Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Природно-географическая характеристика карачаево-черкесии 13
1.1. Рельеф и геологическое строение 13
1.2. Климат 21
1.3. Почвы 26
1.4. Растительность 28
1.5. Характеристика антропогенной деятельности в КЧР 31
1.6. Социально-экологическая обстановка КЧР в интерпретации местного населения 35
Глава 2. Динамика тепло-влагообеспечения и тенденции изменения климата карачаево-черкесии 41
2.1. Градиентный анализ температуры воздуха 42
2.2. Распределение осадков и тенденции дифференциации климата КЧР...48
2.3. Эколого-географический анализ гидрометеопоказателей природных зон Карачево-Черкесии 49
Глава 3. Моделирование климата карачаево-черкесии с использованием гис-технологий 62
3.1. Принцип построения ГИС-моделей 62
3.2. Построение ГИС-модели тепло-влагообеспеченности КЧР 64
Глава 4. Динамика объектов гидрографии карачаево-черкесии в условиях изменяющегося климата 73
4.1. Характеристика современного оледенения КЧР 73
4.2. Региональные особенности колебания ледников 76
4.3. Динамика водного баланса рек Карачаево-Черкесии, в условиях изменяющегося климата и региональной хозяйственной деятельности 85
Глава 5. Воздействие климатической изменчивости на динамику развития растительности среднегорий карачаево-черкесии 93
5.1. Динамика структуры хвойных фитоценозов КЧР 93
5.2. Особенности фенологии лесной растительности горных районов Карачаево-Черкесии 98
5.3.Сезонная фитофеноклиматическая характеристика основных лесообразователей Карачаево-Черкесии 101
5.4. Сезонная динамика дендрофлоры среднегорий Карачаево-Черкесии в условиях изменяющегося климата 118
Заключение 129
Список литературы 134
Приложения 149
- Социально-экологическая обстановка КЧР в интерпретации местного населения
- Эколого-географический анализ гидрометеопоказателей природных зон Карачево-Черкесии
- Построение ГИС-модели тепло-влагообеспеченности КЧР
- Динамика водного баланса рек Карачаево-Черкесии, в условиях изменяющегося климата и региональной хозяйственной деятельности
Введение к работе
Актуальность темы. Детальный и авторитетный анализ того, что мы действительно знаем относительно глобального изменения климата, оставляет множество неопределенностей. Огромное большинство научного сообщества согласно с мнением, что антропогенное изменение климата (т.е. вызванное человеческой деятельностью) уже имеет место (Борлин, 2003). Стремительное увеличение «нагрузок» на горные экосистемы в последнее время привели к деградации природных ресурсов и увеличению частоты повторяемости катастрофических природных явлений – селей, лавин, оползней, наводнений, а также неконтролируемой туристической деятельности, обострению этнических, региональных и межрегиональных конфликтов.
К числу наиболее привлекательных в эколого-географическом плане территорий Южного федерального округа относятся горные районы Карачаево-Черкесии. Являясь источником исключительно большого биологического и ландшафтного разнообразия, водных и иных возобновляемых ресурсов, Карачаево-Черкесия представительствует как гарант жизненных интересов расположенных ниже субъектов ЮФО.
В Карачаево-Черкесии насчитывается более 14516 рек и 375 озер. Основные водные ресурсы субъектов ЮФО, расположенные в низовьях бассейна р. Кубани зависят от горных районов Карачаево-Черкесии. В последнюю четверть века отмечается весьма существенное снижение годового стока воды, несмотря на увеличение количества выпадающих осадков и интенсивности таяния ледников.
Горные леса Карачаево-Черкесии, занимая 32% территории, выполняют широкомасштабные функции сохранения среды обитания человека. Устойчивое развитие лесного сектора, которое заключается в соблюдении баланса изъятия древесины и ее роста, должно быть основной заботой управленческих структур. Однако, старые леса труднодоступных горных территорий аккумулировали значительные объемы перестойного древостоя, а доступные леса, непосредственно примыкающие к гидрографической сети, весьма значительно трансформировались из-за неумеренной эксплуатации, что отражается на балансе воды в реках КЧР.
