ГЕОМОРФОЛОГИЯ
№ 4 октябрь-декабрь 2012
ГЛУБОКОУВАЖАЕМЫЕ ЧИТАТЕЛИ!
Вы открываете тематический номер, издаваемый по решению редакционной коллегии журнала "Геоморфология" и посвященный одному из крупных разделов нашей науки - геоморфологии морских берегов. В номер включены статьи ведущих российских ученых, в которых рассматриваются как теоретические проблемы прибрежно-морского рельефообразования, так и регионально-прикладные аспекты морфолитоди-намики береговой зоны морей, расположенных в разных географических зонах.
Редколлегия надеется, что опубликованные материалы будут интересны не только геоморфологам-береговикам, но и специалистам других направлений, проводящим исследования в береговой зоне морей.
Редколлегия журнала "Геоморфология"
УДК 551.435.3:551.4.011
© 2012 г. В.М. ПЕШКОВ
НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕОРИИ РАЗВИТИЯ МОРСКИХ БЕРЕГОВ
При изучении морских берегов нередко приходится сталкиваться с явлениями, которые выходят за рамки обычного понимания современной динамики береговых процессов [1-5]. Предсказать их можно только с учетом изменений окружающей среды. Известно, что береговая зона включает в себя и динамически сопряжена со множеством подсистем, различных по своим физическим характеристикам и свойствам. Многие из них обладают относительной независимостью поведения, но при изменении своих параметров могут существенно повлиять на общую направленность береговых процессов. Это означает, что прогноз развития морских берегов является в определенном смысле и прогнозом изменений этих подсистем.
Известно, что речной сток, ветро-волновой и уровенный режимы, склоновые процессы и жизнедеятельность морских организмов подчиняются в своем развитии не столько причинно-следственным, сколько статистическим закономерностям. Поэтому изменения морских берегов носят не однозначный характер и прогнозировать их можно только с определенной степенью вероятности, которая зависит от большого числа внутренних и внешних связей. Эти связи, в свою очередь, изменяясь во времени и пространстве, создают несколько вариантов развития. При этом последние не всегда могут быть одинаково реализованы.
В качестве примера можно привести изменения морских берегов в связи с долговременными осцилляциями климата. Ответной реакцией на общее повышение температуры или влажности может быть перестройка процессов аккумуляции на абразию и наоборот. Другим примером может быть общая деградация пляжей и аккумулятивных форм биогенного генезиса из-за снижения воспроизводства раковинного материала
как важнейшего источника прибрежно-морских наносов. В данном случае, динамичность в развитии морских берегов создается за счет динамичности самой окружающей среды и поэтому линейно прогнозировать, что и как будет в ближайшем будущем, методологически не совсем корректно.
Противоречивость в развитии таких сложных многокомпонентных систем, как береговая зона, состоит и в том, что все ее элементы, а также связи с внешней средой обладают многими степенями свободы. Поэтому достижение определенного результата происходит главным образом за счет статистических закономерностей. Динамические закономерности - это всего лишь частный случай статистических, с вероятностью осуществления заложенных в системе возможностей близкой к единице. Особенно, если учитывать, что процессы динамики изменчивы во времени даже в пределах небольшого берегового региона. Нередко они также носят сезонный характер, то есть проявляются в определенный период, а в остальное время пассивны и с ними исчезают и сопутствующие явления.
Динамику береговой зоны можно представить в виде модели или описать набором уравнений, выведенных эмпирическим или теоретическим путем. Но чтобы такая модель получила реальное выражение, необходимо принять неизменными твердый сток и волновой режим, продуктивность морских организмов и др. Естественно, однако, что такая жестко детерминированная модель является условной и имеет мало общего с реальностью. В данном случае не может быть заданной закономерности, поскольку изменения тех или иных факторов или их совокупности вызывают изменения общей направленности развития берега. Можно линейно прогнозировать скорость отступания берегового уступа однородного литологического состава. Но нельзя линейно прогнозировать рост аккумулятивного мыса с определенной скоростью, так как при смене направления господствующих волнений (например, в рамках цикла) он может испытывать продолжительную фазу размыва. Такое случилось с Пицундским мысом, который на фоне общего выдвижения испытал сильнейший размыв в 1969, 1970 и 1972 гг. [6-8].
