О взаимосвязи солнечной активности и гидрохимических показателей воды Телецкого озера и его притоков (Горный Алтай) | Вестн. Том. гос. ун-та. 2011. № 344.

О взаимосвязи солнечной активности и гидрохимических показателей воды Телецкого озера и его притоков (Горный Алтай)

На примере Телецкого озера проанализирована связь гидрохимических характеристик поверхностных водоемов с солнечными циклами. Впервые показана зависимость ряда физико-химических показателей воды озера и его притоков от основных параметров солнечной активности.

Dependencies of hydrogeochemical factors of Lake Teletskoye and its influx on solar activity.pdf В начале ХХ в. А.Л. Чижевским были заложены ос-новы космобиологии - научного направления, раскры-вающего зависимость процессов в биосфере от перио-дичности солнечной активности [1]. Дальнейшими ис-следованиями было установлено влияние Солнца и насостояние атмосферы Земли. Однако до настоящеговремени влияние солнечной цикличности на характери-стики земной гидросферы, особенно её поверхностногослоя, является недостаточно изученной проблемой.Из немногочисленных известных авторам исследо-ваний в этом направлении следует отметить работу со-трудников Института лимнологии СО РАН, установив-ших интенсивное развитие фитопланктона в оз. Байкал впериоды максимальной солнечной активности [2].Из работ по этой проблеме на территории ГорногоАлтая следует отметить исследование Н.А. Кочевой [3],установившей связь грозоактивности с 11-летними цик-лами солнечной активности, а также изучение сотрудни-ками кафедры геоэкологии и геохимии ТПУ (Л.П. Рих-ванов и др. [4]) связи состава атмосферных выпадений врегионе за последние 65 лет с гелиофизическими пара-метрами (на примере ледника Большой Актру).Проведенный в работе [4] анализ тенденций изме-нения содержания микроэлементов в талой воде ледни-ка Большой Актру показал не только идентичность ихповедения, но и отчетливо проявленную цикличностьраспределения, которая выражается в закономерномвозрастании их концентраций в десятки-сотни раз впериоды минимальной солнечной активности.Из литературы известно, что в эти периоды значи-тельно возрастает активность процессов энерго- имассообмена в оболочках Земли, в том числе в ее ат-мосфере. По мнению А.Н. Дмитриева [5], в это времяна выпадение атмосферных аэрозолей оказывают до-полнительное влияние космические лучи, наибольшаяинтенсивность которых проявляется в минимумысолнечной активности. Установлено, что под влияни-ем космических лучей усиливается ионизация тропо-сферы, электромагнитные процессы в ней достигаютмаксимума, что и приводит к усилению аэрозолеобра-зования и, как следствие, к увеличению содержаниямикроэлементов в атмосферных выпадениях. Это под-тверждается значимыми прямыми корреляционнымисвязями между содержанием изученных химическихэлементов в талой воде ледника Актру (Na, Mg, Al,Ca, Ti, Fe, Cr, Sr, W и др.) и минимумами солнечнойактивности (на примере числа Вольфа) в период1939-2005 гг. (рис. 1).Кс (Fe), число Вольфа Кс (W)0,1110100100019391942194519481951195419571960196319661969197219751978198119841987199019931996199920022005020406080Рис. 1. Связь микроэлементов в талой воде ледника Большой Актру с солнечными цикламиМетодики исследования. Для изучения возможно-го влияния солнечной активности на гидрохимическиехарактеристики Телецкого озера и его основных при-токов использована база фактических данных Запсиб-гидромета за 1985-2002 гг. (пункты Артыбаш, Яйлю,Кыга, Кокши и Чулышман), содержащая значения бо-лее 40 показателей состояния воды.Основной метод исследования заключался в прове-дении корреляционного анализа по Спирмену междусреднегодовыми физико-химическими показателямисостава воды в вышеотмеченных пунктах и основнымипараметрами солнечной активности - числом Вольфа(W), геомагнитными индексами (С9, Ар, Ср, аа), пото-ком солнечного радиоизлучения на длине волны10,7 см (серии C, D), потоком галактических космиче-ских лучей (ГКЛ) [6].С идентичным подходом был проведен предвари-тельный анализ связей между термическим режимомводы и приземного воздуха с гидрохимическими и ге-лиофизическими параметрами, а также оценено влия-ние последних на уровень водного зеркала Телецкогоозера.Обсуждение результатов. Полученные в результа-те проведенного анализа данные, частично сведенные втабл. 1, могут быть интерпретированы следующим об-разом.Между физико-химическими показателями состававоды Телецкого озера и его притоков существуют пря-мые и обратные разноуровневые (значимые и субзна-чимые) связи с изученными гелиофизическими пара-метрами. Обращает на себя внимание практическиодинаковый характер корреляционных связей парамет-ров солнечной активности с показателями как озерной,так и речных вод. Для последних, как правило, харак-терны более высокие значения и частота встречаемостиэтих связей, что предположительно объясняется значи-тельной ролью в их питании атмосферных осадков,более подверженных солнечному влиянию.