ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА Том 10, № 1, 2014, стр. 17-24
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 551.466.78
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ ЗАТОПЛЕНИЕ ДЕЛЬТЫ ДОНА ВЕСНОЙ 2013 г.: ХРОНОЛОГИЯ, УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ПОСЛЕДСТВИЯ
© 2014 г. Академик Г.Г. Матишов1,2, А.Л. Чикин3, С.В. Бердников1, 2, И.В. Шевердяев1, 4, А.В. Клещенков3, Е.Э. Кириллова1, 2
Поступила 25.10.2013
В начале XXI века произошёл ряд природных катаклизмов. Одним из таких катаклизмов стал экстремальный нагон в дельте Дона в конце марта 2013 года. В рамках системы мониторинга, проводимого Южным научным центром, осуществляются наблюдения за колебаниями уровня воды (посты в дельте Дона - гирло Свиное, хутор Донской; автоматические уровнемеры), проводятся экспедиционные исследования дельты Дона, разработаны и применяются методы математического моделирования гидрологических процессов в Азовском море, используются современные геоинформационные технологии. Колебания водности и уровня воды Нижнего Дона и на востоке Таганрогского залива обусловлены климатическими факторами. Следует учитывать влияние антропогенного фактора -сбросы воды через Цимлянский гидроузел, регулирование стока Николаевского, Константиновского и Кочетовского гидроузлов; особую роль играет водность реки Северский Донец. В конце марта 2013 г. в результате штормового нагона чрезвычайно быстро была затоплена водой значительная территория в дельте Дона. В соответствии с данными натурных наблюдений за погодой на метеопосту в селе Ка-гальник и автоматического уровнемера на станции в хуторе Донском картина развития чрезвычайного наводнения складывалась из шести последовательных этапов, описанных в статье. С использованием математической модели гидродинамики Азовского моря были выполнены расчеты развития штормового нагона в Таганрогском заливе в период с 20 марта по 26 марта 2013 года. Установлено, что резкая смена сгонного эффекта на нагонный увеличивает скорость поступления воды, а следовательно, и степень затопления дельты. Также в статье приводится ранжирование нагонов по степени наводнения на четыре типа: обычные, умеренные, сильные и экстремальные (разрушительные).
Ключевые слова: сгон, нагон, Цимлянское водохранилище, дельта Дона, уровень воды.
Начало XXI века в южном макрорегионе нашей страны ознаменовалось рядом заметных катаклизмов погоды. Экстремальные морозы и обширные площади льда в южных морях - такая же аномальная ситуация, как масштабная деградация льда в Арктике (рис. 1).
1 Южный научный центр Российской академии наук (Southern Scientific Center of the Russian Academy of Sciences), 344006, Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41, e-mail: matishov_ssc-ras@ssc-ras.ru
2 Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской академии наук (Murmansk Marine Biological Institute of the Kola Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences), 183010, Мурманск, ул. Владимирская, 17.
3 Институт аридных зон Южного научного центра Российской академии наук (Institute of Arid Zones of the Southern Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences), 344006, Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41.
4 Южный федеральный университет (Southern Federal University), 344006, г. Ростов-на-Дону, пр. Университетский, 93.
Продолжительность ледостава на Каспии и Азо-ве достигала 40-70 дней. Естественно, на два месяца усложнилось судоходство. А отсюда убытки судовладельцам. Характерными стали наводнения и ветры ураганной силы. В ноябре 2007 г. в Керченском проливе произошли многочисленные кораблекрушения с разливами тысяч тонн нефтепродуктов [1]. В июле 2012 г. в горных притоках бассейна Кубани сформировались невиданные дождевые потоки, в результате десятиметровая паводковая волна затопила г. Крымск и прилегающие населенные пункты [2].
Для климата Приазовья закономерна внутриве-ковая цикличность - чередование теплых и суровых эпох, экстремально холодных зим [3]. Контрастный нетипичный режим погоды формируется в период смены внутривековых климатических циклов - 11, 17, 30, 60 и т.п. лет. Поэтому повышенный интерес специалистов к долгопериодным, во многом дискуссионным, климатическим тенденциям должен быть сбалансирован серьезным вниманием
10°з.д. 0° 10°в.д. 30° 50° 70° 90° 100°
февраль 2012 г.
30° 40° 50° 60° в.д.
Рис. 1. Аномальные льды в южных и отсутствие льда в северных морях России
к чрезвычайным явлениям. Детальное их изучение в экспедициях и в ходе многолетнего мониторинга может более прагматично ориентировать общество на оценку реальных природных рисков и их социально-экономических последствий.
Для более достоверного прогнозирования природной изменчивости специалисты Южного научного центра РАН и Мурманского морского биологического института КНЦ РАН вместе с американскими специалистами из Национального агентства по океану и атмосфере завершили колоссальный по объему труд по исследованию климата всех морей России. Учтен гидрометеорологический ряд наблюдений за 135 лет [4]. В базе данных по Азовскому, Черному и Каспийскому морям собрано порядка 200 тысяч станций, в том числе по Азовскому морю около 67 тысяч. Именно на основе реальной первичной информации должны рассчитываться прогнозы погоды и климата. Модели должны быть инструментом.