Учитывая вышеизложенное, в плане концептуальной интерпретации восстановления структуры и устойчивого развития горных экосистем, в условиях изменения климата и региональной хозяйственной деятельности, изучение динамики отдельных составляющих (климата, ледников, рек, растительности) представляется нам весьма актуальным.
Цель и задачи исследований. Целью работы является изучение динамики отдельных компонентов ландшафта (климата, ледников, рек, лесной растительности) в Карачаево-Черкесии, под влиянием глобальных климатических процессов и региональной хозяйственной деятельности. Предмет исследований – динамика компонентов ландшафта. Объектом исследований является климат, ледники, сток рек, лесная растительность Карачаево-Черкесии. Решались следующие задачи:
исследовать тенденции изменений свойств и процессов отдельных компонентов ландшафта (климата, ледников, рек, лесной растительности) в условиях местных геоморфологических дифференциаций;
построить геоинформационные карты распределения температуры воздуха и суммарных осадков на территории Карачаево-Черкесии с использованием ГИС-технологий;
провести сопряженный анализ изменения составляющих ландшафта в условиях изменяющегося климата и хозяйственной деятельности;
выработать концептуальную основу устойчивого развития горных территорий Карачаево-Черкесии.
Материалы и методы исследований. Материалами исследований служили данные о природных объектах Карачаево-Черкесии (ледники, реки, растительность и др.) за последние 35 лет, в получении и систематизации которых автор принимала непосредственное участие с 1998г. Материалы получены стационарным и экспедиционным методами, использовался обширный материал по климату и географическим составляющим ландшафта (рельефу, геологии, почвам и т.д.) из источников Гидрометслужбы ЮФО, летописей природы Тебердинского государственного заповедника, источников Министерства природных ресурсов КЧР и др. Были сформированы банки данных, представляющие собой ряды распределения мониторинговой информации по климату, структуре и функционированию растительности, расходу воды в реках КЧР (с 1972 г.), стадиальному отступлению ледников (с 1995 г., 9 ледников с теодолитной съемкой границ с периодичностью в 5 лет), последствий антропогенной деятельности, с использованием аэро- и космоснимков, картографических и фотоизображений.
Стационарный метод заключался в систематических наблюдениях на постоянных пробных площадях (17 постоянных пробных площадей с периодичностью перечета хвойного древостоя 5 лет), метеостанциях и метеопунктах, гидропостах, феномаршрутах ежегодные наблюдения за 42 древесно-кустарниковыми видами, с привязкой к географическим координатам.
Экспедиционные работы осуществлялись ежегодно с 1998 года в горных районах Карачаево-Черкесии, где проводилась сезонная регистрация состояния природных объектов и последствий антропогенной деятельности методами закладки трансект, профилей, синхронных наблюдений и непосредственных приборных наблюдений, с привязкой к географической системе координат.
Социально-экологический опрос населения (более 1000 анкет) производился для установления соотношений результатов эколого-географического анализа с характером антропогенной деятельности.
Защищаемые положения.
Потепление климата и региональная хозяйственная деятельность находят существенное отражение в характере функционирования ледников, рек, растительности.
Разработанная ГИС-модель тепло- и влагообеспеченности отражает современное распределение климатических показателей в сложных орографических условиях и позволяет выявить аномальные зоны.
Динамика структуры и функционирования отдельных составляющих ландшафта является показателем не только глобальных процессов изменения климата, но и региональной хозяйственной деятельности, усугубляющей глобальные процессы.
Потепление климата в Карачаево-Черкесии находит отражение в структуре и сезонном развитии лесной растительности.
