научная статья по теме МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГОДОВОГО И СЕЗОННОГО СТОКА РЕК БАССЕЙНА ЛЕНЫ География

Текст научной статьи на тему «МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГОДОВОГО И СЕЗОННОГО СТОКА РЕК БАССЕЙНА ЛЕНЫ»

ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2014, № 2, с. 71-83

ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ДИНАМИКА ГЕОСИСТЕМ =

УДК 556.5.01

МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГОДОВОГО И СЕЗОННОГО СТОКА РЕК БАССЕЙНА ЛЕНЫ*

©2014 г. А.Г. Георгиади, Е.А. Кашутина

Институт географии РАН Поступила в редакцию 16.04.2013 г.

Анализируются многолетние фазы изменений годового и сезонного стока бассейна реки Лены за период инструментальных наблюдений. В центре внимания - текущая долговременная фаза повышения стока, в том числе оценка вклада основных притоков Лены в изменение стока в замыкающем ее створе, а также исследование степени синхронности наблюдавшихся изменений и обоснование временной границы смены направленности фаз. Оценивается также влияние Вилюй-ского водохранилища на характер долговременных изменений стока Лены.

Введение. В последние годы все больше внимания уделяется изучению закономерностей долговременных изменений стока рек Северной Евразии, что обусловлено в немалой степени его заметным ростом (в особенности подземного (зимнего) стока), сопряженным с наблюдающимся в последние десятилетия глобальным потеплением климата [22]. Оно сопровождается ростом температуры воздуха, в особенности зимой, и в меньшей степени атмосферного увлажнения. Эти изменения характеризуются существенной пространственной неоднородностью.

Были исследованы многолетние изменения годового стока крупных рек региона [5, 17, 23, 28], предприняты попытки оценки влияния водохранилищ на эти изменения [9, 24, 27], начаты исследования внутрибассейновых изменений годового и сезонного стока [5, 11, 21], получены оценки сценарных изменений стока в условиях вероятного потепления климата [7, 23].

При этом в исследованиях современных изменений акцент, как правило, делался на выявлении линейных трендов изменения характеристик стока [17, 23, 28], и они не рассматривались с точки зрения многолетних фаз их повышения и понижения. Следует отметить, что наблюдающиеся в последние десятилетия изменения - лишь одна из долговременных фаз циклических изменений, если исходить из природно-климатических факторов.

Для оценки масштаба изменений зачастую сравниваются характеристики двух периодов, различающихся природно-климатическими усло-

Исследования были выполнены при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 11-05-01057).

Рис. 1. Схема расположения метеостанций в бассейне р. Лены. 1 - Алдан, 2 - Богдарин, 3 - Вилюйск, 4 - Витим, 5 - Джикимда, 6 - Ербогачен, 7 - Жигалово, 8 - Жи-ганск, 9 - Калакан, 10 - Киренск, 11 - Кюсюр, 12 - Нюрба, 13 - Олекминск, 14 - Орлинга, 15 - Охотский Перевоз, 16 -Сунтар, 17 - Сухана, 18 - Томмот, 19 - Томпо, 20 - Усть-Мая, 21 - Учур, 22 - Чара, 23 - Чульман, 24 - Чурапча, 25 - Ше-лагонцы, 26 - Якутск.

,(Н

-ЗОН-1-1-1-1

1930 1950 1970 1990 2010

Годы

-зоН-1-1-1-1

1930 1950 1970 1990 2010

Годы

Рис. 2. Разностно-интегральные кривые среднегодовой и зимней температуры воздуха (в градусах Кельвина) за период 1935-2004 гг. по метеостанциям бассейна р. Лены (кроме Кюсюра). Перечень метеостанций - см. рис. 1.

виями, но не приводится обоснование выбора временной границы между ними. В качестве таковой зачастую предлагается использовать различные годы, при этом выбранную границу распространяют на весьма обширные территории. Иногда в качестве основного аргумента выбора тех или иных лет в качестве временных границ сравниваемых периодов используется необходимость иметь достаточную продолжительность каждого из периодов с тем, чтобы можно было получить надежные в статистическом смысле оценки.

Основная задача настоящего исследования состоит в выявлении многолетних фаз изменений

годового и сезонного стока реки Лены, ее главных притоков и средних по площади водосбора рек, вопросу, которому в последнее время уделялось недостаточное внимание, кроме ряда работ [5, 7, 10, 19 и др.].

При этом основной акцент сделан на текущей фазе повышения стока, в том числе оценке вклада основных притоков Лены в изменение стока в замыкающем ее створе, а также на исследование 1 степени синхронности наблюдавшихся изменений и обоснованию границы смены фаз. Оценивается также влияние Вилюйского водохранилища на характер долговременных изменений стока Лены.

4 О

-4-8-12-16

1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Годы

■2---3

4

2

10

5 Н 5

5Н 0

-5

-ЮН -15

1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Годы

-2---3

4

Рис. 3. Разностно-интегральные кривые среднегодовой и сезонной температуры воздуха (в градусах Кельвина) за период 1935-2004 гг.: 1 - год, 2 - зима (ноябрь-апрель), 3 - период половодья (май-июнь), 4 - лето и осень (июль-октябрь). а -Кюсюр, б - Вилюйск, в - Витим, г - Якутск.

