Методическое пособие 764

сеноман-альба. С запада грунтовые воды поступают с песком – аптских песков. Глубины залегания их 20 м, есть минеральные воды девона. Почвы представлены типичными и выщелочеными черноземами, а на надпойменных террасах характерны серые и дерново-лесные. В поймах преобладают лугово-болотные почвы. На междуречьях отмечаются солоди, степные западины. Здесь расположен Теллермановский лес, в пределах леса густота балочной сети 1,5 км/км2. Ландшафтно-типологическая структура района представлена плакорным типом местности 42,2%, склоновым – 6,6%, пойменным – 21,5%, надпойменно-террасовым – 29,7%.

Географо-геолого-геоморфологические особенности долины реки Хопер. Хопер крупный приток Дона. Река берет свое начало в западной части Приволжской возвышенности. Полная длина – приблизительно 1000 км.

Природные условия долины реки Хопер в пределах Хоперского Государственного заповедника. Правый материнский берег Хопра представляет собой плато, расположенное на высоте 80–175 м над уровнем моря, расчлененное балками балками и оврагами, устья которых открываются в долину Хопра. В некоторых местах река вплотную подходит к материковому склону с обрывистыми отложениями коренных пород высотой до 200 м.

Долина Хопра в границах заповедника имеет крутой правый и пологий левый берега, но на излучинах иногда наоборот, левый берег более высок и обрывист, чем правый.

Пойма имеет ровный рельеф, на отдельных участках нарушаемый прирусловыми валами, промоинами и старицами. Пойма имеет также два уровня: низкий, возвышающийся на 1–3 м и высокий, достигающий 5,5 м над уровнем воды в реке. Ширина поймы обычно от 2 до 4 км и только в устье р. Карачан достигает 10 км, а местами сужается до 1 км [5].

Левобережье Хопра за пределами поймы представляет собой надпойменную террасу шириной до 0,5 км, в строении которой видны два уровня – низкий, до 7 м, и высокий до 10 м над уровнем воды в реке. За первой надпойменной террасой возвышается вторая, высотой до 20м и шириной до 5 км. Поверхность этой террасы слабоволнистая, с неширокими балками и бугристыми холмами эолового происхождения до 2–3 м высотой.

Правобережная нагорная зона занимает 16% площади заповедника, пойменная часть – 74% и надпойменная терраса – 10% площади.

Река Хопер – главная водная артерия заповедника, расположенного в ее среднем течении, самый крупный по площади водосбора левый приток Дона. Хопер протекает по территории заповедника в направлении с северо-востока на юго-запад, разделяя ее на две неравные части: правобережную площадью 6,2 тыс. га и левобережную – около 10 тыс. га. Водный режим Хопра и всех связанных с ним водоемов поймы играет большую роль в природных комплексах заповедника и в значительной степени определяет весь жизненный режим биоценозов поймы. Динамика водного режима в среднем за год представлена на рис. 2.

Рис. 2. Динамика водного режима в среднем за год

111

Природа Прихоперья прекрасна своей первозданной чистотой. Реки края Хопер, Савала, Елань, Татарка признаны экологически чистыми в России. Гостям района предоставляется прекрасная возможность полюбоваться чудесными пейзажами, увидеть красоту Прихоперья, познакомиться с достопримечательностями края [1].

На территории района расположен Хоперский государственный природный заповедник, образованный в 1935 году. Его площадь 16,2 тыс. га, основное предназначение – сохранение и восстановление редкого пушного зверька – русской выхухоли. Хоперский государственный заповедник славится своей уникальной флорой и фауной далеко за пределами России.

