая красивая снежинка (ее изображение стало символом снега) — тонкий, плоский кристалл, имеет центральную шестиугольную пластинку, из углов которой растут тонкие лучи. Обычно лучей шесть, но может быть 3 или 12 или другие усложненные формы. Средний размер кристаллов колеблется от 2 до 7 мм. До нас дошли зарисовки этого вида снежинки, датируемые 1555 годом.

Пушинка — пластинка или звезда до 9 мм по горизонтали, покрытая обычно с одной стороны плоскими кристаллами, выросшими под разными направлениями и углами. Пушинки когда-то слыли «заиндевелым снегом».

Среди столбчатых кристаллов самой распространенной формой является столбик. Это шестигранная или полая призма длиной менее 1 см с плоскими пирамидальными или усеченными концами. Она очень часто встречается при температурах ниже -20°С и имеет много усложненных разновидностей.

Вытянутые тончайшие снежные кристаллы известны как иглы. Сложный снежный кристалл — еж — представляет собой несколько пластинок, лучей или призм, растущих в разных направлениях из одного центра. Снежный покров в основном состоит из пластинчатых ежей и звезд (около 30%), звездчатых пушинок (около 10%), снежной крупы и других форм (Рис. 13).

Рис. 13. Международная классификация снежинок В зависимости от погодных условий в разных местностях выпадает «свой» снег. В Прибалтике и в центральных областях часто идет снег в виде крупных, сложных снежинок или беспорядочно сросшихся кристаллов — мохнатых хлопьев. В 1944 году в Москве выпали снежные хлопья до 10 см в поперечнике. Максимальный зарегистрированный диаметр хлопьев свыше 30 см, вес — свыше 500 г. При низких температурах и сильном ветре выпадают тонкие ледяные иголки, а также обломки столбиков или других форм. В Якутии такой снег называют «алмазной пылью». На земле он образует слой пушистого снега.

Кроме осадков, выпадающих из атмосферы, зимой наблюдаются и

нарастающие осадки, образующиеся на поверхности Земли, снежного покрова или различных предметов. Это — иней, изморозь и гололед.

Помимо этих первичных форм осадков в снежном покрове в соответствии с его структурой и физическими свойствами выделяют 3 типа (по классификации Г. К. Тушинского, 1968):

1) Свежий снег — свежевыпавший или свежеотложенный, образовавшийся при метели или поземке.

2) Старый снег — уплотненный или фирнизированный снег с разновидностями мелкосреднеили крупнозернистого, а также снег-плывун или глубинная изморозь (рыхлый снег, состоящий из полых бокаловидных кристаллов, мало связанных, подвижных).

3) Фирн — переходная форма от снега ко льду. Различают инфильтрационный фирн, возникающий при повторном замерзании воды в снеге, и рекристаллизационный, образующийся в результате метаморфизма снега без участия жидкой воды. По величине зерен фирн может быть мелкозернистым (менее 1 мм), среднезернистым (1−3 мм) и крупнозернистым (более 3 мм).

1.3 Физико-механические свойства снега и снежного покрова Снег является наиболее распространенным видом твердых атмосферных осадков. Снежинки, составляющие падающий снег и образующие снежный покров, являются плоскими кристаллами льда весьма разнообразной формы, в основном гексагональной, шестигранной и шестилучевой. Размеры отдельных, свободно падающих в воздухе снежинок доходят до 10 мм.

Снежным покровом называют слой снега, лежащий на поверхности земли и образовавшийся при снегопадах. Состав снежного покрова весьма разнообразен, он имеет слоистое строение, обусловленное целым рядом причин: перемежающимися снегопадами, собственной массой снежинок, возгонкой и сублимацией снежных кристаллов, воздействием атмосферных факторов (солнечной радиации, ветра, других атмосферных осадков и пр.).

Таким образом, снежный покров не является стабильным; его мощность и все физико-механические свойства непрерывно изменяются.

Сухой снежный покров представляет собой двухфазную, а мокрый — трехфазную систему, состоящую из кристаллов льда, воды и воздуха, содержащего водяной пар.

