Тема: Оценка изменений уровенного режима крупных озер мира в условиях изменения климата

Крупные озера планеты имеют важное географическое и народнохозяйственное значение. Они содержат в себе большие запасы пресной воды, являются источниками питания крупных рек, определяют микроклимат окружающей территории, являются местом обитания разнообразной флоры и фауны, активно используются человеком в целях судоходства, водоснабжения, рыбоводства и рекреации; на их берегах расположены многочисленные населенные пункты.
Морфометрические характеристики крупных озер и характер обводненности прилегающих территорий тесно связаны с режимом их уровня, интенсивное повышение которого или, наоборот, падение могут приводить к серьезным экологическим последствиям и нарушению сложившейся хозяйственной деятельности. Именно поэтому изучение характера многолетних колебаний уровней воды крупных озер является актуальной современной задачей. Как известно, положение уровня воды отражает сложившееся соотношение между компонентами водного баланса озера, Основными из них являются поверхностный приток, осадки, испарение и поверхностный сток из озера. Каждый из перечисленных компонентов в той или иной мере зависит от климатических условий в бассейне озера.
Согласно мнению ученых климат, начиная со второй половины 20 века, начал меняться, и многие природные процессы и явления в этих условиях стали отличаться от тех, которые были характерны для условий стационарного климата. Эта ситуация коснулась и динамики уровней воды крупных озер, поскольку, как было указано выше, уровень воды является результатом сложившегося соотношения между компонентами водного баланса озера, многие из которых прямо или косвенно зависят от климатических условий, сложившихся на водосборе.
Основной целью настоящей работы является оценка изменений уровенного режима крупных озер мира в условиях нестационарной климатической ситуации последних десятилетий. В качестве объектов исследования были выбраны 8 крупных озер Северного полушария - Байкал, Балхаш, Иссык-Куль, Ладожское, Онежское, Верхнее, Онтарио, Эри.
В процессе выполнения работы был проведен анализ многолетней и внутригодовой динамики уровней этих озер в увязке с анализом изменений двух метеорологических элементов - осадков и температуры воздуха. Была, также, рассмотрена типовая структура воднобалансовых соотношений, характерных для рассматриваемых озер. Вышеуказанное позволило объяснить выявленные закономерности в многолетней динамике уровней озер и их изменениях в последние десятилетия при нестационарной климатической ситуации.
При выполнении настоящей работы были решены следующие основные задачи:
1. Выбраны объекты исследования, выполнены анализ и обобщение исходных данных;
2. Выполнен анализ типовой структуры водного баланса и соотношений основных его компонентов для рассмотренных озер;
3. Выявлены закономерности многолетней динамики уровней воды в увязке с сопутствующими метеорологическими элементами;
4. Выявлены закономерности внутригодового режима уровней воды в увязке с сопутствующими метеорологическими элементами;
5. Выполнен анализ однородности многолетних рядов уровней воды за период 1960-2016 гг. и оценена значимость трендов в рядах уровней воды за разные периоды
6. Получены количественные оценки изменений уровней воды озер за период нестационарной климатической ситуации (1980-2016 гг.).