Т а б л и ц а 1Уровни связи физико-химических показателей воды Телецкого озера и его основныхпритоков с параметрами солнечной активностиПараметр рН Прозрач-ностьНасыщение ки-слородом NH4+ NO2- SO42- Смолы,асфальтены Si Ni MoТелецкое озеро (пункты Артыбаш, Яйлю, Кыга)W -0,54 -0,44 0,32 0,18 -0,19 0,53 -0,56 -0,50 -0,25 0,5510,7 см -0,52 -0,38 0,31 0,15 -0,15 0,49 -0,59 -0,47 -0,31 0,53С9 -0,39 -0,32 0,51 0,19 -0,08 0,27 -0,24 -0,43 -0,34 0,46Ар -0,34 -0,32 0,50 0,19 -0,06 0,27 -0,21 -0,44 -0,30 0,42ГКЛ 0,40 0,20 -0,40 -0,02 0,15 -0,21 0,29 0,43 0,32 -0,36Основные притоки Телецкого озера (Чулышман, Кокши)W -0,41 -0,76 0,69 0,46 -0,62 0,43 -0,59 -0,28 -0,40 0,7910,7 см -0,35 -0,76 0,62 0,48 -0,62 0,39 -0,62 -0,24 -0,47 0,68С9 -0,53 -0,45 0,57 0,43 -0,66 0,10 -0,30 -0,24 -0,62 0,35Ар -0,46 -0,47 0,57 0,43 -0,69 0,14 -0,29 -0,33 -0,60 0,29ГКЛ 0,46 0,72 -0,68 -0,56 0,42 -0,33 0,44 0,23 0,51 -0,64Примечание. Значения коэффициентов парной корреляции: жирный шрифт для р = 0,10, жирный курсив для р = 0,05.Следует также отметить более высокий, по сравне-нию с геомагнитными индексами, уровень корреляци-онных связей между изученными гидрохимическимипоказателями и такими гелиофизическими параметра-ми, как число Вольфа и поток солнечного радиоизлу-чения на длине волны 10,7 см, а также «противофаз-ный» характер связей всех вышеотмеченных парамет-ров с потоком галактических космических лучей(ГКЛ). Такое положение вполне согласуется с установ-ленными соотношениями между использованными вработе гелиофизическими параметрами.Для изученных озерных и, в меньшей степени, дляречных пунктов наблюдаются некоторые различия вуровне значимости и знаке корреляционных связей гид-рохимических и гелиофизических показателей, которыеможно объяснить их гидрологическими особенностями,в частности различием глубин, условий водообмена ипр. Возможно, сказываются и отличия в уровне антропо-генной нагрузки на разные участки озера.Из изученных гидрохимических показателей обрат-ные связи с гелиофизическими параметрами (кромеГКЛ) характерны для рН, прозрачности озерной и реч-ных вод, содержания в них нитрит-иона, природныхсмол, кремнезема и ряда тяжелых металлов. Прямыезависимости присущи для насыщенности кислородом,иона аммония, сульфат-иона, молибдена, ванадия и пр.(см. табл. 1).Механизмы влияния солнечной активности на зако-номерные изменения вышеотмеченных показателейсостава воды в настоящее время не установлены, хотяимеются данные о закономерном увеличении (r = 0,7-0,85) электропроводимости воды в периоды солнечнойактивности [7]. Можно также предполагать, что увели-чение в воде концентрации водородных ионов (умень-шение рН), наблюдаемое в минимумы солнечных цик-лов, происходит под влиянием потока галактическихкосмических лучей (ГКЛ) и влечет за собой изменениерастворимости ряда элементов и газов, а также смеще-ние баланса химических реакций в природных водах. Вчастности, об этом свидетельствуют противоположныетенденции поведения ионов аммония и образующихсяпри их окислении нитритов, а также увеличение насы-щения кислородом в максимумы солнечной активности.Снижение прозрачности воды в периоды активногоСолнца, по-видимому, связано с увеличением концен-трации в ней взвешенных веществ, что, предположи-тельно, обусловлено увеличением инсоляции, прямымследствием которой являются повышенное таяниеснежников (ледников) и увеличение поступления тон-кообломочного материала в водоемы.Вышеотмеченные наиболее показательные и значи-мые (р = 0,05) корреляционные связи между гелиофизи-ческими параметрами и физико-химическими показатезначимая связь между уровнем воды в озере и основ-ными гелиофизическими параметрами (W, С9). Анало-гичная зависимость между солнечными циклами иуровнем степных озер в Зауралье отмечена в работе [8].р. Кокши, r = 0,546,56,646,786,927,067,21985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999pH, ед.0326496128160WpHWЯйлю, r= -0.732224262830321985 1988 1991 1994 1997 2000 2003Прозрачность500800110014001700200010.7 смПрозрачность10,7 смКыга, r=0.57758289961031101985 1988 1991 1994 1997 2000Насыщениекислородом, %5913172125АрНасыщениеАрЯйлю, r=-0.5600,10,20,30,40,51985 1988 1991 1994 1997 2000NH4+, мг/дм3780081208440876090809400ГКЛNH4+ГКЛЯйлю, r=0.6900,010,020,030,040,051985 1988 1991 1994 1997 2000NO2-, мг/дм391215182124АрApNO2-Артыбаш, r=0.430246810121985 1988 1991 1994 1997 2000 2003SO42-, мг/дм30306090120150180WSO42-WАртыбаш, r=-0.620123451985 1987 1989 1991 1993 1995Ni, мкг/дм322,42,83,23,64C9С9NiКокши, r= -0.5900,160,320,480,640,81985 1988 1991 1994 1997Смолы, асфальтены500800110014001700200010,7см10,7 см СмолыКокши, r=0.4702468101985 1988 1991 1994 1997Si, мг/дм30500100015002000250010,7 смSi10,7 смРис. 2. Распределение гидрохимических показателей Телецкого озера и его притоковТ а б л и ц а 2Связь температуры воды Телецкого озера (Артыбаш) и приземного воздуха (Яйлю)с гидрохимическими показателями воды и гелиофизическими параметрамиПараметр Прозрач-ностьНасыщениекислородом СО2 NH4+ NO3- Crобщ Смолы,асфальтены W 10.7 см ГКЛТемпература воды -0,77 -0,59 -0,41 0,65 0,70 -0,91 -0,30 0,95 0,93 -0,93Температуравоздуха -0,62 -0,67 -0,66 0,37 0,79 -0,75 -0,78 0,83 0,84 -0,72Примечание. Жирным шрифтом выделены значимые коэффициенты парной корреляции при р = 0,05.Из всего вышесказанного можно сделать вывод,что распределение ряда показателей химическогосостава воды Телецкого озера и его основных при-токов находится в зависимости от циклов солнеч-ной активности; намечается связь отдельных гидро-логических характеристик и температурного режи-ма Телецкого озера с гелиофизическими парамет-рами.

