Климова О.В, Семенов В.А., Семенова И.В.,

 Больбух Т.В., Авдюшкина Е.Н., Аванесян Р.А.,

Куспаков Д.О., Каткова Е.Г

ВЛИЯНИЕ КЛИМАТА НА ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ И ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ РЕК ГОРНОГО АЛТАЯ

Горно-Алтайский государственный университет

В данном докладе рассматривается влияние климата на гидрологические и гидрохимические процессы на реках Горного Алтая

Ключевые слова: климат, гидрологические и гидрохимические процессы, реки, Горный Алтай

This report examines the Influence of a climate on hydrological and hydrochemical processes on the rivers of Mountain Altai

Key words: climate, hydrological and hydrochemical processes, the rivers, Mountain Altai

При современных изменениях климата за 55-летний период наблюдений на  Горном Алтае отмечалось значительное потепление с положительным трендом высокой обеспеченности, а наибольшее потепление наблюдалось в зимний и весенний периоды. В период 1976-2006 гг. весной температура воздуха повышалась с интенсивностью 0,6-0,8 °С за 10 лет, а за зимние периоды повышение температуры происходило с интенсивностью 0,1-0,4 °С за 10 лет. Годовая сумма осадков с 1976 по 2006 год в горах Алтая тоже увеличивалась с интенсивностью 10-20 мм за 10 лет, но увеличение происходило в теплый период года (апрель-сентябрь), а в зимний период преобладало даже некоторое уменьшение осадков и, следовательно, запасов воды к началу весеннего снеготаяния. Территориальное распределение осадков по бассейнам рек Горного Алтая зависит от орографии и крайне неравномерно. Наиболее увлажнены наветренные западные районы, где годовая сумма осадков 1000-1750 мм, на подветренных восточных склонах она составляет 200-400 мм, в межгорных котловинах Юго-Восточного Алтая 100-150 мм, а зимой, с ноября по март, в этих котловинах выпадает не более 20-30 мм осадков.

Территориальные различия в распределении количества осадков, интенсивности потепления, особенно в весенний период, обусловливают различия в изменениях среднего годового, сезонного и экстремального стока рек в разные временные периоды. Сравнение осредненных (типовых) гидрографов стока по данным наблюдений за разные временные периоды свидетельствует об увеличении водности большинства рек в весенний период, но уменьшении продолжительности весенне-летнего половодья за счёт более раннего наступления летней межени. Сток летнего периода уменьшился на всех реках Горного Алтая, а в зимний период уменьшение произошло на некоторых реках бассейна Катуни (рр. Кокса и Урсул). На остальной территории наблюдалось увеличение стока зимней межени или отсутствие изменений. Осенний период отличается наибольшим разнообразием изменений водности, но с преобладанием положительных изменений и их отсутствия.

Основные, наиболее многоводные реки Горного Алтая – Катунь (19,5 км³ в средний по водности год), Бия (14,7км³), Чарыш, Ануй и Песчаная являются основными стокоформирующими реками бассейна Верхней Оби, а суммарный среднегодовой сток рек Горного Алтая (43,3 км³) составляет 93% стока Оби у г. Барнаула. Наибольшая по размерам площади бассейна и водоносности р.Катунь, отличается от остальных рек Горного Алтая тем, что в истоках части её рек расположены питающие их ледники, суммарная площадь которых около 900 кв. км (наибольшая в России).

