Содержание к диссертации
Введение
1 Области внутреннего стока на земном шаре 22
1.1 Закономерности распространения областей внутреннего стока и внешнего стока на земном шаре 22
1.2 Бассейны Аральского моря, Балхаша и Каспийского моря -крупнейшие области внутреннего стока Евразии. Арал, Балхаш и Каспий - величайшие бессточные водоемы мира 31
1.3 Бассейны Аральского моря и Каспийского моря - составные части общей площади Великой западной при-ледниковой системы стока в позднем плейстоцене 34
1.4 Современное состояние увлажнения бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и Балхаш-Ала-Кольских озер 35
Выводы 41
2 Увлажнение и водный баланс бассейнов Каспийского моря, Аральского моря и озера Балхаш в позднем плейстоцене 42
2.1 Увлажнение земного шара в позднем плейстоцене 42
2.1.1 Методические основы оценки водного баланса земного шара в период Вюрмского (Валдайского) оледенения 42
2.2 Увлажнение бассейна и водный баланс Каспийского моря в периоды позднего плейстоцена 50
2.2.1 Увлажнение и водный баланс бассейна Каспийского моря в периоды наступления и максимума Валдайского оледе нения 52
2.2.1.1 Исходные данные и методические подходы. Ледовый водосбор Пра-Волги 52
2.2.1.2 Озерный бассейн Пра-Волги 59
2.2.1.3 Бассейн Пра-Волги 61
2.2.1.4 Бассейны Терека, Сулака, Самура, малых рек Дагестанского побережья и Прикаспийской области Азии 63
2.2.1.5 Бассейны рек Кумы, Малого Узеня, Большого Узеня, Урала и Эмбы 66
2.2.1.6 Бассейн Каспийского моря 67
2.2.2 Водный баланс бассейна Каспийского моря в период де градации позднеплейстоценового оледенения 68
2.2.2.1 Водный баланс бассейна Волги 68
2.2.2.2 Водный баланс бассейнов Терека, Сулака, Самура, малых рек Дагестанского побережья и Прикаспийской области Азии 72
2.2.2.3 Водные балансы бассейнов Кумы, Малого Узеня, Большого Узеня, Урала и Эмбы 75
2.2.2.4 Водный баланс бассейна Каспийского моря 77
2.2.3 Водный баланс Палео-Каспия в периоды наступления оледенения на земном шаре 77
2.2.3.1 Общие сведения о водном балансе Палео-Каспия 77
2.2.3.2 Атмосферные осадки 81
2.2.3.3 Изменения температуры воздуха над Палео-Каспием 82
2.2.3.4 Изменения притока вод в периоды позднего плейстоцена вследствие уменьшения площади бассейна Палео-Каспия 83
2.2.3.5 Испарение с поверхности Палео-Каспия 84
2.2.3.6 Водный баланс Палео-Каспия в периоды наступления оледенения позднего плейстоцена 86
2.2.3.7 Водный баланс Каспийского моря в период деградации оледенения позднего плейстоцена 89
2.3 Увлажнение бассейна Аральского моря в позднем плей стоцене 92
2.3.1 Исходные данные и методические подходы 94
2.3.2 Водный баланс Аральского моря в позднем плейстоцене 99
Стр.