Ключевые слова

Телецкое озеро, гидрохимический состав, солнечная активность, Lake Teletskoye, hydrochemiсal composition, solar activity

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Шевченко Геннадий АлександровичГорно-Алтайский государственный университетаспирант кафедры физической географииdecanat@ggf.tsu.ru
Всего: 1

Ссылки

Чижевский А.Л. Земля в объятиях Солнца. М.: Эксмо, 2004. 928 с.
Bondarenko N.A., Evstafyev V.K. Eleven and ten-year cycles of Lake Baikal spring phytoplankton conformed to solar activity cycles. Hydrobiologia: 2006. Р. 19-24.
Кочеева Н.А. Влияние природно-техногенных систем на грозоактивность Горного Алтая: Автореф. дис. ... канд. геол.-минер. наук. Томск, 2002. 23 с.
Рихванов Л.П., Робертус Ю.В. др. Особенности распределения химических элементов в талой воде ледника Большой Актру (Горный Алтай) // Известия ТПУ. 2008.
Дмитриев А.Н. Природные электромагнитные процессы на Земле. Горно-Алтайск: Универ-Принт, 1995. 80 с.
Warld Data Center in Russia. URL: www.wdcb.ru
Агеев И.М., Шишкин Г.Г. Влияние солнечной активности на электропроводность воды. URL: http://cosmobio.science-center.net/russian/ conf/c01/4_10.html
Уровень воды в озёрах. URL: http://articles.excelion.ru/science/geografy/15334481.html',%20'Уровень%20воды%20в%20озёрах
 О взаимосвязи солнечной активности и гидрохимических показателей воды Телецкого озера и его притоков (Горный Алтай) | Вестн. Том. гос. ун-та. 2011. № 344.

О взаимосвязи солнечной активности и гидрохимических показателей воды Телецкого озера и его притоков (Горный Алтай) | Вестн. Том. гос. ун-та. 2011. № 344.

Полнотекстовая версия