Научная новизна:
выявлены тенденции изменения климатических показателей, отражающие характер потепления климата, которые указывают на необходимость проведения мониторинга основных природных компонентов: ледников, рек, лесной растительности;
впервые проведено комплексное исследование динамики составляющих экосистем (ледников, рек, лесной растительности) в условиях меняющегося климата, позволяющее прогнозировать характер изменения горных экосистем и намечать пути рационального природопользования;
впервые составлены ГИС-карты КЧР в виде моделей тепло-влагообспеченности республики, которые легли в основу геоэкологического информационного пакета для устойчивого управления природопользованием;
установлена связь между хозяйственным освоением горных территорий и динамикой отдельных составляющих экосистем;
выполнен сопряженный анализ динамики структуры и сезонного развития лесной растительности Карачаево-Черкесии в связи с изменением тепло и влагообеспеченности;
предложена концепция комплексного рационального природопользования в контексте устойчивого развития республики.
Практическая значимость исследований. Исследование эколого-географических проблем, их пространственно-временного представления и поиск путей их решения на основе учета основного набора динамических взаимосвязанных компонентов (индикаторов) природной среды с деятельностью человека, позволяют решать крупную природно-ресурсную задачу – экологическое обоснование устойчивого природопользования в горных районах.
ГИС-модели распределения тепла и влаги отображают пространственное распределение биологического и ландшафтного разнообразия и позволяют оценить параметры трансформации экосистем, степень фрагментации, взаимосвязанности, типа размещения и т.д. Все это представляет собой информационную основу при разработке мероприятий по восстановлению и сохранению экологически комфортной социальной среды Карачаево-Черкесии.
Сформулированы основные положения концепции устойчивого развития горных экосистем, которые могут использоваться в разработках Международных и Региональных проектов по сохранению биоразнообразия и устойчивому развитию горных экосистем.
Материалы исследований имеют практическую значимость и для горных районов других субъектов РФ, что подтверждается финансовой поддержкой исследований фондами, ориентированными на межрегиональную и международную научно-практическую деятельность: Глобального экологического фонда (ГЭФ) № II-В/45а-99, Фонда дикой природы (WWF) № 2746/RU0078.01/GLP, Российского гуманитарного научного фонда (РГНФ) № 07-06-18008е, Российского Фонда фундаментальных исследований (РФФИ) № 08-05-10010, № 09-05-00318, № 09-05-07041, в которых автор принимала непосредственное участие
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на всероссийских и региональных конференциях и совещаниях, в том числе: «Состояние и развитие горных систем» (Русское географическое общество, С-Петербург, 2002); «Современные геоэкологические проблемы горных регионов России» (Карачаевск, 2003); «Проблемы обеспечения экономического роста Юга России» (Нижний Архыз – Теберда, 2005); «Актуальные вопросы экологии и природопользования» (Ставрополь, 2005); «Новые технологии в экспериментальной биологии и медицине» (Ростов-на-Дону, 2007); «Горные экосистемы и их компоненты» (Нальчик, 2007); «Селиверстовские чтения» (Санкт-Петербург, 2009) и др.
Всего по теме диссертации опубликовано 24 работы, в том числе в периодических изданиях рекомендуемых ВАК – 3.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы. Общий объем рукописи составляет 165 страниц, основной текст (без приложения) содержит 28 рисунков и 22 таблицы. Список литературы включает 160 наименований, из них 4 зарубежных автора.
Социально-экологическая обстановка КЧР в интерпретации местного населения
Основой экологической политики правительства, министерств и ведомств Карачаево-Черкесии являются целевые комплексные экологические программы. Данная работа требует комплексного подхода и предопределяет совместную работу разнообразных ведомств (Реймерс, 1994).
Всеми природоохранными службами совместно со средствами массовой информации проводятся природоохранные мероприятия. Особенности экологической обстановки в горных районах и связанные с ними социально-экологические проблемы обусловлены местными природными факторами и характером воздействия на них промышленности, транспорта, коммунального и сельского хозяйства, а также интенсивной и экстенсивной антропогенной деятельностью (Хапаев, 2001).
