Лёд и Снег • 2013 • № 3 (123)
УДК 556.12.+556.16.06
Климатически обусловленные изменения вклада снега в формирование опасных гидрологических явлений на реках
© 2013 г. В.А. Семенов
Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации-Мировой центр данных, Обнинск
semven@meteo.ru
Статья принята к печати 20 марта 2013 г.
Маловодья, наводнения, осадки, снегопады, снежный покров.
Dry flow, flooding, rainfall, snowfall, snow cover.
При современных изменениях климата снегозапасы, играющие важную роль в формировании экстремальных гидрологических явлений, служат причиной устойчивого повышения опасных наводнений в половодье на реках горных и предгорных районов юга Сибири и Урала, а также приморских и островных районов Дальнего Востока. Для многих регионов характерно также повышение доли снеговой составляющей в формировании опасных снегодождевых паводков. Вместе с тем малоснежность - одна из причин участившегося экстремального снижения уровня воды (экстремальных маловодий) в летнюю межень на реках азиатской территории. На реках Европейской части России увеличение повторяемости оттепелей и продолжительности снеготаяния уменьшает опасность наводнений и повышает роль снега в питании подземных вод, что снижает повторяемость экстремальных маловодий на реках в межень.
Хорошо известна важная роль количества зимних осадков и снегозапасов к началу весеннего снеготаяния в формировании объёма и максимального стока воды рек России. Результаты исследований климатологов показывают, что при современных (конец XX в. — начало XXI в.) изменениях климата на большей части территории России количество осадков и толщина снежного покрова в зимний период увеличились [1, 3, 12]. Но особенности современных изменений климата, для которых характерны повышение приземной температуры воздуха в холодный период года и региональные изменения температурного режима в весенний период, неоднозначно влияют на сезонные изменения гидрологического режима рек и формирование его экстремальных характеристик [2, 4—8]. Основываясь на данных гидрометеонаблюдений и полученных во ВНИИГМИ-МЦД из Росгидромета сведениях об опасных гидрометеорологических явлениях с учтённым экономическим ущербом за 1991—2010 гг., обобщённых автором по годам и генезису (без учёта размера ущерба), анализируются обусловленные климатом особенности распределения снежного покрова, сильных снегопадов и их влияния на повторяемость опасных наводнений и маловодий на реках России.
Количество осадков и толщина снежного покрова
Согласно исследованиям климатологов, количество осадков холодного полугодия (октябрь-март) в 1976-2006 гг. на большей части территории России увеличивалось [2]. Наиболее интенсивный рост отмечался в приморских районах тихоокеанского побережья России (Сахалин, Камчатка, юг Приморья), на значительных территориях Сибири, на Северном Кавказе, Среднем и Южном Урале. Вместе с тем в западной части Европейской территории России (ЕТР), на юге и в центре Сибири, а также на северо-востоке страны значение этого параметра снизилось. Для большей части территории России тренды увеличения составили до 10 мм/10 лет, а для южной половины ЕТР и Камчатки положительные тренды имели значения 10-20 мм/10 лет при их достоверности на 95%-м уровне.
Аналогично изменениям количества осадков холодного периода, но с некоторыми территориальными отличиями, распределялась и средняя за зимний период толщина снежного покрова [1, 2, 12]. Наибольшее её увеличение отмечалось на территории Западной Сибири, в Предуралье, Центральных районах ЕТР, на Камчатке и Сахалине, а уменьшение - в западной части ЕТР, в горах юга Западной Сибири, на Чукотке, в Прибайкалье и Забайкалье [1, 12].
Максимальные снегозапасы
Данные по максимальным запасам воды в снежном покрове (далее снегозапасов) по данным маршрутных снегосъёмок на полевых и лесных участках за 1976—2010 гг., приведённые на сайте ВНИИГМИ-МЦД (www.meteo.ru), показывают их значительное территориальное различие. Снегоза-пасы возросли на полевых и лесных участках Южного и Среднего Урала, Южного Зауралья, на юге Восточной Сибири (бассейн Енисея и Алдана), на юге Приморья, Сахалине, западе Камчатки. На ЕТР некоторое увеличение снегозапа-сов на полевых участках наблюдалось в Центральной и Предуральской частях, в Прикаспийской части Северного Кавказа; на лесных участках, напротив, снегозапасы уменьшились на всей территории ЕТР, кроме небольшой территории побережья Белого моря. Снижались они и на Северном Урале, юге Западной Сибири (особенно на лесных участках), в большей части Восточной Сибири, в Забайкалье, восточной части Камчатки.
Анализ материалов о количестве осадков за один снегопад, причиняющий ущерб, показывает, что снегопады опасны, если количество осадков составляет от 20 до 90 мм (очень сильный снег), но в отдельных случаях (например, при выпадении мокрого снега с налипанием на провода и строения) ущерб наносят и снегопады с количеством осадков всего 10—15 мм. В горных районах Северного Кавказа нередки случаи, когда сезонное количество осадков за снегопады, вызывающие ущерб (преимущественно от схода лавин), достигает 130—145 мм. В горах юга Сибири (Алтай, Западные Саяны) оно иногда превышает 100 мм, а на Камчатке, Сахалине, в Дальневосточном Приморье — более 200 мм.
