КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 551.482.6
МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ И ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОЗЕР КАЗАХСТАНА1
© 2015 г. |С. В. Рянжин*, Н. В. Мякишева**, З. М. Жумангалиева**
*Институт озероведения РАН 196105 Санкт-Петербург, ул. Севастьянова, 9 **Российский государственный гидрометеорологичекий университет
195196Санкт-Петербург, Малоохтинский просп., 98 E-mail: natalia.myakisheva@yandex.ru, zariya.zhumangalieva@gmail.com Поступила в редакцию 14.10.2013 г.
Исследованы особенности географического распространения морфометрических и гидрохимических размерных (площадь, объем, соленость и др.) и безразмерных (удельный водосбор, коэффициенты удлиненности и др.) характеристик естественных озер Казахстана. Рассчитаны и проанализированы функции распределения, регрессионные зависимости, суммарные и "удельные" площади и объемы озер. Анализ проведен по данным по 3380 озерам, представленным в глобальной лимнологической базе ^ОИЬВЬАКЕ.
Ключевые слова: озера, морфометрия, Казахстан, база WORLDLAKE.
DOI: 10.7868/S0321059615050144
Почти вся территория Казахстана, как и Большой Бассейн (Северная Америка) и Атакама (Южная Америка), представляет собой крупнейшую бессточную область. Почти 36% территории занимают пустыни, климат близок к континентальному, с недостаточным увлажнением, т.е. испарение доминирует над осадками (исключение — горные районы) [1, 3, 4, 14]. Всего в Казахстане насчитывается около 48 тыс. естественных озер, из которых приблизительно 45 тыс. условно относятся к малым; 21 озеро — к большим, их площади — А < 1 и А > 100 км2 соответственно [12, 15, 19, 24, 25].
Из-за значительной сезонной и межгодовой изменчивости климатических условий у большинства озер наблюдаются заметные колебания морфометрических характеристик и лимнологического режима. Кроме того, многие озера относятся к эфемерным, т.е. пересыхающим в течение года [9, 32, 33, 43]. Например, сезонные колебания А крупного костанайского оз. Сарыкопа (50°09' с.ш., 64°06' в.д.) - в интервале 1.8 х 102— 4.6 х 102 км2 [15, 24, 25]. За последние десятилетия площади многих озер заметно уменьшились, например распавшегося на несколько частей Аральского моря — с 6.89 х 104 км2 в 1960 г. до 1.39 х 104 км2
1 Работа выполнена при частичной финансовой поддержке
РФФИ (проект 11-05-00498-а).
в 2010 г. [23]. Акмолинское оз. Питное (51°03' с.ш., 70°06' в.д., 4.0 км2) пересыхало в 1939—1940 гг. [14]. Некоторые относительно крупные озера полностью высохли [5, 6, 42], например оз. Каждаг-Сор (44°30' с.ш., 53°30' в.д., 2.1 х 103 км2).
Исследования статистических закономерностей морфометрических характеристик проводились для озер в глобальном [17—20, 30, 31, 33—36, 40, 42], а также региональном [2, 5, 6, 8, 10, 11, 15, 21, 37] масштабах. В частности, были рассчитаны функции распределения площадей, а также зависимости объемов озер от их площадей (для озер мира в — [17, 19, 34, 35], полярных — в [21], лагунных — в [37], карстовых — в [2]).
Особенности морфометрических и гидрохимических характеристик большинства естественных озер Казахстана (ЕОК) представлены в [1, 3— 6, 9, 12, 14, 15, 24, 25]. Гидрометслужба СССР вела систематические лимнологические наблюдения примерно на двадцати ЕОК [7, 16], причем некоторые традиционные морфометрические характеристики остались неизвестными даже для наибольших по площади озер. В настоящем исследовании — продолжении работ [10, 11], основанном на большом натурном материале, — рассмотрены особенности пространственного распространения и статистические оценки некоторых морфо-
Таблица 1. Морфометрические и гидрохимические характеристики крупнейших по площади озер Казахстана (прочерк — отсутствие данных; поскольку характеристики подвержены заметной сезонной и межгодовой изменчивости, здесь по возможности даны максимальные значения; генезис: Т — тектоническое, Э — эоловое, Ф — флювиальное, К — карстовое; уровень оз. Зайсан зарегулирован в 1966 г.)
