Features of seasonal runoff from waterlogged catchments of the Ob-Irtysh interfluve in terms of regional climate change.pdf Введение. Водные ресурсы Западной Сибири имеют весьма специфические особенности. Климатические условия этой территории в сочетании с ее геоморфологией способствуют задержке и замедленному сбросу весенних вод: развитию подпоров, уменьшению дренирующей работы рек и почти повсеместному росту заболачиваемости. Избыточное увлажнение, плоский рельеф и водонепроницаемые грунты Васюганской равнины создали в таежной зоне Западной Сибири наиболее благоприятствующие условия для развития колоссальной болотной системы - Большого Васюганского болота (БВБ). В последнее время особую актуальность приобретают исследования возможных изменений водного режима речных бассейнов под влиянием современных природно-климатических изменений, в том числе и на территории Западной Сибири, где на формирование термического, водного, гидрохимического режимов велико влияние обширных заболоченных пространств. На территории Томской области отмечается рост температуры воздуха со скоростью 0,3-0,55°С/10 лет за последние 49 лет [1,2]. Зарегистрировано смещение изотермы 0°С в северном направлении по сравнению с периодом наблюдений 1955-1992 гг. [2]. Изменение поля температур хорошо согласуется с изменениями дат начала и конца климатических сезонов года и их продолжительности [3]. Климатообусловленные изменения в природных системах уверенно регистрируются на многих территориях РФ [4], однако на сильно заболоченных территориях в силу ряда причин выявить их достаточно сложно. Известно, что наиболее адекватным индикатором экосистемных изменений в природных системах является изменение влажности деятельного слоя ландшафтов. Поверхностный русловой сток можно рассматривать как интегральный показатель, отражающий текущую влажность деятельного слоя на малом водосборе. Не имея возможности дать непосредственную оценку стока с болотных массивов для всей территории БВБ (отсутствие сети стационаров, методик для расчета осредненного стока с системы болотных массивов и т. д.), предлагается использовать в этих целях принцип «черного ящика». Иначе говоря, имея на выходе интегральную характеристику водообменных процессов на БВБ в виде речного стока рек-водоприемников, можно судить об особенностях и направленности этих процессов на БВБ на том или ином отрезке времени. Основанием для такого подхода являются: высокая степень заболоченности водосборов (40-50% в среднем и 80-100% на отрогах БВБ в его юго-восточной части); широтная зональность болот, соответствующая климатическим зонам, как и у речного стока; корреляция уровней болотных вод и рек-водоприемников. Так как изменение климатических условий формирования стока проявляется в первую очередь в сезонном стоке, то цель настоящей работы состояла в оценке современного состояния сезонного стока с заболоченных водосборов и анализе его изменений за последние десятилетия. Анализ особенностей влагооборота ЗападноСибирской равнины выполнялся в свое время С.Л. Вендровым, И.П. Герасимовым, Л.Ф. Куницыным, Л.К. Малик, М.С. Глух, В.С. Мезенцевым, И.В. Карна-цевичем, О.В. Мезенцевой и др. Сезонный сток исследовала И.Н. Стеженская в 1971 г. [5], пространственновременное распределение элементов водного баланса -Г.А. Плиткин [6], Т.А. Зырянова [7], исследования водных ресурсов Сибири - в работе [8]. В последнее десятилетие вопросам формирования речного стока и закономерностям его пространственно-временного распределения на исследуемой территории посвящены работы В. А. Земцова, О.Г. Савиче-ва, В.В. Паромова [9-11]. Объектом исследований являются малые реки, створы которых располагаются на отрогах Васюган-ского болота в пределах Томской и Новосибирской областей. БВБ занимает самую высокую часть Западно-Сибирской низменности и расположено на стыке ландшафтных зон (подзон) южной тайги и подтайги [12]. Северная часть БВБ и его многочисленные отроги, заходящие в междуречья небольших рек, берущих начало в болотной системе и текущих на север и северо-восток в Обь, располагаются в пределах южной таиги, а его южная половина - в пределах подтайги [13. С. 152]. В работе анализировался сезонный сток 13 рек по постам, расположенным на отрогах БВБ, за период 1985-2009 гг.: 7 водосборов в северной и 6 - в южной частях БВБ (рис. 1). Рис. 1. Схема расположения гидрологических постов Исходные материалы. Материалами для настоящей работы послужили официальные данные о ежедневных расходах воды, опубликованные в гидрологических ежегодниках за период с 1991 по 2009 г. - для притоков Иртыша и с 1985 по 2009 г. - для постов на левобережных притоках Средней Оби; материалы Томского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды о датах наступления устойчивых ледовых явлений по этим же постам за все указанные годы; а также данные о суточных осадках и температуре приземных слоев воздуха на части постов для большей обоснованности выделения сроков окончания половодья в случае сложного хода гидрографа стока. Методика исследований. Первая важная задача исследования заключалась в выборе метода определения границ гидрологических сезонов. Вопрос о разделении года на гидрологические сезоны и о способах определения их границ не нов и достаточно сложен до настоящего времени. История этого вопроса, начиная с работ М.