Чтобы выявить соотношение мнений местного населения с геоэкологическими процессами, происходящими на территории КЧР, а также к современному состоянию окружающей природы горных районов КЧР в условиях изменяющегося климата и формирования рыночных отношений, был проведен социально-экологический опрос. Он осуществлялся посредством письменного анкетирования респондентов, проживающих в большей части населенных пунктов КЧР, сосредоточенных в Основном в горных районах республики.
По характеру ответов и технике заполнения были выбраны закрытые вопросы, ответы на которые респонденты выбирали из предложенных им в анкете вариантов. Нами использовались следующие типы вопросов: вопрос — меню, альтернативные вопросы, полузакрытые, прямые и косвенные (Бабосов. 2003). Так же производилось индивидуальное анкетирование с раздаточным типом опроса.
Полученная в результате анкетирования первичная социально-экологическая информация обрабатывалась методами статистического и пространственно-временного анализа (ГИС-технологии). Весь массив документов был подвергнут компьютерной обработке. Ответы на вопросы были закодированы, произведено социологическое ранжирование и определены типы шкал. По полученным результатам между двумя социальными слоями (городское и сельское население) с помощью корреляционного с элементами факторного, типологического и кластерного анализа был получен характер распределения мнений и сопряженность параметров экологического состояния с характером антропогенной деятельности. Всего было роздано свыше 600 анкет, возвращено для обработки 500.
На вопрос, Как, по Вашему мнению, используются природные ресурсы?, ответы респондентов распределились следующим образом: 1 .Рационально - всего 6,2%; 2. Хищнически - 46,4% 3. Без перспектив на будущее - 47,4% (рис. 9). Из этих ответов следует, что население предгорий сталкивается с вопиющими фактами хищнического природопользования на всех уровнях, когда жажда наживы преобладает над остальными чувствами по отношению к природе. На вопрос, Каковы, по Вашему мнению, причины, которые определяют экологическую обстановку в горах? (Приложение I). Ответили: 1. Бессистемное природопользование - 20,2%; 2. Жажда личной наживы -34,6%; 3. Безответственное отношение к природе - 40%; 4. Бережное отношение к природе - всего 5,2%. И показательно, что среди городского населения количество респондентов отметивших бережное отношение к природе, определяющую экологическую обстановку в горах всего 3, а среди сельского населения их уже 23, традиционно сельские жители всегда были ближе к природе и лучше о ней заботились.
На вопрос, Какие именно объекты природы наиболее чутко реагируют на воздействие человека? (рис. 10). Ответили: 1. Лес - 39,8%; 2. Водные объекты - 20,4%; 3. Горные луга - 16,4%; 4. Ледники - 9,4%; 5. Животные -14%. Как видно, лес и водные объекты признаны наиболее чутко реагирующими на воздействие человека - более 60% респондентов. Именно в них наблюдаются необратимые экологические изменения, заметные каждому, особенно страдают леса и реки вблизи населённых пунктов, где в большей степени проявляется повышенная антропогенная нагрузка на эти природные объекты.
И, наконец, на вопрос Каковы, на Ваш взгляд, наиболее действенные меры в устойчивом экологическом развитии вашего региона? (Приложение 2). Ответили: 1. Охрана природы - 49,8%; 2. Сбалансированное природопользование - 38,4%; 3. Максимальное решение экономических проблем только за счёт природных ресурсов - 11,8%. Здесь прослеживается тенденция у большинства респондентов выводить на первое место природоохранные мероприятия, которые будут осуществлять не они сами, а кто-то другой. Это явный пробел в формировании экологической культуры населения республики. Хотя радует что 38,4% уже озабочены сбалансированным природопользованием.