Понимание современной динамики дает представление о характере и масштабе процесса, механизме взаимодействия волн, течений и наносов, а также о результате такого взаимодействия в виде берега определенных очертаний и структуры. Однако с точки зрения прогноза гораздо важнее выявить, каким образом современные процессы могут стать причиной будущих изменений береговой зоны. Так, размыв пляжа у коренного берега из прочных скальных пород или глинистых отложений вызовет (при прочих равных условиях) совершенно разный эффект. В первом случае отступание берега замедлится, во втором - может принять катастрофический характер. Изучение морских берегов должно охватывать, таким образом, всю совокупность факторов в единстве их развития, целостности и взаимосвязи. Ведь только их совместное действие создает динамически устойчивые формы рельефа или определяет их изменчивость. Недоучет вероятностного характера развития морских берегов объясняет причины неудачного применения теоретических схем, которые разработаны на динамической основе и которые используются для прогноза.
Физический смысл трансформации и диссипации энергии волн на мелководье сводится к их механическому воздействию на берег и дно, взвешиванию и перемещению наносов и др. Происходящие при этом изменения есть процесс геоморфологический в смысле преобразования рельефа, выравнивания или расчленения береговой линии, а также литологический - формирование толщ прибрежно-морских отложений. В более широком смысле - это важнейшие процессы, посредством которых осуществляется взаимосвязь между основными элементами и компонентами береговой зоны. Важность их изучения с теоретической и практической точек зрения достаточно очевидна. Вместе с тем, несмотря на свою сложность, эти процессы одновременно элементарны, поскольку не дают ответа на вопрос - как, каким образом и в каком направлении происходит развитие берега?
Геоморфологические процессы, обусловленные климатическими или тектоническими факторами, могут стать причиной образования разных форм берегового или донного рельефа, а также повлиять на скорость и характер биологических процессов. Последние, в свою очередь, воздействуют на динамику береговой зоны, если, например, раковинный материал является основным или важным источником питания биогенных форм рельефа. Подобная взаимосвязь и переходы частных процессов представляют собой коренное свойство береговой зоны как сложного природного образования, и любое обособление того или иного процесса в качестве предмета самостоятельного изучения, то есть в отрыве от объекта, не может быть обосновано с методологической точки зрения. В качестве примера можно привести развитие берега Бомборского рейда (Черноморское побережье Кавказа) после выхода в прибойную зону майкопских глин (рис. 1). При действии сильных штормов вся масса пляжевых наносов приходит в движение и действует как абразив на подстилающие породы. При этом берег быстро отступает, хотя бюджет пляжевых и донных наносов является положительным.
Понятие "динамика" в строгом смысле этого термина означает изменения повторяющиеся, обратимые, преимущественно цикличные. Они не ведут к изменению структуры и характера функционирования берега. В этом смысле динамика может рассматриваться как временная структура, т. е. устойчивая последовательность смены состояний. Берег будет стабильным, если перемещение наносов и соответствующие перестройки рельефа и контура совершаются в рамках его современной структуры, то есть количественные изменения не ведут к появлению нового качества. Иными словами, если условия динамики остаются постоянными, то внутренние параметры будут близкими к стабильному состоянию. Это, так называемое динамическое равновесие, отражает устойчивое состояние согласованности между внутренними параметрами берега и показателями динамики, хотя здесь и происходит непрерывный обмен веществом и энергией. В этом смысле структуру следует понимать как инвариантный аспект динамики берега, который охватывает все устойчивые элементы, в том числе и временное состояние, определяемое современной динамикой. Следовательно, между понятиями "динамика" и "структура" существует непосредственная связь - они взаимообусловлены. Динамика - это этап в эволюционном ряду развития берега, причем каждый из этапов этого ряда соответствует определенному инварианту и содержит множество переменных структур. И только переход от одного инварианта к другому приводит к развитию, и в этом процессе динамика является одним из движущих факторов1.
Поскольку изменения структуры происходят за время относительной устойчивости и неизменности элементов динамики, то понимание развития требует ответа на следующие вопросы: каким образом динамика приводит к развитию? как развитие
1 В основу понятия об инварианте применительно к береговой зоне положено представление о совокупности присущих этой зоне свойств, которые сохраняются неизменными при некотором преобразовании тех или иных ее элементов. Инвариантными являются свойства, которые практически не изменяются в ходе трансформации рельефа под влиянием внешних факторов. Каждый из инвариантов подвергается в конечном итоге преобразованиям, но не в процессе динамики, а в результате эволюционного или революционного развития берега.
Рис. 1. Пример отступания берега за счет корразии подстилающих пород (майкопские глины). Фото автора
Рис. 2. В результате полного размыва пляжа аккумулятивный по генезису берег стал типично абразионным. Фото автора
способствует изменению динамики во врем
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.