Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Формирования гидрологического режима изучаемых бессточных озер (Чад
и Чаны) 5
1.1 Г еографическое положение 5
1.2 Геолого-геоморфологические условия 10
1.3 Климатические факторы формирования стока 11
1.4 Гидрологические условия территорий 14
1.5 Почвенно-растительный покров 17
1.6 Характеристика ландшафтов 19
2 Анализ гидрометеорологических данных по стационарным и спутниковым
наблюдениям и информационная база для выполнения исследований 21
3 Условия формирования водного баланса исследуемых водосборов двух
озер с расчетом составляющие водного баланса 28
3.1 Озеро Чад 29
3.2 Озеро Чаны 36
4 Оценка влияния климатических колебаний и хозяйственной деятельности
на водный баланс озер 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 63
Актуальность исследования
Бессточные озера, не имеющие поверхностного стока, представляют собой уникальные природные объекты, чей водный баланс формируется под влиянием осадков, испарения и подземного притока. Их устойчивость к внешним воздействиям крайне ограничена, что делает их уязвимыми к климатическим изменениям и антропогенной деятельности. Изучение таких озер, как Чад (Центральная Африка) и Чаны (Западная Сибирь, Россия), приобретает особую значимость в контексте глобального потепления и роста нагрузки на водные ресурсы. Эти водоемы являются индикаторами экологических изменений: их динамика отражает как естественные климатические циклы, так и последствия хозяйственного освоения территорий [1]. Например, озеро Чад за последние 60 лет потеряло 90% своей площади, что связывают с сочетанием засух и нерационального использования воды для орошения [2]. Озеро Чаны, в свою очередь, сталкивается с проблемой эвтрофикации из-за сельскохозяйственного загрязнения [3]. Сравнительный анализ их гидрологических характеристик позволяет выявить общие закономерности и региональные особенности, что необходимо для разработки стратегий устойчивого управления водными ресурсами.
Цель и задачи исследования:
Целью работы является проведение сравнительного анализа гидрологических характеристик бессточных озер Чад и Чаны на основе формирования водного баланса озер. Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
1. Охарактеризовать (по литературным источникам) историю и эволюцию изучаемых озер хозяйственной деятельности на их водосборах;
2. Привести анализ гидрометеорологических данных по стационарным и спутниковым наблюдениям и создать информационную базу для выполнения исследований;
3. Изучить условия формирования водного баланса исследуемых водосборов и рассчитать составляющие водного баланса двух озер;
4. Оценить влияние колебаний (изменений) климата и хозяйственной деятельности на водный баланс озер.
Объект и предмет исследования
Объектом исследования выступают бессточные озера Чад и Чаны. Предметом исследования являются их гидрологические характеристики, включая механизмы формирования водного баланса, роль ландшафтов и антропогенных факторов.
Практическая значимость
Результаты исследования использованы:
1. Для разработки мер по адаптации к климатическим изменениям в аридных и семиаридных регионах.
2. В управлении водными ресурсами бассейнов Чада и Чаны, включая регулирование стока и сокращение антропогенной нагрузки.
3. В образовательных программах, посвященных устойчивому развитию и сохранению экосистем.
Структура работы
Введение раскрывает актуальность, цели и методы исследования. Глава 1 посвящена истории и эволюции изучаемых озер и хозяйственной деятельности на их водосборах. Глава 2 описывает анализ гидрометеорологических данных по стационарным и спутниковым наблюдениям и создает информационную базу. Глава 3 содержит расчет водного баланса. Глава 4 оценивается влияние климатических колебаний и хозяйственной деятельности на водный баланс озер. В заключении подведены выводы и предложены рекомендации.
В настоящей диссертации приведены результаты сравнительного анализа водного баланса бессточных озер на примере озера Чад в Центрально-Африке и озера Чаны в Новосибирской области. Проведен анализ значительных исторических колебаний уровня, а также подробное исследование месячных показателей за последние 15 лет.
Изучение составляющих водного баланса, позволило определить ключевые особенности современных изменений уровня воды.
Выполнено прогнозирование уровня воды двух озер методом авторегрессии с шагом 3 месяца в программе StatSoftSTATISTICA на 2023 год.
Методы:
1. По литературным источникам показаны история и эволюция, изучаемых озер Чад и Чаны, хозяйственная деятельность на их водосборах
2. Выполнен анализ состава гидрометеорологических данных по стационарным и спутниковым наблюдениям и создана информационную базу для выполнения исследований
Максимальное значение уровня воды оз. Чад наблюдается в сухой период (октябрь - декабрь) и составляет 281 м, а минимальное значение - в сезон дождей (май-июль) и поступает 279 м. В оз. Чаны максимум наблюдался весной (107 м в апреле 2022 г.), а минимум --зимний период (106 м).
3. Исследование ландшафтной структуры озер показало, что наиболее разнообразная структура характерна для бассейна озера Чад, который имеет огромную протяженность с юга на север (1200 км) и включает большое число природных зон и ландшафтов, от северных засушливых пустынь, до увлажненных тропических ландшафтов, откуда поступает основное водное питание озера Чад, имея в виду бассейн р. Шари, где слой осадков достигает в сезон дождей 1200 мм в месяц. В бассейне озера Чаны разнообразие природных зон (зон увлажнения) не столь велико и бассейн расположен в основном природные зоны степей и лесостепей умеренного пояса, где на равнинной территории наблюдаются меньшие контрасты теплообеспеченности и увлажненности. При этом климат отличается сезонностью, когда многоводные условия питания озера наблюдаются весной, а в остальные сезоны водное питание озера минимальное.
4. По данным наблюдений за составляющими водного баланса рассчитаны главные компоненты, определяющие приток и расходную составляющую, определяющие режим оз. Чад и Чаны, показать, сколько чего в водном балансе: река, приток 85%, осадки на зеркало озера - 15%. У озера Чаны приток 58%, осадки на зеркало озера - 42%. Расходная составляющая выражена главным образом испарением с зеркала озер, где оно очень велико, особенно в оз. Чад.
5. Климат существенно влияет на водный баланс, определяя межгодовые и сезонные колебания, в которых резко выражены многоводные и маловодные фазы, приводящие к большой изменчивости уровней воды как в сезонном, так и в многолетнем масштабах, приводя неустойчивости водного режима озер и, при длительных маловодьях, даже к возможности высыхания озер или их крупных частей.
6. Опасность практически полного исчезновения водной массы изучаемых озер со временем может сильно увеличиваться как в результате возможного усиления засушливости климата, так и неграмотной хозяйственной деятельности человека. Поэтому необходимо оптимизировать антропогенные воздействия, чтобы избежать экологических катастроф.
7. Нужно обязательно вести мониторинг состояния озер и своевременно решать проблемы водообеспечения населения и хозяйства, в том числе и с помощью регулирования водных ресурсов путем строительства гидротехнических сооружений.
Изучение практических данных по гидрометеорологическим наблюдениям и расчетам компонентов водного баланса по месяцам за период с 2011 до 2022 гг. позволяет сделать вывод о росте уровня воды озера Чад на 2 м, а после небольшого роста уровня в оз. Чаны (1 м) наблюдалась тенденция снижение за последний год.
Полагаем, что данная работа в существующем виде обладает значительной ценностью для рационального управления ресурсами и защиты экосистемы этих сравниваемых озер. Она способна послужить прочной базой для последующих научных изысканий.