Если ориентироваться на мнения опрашиваемого населения, то становится вполне очевидной дифференциация экологических аномалий в зависимости от преобладающего рода хозяйственной деятельности в отдельных районах республики. Та часть населения, которая имеет доступ к ледникам, считают, что именно эти природные образования могут быть индикаторными показателями экологического состояния природы. Тем не менее, этих респондентов небольшое количество, а ледники практически не испытывают непосредственных воздействий со стороны антропогенных факторов.
Эколого-географический анализ гидрометеопоказателей природных зон Карачево-Черкесии
На горной территории Карачаево-Черкесии распределение осадков регулируется ветрами, в основном двух направлений: северного, проникающего через седловины и перемычки Главного Кавказского хребта (ГКХ) и южного - Атлантического, Арктического или континентального. Высота над уровнем моря и удаленность от ГКХ - основные факторы, перераспределяющие осадки в горах. На водоразделе ГКХ осадков выпадает до 3000 мм/год, тогда как в г. Теберда, расположенной на расстоянии 25 км от ГКХ, их выпадает более чем в 3 раза меньше. О характере распределения осадков по поясам в горной части КЧР дает представление табл. 6. С увеличением абсолютных высот увеличивается и годовая норма осадков. Разница сумм выпадающих осадков на высоте 2100 м у подножия ГКХ и на такой же высоте, на расстоянии (от ГКХ) 22 км, более чем на 500 мм/год указывает на горизонтальный градиент.
По многолетним данным рассчитаны вертикальный и горизонтальный градиенты осадков. Первый составляет 46 мм на каждые 100 м высоты, второй указывает на снижение годовой суммы осадков — на 26 мм при удалении от подножия ГКХ на каждый километр (Онищенко,1986). Таким образом, зная высоту над уровнем моря и расстояние от ГКХ можно с достаточной точностью определить годовую норму осадков в интересующей нас точке, предварительно привязав ее к стационарной сети гидрометеостанций. Полученные данные тепло-влагообеспеченности позволяют объективно оценивать биологическое и ландшафтное разнообразие горных территорий. Изменение температурных градиентов по склонам соответствует изменениям фенологических градиентов, т.е. интенсивность снижения температуры воздуха пропорциональна задержки сроков сезонного развития растений. Малейшие изменения рельефа, создают индивидуальные условия для микро- и мезоклимата, что и определяет мозаичность ландшафтных образований в горах (Хрусталев и др., 2002; Онищенко и др., 2003).
Система параллельных хребтов общекавказского простирания и их северные отроги, протягивающиеся в меридиональном направлении, разделяют территорию на множество районов со специфическим местным характером климата и создают ярко выраженную высотную климатическую зональность (Абазалиев, 1973). Равнинно-предгорная часть области испытывает влияние всех тех процессов циркуляции атмосферы, которые свойственны равнинам Предкавказья. Горные хребты общекавказского направления более увлажнены благодаря воздушным массам, проникающим со стороны Черного моря. Межгорные котловины продольных долин, заключенные в низкогорной и среднегорной зонах, характеризуются относительно большой континентальностью климата.
Вследствие этого климатическое районирование исследуемой территории производится по районам разной категории высоты: высокогорные (свыше 2000 м), среднегорные (от 1200 до 2000 м), низкогорные (от 800 до 1200 м) и равнинные (до 800 м). Наличие на территории республики этих четырех крупных морфологических единиц позволяют выделить следующие климатические зоны (Абазалиев, 1973): умеренно-холодный климат высокогорной зоны, умеренно-влажный климат среднегорной зоны, умеренно-теплый климат низкогорной зоны и умеренно-континентальный климат равнинно-степной зоны.
С целью выявления тенденций изменения климата в Карачаево-Черкесии собран мониторинговый материал по стационарным метеостанциям республики: «Клухорский Перевал», «Шаджатмаз», «Теберда», «Архыз», «Зеленчукская», «Черкесск» краткая характеристика местоположения, которых представлена в табл. 7.