Район находится в области холодного климата луговых степей. Климат здесь умеренно континентальный с суровой зимой и жарким летом. Степень континентального климата заповедника, определяемая удалѐнностью от Атлантического океана, равна 52 %. Среднегодовая температура воздуха составляет 5,8, абсолютный минимум 42,4 (1942), абсолютный максимум 42,8 (1971). По многолетним данным метеостанции Хопѐрского заповедника, среднемесячная температура самого холодного месяца (января) - 10,2 , самого тѐплого (июля) -20,9. Среднегодовое количество осадков (513,2 мм) распределяется по сезонам следующим образом: на зимние месяцы приходится 137,7 мм, на весну - 120,2, на лето 143,3, на осень - 130 мм. Больше всего осадков (58,9 мм) выпадает в июле, меньше всего (33,6 мм) - в марте.

Относительная влажность воздуха наибольшая зимой (84%) и наименьшая летом (66 %), а весной и осенью примерно одинакова (72 - 78%). Ясных дней в году в среднем 52,4, преимущественно в августе - сентябре, пасмурных дней 129,7 в основном в декабре-январе. Зимой преобладают ветры юго-восточного и юго-западных направлений, летом - югозападные, западные и северо-восточные [2,6].

Средняя продолжительность безморозного периода 183 дня, продолжительность вегетационного периода, то есть со среднесуточными температурами выше 10, составляет 156 дней. Средние даты перехода среднесуточных температур через 10 определены весной - 23 апреля, а осенью - 24 сентября.

Продолжительность залегания снежного покрова составляет в среднем 114 дней. В некоторые зимы его высота в заповеднике достигает 90 см, что приводит к гибели многих диких копытных животных. Устойчивый снежный покров ложится в начале декабря, но в отдельные годы только к середине января. Первые проталины на открытых участках появляются в середине марта, в лесу на неделю позже, а в конце марта снег полностью сходит. Но иногда бывают и весенние снегопады, и заморозки, в некоторые годы даже в конце мая. Ледостав на озѐрах происходит обычно в середине декабря, на Хопре - неделей позже, толщина льда достигает 22 см. Безледовый период длится в среднем 233 дня. Почти каждую зиму в озѐрах заповедника возникают заморные явления, сопровождающиеся гибелью рыб. Почва промерзает на глубину до 30 - 68 см, в среднем до 48 см.

Довольно часто, почти каждые 3 года, в заповеднике бывает засуха, когда за год выпадает лишь около 400 мм осадков. Такие засушливые годы за последние 15 лет отмечены 4 раза (1971, 1972, 1975 и 1984). Катастрофически засушливым был 1972 год. Зима этого года была практически бесснежной, очень суровой, со средней температурой января 16,8 , паводок низкий. Растительность не получила развития. В августе выпало всего 1,5 мм осадков при средней многолетней норме 46,6 мм. Многие водоѐмы пересохли полностью и численность выхухоли в результате уменьшилась более чем в 5 раз. Примерно таким же был в заповеднике и 1984 год, нанѐсший существенный урон растительности и животным. В дождливые оды сумма осадков обычно превышает 700 мм, из них 250 - 300 мм выпадает в летние месяцы. Таким за период 1971-1975 гг. был 1973 год.

Гидрологические статистические показатели представлены в приложении 4-6. Главная особенность гидрологического режима - это паводок, затапливающий до 80 %

территории. Весенние паводки, свойственные долинам всех крупных рек средней полосы,

112

существенно влияют на условия обитания и растений, и животных в поймах. Изменения численности живых организмов, их распространения, все фенологические циклы неразрывно связаны с разливом реки, временем его наступления, длительностью и уровнем стояния воды

(Дьяков, 1961 г.).

