Использование водных ресурсов и гидролого-экологические проблемы водных объектов суши

Анализ стационарных наблюдений и многочисленные научные исследования в последние 15 лет подтверждают антропогенное влияние на изменение климата в XX столетии. Поэтому внимание к влиянию парниковых газов на климат и последствиям его изменений в последние годы настолько усилилось, что стало необходимо принять Международное соглашение об ограничении выбросов отходов производства в атмосферу - рамо

чную конвенцию по изменению климата.

Достигнуты успехи в разработке прогнозов изменений климата. Они основываются на гипотезе изменения температурного градиента между экватором и полюсами, что обусловливает изменения в циркуляции атмосферы. Если северный полярный район будет охлаждаться сильнее, чем экваториальная область, то пояса муссонов в Азии и Африке и бароклинные зоны умеренных широт, в которых преобладают западные ветры, сместятся к экватору. При относительном повышении температуры на полюсах будет наблюдаться обратная картина. Эта гипотеза подтверждается палеоклиматическими данными и численным моделированием. Изменения зон переноса влажных воздушных масс неизбежно отражаются на количестве и сезонном распределении атмосферных осадков, а следовательно, на стоке воды рек и суммарных водных ресурсах, так как в естественных условиях ежегодное формирование водных ресурсов определяется разностью основных элементов водного баланса - суммы осадков и испарения с водосборов рек.

Глобальное потепление с начала XX столетия к настоящему времени составило около 0,5?С, а локальные изменения количества атмосферных осадков достигают существенных величин. На рис. 1 и 2 приведены заимствованные из работы [3] графики изменений глобальной средней годовой приземной температуры воздуха и среднего годового количества атмосферных осадков над континентами внетропической части северного полушария. Данные рис. 2 свидетельствуют о различиях в изменении количества осадков даже в целом на континентах. Очевидно, в последующие 50 лет климат Земли будет эволюционировать под влиянием непрерывных естественных вариаций в сочетании с постоянно сохраняющейся тенденцией к потеплению вследствие накопления в атмосфере парниковых газов. Эта тенденция к потеплению замедляется из-за термической инерции океанов, но она будет сохраняться еще длительное время после того, как состав атмосферы стабилизируется. Независимо от того, насколько решительными окажутся действия, предпринимаемые для контроля изменения концентрации в атмосфере газов, вызывающих парниковый эффект, некоторое глобальное потепление в следующем столетии, по-видимому, неизбежно. Поэтому климатические изменения водных ресурсов за последнее столетие и в будущем интересуют водохозяйственные и другие организации.

6 Методика статистических исследований

Оценка последствий влияния изменений климата на водные ресурсы основывается на детерминистическом моделировании изменения составляющих водного баланса и комплексном статистическом анализе данных многолетних (не менее 30 лет) непрерывных наблюдений за стоком воды рек. С использованием, созданного при участии автора банка гидрологических данных по пунктам наиболее продолжительных гидрологических наблюдений (150 - 60 лет) на реках земного шара, сток которых не искажен непосредственной хозяйственной деятельностью, произведен комплексный статистический анализ величин среднего месячного и годового стока воды [4, 5]. Основными показателями изменения стока под влиянием климата или хозяйственной деятельности являются нарушения стационарности рядов данных наблюдений - существенные изменения (переломы) в направленности изменений, наличие устойчивых трендов - односторонних отклонений величин от среднего их значения.

Для оценки пространственных закономерностей направленности и интенсивности изменений стока использованы результаты расчетов только за 35-летний (1951 - 1985 годы) период наблюдений по несколько упрощенной методике [6], которая основывается на специальном испытании на тренд. Выделение тренда и его анализ осуществлены методом наименьших квадратов. Необходимые для анализа статистические параметры получены после предварительного функционального сглаживания временных рядов.

7 Результаты комплексного анализа изменений стока

Комплексный статистический анализ позволил установить, что в различных широтно-климатических условиях континентов Евразии, Америки, Африки, Австралии в XX столетии отмечаются изменения стока рек. В некоторых районах климатические изменения стока в определенные периоды были настолько велики, что отмечены нарушения стационарности рядов. Так, на реках северо-западной части территории России, Северной Украины и стран Прибалтики существенные изменения водности рек в сторону уменьшения произошли в 30-е годы, а в северо-восточных районах европейской территории России (бассейн р. Камы) в сторону увеличения - в 60-е годы (табл. 1). На азиатской части территории России в бассейне р. Амура в 60-е годы произошло нарушение стационарности рядов вследствие существенных отрицательных изменений, а на реках Сибири и остальной части Дальнего Востока, хотя и отмечались изменения, они не привели к нарушению стационарности рядов. На реках Средней Азии, где учет изменений водных ресурсов имеет особенно важное значение, наибольшие изменения в сторону уменьшения стока отмечены в 60-е годы. На реках Западной и Центральной Европы переломы направленности в сторону отрицательных изменений наблюдались в конце прошлого столетия, а в 80-х годах XX века - в сторону положительных изменений. Переломы в рядах наблюдений за стоком на реках Северной Америки и Западной Африки приходятся на начало 70-х годов, а в Австралии - на конец 60-х годов. При этом направленность изменений во второй половине XX столетия была неодинакова. Например, в стоке рек Атлантического побережья Северной Америки отмечаются положительные тенденции, во внутриконтинентальных районах нет изменений, а на Тихоокеанском побережье преобладают отрицательные тренды. В стоке рек субэкваториальной зоны Австралии отмечены положительные тенденции, а в юго-восточной оконечности острова - отрицательные.

8 Направленность изменений годового и сезонного стока

Более детальное изучение направленности изменений стока по данным наблюдений почти на 450 реках за 1951 - 1985 годы позволило оценить причины и территориальные закономерности их пространственного распределения. Наиболее подробные исследования проведены на территории Евразии. Изменения стока воды рек Западной и Центральной Европы во второй половине XX столетия характеризуются преобладанием положительных тенденций, вероятность которых возрастает с запада на восток и с юга на север. Исключение составляют реки Альпийского региона, где отмечаются отрицательные тенденции или изменения несущественны. В стоке рек Восточных Карпат, на территории Польши, Румынии, Украины, наоборот, отмечается повышенная вероятность положительных изменений среднего годового, весеннего и летнего стока.

На европейской территории России в стоке большинства рек бассейнов Волги (кроме Камы и ее притоков), Дона, Днепра отсутствуют значимые изменения среднего годового стока. Но сток в период весеннего половодья уменьшается, а в летне-осенний и зимний периоды увеличивается. На реках бассейна р. Камы и других реках, стекающих с западных склонов Северного Урала, отмечаются положительные изменения стока, а на реках Среднего и Нижнего Поволжья изменения среднего годового и сезонного стока несущественны, с некоторым увеличением в зимние месяцы. На реках севера европейской части России наблюдается уменьшение стока в многоводный период весеннего половодья и его увеличение в зимние месяцы. На рис. 3 показан многолетний ход среднего годового стока на реках Волга (в верхнем течении), Северная Двина и Большой Нарын (Средняя Азия).

 Скачать реферат