Построение ГИС-модели тепло-влагообеспеченности КЧР
Высота над уровнем моря и экспозиция склонов это основные факторы, которые учитывались при построении ГИС-модели теплообеспеченности. На основании температурных градиентов по различным склонам «привязанным» к средним многолетним показателям температуры воздуха на стационарных метеостанциях Карачаево-Черкесии, было рассчитано распределение среднегодовых температур воздуха по экспозициям склонов в разных высотных интервалах. Эти данные были привязаны к цифровой модели рельефа. Полученные значения обрабатывались в модуле Геостатистический анализ методом крикинга. Этот метод основан на математических, статистических моделях и понятии корреляции. На рис. 19 представлена модель теплообеспеченности Карачаево-Черкесии.
Изотермы изменяются от (-3) до (+10) С, с шагом в 1 С. Равнинно-степная климатическая зона составляет около 15% (2231,3 км") территории КЧР.
Среднегодовая температура в эой зоне изменяется от 10 до 8 С. 22% (3290,7 км ) территории республики приходится на низкогорную климатическую зону, среднегодовая температура воздуха варьирует в пределах 7-8 С. Одинаковую площадь территории Карачаево-Черкесии занимают среднегорная и высокогорная климатические зоны, на их долю приходится около 9400 км". Обе эти зоны характеризуются дифференцированностью среднегодовых температур воздуха. В среднегорной климатической зоне среднегодовая температура изменяется от 7 до 4 С, а в высокогорной от 3 до (-4). Отрицательные среднегодовые температуры воздуха приурочены к южным и юго-восточным районам республики.
Основными факторами, перераспределяющими осадки в горах, являются высота над уровнем моря и удаленность от Главного Кавказского хребта. Для создания ГИС-модели влагообеспеченности нами были рассчитаны вертикальные и горизонтальные градиенты осадков. Используя цифровую модель рельефа и модуль Spatial Analyst более чем для 10000 точек были определены высота над уровнем моря и расстояние до Главного кавказского хребта. Результатом обработки точечного слоя с набором факторов (высота над уровнем моря, удаленность от Главного кавказского хребта, широтный и высотный градиенты, средние многолетние суммы осадков на метеостанциях КЧР) в модуле Геостатистический анализ является ГИС-модель влагообеспеченности (рис. 20).
Количество атмосферных осадков по территории республики изменяется от 500 до 3000 мм. В равнинно-степной климатической зоне осадков выпадает около 600 мм/год, в низкогорной климатической зоне до 800 мм/год. Среднегорная и высокогорная климатические зоны характеризуются значительной дифференцированностью атмосферных осадков. Количество осадков в среднегорной зоне изменяется от 800 до 1700 мм/год, а в высокогорной от 1800 до 3000 мм/год. На водоразделе Главного Кавказского хребта выпадает около 3000 мм атмосферных осадков.
В умеренно-холодную климатическую зону входят Главный и Передовой хребты и расчленяющие их высокогорные долины с высотной отметкой более 2000 м. Одной из важнейших особенностей высокогорного климата является сравнительно низкие величины атмосферного давления от 440 мб на вершине Эльбруса, до 742 мб на М. Бермамыте. Температура воздуха весьма разнообразна, она изменяется в зависимости .от высоты местности и особенностей рельефа. Вертикальный градиент температуры в среднем составляет 0,5-0,6 С на каждые 100 м высоты. Средняя годовая температура воздуха изменяется от (-10,2) С (4100 м) до (+3,9) С (2050 м). Годовой ход температуры воздуха имеет максимум в августе и минимум в начале февраля. Относительная влажность воздуха составляет около 68%. В течении года продолжительность солнечного сияния изменяется в значительной степени от 1968 до 2247 ч, и максимум приходится на летние месяцы, а минимум — на зимние. Количество ясных дней равно 120. Число дней без солнца в районе Эльбруса составляете 96 дней, а на Главном Кавказском хребте (Клухорский перевал) - 101 день. Это связано с особенностями осадкообразования, а соответственно и с количеством облачности в высокогорной осевой зоне (Лурье и др., 2000).