В рамках системы мониторинга, проводимого Южным научным центром, осуществляются наблюдения за колебаниями уровня воды (посты в дельте
Дона - гирло Свиное, хутор Донской; автоматические уровнемеры), проводятся экспедиционные исследования дельты Дона, разрабатываются методы математического моделирования гидрологических процессов в Азовском море, используются современные геоинформационные технологии. Произведено документирование множества экстремальных явлений, в том числе наводнения 24-25 марта 2013 г., в итоге выполнен системный анализ физико-географических факторов, его определяющих.
Колебания водности и уровня воды Нижнего Дона и на востоке Таганрогского залива обусловлены климатическими факторами. Эти факторы регулируют сгонно-нагонные явления и водный режим Дона, Северского Донца и других его притоков. Особую антропогенную роль играют сбросы воды через Цимлянский гидроузел, регулирование стока Николаевского, Константиновского и Кочетовского гидроузлов, водность р. Северский Донец.
В соответствии с законодательством и сложившейся практикой преимущество в использовании запасов речной воды в водохранилищах закреплено за гидроэнергетикой, а затем судоходством. При этом все участники водохозяйственного комплекса испытывают определенные затруднения из-за дефицита воды. Сбросы до 340 м3/с воды регулируют так, чтобы обеспечить гарантированные глубины для прохода вниз по Дону судов водоизмещением до 5 тысяч тонн.
Как правило, опасные для экосистемы Таганрогского залива и дельты Дона подъемы уровня могут вызываться юго-западными воздушными потоками ("черноморкой") над Азовским морем. Они возникают из-за значительных величин градиента давления и скорости ветра (15-20 м/с и более). Наиболее часто контрастные фронты образуются, когда циклоническая деятельность развивается над районом Балтийского моря, ложбина циклона направлена на Балканский полуостров или на северо-запад Черного моря. При этом Кавказ и Малая Азия заняты областью высокого давления, под влиянием которой находится юго-восток Черного моря.
В конце марта 2013 г. в результате сильного штормового нагона чрезвычайно быстро была затоплена водой значительная территория в дельте Дона. От наводнения пострадало двадцать населенных пунктов, более 2,4 тысяч домовладений и свыше 5,3 тысяч человек. Материальные потери для населения и экономики региона оцениваются в сумму более 0,5 млрд рублей. Значительный ущерб был нанесен и научно-экспедиционной базе Южного научного центра РАН, расположенной на берегу гирла Свиное (рис. 2).
Экстремальные сгоны и нагоны не редкость в дельте Дона. Похожий по силе и воздействию на-
Рис. 2. Береговая научно-экспедиционная база Южного научного центра РАН (с. Кагальник) после наводнения
гон был в 1994 г. Он сохранился в памяти старожилов, но подробные сведения об этом сегодня найти трудно. Крупные наводнения в дельте закономерно возникали весной и до пуска в 1952 г. Цимлянской гидроэлектростанции. Паводковые явления были важным фактором естественного нереста рыб Азо-во-Донского бассейна. Отлив нагонной воды после низовки происходил относительно быстро. По этой причине много нерестовой рыбы оставалось в понижениях дельтовых островов.
Процесс экстремального затопления дельты Дона весной 2013 г., если исходить из гидрометеорологических условий, ограничивался промежутком времени (примерно 50 часов) между двумя резкими ветровыми сгонами воды из Таганрогского залива. В соответствии с данными натурных наблюдений за погодой на метеопосту в Кагальнике и автоматического уровнемера на станции в хуторе Донском картина развития чрезвычайного наводнения
складывалась из шести последовательных этапов (рис. 3).
1. Наводнению в период с 06 ч 22 марта до 22 ч 23 марта предшествовали восточный и юго-восточный ветры (верховка) и сгон воды в течение 10 часов. В результате действия верховки со скоростью ветра 3-11 м/с, в порывах до 15 м/с, произошло падение уровня воды примерно на 1 м (рис. 3).
2. В ночь на 24 марта в восточной части Таганрогского залива низкое давление (995 гПа) стало резко изменяться и к полудню этого же дня выросло до 1015 гПа (рис. 4). Резкий перепад атмосферного давления (почти на 20 гПа) вызвал разворот ветра на 90° и установление мощного юго-западного воздушного потока (черноморки). Как известно, при таком направлении ветра скорость ветровых течений и высота волны достигают максимальных значений. Скорость ветра над акваторией моря в среднем была до 10-15 м/с, в порывах более 20 м/с.
-2-
____________________________]_____________________________
ЭКСТРЕ! НИЗОВК (Черн Западн (15-: БАЛЬНАЯ А 2,4-2,8 м эморка) ый ветер 25 м/с) / Сильная Восточный (10-20 * ветер [/с)
/ низовка 1,1 м -ч
/ низовка С ...../.................... ,8 м ^
Уровень мор / Обычная / низовка( ............................. ,5 м
Обычная верховка 0,3-0,6 м
Сильная
верховка 0,7-1 м МАКСИМ
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.