Все характеристики снега зависят от его плотности, но вместе с тем плотность снега в высшей степени изменчива, от 10 до 700 кг/м3. Обычно рассматривают: плотность различных видов снега, плотность снега на открытой местности, плотность снега в лесу, плотность снега в снежниках, плотность тающего снега.

Плотность снега весьма неоднородна по высоте снежного покрова и зависит от продолжительности и глубины его залегания. Поэтому плотность снежного покрова является величиной осредненной.

Наличие влаги (воды, водяного пара) существенно увеличивает плотность снега. Плотность тающего снега имеет большое значение для прогноза половодья на реках. Наблюдения показывают, что в большинстве случаев она изменяется в начале таяния от 180 до 350 кг/м3, в разгар таяния от 350 до 450 кг/м3, в конце таяния доходит до 600 кг/м3.

Плотность снега в лесу меньше, чем на открытой местности, что объясняется уменьшением ветра в лесу и меньшей интенсивностью зимних оттепелей.

Пористость снежного покрова обусловлена наличием большого количества промежутков между кристаллами льда, образующих сообщающиеся между собой поры и пронизывающих снежный покров во всех направлениях.

Пористость снежного покрова связана с его структурой и изменяется по мере его уплотнения от 98 до 20%. К началу снеготаяния (обычно при плотности 280 — 300 кг/м3) она составляет 73—67%.

Воздухопроницаемость снежного покрова объясняется наличием в нем сквозных пор и характеризуется коэффициентом воздухопроводности. При отсутствии жидкой фазы снежный покров будет воздухопроницаемым, если размеры пор или капилляров будут достаточными для свободного перемещения молекул воздуха. Следовательно, коэффициент воздухопроницаемости существенно зависит от структуры снежного покрова; он уменьшается по мере его уплотнения.

Водопроницаемость снежного покрова для гравитационной воды, поступающей от дождя или от таяния верхнего слоя снега, зависит от количества, размеров и формы пор в снежном покрове, от наличия ледяных прослоек и пр., т. е. от структуры снежного покрова.

Водоудерживающая способность снежного покрова характеризуется тем наибольшим количеством воды, которое он способен удержать в данном его состоянии. Эта характеристика имеет большое значение для расчета половодий. Она изучалась П. П. Кузьминым опытным путем на специально разработанных приборах с использованием весового и калориметрического способов.

В результате исследований было установлено, что водоудерживающая способность снежного покрова зависит от его структуры и плотности: меньшей плотности соответствует большая водоудерживающая способность.

Влажность снега — количество воды, которое снежный покров содержит в данный момент. Она является очень важной его физической характеристикой и определяется калориметрическим способом.

Коэффициент отражения солнечной радиации снегом значительно выше, чем у льда и, тем более, у воды.

Коэффициент поглощения солнечной радиации снегом также высокий; поглощается она самым верхним слоем снега и поэтому не доходит до его подстилающей поверхности.

Электрические, радиоактивные и акустические свойства снега в последнее время приобретают все большее значение, но они пока изучены недостаточно.

Сухой снег, прежде всего, характеризуется малой электрической проводимостью, что позволяет располагать на его поверхности даже не изолированные провода. Выполненные исследования для сухого снега плотностью порядка 100 — 500 кг/м3 при температуре от -2 до -16 °С показали, что удельное электрическое сопротивление сэ довольно высокое (2,8· 105 — 2,6· 107 Ом · м) и близко к удельному сопротивлению сухого льда. Напротив, влажный снег обладает малым электрическим сопротивлением, падающим до 10 Ом· м.

Сухой снежный покров является диэлектриком. Диэлектрическая проницаемость снежного покрова е зависит от частоты электромагнитных волн, их длины и от состояния снега (температуры, плотности, структуры, влажности). Диэлектрическая проницаемость снега значительно меньше, чем льда (еол = 73… 95, е? л =3… 8), и увеличивается с возрастанием его плотности и влажности.