Озеро Координаты Z, м Генезис A, км2 V, км3 ha h "m L, км F, км2 S, %0 pH
(с.ш. в.д.) м
Балхаш 46°32' 74°50' 340 Т 1.64 х 104 95 5.8 26 2.38 х 103 4.13 х 105 0.8 8.5
Алакуль 46°04' 81°45' 343 Т 2.3 х 103 53 20 45 3.22 х 102 1.57 х 104 9 8.9
Зайсан 48°00' 84°00' 420 Т 1.81 х 103 11.2 6.0 15 2.7 х 102 1.1 х 104 - -
Тенгиз 50 °26' 68°54' 304 Т 1.59 х 103 6.0 3.8 8 4.88 х 102 9.49 х 104 - 7.5
Селеты-Тенгиз 53°19' 73°10' 65 Э 7.5 х 102 1.5 2.0 3.2 2.73 х 102 2.34 х 104 40 7.8
Сасыкколь 46°34' 80°58' 350 Т 7.47 х 102 2.42 3.3 4.7 1.82 х 102 2 х 105 0.3 7.8
Марка-Куль 48°48' 85°48' 1449 - 4.5 х 102 6.3 14.3 27 1.06 х 102 1.1 х 103 0.6 7.3
Куш-Мурун 52°41' 64°48' 103 К 4.0 х 102 0.8 2.0 3.0 2.26 х 102 2.22 х 103 20 7.6
Шалкар 53°48' 69°42' 309 - 3.8 х 102 0.65 1.7 15 3.96 х 102 2.1 х 103 4.5 9.0
Сарыкопа 50°09' 64°06' 101 Т/Ф 3.36 х 102 1.15 3.5 9.5 2.98 х 102 1.05 х 104 0.5-11 -
метрических и гидрохимических характеристик недостаточно изученных озер Казахстана.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для анализа были привлечены данные по 3380 в разной степени изученным ЕОК (~7% рассматриваемых). Большинство данных взято из лимнологической базы WORLDLAKE [18, 22, 36, 38, 39], содержащей обширные лимнологические и другие данные для 5.1 х 104 естественных и 8.1 х 103 искусственных озер мира. Сведения по ЕОК в базе WORLDLAKE собраны, в основном, из неопубликованных материалов Гидрометслужбы СССР и из [7, 12, 15, 24, 25]. В этих источниках данные ограничены озерами с А > 1.0 км2. При этом транснациональные Каспийское и Аральское моря не рассматривались. В качестве морфо-метрических рассматривались размерные (площади озера А и водосбора F, объем воды в озере V, максимальная hm и средняя ha глубины, длина береговой линии L, максимальные длина l и ширина b озера) и безразмерные (удельный водосбор F/A, коэффициенты удлиненности l/b и формы ha/hm котловины, изрезанности береговой линии Sd) характеристики озер; в качестве гидрохимических — общая минерализация (соленость) s и pH.
При подборе выборок данных возникают определенные сложности. Во-первых, не для всех ЕОК известны значения всех морфометрических
характеристик, даже для наибольших по площади (табл. 1). Например, А известны для всех ЕОК, а V и Ш — лишь для 475 и 470 озер соответственно. Из-за значительной годовой и межгодовой изменчивости характеристик многих озер в расчет принимались максимальные значения характеристик. Наконец, в различных источниках часто приводятся различные значения характеристик. В таких случаях предпочтение отдается академическим источникам.
