Тема: МНОГОЛЕТНЯЯ И СЕЗОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СТОКА В УСЛОВИЯХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ (НА ПРИМЕРЕ Р. АНУЙ)

Сток рек бассейна Верхней Оби начинается в горах Русского Алтая, большая его часть формируется в низкогорных и среднегорных бассейнах. Река Ануй является притоком 1-го порядка р. Обь. Длина водотока составляет 327 км, площадь водосборного бассейна 6930 км2 [17]. Средняя высота водосбора составляет 790 м, на водоразделе абсолютные высоты достигают 2300 м и более, минимальные высоты - 150 м и более. Это 31-й по площади бассейна и 28-й по длине приток р. Оби. Все притоки р. Ануй относятся к малым рекам [4].
В административном отношении бассейн расположен на территории Солонешенского, Петропавловского, Быстроистокского, Смоленского, Усть- Калманского и Усть-Пристанского районов Алтайского края и Усть- Канского района Республики Алтай [3]. Ведется сельскохозяйственная деятельность, строительство, активно развивается рекреационная деятельность, но антропогенная нагрузка на реку в основном связана с сельскохозяйственной, хозяйственно-бытовой и промышленной
деятельностью [4]. Всего в пределах бассейна насчитывается более 20 населённых пунктов, крупнейшими из которых являются районные центры Солонешное с населением около 4 тыс. человек и Петропавловское (около 2,5 тыс. человек).
Большинство населенных пунктов располагаются в долине и пойме р. Ануй и ее притоков, поэтому подвержены таким негативным природным явлениям, как наводнения. Так, в 2014 году от паводка сильно пострадал Солонешенский район, где было полностью разрушено 16 мостов, ущерб составил более 770 млн. рублей. В 2018 году на начальной стадии половодья выпали ливневые осадки, в результате чего произошел резкий подъем уровня воды выше критических отметок, был затоплен ряд приусадебных участков,
жилых домов и населённых пунктов; поврежден мост на автомобильной дороге - Елиново - Рыбное в с. Солонешное [38].
Поэтому в условиях антропогенной нагрузки и климатических изменений исследование процессов формирования стока р. Ануй является актуальной задачей.
Объект исследования: бассейн р. Ануй.
Предмет исследования: гидрологический режим р. Ануй.
Цель работы - оценить многолетние и сезонные изменения стока р. Ануй в условиях климатических изменений.
Задачи:
1. Охарактеризовать физико-географические условия бассейна р.Ануй;
2. Рассмотреть антропогенную деятельность в бассейне р. Ануй;
3. Проанализировать климатические изменения на региональном уровне и рассчитать непосредственно в бассейне р. Ануй;
4. Оценить изменение среднегодового и сезонного стока по имеющимся данным для бассейна р. Ануй.
Методы исследования:
1. Картографический метод;
2. Сравнительно-географический метод;
3. Описательный метод;
4. Геоинформационный метод;
5. Статистические методы.
Исходные материалы. Главными источниками информации послужили данные по гидропосту р. Ануй - свх. Ануйский о среднемесячных расходах воды за 1962-1980 гг. из справочников государственного водного кадастра [39-40, 49] и с 1986-2007 (база данных ИВЭП СО РАН), а также среднесуточных расходах воды с 1966-1985 гг., которые содержатся в гидрологических ежегодниках [16, 12, 13, 15], и с 2008-2018 гг., на основании данных сайта государственного водного кадастра (http://gis.vodinfo.ru/). Для 4
продления ряда наблюдений до 1955 г. использовались среднесуточные данные по гидропосту р. Ануй - с. Старо-Тырышкино с 1955-1975 гг. [16]. Анализ климатических изменений в бассейне выполнен на основе суточных данных о температуре воздуха и осадках по ГМС Солонешное [www.meteo.ru].
В рассмотрении теоретических вопросов большую роль сыграли энциклопедические словари, которые были выпущены в разное время. Среди них: Географический энциклопедический словарь и Гидрологический словарь. Наиболее точно понять сущность терминов и определений помогли методические пособия, СНИПы и ГОСТы [11, 14, 20, 45, 46, 52]. Обработка гидрологических и метеорологических данных, построение и анализ трендов выполнялись при помощи общепринятых статистических методов [43, 45, 46].
Наиболее значительным воздействием изменения климата на глобальном уровне является значительное уменьшение высоты и продолжительности залегания снежного покрова в горных областях, сокращение оледенения и существенное изменение сезонности водотока. Прогнозируемое повышение температуры в значительной степени предполагает будущие изменения сезонного стока рек, в особенности с преобладающим снеговым питанием [54].
Работы, связанные с изучением изменчивости климата в Сибири и на Алтае, проводились рядом исследователей. Для азиатской части России И.И. Ипполитовым и др. по данным наблюдений за 1982-2012 гг. установлено повышение среднегодовой температуры приземного воздуха, но при этом отмечено уменьшение темпов роста температуры за счёт процессов похолодания в зимние месяцы [25]. М.Г. Сухова и Т.Д. Модина при анализе температуры и осадков на Алтае с 1961 по 2005 гг. пришли к следующим выводам. На фоне общего потепления наблюдаются периоды изменения термических условий в пользу похолодания или потепления. Количество атмосферных осадков меняется, но их годовая сумма снижается [49].
Оценке состояния и изменения современного климата Алтайского региона (территория Алтайского края и Республики Алтай) посвящены работы Н.Ф. Харламовой. Установлена долговременная тенденция повышения годовой температуры воздуха, которая формируется за счёт более значительного потепления зимы и весны, а также осени. Распределение осадков имеет ритмический характер: в 1976 г. закончился вековой цикл и началась восходящая ветвь нового [51].
Исследованию стока рек бассейна Верхней Оби и р. Ануй в частности посвящены работы В.В. Паромова [36, 37], В.В. Зуева с соавторами [40, 41], В.П. Галахова с соавторами [10], А.Т. Зиновьева, Е.Д. Кошелевой [15] и др. Так, в работах В.В. Паромова с соавторами представлена схема районирования бассейна Верхней Оби по зависимости среднего годового стока от средней высоты водосбора [36], а также по интенсивности процессов потепления и по знаку и величине изменения атмосферных осадков [37].
В работе А.Т. Зиновьева показано, что для притоков Верхней Оби в последние десятилетия характерно как увеличение (р. Чарыш, р. Песчаная, р. Алей), так и уменьшение (р. Чумыш, р. Касмала) водности. В частности, спрогнозировано уменьшение водности р. Ануй на 2,24% в 2020 г. относительно 2010 г. Норма стока р. Ануй спрогнозирована в пользу уменьшения к 2030 г. на 4,46 %, в абсолютных значениях это изменение составит- 1,27 м3/с [22].