Долговременные фазы изменений температуры воздуха и атмосферных осадков. Начиная с 1950-х годов в бассейне Лены наблюдалась 30-летняя фаза достаточно синхронного понижения температуры воздуха, осредненной за год и за гидрологические сезоны [5, 7]. Она была характерна также и для всего водосбора Северного Ледовитого океана [5]. Это многолетнее понижение температуры воздуха в 1970-1980-х годах на огромных территориях Северной Евразии и Северной Америки сменилось на долговременную фазу ее повышения, которая в соответствии с имеющимися данными инструментальных наблюдений продолжалась, по крайней мере, до первого десятилетия XXI в. [7]. Для анализа таких фаз изменений температуры воздуха и ат-

мосферных осадков и временных границ смены их направленности авторы используют разностно-интегральные кривые [7]. Они представляют собой нарастающую сумму отклонений какой-либо характеристики от ее среднего многолетнего значения. Зачастую отклонения нормируются на коэффициент вариации для более удобного сравнения временных изменений разнородных характеристик. Разностно-интегральные кривые давно весьма плодотворно используются гидрологами для изучения многолетних ритмов изменения стока [1, 2, 14, 15]. Такой подход используется и климатологами [3]. Аналогичный прием нашел применение и при анализе временных изменений в других науках [25], прежде всего для выявления момента смены направленности изменений.

Анализ разностно-интегральных кривых среднегодовой и зимней температуры воздуха, наблюденной на метеостанциях региона (рис. 1-3), включая и его северные районы, а также осред-ненной температуры по крупнейшим речным бассейнам показывает [5], что начало современного повышения температуры воздуха приурочено к рубежу 1970-1980-х годов и оно происходит достаточно синхронно по всей территории. Начиная с 1930-1940-х гг. многолетние фазы изменений среднегодовой температуры воздуха и температуры воздуха основных гидрологических сезонов (за половодье, зиму, лето-осень) синхронны на территории основной части бассейна Лены (в центре и на юге), кроме районов, прилегающих к Северному Ледовитому океану (рис. 3а). Эти обширные территории характеризуются достаточно продолжительными и синхронными (практически для каждой из упомянутых выше температурных характеристик) ветвями роста и снижения температуры воздуха. Относительно небольшие по территории, более северные регионы также характеризуются достаточно синхронными изменениями характеристик температурного режима, но в этом случае продолжительность ветвей роста и снижения температуры воздуха существенно короче (Кюсюр, рис. 3а).

Сочетания многолетней ритмики среднегодовых и сезонных значений атмосферных осадков настолько разнообразны и изменчивы по территории бассейна Лены, что практически невозможно сгруппировать их в небольшое число типов [5].

Сопоставление отклонений годовых и сезонных значений температуры воздуха и атмосферных осадков, осредненных за 1981-2004 гг., от соответствующих значений рассматриваемых климатических характеристик, осредненных за период 1935-1980 гг., показывает [5, 21] следующее:

1. В области, охватывающей горы южной части бассейна Лены (в ее верхнем течении, станции Чурапча, Ербогачен, Киренск, Орлинга, Жигалово), и в субширотной полосе центральной равнинной части бассейна Лены (станции Сунтар, Якутск, Усть-Мая) при современном потеплении климата сумма атмосферных осадков за год уменьшается, тогда как на основной части бассейна годовые атмосферные осадки увеличиваются;

2. В зимний период и в период прохождения основной волны половодья область отрицательных аномалий атмосферных осадков незначительно видоизменяет свои границы;

3. В летне-осенний период область уменьшения атмосферных осадков существенно расширяется за счет более северных районов (Жиганск) и горных районов среднего течения Лены (Богдарин, Чульман).

Многолетние фазы изменения стока рек бассейна Лены. Многочисленные реки дренируют водосбор Лены - один из крупнейших речных бассейнов криолитозоны Северной Евразии (площадь бассейна 2 488 000 км2, длина 4400 км, средний расход воды 16 600 м3/с) с многолетне-мерзлыми грунтами и тонким активным (сезон-но-талым) слоем. Более двух третей территории водосбора занято сплошной вечной мерзлотой, и лишь на крайнем юго-западе и юге региона мно-голетнемерзлые породы отсутствуют [25].

Отклик стока рек этого региона на современное потепление климата происходит весьма неоднородно как во времени, так и по территории. На характер долговременных изменений стока Лены ниже впадения Вилюя, в особенности зимнего и половодного, определенное воздействие оказывает также Вилюйское водохранилище, введенное в строй в 1967 г. и заполненное к 1974 г. [16]. Анализ разностно-интегральных кривых показывает, что наблюдавшийся на большинстве рек рост стока сопряжен с заметным потеплением климата, начало которого можно отнести приблизительно к 1980-м годам.

Многолетние фазы изменений годового и сезонного стока в замыкающем створе реки Лены (Кюсюр) и основных частей ее бассейна. Исследовались изменения зимнего стока (период с ноября предшествующего года по апрель текущего), стока половодья (май-июнь, май-август) и летне-осеннего периода (июль-октябрь), а также сток теплого периода в целом (с мая по октябрь). Границы сезонов были определены на основе гидрографов стока, обобщающих данные за весь период наблюдений, и данных о среднемноголетних датах

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.

Показать целиком