В зависимости от особенностей рельефа и почвенно-гидрологических условий выделяются три чѐтко обособленных типа ландшафтов : пойменный озѐрно-лесной ландшафт, нагорная дубрава и надпойменная терраса. Луговые, степные и болотные участки не составляют крупных обособленных ландшафтов из-за их небольших размеров [10]. Разнообразие условий на территории района определяет формирование здесь различных растительных группировок. Около 80 % площади района занимает лесной тип растительности. В лесах произрастает 23 вида древесных пород, 48 видов кустарников и более 700 видов травянистых растений. Преобладают дубравы, в которых основу древостоя составляет дуб черешчатый двух фенологических разновидностей рано- и позднораспускающийся (рис. 3). В центральной части заповедника, в пойме Хопра, есть небольшие насаждения тополя белого, всего 186,6 га. На тѐмно-зелѐном фоне дубрав белотополевники выделяются голубовато-серой листвой т светло-серыми стволами. Так же не много в заповеднике и тополя чѐрного - осокоря (196,3 га), растущего в виде небольших лент в основном по левобережью Хопра [10].

Рис. 3. Природно-антропогенная структура Новохоперского района (аэрокосмический снимок) [4]

В нагорных дубравах правого берега Хопра встречаются участки леса с преобладанием ясеня. Ясеневых лесов в заповеднике около 500 га. В заповеднике было довольно много ильмовых насаждений: вяза (364 га) и ильма (46 гa). Очень немного в заповеднике березняков, которые в естественном состоянии растут только в самой северо-восточной его части. Также невелики по площади и участки липняков. В то же время довольно широко распространены заросли кустарниковой ивы - тальники, так же включаемые в покрытую лесом площадь (около 600 га). В Хопѐрском заповеднике естественных хвойных лесов нет.

Таким образом, на основе длительных наблюдений на территории района выявлены

113

черты уникальности природы Новохоперского района, который делает территорию района привлекательной для туристско-рекреационной деятельности.

Литература

1.Атлас Воронежской области / Под ред. В.В. Подколзина. - Воронеж-1994.-48 с.

2.Доклад о государственном надзоре и контроле за использованием природных ресурсов и состоянием окружающей среды Воронежской области в 2008 г. – Воронеж, 2009. - 255с.

3.Одум Ю. Основы экологии / Ю. Одум. – М.: Мир, 1975. – 740 с.

4.Окско-Донское плоскоместье / Под редакцией Милькова Ф.Н. – Воронеж: Издательство ВГУ, 1976 - 176с.

5.Охрана ландшафтов: Толковый словарь. – М.: Прогресс, 1982. – С. 55-68.

6.Прихопѐрье / Под ред. Ф.Н. Милькова. – Воронеж: изд-во ВГУ, 1979.-163 с.

7.Реймерс Н. Ф., Штильмарк Ф.Р. Особо охраняемые природные территории / Н.Ф. Реймерс, Ф.Р. Штильмарк. - М.: Мысль, 1978. –295 с.

8.Физико-географическое районирование центральных черноземных областей / Под ред. Ф.Н. Милькова. – Воронеж, 1961. – С. 105-122.

9.Фондовые материалы Хопѐрского государственного заповедника.

10.Чижова В.П. Развитие экотуризма в охраняемых природных территориях (экологогеографический аспект) / В.П.Чижова // Проблемы региональной экологии. – 2000. - №4. – С.

25-38.

ФГБОУ ВО "Воронежский государственный педагогический университет"

S.A. Costabella, A.A. Mahananda, A.N. Shcheklein

THE NATURAL CONDITIONS OF HARMONIOUS LIFE POPULATION

NOVOKHOPYORSKY DISTRICT

Тhe article deals with the peculiarities of natural conditions Novokhopyorsky district, and their comfort for the life of the population of the district

Key words: natural conditions, components of nature, population activity, landscape features

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education «Voronezh state pedagogical university»

УДК 623.746-519:551.5

И.П. Расторгуев1, А.Е. Ефименко2, А.В. Максименко1, М.М. Зозуля1

МЕТОДИКА ДЕТАЛИЗАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЕЙ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН НА ОСНОВЕ

ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННО ПИЛОТИРУЕМЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Представлены методика и результаты летного эксперимента по определению значений метеорологических величин с дистанционно пилотируемых летательных аппаратов

Ключевые слова: поля метеорологических величин, дистанционно пилотируемые летательные аппараты, метеорологическое обеспечение, безопасность полетов

Одной из проблем дальнейшего совершенствования метеорологического обеспечения в различных отраслях экономики, сферах обороны и безопасности государства является дефицит априорной информации. Это связано со значительной дискретностью метеорологических регулярных наблюдений на государственных и ведомственных сетях.