Испытания на наличие линейного тренда многолетних рядов гидрологических данных стационарной сети наблюдений Гидрометслужбы СССР и Росгидромета с начала 30-х и 50-х годов ХХ столетия до 1980 года свидетельствовали об отсутствии значимых направленных изменений среднего годового стока у рек Горного Алтая [1]. Испытания на тренд за 30-летие, с середины ХХ столетия до середины 80-х годов, показали, что на преобладающем фоне отсутствия значимых изменений среднего годового стока наблюдалось его увеличение у рек с бассейнами западной периферии и ориентации  (рр. Ануй, Песчаная), а в тот же период для рек бассейна Катуни и других, формирующих сток во внутриконтинентальных районах Южного и Центрального Алтая, были характерны отрицательные тенденции изменений годового стока, достигавшие 10% от нормы. В тот же период в изменениях максимального стока преобладали тоже отрицательные тенденции, особенно у рек Бия, Чарыш, а у Катуни изменения были не значимые. Изменения минимального стока были преимущественно  положительные, но у Катуни минимальный летний сток менялся мало. Анализ колебаний стока за последние 30 (с 1976 г.) и 20 лет (с 1988 г.) свидетельствует о существенном изменении его направленности на реках Горного Алтая. В среднем годовом стоке также преобладает отсутствие значимых изменений, но у Катуни отрицательная направленность сохранилась в верхней части бассейна (до устья р. Тюнгур), а по данным наблюдений в замыкающем створе (с.Сростки) изменения сменились на положительную тенденцию. У Бии минимальный зимний и летний сток, у Чарыша – зимний, изменялись с отрицательной тенденцией, т. е. направленность изменений сменилась на противоположную. В минимальном зимнем стоке Катуни сохранилась положительная направленность изменений, а в летнем - отсутствие изменений. Сохранились положительные тенденции изменений годового и минимального стока у рек западной периферии Алтая (Ануй, Песчаная).

Вследствие более интенсивных весенних потеплений, охватывающих все высотные зоны и способствующих тем самым одновременному снеготаянию на большей чем до потепления площади бассейна и  выпадения значительного количества жидких осадков в период половодья, с 80-х годов у наиболее многоводных рек Алтая (Катунь, Бия) отрицательная направленность изменений максимального стока сменилась на положительную. Поэтому на большинстве рек увеличилась вероятность формирования высоких максимумов уровня воды в половодье с выходом её на пойму и прилегающую часть долины с продолжительным стоянием уровня воды во время опасных наводнений, а также более частое их повторение. Из 80 случаев опасных наводнений и паводков с зафиксированным ущербом в Западно-Сибирском регионе за период 1991-2008 гг., 70% случаев приходится на горные и предгорные районы Алтая и Западных Саян. При средней продолжительности одного опасного наводнения на территории России 5 суток, в горных и предгорных районах Алтая она 7 суток [2].

В периоды выпадения ливневых осадков участились случаи формирования высоких паводков и селей. Поэтому на территорию Верхней Оби приходится  более 30 случаев высоких паводков с зафиксированным ущербом. Наибольшее увеличение их суммарной продолжительности характерно тоже для рек, формирующих сток в горах Алтая. Участились также ледовые зажоры, наледи, вызывающие опасные затопления населенных пунктов.

К неблагоприятным изменениям гидрологического режима в связи с изменениями климата относятся и участившиеся в последние годы маловодия в период летней межени, ущерб от которых особенно возрос на предгорных участках рек территории Алтайского края.  За последние 18 лет на реках юга Западной Сибири было 38 случаев зафиксированного ущерба от экстремально низкой межени². Большинство периодов экстремальных маловодий приходится на последние годы и общая продолжительность неблагоприятной низкой межени в Республике Алтай с 2006 года составляет 152 суток, а на реках Алтайского края за 2002-2008 гг. составила 735 суток, что является «рекордом» для субъектов РФ. Маловодия с зафиксированным убытком наблюдались на Бие, Чарыше, Ануе в их нижних течениях. Отсутствие случаев экстремальных маловодий на Катуни обязано регулирующему влиянию меженного и минимального стока ледниками, которое сохраняется, несмотря на сокращение их площади и запасов воды под влиянием современного потепления.