Акустические свойства снега проявляются, например, в скрипе под лыжами, полозьями саней, под ногами пешеходов и в других случаях. Скрип снега зависит от его плотности, давления на него и от его температуры. Замечено, что скрип слышен при температуре от -2 до -20°С; ниже этой температуры скрип не слышен. Связь скрипа с температурой можно объяснить тем, что с понижением температуры увеличивается прочность снежных кристаллов и поэтому излом их под давлением сопровождается звуком. При температуре ниже -20°С снежинки достаточно прочны и очень мало ломаются под давлением.

Механические свойства снега имеют большое значение при использовании его в качестве строительного материала, при транспортировке по нему грузов, а также при изучении снежных лавин.

Установлено, что зависимость трения скольжения по снегу различных тел от температуры снега неоднозначна. Наилучшие условия для движения лыж и саней наблюдаются при температуре от -3 до -10°С. С увеличением плотности снега и скорости движения коэффициент трения скольжения уменьшается.

Сопротивление снега растяжению исследовалось по разрыву образца от собственного веса путем пропиливания заранее намеченной шейки. Свежевыпавший снег оказывает небольшое, практически равное нулю сопротивление разрыву, а в уплотнившемся снеге сопротивление разрыву возрастает с увеличением плотности и достигает значения 0,027· 105Па. Сопротивление разрыву влажного снега меньше, чем сухого. В целом сопротивление снега разрыву зависит от его температуры, плотности и структуры.

Сжатие снега под действием нагрузки является одной из его характеристик. В опытах установлено, что слежавшийся сухой снег разрушается при нагрузке около 1,5· 105Па. Прочность снега значительно увеличивается после добавления воды и замерзания ее. Несомненно, что прочность снега на сжатие зависит от его плотности, но надежных данных по этому вопросу нет.

Твердость — это свойство вещества сопротивляться внедрению в него другого тела, теоретически не деформируемого. Она характеризует прочность снега и, в частности, несущую способность снежного покрова. Мерой твердости является размер следа (царапина, углубление), оставляемого на исследуемом материале абсолютно (условно) твердым телом, внедряемым под определенной нагрузкой.

По техническим условиям, в зимних снеговых дорогах плотность и твердость снега, как минимум, должны быть равны 600 кг/м3 и 106Па.

Вязкость снега играет большую роль в процессах формирования снежных обвалов. Свежий снег обладает большей пластичностью и меньшей вязкостью по сравнению с плотным снегом и тем более с льдом. Укрупнение зерен снега — фирнизация — ведет к уменьшению его пластических свойств.

Снежный покров в течение всего периода своего существования подвергается воздействию различных физических и механических факторов, приводящих к непрерывному изменению его структуры, состава и объема. Эти факторы и оказываемые ими воздействия еще далеко недостаточно изучены.

К физическим факторам и процессам можно отнести режеляцию, рекристаллизацию, возгонку и сублимацию, гелиои геотепловые воздействия. К механическим факторам относятся сила тяжести и ветер.

Режеляция (повторное смерзание) заключается в плавлении и повторном смерзании ледяных кристаллов, образующих снежинки, под влиянием удельного давления. Режеляция снега протекает с заметной интенсивностью лишь при температуре, близкой к 0 °C, т. е. при температуре, при которой не требуется большого удельного давления, чтобы вызвать плавление льда.

Рекристаллизация представляет собой физический процесс, при котором атомы молекул перескакивают с кристаллической решетки одного кристалла на решетку другого кристалла и обусловливают срастание отдельных кристаллов (снежинок).

В твердых телах существует некоторое количество атомов и молекул, кинетическая энергия которых достаточна для перехода в газообразное состояние. Процесс перехода вещества из твердой фазы в газообразную, минуя жидкую, называют возгонкой, а процесс кристаллизации вещества из пара — сублимацией. С признаком возгонки какого-либо твердого тела мы встречаемся при ощущении его запаха в окружающем воздухе.