Количество осадков возрастает примерно до высот 2600-2800 м. Последующее их уменьшение с высотой определяется тем, что «...уровень конденсации находится ниже 3000 м и, следовательно, осадки здесь выпадают лишь при мощной вертикальной конвекции» (Темников, 1959). На высотах 2600-2800 м в районе Главного Кавказского хребта выпадает около 3000 мм осадков. Максимумы выпадения атмосферных осадков приходятся на май и июль, минимум — декабрь. Снежный покров появляется около третьей декады октября и устанавливается в конце ноября. Сход снежного покрова происходит в долинах - в середине апреля, а на хребтах - в конце мая. Преобладающими ветрами являются местные горно-долинные. В высокогорной и среднегорной зонах направление ветра определяется преимущественно общей ориентацией горных хребтов и долин. На больших высотах преобладают западные ветры, причиной которых является господствующий в средней тропосфере западный перенос, ветры западных румбов здесь могут составлять до 80%. Скорость ветра на горных вершинах сравнительно велика и возрастает с высотой от 4,4 до 8,4 м/сек. Сильные ветры (со скоростью 15 м/с и выше) наиболее часто проявляются на высоте 3000-4000 м над уровнем моря и на отдельно стоящих вершинах. Осенью и зимой наблюдаются теплые сухие ветры — фены, при которых происходит резкое повышение температуры воздуха до 10-15 С.
Умеренно-влажная климатическая зона охватывает в основном платообразные возвышенности, в значительной степени расчлененные речной сетью на ряд ущелий и балок, заключенных между Главным, Передовым и Скалистым хребтами. Абсолютные отметки колеблются в пределах 1200-2000 м, которые являются границей циркуляции воздушных масс между севером и югом, западом и востоком. Горные цепи Скалистого и Передового хребтов имеют важное значение для климата межгорных котловин, защищая их от холодных и влажных северо-восточных ветров и туманов, наблюдаемых в зимние и осенние месяцы. Среднемесячные и годовые величины атмосферного давления колеблются от 886 мб (1330 м) до 854 мб (1470 м). Среднегодовая температура воздуха в среднегорной зоне закономерно понижается с высотой, в среднем на 0,4-0,5 на каждые 100 м и изменяется 5,2 С (Архыз), 6,5 С (Теберда, Учкулан), и 6,7 С (Хурзук). Максимум температуры приходится на июль, а минимум на январь месяцы. Среднегодовая относительная влажность воздуха составляет около 70%. Продолжительной солнечного сияния в среднегорной зоне составляет 1866 ч. Число ясных дней за год изменяется от 128 до 142. В горных котловинах (Теберда, Учкулан, Архыз) число дней без солнца небольшое, так в Теберде это значение составляет всего 31 день. В годовом ходе минимальное число дней без солнца отмечается летом, где в это время стоят только- солнечные дни (Лурье и др., 2000).
Динамика водного баланса рек Карачаево-Черкесии, в условиях изменяющегося климата и региональной хозяйственной деятельности
В отличие от общих закономерностей для России (Оценочный доклад, 2008), где увеличение годового стока достигает 15-40%, в Карачаево-Черкесии отмечается снижение годового стока до 35%. Горные экосистемы КЧР оказались наиболее уязвимыми в отношении хозяйственной деятельности, которая в свою очередь усугубляет глобальные процессы потепления климата (Дега, Абайханова, 2009).
В контексте потепления климата, которое на территории республики проявляется в увеличении среднегодовой температуры воздуха на 1,3 С и атмосферных осадков на 11%, суммарное испарение по данным П.М. Лурье (2000) на 59% меньше количества выпадающих осадков. Таким образом, увеличение среднегодовой температуры воздуха в республике не послужило причиной увеличения суммарного испарения.
