научная статья по теме ЦИКЛОНИЧЕСКИЕ ОСАДКИ И СТОК ОБИ И ЕНИСЕЯ В МАЛОВОДНЫЕ И МНОГОВОДНЫЕ ГОДЫ Геофизика

Текст научной статьи на тему «ЦИКЛОНИЧЕСКИЕ ОСАДКИ И СТОК ОБИ И ЕНИСЕЯ В МАЛОВОДНЫЕ И МНОГОВОДНЫЕ ГОДЫ»

УДК 556.161(282.256,1+282.256,3)

Циклонические осадки и сток Оби и Енисея в маловодные и многоводные годы

В. И. Бабкин*, А. Н. Постников**

Осадки, выпадающие в бассейнах Оби и Енисея, идентифицированы по зонам зарождения циклонов. Показано, что сток Оби в наибольшей мере формируется осадками западно-сибирской и европейской зон зарождения циклонов (на 69% в маловодные годы и на 81% в многоводный год). Основная роль (84%) в изменении водности Оби принадлежит циклонам, образовавшимся в ее бассейне. Изменения слоя стока в бассейне Енисея при смене маловодных лет на многоводные на 74% определяются циклоническими осадками западно-сибирской и южной зон зарождения циклонов.

Обь и Енисей относятся к величайшим рекам земного шара. Они протекают соответственно в Западной и Восточной Сибири. Площади бассейнов Оби и Енисея — наибольшие в Азии (2,99 млн. и 2,58 млн. км2 соответственно). Однако по годовому объему речного стока (403 и 630 км3), выносимого в океан, рассматриваемые речные бассейны существенно уступают Большому Гангу (сток Ганга с Брахмапутрой и Мегхной — 1389 км3) и Янцзы (1000 км ). Водность Оби также ниже водности Лены (532 км в год), Меконга (510 км3 в год) и Ировади (486 км3 в год).

Водные ресурсы Оби и Енисея формируются в несколько различающихся природных условиях. В бассейне Оби выпадает примерно 545 мм осадков в год, а в бассейне Енисея — 560 мм. Однако вследствие увеличения суровости климата к востоку, преобладания гор, плоскогорий и широкого распространения многолетнемерзлых пород коэффициент стока Енисея (0,42) в 1,75 раза превышает коэффициент стока для бассейна Оби (0,24).

Бассейны Оби и Енисея имеют жизненно важное значение для экономики Российской Федерации. Здесь сосредоточены большие запасы нефти и газа, каменного угля, различных металлических руд, развиты горнодобывающая, нефтеперерабатывающая, машиностроительная и другие отрасли промышленности, а также сельское хозяйство. На Оби и особенно на Енисее и Ангаре построены крупнейшие не только в Российской Федерации, но и во всем мире гидроэлектростанции. Поэтому изучение условий формирования стока Оби и Енисея и выявление его генезиса является чрезвычайно актуальной задачей для России.

Сток Оби и Енисея формируется при значительном участии воздушных потоков, возникающих в результате обмена энергией между громадным

* Государственный гидрологический институт.

** Российский государственный гидрометеорологический университет.

накопителем тепла — Мировым океаном — и атмосферой, а также Мировым океаном и сушей при активном влиянии Арктики и под воздействием самого большого в мире Евразийского континента.

Основная роль в увлажнении бассейнов Оби и Енисея принадлежит циклоническим осадкам. Для изучения генезиса стока и атмосферных осадков, обусловливающих появление разной водности на рассматриваемых реках, особую актуальность имеют исследования траекторий циклонов, наблюдавшихся над рассматриваемыми бассейнами в маловодные и многоводные годы.

Были выявлены зоны зарождения и изучены траектории движения всех циклонов, при прохождении которых над Западной и Восточной Сибирью выпадали атмосферные осадки.

Над бассейном Оби выпадают осадки из циклонов, зародившихся над континентальной Европой (европейская зона), территориями Казахстана, Средней Азии, Нижнего Поволжья, Кавказа и акваториями Черного и Каспийского морей (южная зона), над Атлантическим и Северным Ледовитым океанами и морями, входящими в их состав (атлантическая зона). В бассейне Оби образуется большое число местных циклонов (западно-сибирская зона).

Над бассейном Енисея выпадают осадки при прохождении над ним циклонов, зародившихся в указанных зонах, а также в пределах его бассейна (восточно-сибирская зона). В верховья притоков Верхнего Енисея смещаются циклоны, зародившиеся над Монголией и Китаем.

В табл. 1 для бассейнов Верхней и Средней Оби, а также для Иртыша и всего бассейна Оби приведены данные о числе циклонов и количестве осадков, выпавших при прохождении циклонов из соответствующих зон их образования. Видно, что циклоны западно-сибирской зоны зарождения составляют примерно 45%, европейской — 30%, южной и атлантической соответственно 12 и 14% общего числа циклонов, из которых выпали осадки в бассейне Оби.

В многоводные годы, по сравнению с маловодными, большая часть циклонов образуется над территорией Западной Сибири и уменьшается число циклонов, достигающих бассейна Оби из других зон зарождения. Доля осадков, выпавших из западно-сибирских циклонов, составляет 40%, европейских — 35%, южной и атлантических зон — примерно по 12—13%. Столь малый вклад атлантических циклонов в формирование осадков, выпавших в бассейне Оби, связан с его географическим положением и рельефом местности. Территория Западной Сибири расположена вдали от Атлантического океана и его морей. Поэтому атлантические циклоны сюда доходят редко [1, 8]. Серьезной преградой на пути циклонов, образовавшихся над акваториями относительно теплых морей (Норвежское и Баренцево), являются Уральские горы. Эти горы задерживают рассматриваемые циклоны, и переносимая ими влага конденсируется и выпадает в виде осадков в бассейне Печоры [5]. Циклоны же, образующиеся над холодным Карским морем, немногочисленны, и влагосодержание переносимых ими воздушных масс мало.