Так как в снежном покрове имеется большое количество межкристаллических пор с поверхностями кристаллов очень малого радиуса и разных направлений кривизны, то в его толще распределение парциального давления водяного пара будет очень неравномерно. Водяной пар, образовавшийся на острых ребрах кристалликов, будет стекать во впадины и, насыщая здесь воздух, перейдет в воду и замерзнет. Вследствие этого возникает процесс округления кристалликов льда и увеличения их объема, т. е. происходит так называемая фирнизация снега. Процесс этот наблюдается при изотермии и активизируется при наличии температурной стратификации. В снежном покрове имеет место значительный температурный перепад, так как его поверхность охлаждается намного ниже нуля по сравнению с приземным слоем. В связи с этим создается дополнительная разность парциального давления водяного пара в снежном покрове с градиентом, направленным снизу вверх, что еще более усиливает миграцию водяного пара и фирнизацию снега.

Повторное таяние кристаллов льда и замерзание воды также способствуют фирнизации снега. Таяние кристаллов начинается с их выступающих частей — углов, лучей, ребер. Поэтому частично оттаявший кристалл приобретает округлую форму в виде зерна. При повторном таянии кристаллические зерна увеличиваются в размерах за счет попадания на них капелек воды с соседних кристалликов и т. д. При этом в снежном покрове увеличиваются поры и на их стенках осаждается иней, обусловленный сублимацией.

Глава II. Методические особенности изучения снежного покрова

и их практическое применение

2.1 Методика проведения снегомерных наблюдений

Выпавший на земную поверхность снег формирует снежный покров — уникальный слой, способный качественно и количественно характеризовать содержание загрязнителей в атмосферных осадках, накапливающихся в толще снега в течение зимнего периода.

Снежный покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим он обладает рядом свойств, делающих его удобным индикатором загрязнения не только самих атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха, а также последующего загрязнения почвы и воды. При образовании снежного покрова из-за процессов сухого и влажного выпадения примесей концентрация загрязняющих веществ в снегу оказывается на 2−3 порядка выше, чем в атмосферном воздухе. Благодаря естественному процессу концентрирования, содержание этих компонентов можно определять простыми методами с высокой степенью достоверности результатов.

Отбор снежных проб производился в период максимального влагозапаса перед началом таяния снега — в конце февраля на разных участках, которые не испытывают никакого техногенного влияния крупных промышленных предприятий, а только оказываются в зоне воздействия вредных выбросов автотранспорта, железной дороги.

Проделанная работа позволяет получить информацию о степени загрязнения снега на территории г. Пушкин, а также влияние талой воды на растения.

ход работы:

1. Определить участки для исследования проб снега.

2. В феврале осуществить отбор проб снега на исследуемых участках, в зависимости от удаленности от проезжей части автострады с интенсивным движением.

3. Растопить снег. Талую воду использовать для химического анализа проб. Изучить кислотность талой воды. Сделать выводы по результатам исследований.

4. Составить карту кислотности снежного покрова для г. Пушкин.

Практическая часть работы — это эксперимент, который был поставлен в феврале 2013 года.

Мы взяли 17 проб снега из разных участков города. Принесли снег в помещение, на всех пробах сделали этикетки. После того как содержимое в емкостях растаяло и приобрело комнатную температуру, мы стали проводить опыты.

Для определения pH мы использовали индикаторную бумажку (универсальный индикатор). Смочив, опускали индикаторную бумажку в ёмкость с растаявшим снегом и сравнивали её цвет со шкалой цветности.

Нами были получены следующие результаты:

Полученные результаты были нанесены на карту города Пушкин, которая впоследствии была нами отрисована в графическом редакторе Corel DRAW (рис.1).

На территории города Пушкин были выявлены три участка, на которых кислотность снежного покрова имеет нейтральную реакцию.

В целом, на большей части города Пушкин кислотность снежного покрова была выше (рН =5)

Заключение

Нами проанализирована научно-географическая и краеведческая литература по проблеме исследования. В ходе анализа были выявлены причины образования снежного покрова (определённые температуры воздуха, сублимация водяного пара, наличие ядер кристаллизации). Рассмотрены свойства снежного покрова (температура, плотность, влажность и т. д.). В практической части работы мы измерили кислотность снежного покрова и на основе полученных данных составили карту «Кислотность снежного покрова города Пушкин».