114

Сопоставляя интервалы между последовательными основными сроками наблюдений (три часа) и расстояния между соседними станциями (50-250 километров) с разметами мезомасштабных метеорологических явлений и неоднородностей полей метеовеличин (от сотней метров до десятков километров – в пространстве, и от нескольких минут до нескольких часов – во времени) можно сделать тривиальный вывод о невозможности улавливания большинства обозначенных явлений существующими системами регулярных метеорологических наблюдений.

Один из возможных путей восполнения недостающих исходных данных для целей анализа и прогноза погоды представлен в [1] и основан на получении информации о метеорологических условиях с дистанционно пилотируемых летательных аппаратов (ДПЛА). Результаты экспериментальной проверки теоретических положений о целесообразности применения ДПЛА для получения данных о метеорологических условиях представлены в [2]. Обобщение теоретических предпосылок и экспериментального использования дронов для мониторинга погодных условий изложены в монографии [3].

Впродолжение представленных исследований был проведен летный эксперимент по детализации пространственно-временного распределения значений основных метеорологических величин с борта ДПЛА самолетного типа в интерактивном режиме.

Вкачестве средства получения метеорологических данных использовался комплекс с ДПЛА ZALA 421-16EM (рис. 1).

Рис. 1. Общий вид ДПЛА ZALA 421-16EM

ZALA 421-16EM – беспилотный самолет средней дальности с системой автоматического управления (автопилот), навигационной системой с инерциальной коррекцией (GPS/ГЛОНАСС), встроенной цифровой системой телеметрии, встроенным трехосевым магнитометром, модулем удержания и активного сопровождения цели (модуль AC), цифровым встроенным фотоаппаратом, цифровым широкополосным видеопередатчиком C-OFDM- модуляции, радиомодемом с приемником СНС с возможностью работы без сигнала СНС (радиодальномер), системой самодиагностики, датчиком влажности, датчиком температуры, датчиком тока, датчиком температуры двигательной установки, отцепом парашюта, защитным элементом целевой нагрузки и поисковым передатчиком.

Комплекс предназначен для проведения качественного и эффективного мониторинга местности в любое время суток с возможностью в автоматическом режиме проводить наблюдения за статичными и подвижными объектами. Основные характеристики комплекса приведены в табл. 1.

ZALA 421-16EM снабжен датчиком температуры и влажности SHT21D, соответствующим современным стандартам форм-фактора и «интеллекта», что обеспечивает высокую производительность датчика с точки зрения точности, надежности и стабильности, а также минимальное потребление энергии. Основные характеристики датчика приведены в табл. 2.

Полеты проводились в период с 4 по 25 сентября над территорией Камчатки в дневное и ночное время до высоты 1500 метров на фоне выполнения ДПЛА задач по основному предназначению. В период проведения полетов диапазон температур изменялся от -3 до +14°C, при относительной влажности от 48 до 100% и скоростях ветра до 14 м/с (50 км/ч).

115

Имели место случаи с вхождением в облака, дождь и густые дымки. Продолжительность полетов составила от 45 до 135 минут.

Регистрация данных производилась с интервалом с одну секунду. Примеры графической обработки полетных файлов представлены на рис. 2-6.

Таблица 1

Летно-технические характеристики БЛА ZALA 421-16EM

Рис. 2. Маршрут полета

116

Сглаженный 30-ти секундный профиль температуры для рассматриваемого примера представлен на рис. 7. В отличие от первоначального графика, в данном случае на участке горизонтального полета и в начале снижения не отражаются инерционность измерений.