Купить

Таким образом, в работе выполнено краткое описание физико-географических условий и охарактеризована хозяйственная деятельность бассейна р. Ануй. Выполнен анализ климатических изменений на основе линейных трендов по данным ГМС Солонешное за период с 1955 по 2018 гг. Продлить ряд до 1955 г. по данным бассейна аналога не представляется возможным, т.к. уравнения регрессии для ряда месяцев не являются надежными (г менее 0,7). По этой причине анализ многолетних и сезонных изменений стока р. Ануй проведен с 1962 по 2018 гг.
По результатам анализа данных ГМС Солонешное, за период 1955-2018 гг. зафиксирован статистически значимый рост средней годовой и сезонных температур на 0,29оС/10 лет. Это меньше, чем в среднем по России (0,47оС/10 лет) [19].
Для сумм осадков значимый положительный тренд характерен только для периода весеннего половодья, остальные тренды статистически не значимы, хотя отмечается общая динамика к росту. Увеличение годовой суммы осадков составило 14мм/10 лет или 2,5% от климатической нормы за 10 лет. С 1976 - 2018 гг. это рост увеличился и составил 4,96%/10 лет, что выше, чем в среднем по России (2,2%/10 лет) и по Западной Сибири (2,7%/10 лет).
Эти тенденции соответствуют выводам Н.Ф. Харламовой о потеплении климата и повышении количества осадков в восходящей ветви векового цикла, а также выводам М.Г. Суховой, Т.Д. Модиной о повышении температуры относительно климатической нормы. Тем не менее, более точное сравнение в рамках данной работы невозможно, т.к. анализ трендов выполнен в рамках гидрологических сезонов, что не согласуется с данными
предыдущих исследователей, выводы которых представлены по
климатическим сезонам.
Изменение стока р. Ануй определяется изменением региональных климатических условий. За исследуемый период наблюдается увеличение среднегодового (1,56 м3/с % или 5%/10 лет), зимнего и летне-осеннего стока. Наибольшему изменению во времени подвержен сток летне-осенней межени (9,2%/10 лет), зимняя межень обладает меньшей тенденцией к изменению - 7,6%/10 лет. Это связано, очевидно, с увеличением сумм осадков. Сокращение стока половодья объясняется увеличением стока зимней межени, которое в свою очередь связано с увеличением температуры.
Анализ суммарной интегральной кривой показал, что существенных изменений условий формирования стока, не связанных с климатическими изменениями, например, увеличение антропогенного воздействия (строительство гидротехнических сооружений, изменение структуры землепользования и т.д.) за период наблюдений не выявлено. Увеличение суммы отклонений модульных коэффициентов разностной интегральной кривой приходится на 2008-2012 гг., что указывает на начало многоводной фазы.
Детальный анализ основных параметров половодья показал, что даты начала и конца половодья сместились в сторону более ранних чисел (до 10 суток). В среднем, продолжительность половодья не изменилась (80 дней). Суммарный слой стока увеличился на 4%, но доля стока за половодье в годовом стоке уменьшилась на 10%. Сокращение доли стока половодья объясняется увеличением стока зимней межени, которое в свою очередь связано с увеличением зимней температуры.

Купить