Большую роль в формировании стока рек играет гляциально-нивальная зона, которая охватывает нивальный, альпийский и субальпийский пояс, доля питания рек талым стоком составляет 35% (Лурье, 2002). Размеры современного оледенения постепенно уменьшаются и весьма значительно (см. гл. 4.2.). Соответственно сокращается и ледниковый сток (Лурье, 2002; Ефремов и др., 2007; Панов и др., 2008). По нашему мнению сокращение ледникового стока может являться одной из причин сокращения стока воды в реках КЧР. На всех реках Карачаево-Черкесии, за два сравниваемых десятилетия довольно значительно стоки сокращаются в мае - июле, во время паводковых явлений (рис. 23, Приложение 15).
Причиной сокращения речного стока Северного Кавказа с середины XX в. является антропогенная деятельность, которая связана с орошением, агролесотехническими мероприятиями, осушением болот, водопотреблением и т.д. Изменение водопотребления в КЧР не является причиной снижения расхода воды в реках, так как за последние 10-13 лет водопотребление сократилось на 50,8 % (Гос. доклад..., 2007). Причем за последнее время отмечается тенденция к дальнейшему снижению объемов потребления воды (рис. 24.).
Как видно из таблицы, годовой сток воды за предыдущий период в реках КЧР весьма существенно снижался и причиной здесь может быть только нарушения природного баланса в водосборных бассейнах. Леса в Карачаево-Черкесии имеют исключительно важное водоохранное и водорегулирующее значение. Лесные территории являются основным сбором атмосферной влаги, повышая дебет водных источников и обеспечивая пролонгацию поступления воды в горные ручьи и реки.
Часть атмосферных осадков, выпадающая в виде дождя, града, снега задерживается кронами насаждений и подстилкой, а остальная, большая поступает в почву. В горных условиях лес создает весьма благоприятные условия для образования конденсационных осадков. При прохождении влажных перенасыщенных воздушных масс через лес его надземная часть формирует конденсационные осадки, при плюсовых температурах воздуха в виде намороси и росы, а при минусовых - в виде зернистой и кристаллической изморози и гололеда, улучшающих водный баланс территории. Степень проявления водоохранои роли леса, во многом характеризуется величиной зимних конденсационных осадков, которые при полной влагоемкости почвы формируют дополнительный речной сток, и перераспределение летних атмосферных осадков, путем задержания части их кронами деревьев и подстилкой. Чем выше прибавка от конденсационных осадков, тем выше водоохранная роль леса.
Гололед, кристаллическая и зернистая изморозь в лесной зоне оказывают значительное влияние на речной сток, так как они наблюдаются в период полного насыщения почвы влагой. Такие условия способствуют переводу осадков в грунтовый, а затем в карстовый сток.
Водорегулирующая роль леса проявляется главным образом в регулировании стока поступающих на поверхность земли осадков. Постепенный сток, который образуется способностью крон и стволов деревьев задерживать атмосферные осадки, обеспечивает непрерывное накопление рек круглый год отфильтрованной слоями почвы и лесной подстилки водой. В период достаточного количества влаги в реке лес удерживает ее до периода, когда уровень в реках снижается и осадков выпадает мало. Такой закономерности на реках Карачаево-Черкесии мы не наблюдаем. На большей части рек сток воды в зимний период в последнем десятилетии снизился (рис. 23, Приложение 15).
Сокращение лесистости гидрографических лесов республики до 50% (см.гл. 1.5.) отрицательно сказывается на водорегулирующей и водоохранои их функции. Таким образом, одной из причин сокращения годового стока воды в реках КЧР с середины XX в., является нарушение природного баланса в водосборных бассейнах (бессистемные и сплошные рубки, неуправляемые пожары, внутрипойменные разработки, склоновые процессы и т.д.).