За 20 рассматриваемых лет (1991—2010 гг.) по суммарному количеству очень сильных осадков в виде снега, мокрого снега и снега с дождём, нанёсших ущерб экономике, лидируют территории Сахалина, Камчатки, Дальневосточного Приморья; аналогичная ситуация характерна для большей части южных горных районов Западной Сибири. Временные изменения за этот период повторяемости опасных снегопадов на территории Дальнего Востока и Сибири аналогичны (рис. 1). Наибольшая повторяемость опасных снегопадов на всей территории России отмечалась в 2003—2007 гг., однако на Дальнем Востоке повторяемость опасных снегопадов увеличилась и к середине 1990-х годов. На территории Сибири этот рост был выражен меньше. В горных районах
14-
o-H-i—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—1—1
Годы
Рис. 1. Изменение (по годам) числа опасных снегопадов, нанёсших ущерб в 1991—2010 гг. на территории Дальнего Востока (1) и Сибири (2).
3, 4 - полиномиальные тренды второго порядка соответственно для территории Дальнего Востока и Сибири Fig. 1. Changes in frequency of hazardous snowfalls that caused damage occurred on the territory of the Far East (1) and Siberia (2) in 1991-2010.
3, 4 - рolynomial trends second-order for Far East and Siberia
повышение снегозапасов вызвало рост лавинной опасности, особенно на Сахалине и Камчатке. На Сахалине росту лавинной опасности способствует также рост метелевой активности [9].
Повторяемость опасных наводнений и их связь со снегозапасами
Гидрологические наблюдения на стационарной сети речных постов Росгидромета и сведения о повторяемости экстремальных наводнений с подтверждённым ущербом от них показывают, что при современных изменениях климата значительное увеличение количества зимних осадков на территории России сопровождалось ростом экстремальных гидрологических явлений, в том числе опасных наводнений (табл. 1). Особенно интенсивное увеличение повторяемости опасных наводнений во время половодья с оценённым ущербом для народного хозяйства и населения в целом для России было характерно для 1991-2005 гг., в дальнейшем повторяемость опасных наводнений в половодье на реках снизилась. Повторяемость наводнений, обусловленных ледовыми заторами, особенно возросла в последнем пятилетии (20062010 гг.) рассматриваемого периода (см. табл. 1) в результате понижения зимних температур воздуха.
Согласно сведениям об опасных гидрологических явлениях с зафиксированным ущербом от них, наибольшее увеличение опасных наводнений
Таблица 1. Изменения числа опасных наводнений на реках России с зафиксированным ущербом
Вид наводнения Общее число наводнений за 1991—2010 гг. Число наводнений по годам
1991—1995 1996—2000 2001—2005 2006—2010
В половодье 257 55 66 97 39
Заторные 63 15 13 8 27
Всего 320 70 79 105 66
в период половодья за последние годы XX — первое десятилетие XXI в. характерно для рек азиатской территории России: горные и предгорные районы юга Сибири (Алтай, Западные Саяны), некоторые районы Дальнего Востока (Сахалин, Камчатка), бассейн Енисея [4, 6]. В этих районах при общем повышении температуры воздуха весной [11] и частом выпадении большого количества жидких и смешанных осадков снеготаяние происходит более интенсивно, причём одновременно на большой площади в нескольких высотных поясах, что способствует формированию высоких половодных наводнений с затоплением прибрежных территорий. Благодаря этому даже уменьшение в последние годы снегозапасов в горах юга Западной Сибири не привело к уменьшению повторяемости опасных наводнений на больших реках данной территории [4, 5].
Наблюдения на гидрологических сетях и сведения об опасных гидрологических явлениях с зафиксированным ущербом от них показывают, что наибольшее увеличение опасных наводнений в весеннее половодье на реках Сибири отмечалось до середины первого десятилетия XXI в., когда и х суммарная продолжительность за год достигала 180 суток (2007 г.). Отметим, что в последние годы такая повторяемость несколько снизилась (рис. 2). Более ранние опасные паводки на реках Северного Кавказа (апрель—май) свидетельствуют об увеличении роли снеговой составляющей в их формировании, что способствует росту повторяемости опасных паводков, а в горах — сходу селей, повторяемость которых особенно возросла в первом десятилетии XXI в. На равнинной части ЕТР, несмотря на увеличение количества выпадающих зимних осадков, небольшой рост повторяемости высоких наводнений в весеннее половодье наблюдался только на север е, п реи м уще ств ен но на терри тори и самой северной области, Архангельской, на реки которой приходится половина всех наблюдавшихся на территории Северо-Западного федерального округа в 1991—2010 гг. опасных наводне-
30
ОН—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I
CD CD CD CD CD О OOOO
T-T- т— C\l CM CM CM CM
Годы
Рис.
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.