Список литературы

Агроклиматические ресурсы Горьковской области. — Л.: Гидрометеоиздат, 1967. — 228 с.

Агроклиматический справочник по Горьковской области. — Л.: Гидрометеоиздат, 1959. — 142 с.

Архангельский, А. М. Методика полевых физико-географических исследований / А. М. Архангельский. — М.: Высшая школа, 1972. — 303 с.

Борисов, А. А. Климатография Советского Союза / А. А. Борисов. — Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1970. — 311 с.

Егорова, Е. П. Ведут исследовательскую работу // Бутурлинская жизнь. 2007. № 21. С. 3.

Изменением климата: проблемы и решения. Информационное пособие. — Мурманск, 2004. — 32 с.

Колкутин, В. И. Климат конца ХХ века в средней полосе Нижегородской области / В. И. Колкутин, А. А. Терентьев. — Н. Новгород: «Вектор — ТиС», 2004. — 379 с.

Коршунов, М. Ю. Географическое краеведение. Бутурлинский район: Учебное пособие для учащихся 6 класса / М. Ю. Коршунов. — Н. Новгород: Типография «Поволжье», 2008. — 80 с.

Коршунов, М. Ю. Географическое краеведение. Перевозский район: Учебное пособие для учащихся 6 класса / М. Ю. Коршунов. — Н. Новгород: Типография «Поволжье», 2011. — 80 с.

Коршунов, М.Ю. О зиме и весенней воде…// Бутурлинская жизнь. 2006. № 19. С. 1.

Коршунов, М. Ю. Половодье на Пьяне // Бутурлинская жизнь. 2008. № 19. С. 2.

Коршунов, М. Ю. Половодье на Пьяне // Бутурлинская жизнь. 2011. — № 20. С. 1.

Коршунов, М. Ю. Половодье ожидается среднестатистическим // Бутурлинская жизнь. 2010. № 19. С. 1.

Коршунов, М. Ю. Уж если прогноз, то научный // Бутурлинская жизнь. 2007. № 27. С. 1.

Котляков, В. М. Снег и лед в природе Земли / В. М. Котляков. — М.: Наука, 1986. — 160 с.

Моргунов, В. К. Основы метеорологии, климатологии. Метеорологические приборы и методы наблюдений: Учебник / В. К. Моргунов. — Ростов/Д.: Феникс. — Новосибирск: Сибирское соглашение, 2005. — 331 с.

Наставления гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 2. Часть I. / Под ред. Д. П. Беспалова. — Л. Гидрометеоиздат, 1985. — 111 с.

Полевые практики на географических факультетах педагогических университетов: Учебное пособие для студентов педвузов по географическим специальностям. Часть III. Комплексная зимняя практика / Под ред. А. В. Чернова. — М.: МПГУ, 1999. — 34 с.

Полевые практики по географическим дисциплинам: Учеб. пособие для студентов пед. институтов по географическим специальностям / Под ред. В. А. Исаченкова. — М.: Просвещение, 1980. — 224 с.

Снег. Справочник / Под ред. Д. М. Грея и Д. Х. Мэйла. — Л.: Гидрометеоиздат, 1986. — 751 с.

Справочник по климату СССР, вып. 29. Горьковская область и др. Ч.II. Температура воздуха и почвы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1964. — 208 с.

Справочник по климату СССР, вып. 29. Горьковская область и др. Ч.II. Ветер. — Л.: Гидрометеоиздат, 1966. — 183 с.

Справочник по климату СССР, вып. 29. Горьковская область и др. Ч.II. Влажность воздуха, атмосферные осадки, снежный покров. — Л.: Гидрометеоиздат, 1968. — 335 с.

Станков, С. С. Очерки Физической географии Горьковской области / С. С. Станков. — Горький: Горьковское областное издательство, 1938. — 272 с.

Тушинский, Г. К. Изучение снежного покрова и ледников в школе. Пособие для учителей / Г. К. Тушинский, Н. М. Малиновская. — М.: Просвещение, 1972. — 174 с.

Ходаков, В. Г. Снега и льды Земли / В. Г. Ходаков. — М.: Наука, 1969. — 163 с.