Купить

1. Основной целью настоящей работы являлась оценка изменений уровенного режима крупных озер мира в условиях нестационарной климатической ситуации последних десятилетий. В процессе выполнения работы был проведен анализ многолетней и внутригодовой динамики уровней этих озер в увязке с анализом изменений двух метеорологических элементов - осадков и температуры воздуха. Была, также, рассмотрена типовая структура воднобалансовых соотношений, характерных для рассматриваемых озер. Вышеуказанное позволило объяснить выявленные закономерности в многолетней динамике уровней озер и их изменениях в последние десятилетия. Выполненное исследование особенно актуально в контексте современной проблемы оценки влияния климатических изменений на природную среду и, в частности, на гидрологический режим крупных водоемов.
2. Исследование выполнено на обширных исходных материалах. В результате первичного анализа данных наблюдений за уровнем воды на 49 озерах и 168 постах, для использования в работе были отобраны и дополнены ряды среднегодовых и месячных значений по 8 крупным водоемам и 25 постам на них. Также были использованы ряды данных наблюдений за температурой воздуха и количеством осадков на 8 метеостанциях. Был принят единый расчетный период длительностью 57 лет - с 1960 по 2016 гг.
3. Методика оценки изменений уровней воды озер включала анализ однородности многолетних рядов наблюдений за уровнем воды и оценку значимости их трендовой составляющей с использовани6ем статистических приемов. Изменения уровней воды оценивались за период 1980-2016 гг. (нестационарная климатическая ситуация) по сравнению с периодом 1960-1979 гг. Для объяснения и подтверждения выявленных изменений уровней воды рассмотренных озер были проанализированы хронологические графики и разностные интегральные кривые многолетнего хода уровней озер и двух климатических параметров - температуры воздуха и осадков.
4. Рассмотрена структура многолетнего водного баланса озер и количественные соотношения его основных составляющих. Показано, что структура водного баланса озера зависит от комплекса физико-географических условий водосбора и морфометрических характеристик самого водоема (объема, соотношения между площадью озера и площадью водосбора, проточности, климатических условий региона, типа формирования притока в водоем).
5. Анализ совмещенных хронологических графиков многолетних колебаний
уровней воды, температур воздуха и количества осадков позволил выявить
особенности динамики уровней воды различных озер и наличие взаимосвязи с динамикой метеоэлементов. Анализ разностных интегральных кривых позволил выделить циклы и фазы в многолетних колебаниях уровня воды, осадков и температуры воздуха. На всех озерах в пределах анализируемого периода (1960-2016 гг.) четко прослеживается один полный цикл колебаний уровней воды и сопутствующих метеоэлементов длительностью около 48 лет. Для большинства озер кривые хода метеоэлементов находятся в противофазе к ходу уровня воды.
6. Установлено, что характер внутригодового режима среднемесячных уровней воды озер и сопутствующих метеоэлементов за периоды 1960-1979 и 1980-2016 гг. остался неизменным. Однако, количественно на озерах Байкал, Ладожское, Онежское, Эри во второй период уровни возросли во все месяцы, а на озерах Балхаш, Иссык-Куль, Верхнее - упали. На оз. Онтарио среднемесячные значения уровней воды увеличились, за исключением периода с августа по октябрь - в эти месяцы уровни незначительно снизились. Среднегодовое количество осадков за период после 1980 г. возросло на всех станциях, за исключением метеостанции Тауэр-2С (оз. Верхнее). Среднемесячные значения температуры воздуха в период после 1980 года возросли на 0,1 - 1,3°С, что прослеживается на всех метеостанциях и особенно заметно для летних и зимних месяцев.
7. Проверка многолетних рядов уровней воды на однородность показала, что гипотезе однородности не соответствуют выборки для трех озер (Балхаш, Иссык-Куль и Верхнее) из восьми. Значимые тренды в рядах уровней воды за период 1960-1979 гг., установлены для большинства озер (кроме Ладожского и Онежского) . Нарушение климатических условий в районах всех рассматриваемых озер подтверждается наличием значимых трендов в многолетней динамике температур воздуха и количества осадков на ближайших к водоемам метеостанциях.
8. Наибольшие количественные изменения уровня воды за период 1980-2016 гг. по сравнению с периодом 1960-1979 гг. произошли на оз. Иссык-Куль - снижение его уровня составило около -80 см. Падение уровня произошло и на двух североамериканских озерах - на оз. Верхнее оно составило -11-31см. и на оз. Эри -1120. На оз. Байкал наблюдался рост уровней воды в диапазоне от +7 до +19 см. Также выросли уровни воды Онежского озера на +8 +16 см. Для остальных озер изменения уровня воды оказались несущественными (Балхаш, Ладожское, Эри).
9. Выявленные особенности и закономерности многолетней и внутригодовой динамики уровней воды рассмотренных озер и их взаимосвязь с динамикой метеоэлементов помогут расширить наши представления о влияния изменений климата на водные объекты суши и явятся вкладом в дальнейших исследованиях по данной тематике.
Купить