ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2014, том 41, № 3, с. 227-234
ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ И РЕЖИМ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
УДК 556.535.5
ЛЕДОВЫЙ РЕЖИМ РЕК ЗАБАЙКАЛЬЯ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА © 2014 г. В. А. Обязов, В. К. Смахтин
Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН 672014 Чита, ул. Недорезова, 16а, а/я 521 E-mail: obviaf@mail.ru Поступила в редакцию 4.03.2013 г.
Представлены результаты исследований ледового режима рек Забайкалья и его зависимости от изменений климата. Определены величины изменений за многолетний период сроков начала и окончания ледостава, его продолжительности, максимальной толщины льда. Выявлены основные факторы, их определяющие. Выполнена оценка зависимости основных параметров ледового режима от температуры воздуха и величины речного стока.
Ключевые слова: ледовый режим, ледостав, толщина льда, температура воздуха, речной сток. DOI: 10.7868/S0321059614030134
Повышение приземной температуры воздуха, происходящее в последние десятилетия как в глобальном масштабе, так и на территории Российской Федерации, оказывает влияние на многие природные процессы, в том числе и на гидрологический режим рек [7]. Поскольку наиболее чувствительный к потеплению его элемент — ледовый режим, то крайне важным становится выявление многолетних изменений продолжительности ледостава и толщины ледяного покрова. Эти исследования имеют также большое практическое значение, особенно в условиях Сибири. От изменений сроков начала и окончания ледостава, толщины льда зависит продолжительность действия автозимников, ледовых переправ, а также навигации на реках.
Немногочисленные исследования, проведенные в некоторых регионах России, указывают на изменения ледового режима рек. Так, например, на р. Северная Двина и ее притоке р. Сухоне отмечено уменьшение продолжительности ледостава, хотя на большинстве рек этого бассейна существенных изменений сроков начала и окончания ледовых явлений не произошло [1]. Кроме того, на Северной Двине отмечается уменьшение толщины ледяного покрова, как и на реках Алдан и Ловать [2]. По оценке [7], на сибирских реках к 2039 г. ожидается сокращение периода ледостава на 20—27 сут и уменьшение максимальной толщины льда на 20—40%.
Ледовый режим рек зависит от изменений теплового баланса, важную роль в котором играет теплообмен с атмосферой. В связи с этим в настоящей работе поставлена задача оценки многолетних изменений ледового режима рек и их зависимости от изменений температуры воздуха. Однако различные объемы воды по-разному реагируют на изменения теплового баланса. Чем больше объемы речного стока, тем больше тепловая инерция, и наоборот. Соответственно, изменения стока будут влиять на сроки установления и разрушения ледостава, на его продолжительность, толщину льда, что потребовалось учесть в данном исследовании.
В качестве объекта исследования выбраны реки Забайкалья, на большинстве из них более полугода отмечаются ледовые явления. Реки Забайкалья относятся к трем бассейнам. Бассейн Амура занимает преимущественно юго-восточную, бассейн Лены — северо-восточную, бассейн Енисея — западную часть Забайкалья (рис. 1).
В исследовании использовались данные 67 гидрологических постов и 48 метеорологических станций государственной наблюдательной сети Росгидромета за период с 1958/1959 по 2007/2008 гг. С целью выявления многолетних тенденций изменений гидрологических и климатических параметров применялся метод наименьших квадратов. Согласованность изменений исследуемых характеристик оценивалась с помощью корреля-
Рис. 1. Карта-схема бассейнов рек территории Забайкалья (по [6]).
ционного анализа. Оценка значимости трендов и коэффициентов корреляции выполнялась с использованием ¿-статистики Стьюдента.
ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА
Практически на всей территории Забайкалья средняя многолетняя температура воздуха отрицательная. Наименьших значений (ниже -6°С) она достигает в северо-восточных районах (бассейны рек Витим и Чары). Южнее и западнее их температура повышается. В восточной части Забайкалья изотермы располагаются квазиширот-но, в западной — в результате влияния оз. Байкал их направление меняется на меридиональное, в южной — широтная зональность нарушается за счет влияния орографии. Наиболее теплые районы — бассейны рек Онон и Селенги, где средняя годовая температура составляет от 0 до 0.7°С. Среднее многолетнее ее значение в холодный пе-
риод года (октябрь—апрель) изменяется по территории от -8.5 до -22.4°С.
Температура воздуха в Забайкалье с середины XX в. повышается [4], при этом увеличивается продолжительность теплого периода [5]. За 50-летний период температура воздуха в холодную часть года увеличилась по территории в среднем на 1.8°С (рис. 2). В ее изменениях отмечается неравномерность. С 1958/1959 по 1987/1988 гг. колебания температуры происходили в диапазоне от -13 до -18°С при среднем значении -14.9°С и практически полном отсутствии тренда. Затем произошло резкое ее повышение, и следующее десятилетие характеризовалось высоким фоном температур. Их значения не опускались ниже -14°С, а среднее за период значение составило -13.2°С. При этом изменчивость температуры воздуха в этом временном отрезке уменьшилась относительно предыдущего 30-летнего периода в два раза. В последующий 10-летний период (1998/1999—
ЛЕДОВЫЙ РЕЖИМ РЕК ЗАБАЙКАЛЬЯ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА
229
-10 г
-1 --2
-11 --12 -
С
0 „ -13 -
св &
£
а -14-
о С Е о
Н -15-16 --17 -
-18 - -1
1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Годы
Рис. 2. Многолетние изменения осредненной по Забайкалью средней температуры воздуха холодного периода (октябрь-апрель). 1 - исходный ряд; 2 - линейный тренд.