При использовании ДПЛА вертолетного типа возможна фиксация летательного аппарата в реперных точках в течение 20-40 секунд, что позволит избежать проблемы инерционности наблюдений уже на этапе производства измерений.

Таким образом, в процессе проведения летного эксперимента, показана возможность получения детализированного распределения полей метеовеличин с использованием ДПЛА.

Литература

1.Расторгуев, И.П. Методические аспекты применения дистанционно пилотируемых летательных аппаратов для мониторинга погодных условий в интересах Вооруженных сил Российской Федерации. [Текст] / И.П. Расторгуев, А.С. Белинский, А.В. Максименко. // Методологические аспекты развития метеорологии специального назначения, экологии и систем аэрокосмического мониторинга: мат. II Всерос. науч.-практ. конф. – Воронеж, 2015. –

С.140-146.

2.Расторгуев, И.П. Практическая реализация теоретических положений по применению дистанционно пилотируемых летательных аппаратов для воздушной разведки погоды. [Текст] / И.П. Расторгуев, А.С. Белинский, А.Е. Ефименко, А.В. Максименко. // Электронный научный журнал «Гелеогеофизические исследования». – 2015. [Электронный ресурс]: Режим доступа: World Wide Web. URL: http://vestnik. geospace.ru/index.php?id=347.

3.Расторгуев, И. П. Мониторинг погодных условий с дистанционно пилотируемых летательных аппаратов [Текст] / И.П.Расторгуев, С.А. Дьяков – Воронеж: Изд-во ВУНЦ ВВС

«ВВА», 2016. – 140 с.

1Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)

2Авиационный отряд специального назначения Национальной гвардии Российской Федерации

I. P. Rastorgouev1, A. E. Efimenko2, A.V. Maksimenko1, M.M. Zozulya1

THE METHODOLOGY OF A COMPLEX USE OF INFORMATION RESOURCES SYSTEMS REMOTE SENSING OF THE ATMOSPHERE FOR THE DIAGNOSIS OF HAZARDOUS

WEATHER EVENTS AND ADVERSE WEATHER CONDITIONS

Presents a methodology for the prediction of convective cloudiness and the occurrence of dangerous phenomena of convective origin in the complex use of information resources systems remote sensing of the atmosphere

Keywords: remote sensing of the atmosphere, unmanned aerial vehicles, meteorological satellites, meteorological radar, dangerous weather phenomena, meteorological conditions flight

1Air force academy named after professor N.E. Zhukovskogo and Y. A. Gagarin (Voronezh) 2The aviation detachment of special purpose of National guard of the Russian Federation

119

УДК 551.576:551.501.86

И.П. Расторгуев1, Д.А. Сурков2, М.Б. Качмар1, А.С. Божко1

РАСПОЗНАВАНИЕ ОБЛАЧНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ЦИФРОВОЙ СПУТНИКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

Представлен подход к распознаванию компонентов облачных систем по радиояркостным профилям их верхней границы, полученных со специализированных метеорологических космических аппаратов

Ключевые слова: метеорологический космический аппарат, облачные системы, радиояркостная температура, распознавание объектов

На 28 ноября на космодроме «Восточный» запланирован запуск метеорологического спутника «Метеор-М» №2-1 (рисунок 1), который станет на околоземной орбите третьим аппаратом космического комплекса «Метеор-3М».

С выходом данного спутника на орбиту и ввод его в плановую эксплуатацию существенно возрастѐт потенциал отечественной орбитальной группировки специализированных космических аппаратов по диагнозу и прогнозу метеорологических условий. Современная аппаратура, устанавливаемая на аппаратах данного космического комплекса, позволяет получать детализированные изображения облачных систем (рис. 2).

В связи с этим особую актуальность приобретает дальнейшее развитие цифровых технологий тематической обработки спутниковых данных. Решению данного класса задач посвящены многие работы, в частности [1-3] и другие.

Рис. 1. Метеорологический космический аппарат «Метеор-М» №2-1

120