И. Львовича и кончая работами П. С. Кузина, подробно изложена в [5]. Стоит только добавить, что современные технические возможности ЭВМ снимают многие проблемы с обработкой больших массивов данных. В связи с этим первая часть исследования была посвящена сравнительному анализу сезонного стока, рассчитанного двумя разными подходами к определению сроков наступления гидрологических сезонов: календарным и генетическим. Решался вопрос: «Насколько установление единых календарных сроков, нарушающих генетическое единство отдельных фаз водного режима рек, может исказить истинное распределение сезонного стока по территории и его тенденции в условиях изменяющегося климата?» Вторая часть работы состояла в анализе пространственно-временных изменений сезонного стока, рассчитанного в рамках генетического подхода, на исследуемой территории за последние десятилетия. В соответствии c [14] для рассматриваемого района выделены три гидрологических сезона: - зимний, содержащий одну фазу водного режима - зимнюю межень; - весенний, включающий одну фазу водного режима - весеннее половодье; - летне-осенний, как сложная фаза водного режима, включающая летнюю межень и осенние паводки [5]. Выделение границ сезонов по генетическому принципу производилось исходя из следующих положений: начало зимнего меженного сезона в данной работе приурочивалось к датам наступления устойчивых ледовых явлений на реке, которые определялись из гидрологических ежегодников для соответствующих лет. Даты окончания зимней межени определялись путем анализа гидрографа стока за каждый год по характерному уменьшению расхода, предшествующему резкому подъему кривой, знаменующему начало половодья. Даты конца весеннего сезона находились по кривым истощения (спада). В случае появления второй волны половодья и крупных дождевых паводков на гидрографе стока - по установлению в течение 57 суток малых расходов, одного порядка с характерными для конца летней межени. В работе использовался аналитический метод вычисления ординат кривой истощения. Выделение границ гидрологических сезонов по календарному методу проводилось в соответствии с принятыми для Западной Сибири [14]. Для обобщения результатов использовался метод гидрологогеографического анализа, для поиска статистически достоверных тенденций - критерий Аббе. Репрезентативность временных рядов определялась по интегрально-разностным кривым, однородность по среднему - по критерию Стьюдента, однородность по дисперсии - по критериям Фишера, Левена и Брауна -Форсайта. Обсуждение результатов исследований. Поскольку главной задачей было выявление особенностей сезонного стока с заболоченных водосборов, наиболее близко расположенных к БВБ, то выбирались малые реки, т.е. в качестве одного из условий при выборе водосборов было принято, что площадь водосбора не должна превышать 10 000 км2 [5]. Все рассматриваемые реки относятся по гидрологическому режиму к западно-сибирскому типу с преобладающим весенним половодьем. Они характеризуются хорошо выраженным весенним половодьем, во время которого проходит более 60% годового стока. Лишь от 2 до 11% годового стока приходится на зимнюю межень. Месячный максимум приходится на май. И хотя они имеют достаточно близко расположенные истоки, характерные водность, сроки наступления сезонов и их продолжительность сильно различаются у рек, стекающих на северо-запад (южно-таежная подзона) и текущих на юго-запад в подзоне березово-осиновых лесов и северной лесостепи (нижняя часть табл. 1). Т а б л и ц а 1 Гидрографические характеристики водосборов и статистические параметры годового стока за исследуемый период Река-пункт F* H I ^бол ^лес q Qср 0рсР Cv &cv Cs Шегарка - с. Пономаревка 1 260 140 0,61 1 30 40 2,6 3,3 0,14 0,73 0,13 0,80 Бакса - с. Пихтовка 1 420 140 0,32 1 35 60 3,0 4,3 0,14 0,70 0,12 0,56 Икса - с. Плотниково 2 560 130 0,20 1 49 50 3,5 8,9 0,11 0,55 0,09 0,66 Бакчар - с. Полынянка 2 040 130 0,35

Скачать электронную версию публикации