Таким образом, основная роль в увлажнении Западной Сибири принадлежит западно-сибирским (местным) и европейским циклонам. Местный 80

Таблица 1

Доля (%) осадков из циклонов разных зон зарождения от общей их суммы в бассейне Оби (числитель) и доля (%) циклонов из разных зон, обусловивших выпадение осадков, от общего числа прошедших над этим бассейном циклонов (знаменатель)

Бассейн

Зона зарождения Верхняя и Средняя Обь Иртыш Обь

циклонов маловодный многоводный маловодный многоводный маловодный многоводный

год год год год год год

Западно-сибирская 31/33 54/55 22/31 53/55 27/32 54/55

Южная 9/14 10/11 24/16 8/6 16/15 9/9

Атлантическая 18/18 10/11 12/16 11/13 15/17 10/12

Европейская 42/35 26/23 42/37 28/26 42/36 27/24

циклогенез происходит весьма активно вследствие того, что с севера эта огромная равнинная территория открыта для вторжений холодного арктического воздуха, который, взаимодействуя с более теплыми воздушными массами, создает динамичные фронтальные зоны, обусловливающие зарождение циклонов [1, 2, 7]. Чем чаще и интенсивнее будут эти вторжения, тем больше циклонов будет зарождаться в бассейне Оби. Очевидно, что развитие меридиональных форм циркуляции способствует увлажнению этого бассейна. Данные табл. 1 показывают, что как в целом по бассейну, так и в его частных водосборах (бассейны Иртыша, Верхней и Средней Оби) в годы повышенной водности резко возрастают, по сравнению с маловодными годами, доля местных циклонов в увлажнении Западной Сибири и их вклад в общее количество осадков. Оба этих показателя увеличиваются примерно на 20%.

Известно, что при развитии меридиональных форм циркуляции ослабевает зональный перенос [6]. Это положение для бассейна Оби иллюстрируется результатами расчетов, приведенных в табл. 1. Действительно, как для частных водосборов, так и для всего бассейна Оби при повышении водности рек наблюдается заметное уменьшение числа циклонов европейской зоны и количества приносимых ими осадков по сравнению с маловодными периодами.

Была предпринята попытка определения вкладов циклонов каждой зоны их зарождения в изменение водности Оби. В качестве маловодного года был выбран 1982 г. Сток Оби в тот год был низким — всего 78% нормы. В качестве года с повышенной водностью был принят 1984 г., когда сток Оби составил 108% нормы. Разность стока за эти два года 49 мм. Вклад осадков, выпавших из циклонов какой-либо зоны их зарождения, в формирование стока Оби определялся с использованием месячных данных по элементам водных балансов этого бассейна за 1970—1984 гг. Сток Оби в 1982 г. равнялся 129 мм, а в 1984 г. — 178 мм.

В табл. 2 представлены данные о формировании стока Оби в маловодный и многоводный годы под влиянием осадков, выпадающих из циклонов разных зон зарождения [3—5]. Полученные результаты являются довольно приближенными. Они свидетельствуют о том, что изменение водности

Таблица 2

Сток Оби в маловодный и многоводный годы, обусловленный выпадением осадков из циклонов разных зон зарождения

Зона зарождения циклонов Сток

маловодный год многоводный год разность

мм | % мм | % мм 1 %

Западно-сибирская 35 27 96 54 61 84 Южная 21 16 16 9-5 7 (Атлантическая 19 15 18 10 -1 1 1 Европейская 54 42 48 27 -6 8

Оби определяется, в первую очередь, уровнем активности местного циклогенеза.

В табл. 3 приводятся данные о среднем количестве осадков, выпадающих из одного циклона. Из их анализа следует, что количество осадков, приносимых циклонами из всех зон их зарождения, в многоводный год увеличивается по сравнению с маловодным. Очевидно, что это зависит от влагосодержания поступающих в этот район воздушных масс. Из данных табл. 3 видно, что в многоводный год все циклоны обусловливают увеличение количества осадков. Таким образом, в многоводный год во всех зонах образования циклонов, выходящих на бассейн Оби, влагосодержание воздуха повышено.

Основным источником пополнения атмосферной влаги над территорией Европы и части Азии являются процессы испарения с поверхности Атлантического океана в районе азорского антициклона [6, 8]. Вполне возможно, что влагосодержание воздушных масс, переносимых циклонами в бассейн Оби, в какой-то мере определяется именно этими процессами. Однако не изменение среднего количества осадков, приносимых в бассейн Оби циклонами, является главной причиной колебаний водности реки, а изменение уровня активности местного циклогенеза.

В табл. 4 для бассейна Енисея приведены данные, аналогичные данным для бассейна Оби (табл. 1). Их анализ показывает, что от общего числа циклонов, при прохождении которых выпадают осадки в бассейне Енисея,

Таблица 3

Среднее количество осадков (мм), выпадающих из одного циклона в бассейне Оби в маловодный (числитель) и многоводный (знаменатель) годы

Зона зарождения цикло

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