Закономерности распределения озёр с разной структурой водного баланса по территории северной и центральной

Евразии.

Комаринский Д.В. (Dim kom@mail.ru)

Российский государственный гидрометеорологический университет

Введение

Водный режим озер и впадающих в них рек представляет собой единую саморегулирующуюся систему. Поэтому многолетний ход уровня воды в озёрах имеет важное гидроклиматическое значение, поскольку в нём, как в зеркале, в интегральном виде отражаются естественные и возможные антропогенные изменения климата и водоносности рек.

Колебания уровней воды в озёрах, как известно, определяются соотношением приходных и расходных статей водного баланса - осадков, испарения, стока. В отличие от рек, уровень которых довольно быстро реагирует на изменение климатических условий, озёра, особенно большие, обладают значительной гидрологической инерцией. В то время, как уровень воды в реках зависит прежде всего от притока воды в их русла в данный момент, уровень воды в озёрах определяется не только приходно-расходным балансом данного года, но на нём отражаются климатические условия прошлого.

Наряду с оценкой стационарности климата и водного режима многолетние наблюдения за колебаниями уровня озёр представляют значительный интерес при решении и другой гидроклиматической проблемы - проблемы цикличности климата и, соответственно, водного режима, которая в последние годы многими, если не отвергается, то и не признаётся.

Поэтому объектом исследования в данной работе выступают озёра, расположенные в разных физико-географических условиях. Цель - исследование озёр, как результата взаимодействия меняющегося климата и подстилающей поверхности.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

-изучить вопросы, касающиеся изменений климата и предсказания климатических ситуаций в ближайшей перспективе;

- выбрать характеристику, которая могла бы дать качественную оценку взаимодействия климатических факторов с факторами подстилающей поверхности и одновременно отражающую водный баланс водоёма для её последующего картирования;

-построить карты распределения озёр с разной структурой водного баланса для прогнозируемых климатических условий;

-проанализировать предполагаемые изменения водного баланса озёр и возможные их последствия.

Климатические условия и их изменения

Для исследования выбрана территория Северной и Центральной Евразии, большая площадь которой располагается в пределах бывшего СССР и Монголии. Исследуемая территория представлена большим разнообразием климатических зон и ландшафтов: от зон избыточного увлажнения до зон недостаточного, что открывает возможность изучения типов озёр в разных физико-географических условиях.

Колебания климата происходили на протяжении всей истории Земли, о чём свидетельствуют исторические источники и палеоклиматические данные [1]. Они характеризовались как изменениями метеорологических условий со своими экстремумами, так и повторяемостью погодных явлений, наносивших большой экономический ущерб отдельным государствам и вызывавших гибель тысяч людей.

Условно, естественные механизмы, влияющие на климат, можно разделить на три группы:

-астрономические факторы, обусловленные процессами, происходящими на Солнце и в Солнечной системе в целом, а также изменениями геометрии Земной орбиты;

-геофизические факторы, связанные со свойствами Земли как планеты;

-циркуляционные факторы, зависящие от процессов внутри самой атмосферы при её взаимодействии с другими компонентами климатической системы, и прежде всего с циркуляцией атмосферы (и в меньшей мере - с циркуляцией вод океана). На циркуляционные факторы в значительной мере влияют как астрономические, так и геофизические факторы изменения климата.

Так как современное состояние климата совместно с ландшафтом определяет существующее расположение озёр и их проточность, предпримем попытку охарактеризовать будущее расположение сточных, бессточных и периодически сточных озёр в условиях меняющегося климата.

В настоящее время нет надёжных прогнозов региональных изменений климата, поэтому и оценка гидрологических последствий этих изменений должна опираться на различные сценарии возможных климатических условий в будущем.

В последние десятилетия получила распространение точка зрения, связывающая изменения глобального климата с хозяйственной деятельностью человека. По мнению ряда исследователей (М.Н. Будыко, К.Я. Винников, Манабе и др.), причиной этому являются

прежде всего выбросы в атмосферу большого количества углекислого газа и других продуктов сгорания и вырубка лесов, что способствует возникновению парникового эффекта.

В настоящее время среди способов предсказания климатических ситуаций, часто используемыми в практике гидрологических расчётов являются палеоклиматические сценарии, основанные на использовании в качестве аналогов будущего климатических условий более тёплых эпох прошлого. Вместе с тем, очевидны трудности и ограничения, связанные с применением этих методов, которые объясняются, во-первых, условностями принимаемых аналогий климатических периодов прошлого и будущего, и, во-вторых, отсутствием надёжных палеоклиматических данных для многих регионов и стран мира.

Другим, более научно обоснованным и получившим в последнее время большее распространение, наиболее мощным и, одновременно, перспективным инструментом оценки возможных в будущем изменений климата большинство специалистов считают сложные трёхмерные модели климатической системы, основанные на дифференциальных уравнениях в частных производных, представляющих собой математическую запись законов сохранения консервативных величин (массы, энергии и количества движения) и решаемых методами вычислительной математики с применением мощных компьютеров [2], которые в качестве исходных данных используют климатические сценарии. Физико-математические МОЦАО (модели общей циркуляции атмосферы и океана) приближают исследователей к пониманию физических процессов и обратных связей в климатической системе, благодаря чему позволяют оценивать её будущие состояния.

Межправительственной группой экспертов по изменению климата [3] разработан набор сценариев будущих выбросов парниковых газов в атмосферу. Этот набор представленный в Специальном Докладе о Сценариях Выбросов [2], включает четыре сюжетные линии, в рамках которых предложено шесть демонстрационных сценариев. Общее же число сценариев составляет четыре десятка. Сценарии основаны на различных гипотезах о будущем мировом развитии, которое определяется демографическими, экономическими и технологическими факторами, от которых, в свою очередь, зависит интенсивность использования ископаемого топлива и выбросы в атмосферу парниковых газов и аэрозолей, которые приводят к изменению радиационного внешнего воздействия на климатическую систему. Сценарии были получены без дополнительных инициатив, связанных с изменением климата, и без указания степени вероятности наступления тех или иных событий.

В настоящее время с помощью большинства ведущих МОЦАО были проведены расчёты эволюции климатической системы в ХХ1 веке под воздействием двух сценариев