Статистический анализ многолетних наблюдений за химическим составом воды рек показал отсутствие существенных статистически значимых изменений среднегодовых значений основных солеобразующих компонентов воды всех изученных рек. Испытания на тренд за 15-летний период наблюдений (1989-2003 гг.) показали, что у рек с бассейнами западной периферии и ориентации  (рр. Ануй, Песчаная) на фоне увеличения среднего годового стока наблюдается незначительное снижение рН воды, уменьшается величина суммарной минерализации воды и концентрация гидрокарбонат-ионов, концентрация сульфат- и хлорид-ионов или остается неизменной (р.Ануй), или незначительно снижается (р. Песчаная). В тоже время в этих реках отмечен рост жесткости воды преимущественно за счет увеличения концентрации ионов кальция. Для рек, формирующих сток во внутриконтинентальных районах (рр. Бия, Чарыш), на фоне снижения среднегодового стока наблюдается как незначительное снижение рН воды (для р.Чарыш), так и рост водородного показателя (для р.Бия), увеличение суммарной минерализации воды рек, концентраций сульфат- и хлорид-ионов, ионов кальция (в пределах 10%). Для рек бассейна Телецкого озера (рр. Чулышман, Яйлю, Кокши, Кыга, Артыбаш) за 15-летний период наблюдений (1985-1999 гг.) можно отметить увеличение рН воды во всех реках, незначительный рост суммарной минерализации воды в реках Чулышман, Кокши и Яйлю, а в реках Артыбаш и Кыга она осталась неизменной. Следует отметить, что в последние годы практически на всех реках уменьшились максимально наблюдаемые концентрации для большинства солеобразующих компонентов. аблюдается незначительное снжение рН стока дений (1989-2003 гг.)показали, ений основных солеобразующих показателей качества вод

Корреляционный анализ взаимосвязи концентрации главных ионов с расходом воды позволяет выявить возможное антропогенное влияние на качество воды рек. Корреляционный анализ данных многолетних наблюдений выявил статистически значимые связи для ионов кальция, гидрокарбонат-ионов и суммарной минерализации воды почти для всех изученных рек. Это свидетельствует, что основное влияние на формирование режима главных ионов оказывает поверхностный сток, влияние антропогенной составляющей незначительно.

Для выяснения влияние климата на физическое загрязнение воды рек и развитие эрозионных процессов на их водосборах, по данным наблюдений Росгидромета проведены исследования изменений мутности воды и стока наносов. Анализ изменений стока наносов за имеющиеся периоды наблюдений (с начала 60-х годов до 2003 г.) свидетельствует о том, что на реках низкогорной и некоторых рек среднегорной части территории наблюдалось увеличение годовых модулей стока наносов (рр. Иша, Кокса), что свидетельствует об увеличении эрозионных процессов [3]. На этих реках в конце 80-х и 90-х годов наблюдалась и наибольшая срочная мутность воды, превысившая максимумы 1969 года. Но на реках Бия, Песчаная и Урсул за 40-летний период наблюдений изменения среднегодовых модулей стока наносов отрицательные и наибольшая срочная мутность воды в последние десятилетия не превышала максимумы 60-х годов. В высокогорной части территории, несмотря на локальную активизацию эрозионных и русловых процессов из-за освобождения от ледников и таяния морен, многолетней мерзлоты, участившихся ливневых осадков, изменения в стоке наносов Катуни (в створе с.Тюнгур) характеризуются отрицательной тенденцией.

Литература:

1. Семёнов В.А. Опасные и неблагоприятные для устойчивого развития регионов России гидрологические последствия современных изменений климата // Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований. Том IV: Экологическая безопасность, инновации и устойчивое развитие. Образование для устойчивого развития. - Казань: Изд-во «Отечество», 2009, с.235-239.

2. Семенов В.А. Климатически обусловленные изменения опасных и неблагоприятных для устойчивого развития регионов гидрологические явления на реках // Сборник научных работ лауреатов областных премий и стипендий, вып.5. - Калуга, 2009, с.191-199.

3. Семенов В.А. , Климова О.В,  Куспаков Д.О.  Климато- идрологическая  обусловленность изменения эрозионных и русловых процессов в Горном Алтае //Двадцать четвёртое пленарное межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (г. Барнаул, 5-9 октября 2009 г.): доклады и сообщения. – Барнаул: Изд-во Алтайского ун-та, 2009, с. 176-178.