Для качественной оценки минерализации ЕОК использовалась принятая многими исследователями классификация [43], согласно которой пресноводные (/), солоноватые (Ь), соленые (ж) и гиперсоленые (И) озера характеризуются значениями солености ж < 3.0, 3.0 < ж < 27.5, 27.5 < ж < 35.0, ж > 35.0%с соответственно. При расчетах функций распределения, регрессий и т.д. применялись традиционные статистические методы.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОЗЕР
1960 (58%) ЕОК расположено в Костанайской, Акмолинской и Павлодарской областях (рис. 1). Значительное число ЕОК сосредоточено также в Северо-Казахстанской и Актюбинской областях: 330 (10%) и 242 (7%) соответственно. При этом озера почти отсутствуют (21 озеро, <1%) в Манги-стаусской и Южно-Казахстанской областях.
лУо ----1 о й \ о 0° \ г^ '' О г- .•ЙИ % О о® °о 1 Ро Ь. 0 \>
\ \ 0 А йг Т> г у х хс: /
Остальные области, 518.15% ч
Карагандинская 121.4% \
Кызылординская.
Z, м 3100 2700 2300 1900! 1500 1000 700 300 -100
3058 озер
_"9
1 33 ~ 1 129
~| 1068
Т88
Число озер
П 1717
0
500
1000
1500
Актюбинская. 242.
Павлодарская, 442.13%
36
Число озер 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Костанайская, 916.27%
Акмолинская, 604.18%
31 111 озер
- 20
13
- 8
- 1 1 1 3 , 1-1 , 1
^
2000
// / ^
Озера
Рис. 1. Распределения ЕОК: 3380 озер — по географическим координатам, административным областям, 3058 озер по высоте над уровнем моря ^ 111 озер — по генезису котловин.
Географическое распределение. Разнообразие рельефа и условий увлажненности обуславливает неравномерность распределения ЕОК [4, 9, 14, 24, 25]. Потому сравнительно мало озер в пустынных западных и восточных районах, их число существенно больше на севере и в горах. Озера часто отделены друг от друга сотнями километров или, напротив, расположены так густо, что образуют озерные области, например Шалкарскую, Камыш-Самарскую и др. [24, 25]. На Северный Казахстан приходится 45% озер, на Центральный и Южный — 36, на другие регионы — 19% (рис. 1).
Высота над уровнем моря. Высота над уровнем моря Z установлена для 3058 (90%) ЕОК и меняется от —132 м у гиперсоленого оз. Батыр (47° 12' с.ш., 52°02' в.д., 140 км2, п-ов Мангышлак) до 3064 м у тянь-шанского ледникового пресноводного оз. Кара-Коль (42°30' с.ш., 79°52' в.д., 0.5 км2). Распределение озер по Z (рис. 1) показывает, что 6 и 88 (0.2 и 2.6%) ЕОК расположены соответственно в горах на Z> 2000 м и ниже уровня моря. Большинство первых располагаются на юго-востоке, а вторых — на востоке Казахстана. При этом подавляющее большинство ЕОК (2785 озер,
или 82%) лежит на высотах 0—400 м, при высоте Z > 400 м число ЕОК быстро убывает с ростом Z.
Генезис котловин. Среди 111 ЕОК с установленным генезисом котловин преобладают (87, 78%) флювиальные, тектонические и ледниковые (рис. 1). Кроме того, имеются карстовые и эоловые озера (табл. 1). К категории "другие" на рис. 1 отнесены озера смешанного генезиса: ледниково-тектонические, флювиально-ледниковые и др. Среди флювиальных озер доминируют старицы, крупнейшее из которых — кызылординское солоноватое оз. Ашичи-Коль (45°08' с.ш., 67°15' в.д., 74 км2).
Среди ледниковых озер выделяются моренные и каровые, а крупнейшее из них — акмолинское солоноватое оз. Желанды (53°04' с.ш., 69°18' в.д, 8.9 км2).
Характер внешнего водообмена. Для 1659 (49% рассматриваемых) ЕОК известен характер внешнего водообмена: сточные/бессточные. При этом подавляющее большинство (1520 озер) — устойчиво бессточные. Имеются также ЕОК с сезонным стоком и несколько десятков постоянн
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.