2007/2008 гг.) средняя температура понизилась до -13.9° С при существенном увеличении межгодовой изменчивости: в этот период входят как самый теплый (2001/2002 гг.) год, так и один из самых холодных (2000/2001 гг.). Несмотря на некоторое снижение, фон температур остается достаточно высоким. За исключением зимнего сезона 2000/2001 гг., средняя температура воздуха холодного периода не понижалась ниже -14.5°С.
В холодный период года наибольшим увеличением температуры воздуха отличается февраль. На 1.4-1.7°С/(50 лет) меньшие величины трендов - в марте, апреле и ноябре. Наименьшее увеличение температуры воздуха приходится на декабрь, октябрь и январь. Тренды в эти месяцы статистически недостоверны (таблица).
Изменения февральской температуры в большой степени определяют характер колебаний температуры в холодный период. Коэффициент корреляции между рядами средних месячных температур в феврале и рядами средних температур в октябре-апреле превысил 0.7. Однако некоторое понижение температур в холодный период обусловлено не только февральскими температурами, но и их тенденциями в другие месяцы.
-1 --2
Анализ пространственного распределения трендов средних за холодный период температур воздуха показывает, что наибольшие его значения, превышающие 2.5°С/(50 лет), характерны для северо-восточных районов Забайкалья, преимущественно в правобережной части бассейна р. Витим. Наименьшие величины трендов
Оценки линейного тренда осредненных по Забайкалью средних месячных температур воздуха с 1958/1959 по 2007/2008 гг.
Месяц Величина тренда, °С/(50 лет) Оценка достоверности тренда при 5%-м уровне значимости
Октябрь 1.2 Недостоверен
Ноябрь 1.9 Достоверен
Декабрь 0.8 Недостоверен
Январь 1.0 Недостоверен
Февраль 3.6 Достоверен
Март 2.2 Достоверен
Апрель 2.1 Достоверен
(<1.5°С/(50 лет)) приходятся на южные районы Восточного Забайкалья. Подобное распределение трендов с некоторыми локальными изменениями проявляется во все месяцы холодного периода года.
ИЗМЕНЕНИЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЛЕДОСТАВА, ДАТ ЕГО НАЧАЛА И ОКОНЧАНИЯ
Ледостав на реках Забайкалья устанавливается в октябре—ноябре. В начале второй декады октября, как правило, льдом покрываются реки бассейна р. Лены (средняя дата — 22 октября). На некоторых из них в отдельные годы это происходит уже в первой пятидневке октября. К концу октября ледостав устанавливается на реках Амурского бассейна (средняя дата — 30 октября). Позже других покрываются льдом реки бассейна р. Енисея (средняя дата — 3 ноября). Такое распределение в большей степени обусловлено пространственными изменениями температуры воздуха в осенние месяцы. Однако на сроки замерзания существенное влияние оказывают также размеры рек. На больших реках ледовый покров устанавливается значительно позднее, чем на малых, даже если створы расположены в непосредственной близости друг от друга. Например, на р. Шилке, имеющей площадь водосбора 200000 км2, ледяной покров в среднем устанавливается на 16 дней позже, чем на ее притоке р. Верхняя Луббия, площадь водосбора которой составляет 226 км2. Аналогичная ситуация отмечается в створах р. Онон—с. Бытэв и р. Учирка—с. Бытэв, где площади водосборов различаются в сто раз, а даты — на 15 дней.
Вскрытие большинства рек происходит в апреле. В мае вскрываются, как правило, реки Ленского бассейна. В отдельные годы окончание ледостава на некоторых из них отмечается в июне. В среднем ледяной покров разрушается в бассейне Амура 25 апреля, в бассейне Енисея — 29 апреля и в бассейне Лены — 8 мая. Распределение дат вскрытия рек по территории Забайкалья в общем согласуется с пространственным распределением температуры воздуха в весенние месяцы. Но, в отличие от сроков установления ледостава, сроки его разрушения не зависят от размеров рек.
Продолжительность ледостава на реках Забайкалья за многолетний период изменяется в широких пределах: от 125—135 до 220—230 дней. Даже в одном створе она варьирует от года к году в пределах 30—60 дней. Ее распределение по территории в целом соответствует пространственному распределению средней температуры в холодный период: наибольшая продолжительность отмечает-
ся на северо-востоке региона, в направлениях на юг и на запад она уменьшается, достигая наименьших значений в юго-западной его части (нижнее течение р. Селенги, южные притоки оз. Байкал). Средняя продолжительность ледостава на реках бассейна Енисея составляет 171, бассейна Амура — 180, бассе
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.