2.3.3 Результаты исследований 101
2.4 Увлажнение бассейна Палео-Балхаша в позднем плейсто цене и голоцене 102
2.4.1 Общие сведения о бассейне Балхаш-Алакольских озер 102
2.4.2 Реконструкция гидро-климатических условий бассейна Палео-Балхаша. Условия существования Балхаш-Алакольских озер в позднем плейстоцене и голоцене 105
Выводы 115
3 Равновесные состояния водоемов; их гидролого-климатические и морфометрические характеристики при пере ходах от одного уровня равновесия к другому 123
3.1 Равновесные состояния водоемов.. 125
3.2 Методические основы исследования перехода водоемов из одного равновесного состояния в другое 131
3.3 Аральское море, Каспийское море и озеро Балхаш в процессах перехода из одного равновесного состояния в другое 137
3.4 Скорости переходов и время переходного процесса 146
Выводы 156
4 Влияние колебаний притока вод на уровень, площадь и водный баланс бессточных водоемов 159
4.1 Об аналогии в колебаниях характеристик бессточных водоемов, механической и электродинамической систем 160
4.2 Моделирование изменений состояния озера при колебаниях притока вод (на примере данных по Аральскому морю, Каспийскому морю и озеру Балхаш) 176
4.3 Временные ряды и результаты моделирования колебаний уровня, притока и расхода воды бессточных озер 187
Выводы 200
5 Периодичности в изменениях уровня и элементов водного баланса озер 203
5.1 Общие замечания 203
5.2 Аппроксимация рядов наблюдений периодическими функциями 207
5.3 Оценки периодичностей в изменениях характеристик Каспийского моря 210
5.4 Сложение периодичностей и прогностические оценки изменений уровня и притока вод Каспийского моря 231
5.5 Оценки периодичностей в динамике уровня и элементов водного баланса озера Балхаш и Аральского моря 237
5.6 Сопоставление результатов анализа периодичностей характеристик Каспийского моря, озера Балхаш и Аральского моря 259
Выводы 276
6 Моделирование динамики водно-теплового режима засушливой территории 280
6.1 Гидролого-климатические характеристики засушливой территории в уравнениях ее водного и теплового балансов 281
6.2 Оценка взаимосвязей приходно-расходных и емкостных характеристик почвогрунтов засушливой территории 286
6.3 Изменения гидролого-климатических характеристик территории при скачке осадков 293
6.4 Гидролого-климатические характеристики засушливой территории при линейном изменении осадков 297
6.5 Влияние колебаний атмосферных осадков на водный и тепловой режимы засушливой территории 3 02
Выводы 315
Заключение 317
Список использованных источников 329
- Бассейны Аральского моря, Балхаша и Каспийского моря -крупнейшие области внутреннего стока Евразии. Арал, Балхаш и Каспий - величайшие бессточные водоемы мира
- Увлажнение бассейна и водный баланс Каспийского моря в периоды позднего плейстоцена
- Методические основы исследования перехода водоемов из одного равновесного состояния в другое
- Моделирование изменений состояния озера при колебаниях притока вод (на примере данных по Аральскому морю, Каспийскому морю и озеру Балхаш)
Введение к работе
Результаты многочисленных исследований [1-38 и др.] и геологические данные свидетельствуют о том, что климат и строение земной поверхности в прошлом существенно отличались от современных и испытывали значительную эволюцию в течение всей истории нашей планеты. Это обстоятельство отражалось на изменениях условий увлажнения земной поверхности и ее водном режиме. Важнейшая проблема гидрометеорологии - динамика увлажнения земной поверхности во времени. Для ее решения необходимо развитие новых методов изучения динамики увлажнения отдельных регионов суши. Актуальность этой проблемы вытекает из того особого положения, которое занимают гидросфера, атмосфера и литосфера в развитии жизни на Земле, а также она обусловлена существующим с середины 60-х годов XX века длительным однонаправленным изменением климата.
Увлажнение континентов, островов, отдельных регионов и стран происходит вследствие функционирования на Земле грандиозного процесса - круговорота воды в природе. Солнечная радиация нагревает поверхность Земли, формируя температуру воды и воздуха. Вода испаряется с поверхности океана и суши. Водяной пар частично конденсируется над акваториями и регионами, с которых было осуществлено испарение. Выпадающие при этом атмосферные осадки обусловливают так называемый "малый круговорот воды в природе". Остальная часть водяного пара переносится воздушными течениями и в определенных условиях конденсируется над другими регионами (акваториями) Земли, приводя здесь к выпадению осадков в виде дождя и снега.
На суше дождевые и снеговые воды частично впитываются в почвогрунты и испаряются с поверхности почвы, растений и водоемов, а часть их стекает поверхностным путем в овраги, балки, ручьи и в итоге поступает в реки. Часть вод, впитавшихся в почвогрунты, достигает в процессе инфильтрации зеркала грунтовых вод и пополняет их запасы. Грунтовые воды, расположенные в верхней, наиболее активной зоне водообмена, дренируются реками. Реки сбрасывают свои воды в океаны и входящие в его состав моря, завершая
"большой круговорот воды в природе". Отдельные реки не имеют выхода в океан и впадают в водоемы на суше, расположенные в "областях внутреннего стока", либо теряются в песках, а их воды частично или полностью разбираются на орошение земель. Некоторая часть подземных вод, не дренируемых реками, поступает непосредственно в моря и океаны. Эта схема круговорота воды в природе дополняется переносами вод морскими течениями из одних частей океана в другие [39].
Движущими силами круговорота воды в природе, в первую очередь, являются солнечная радиация и сила тяжести. Определенную роль играют также приливообразующие силы Луны и Солнца [40-41], форма и рельеф Земли, распределение на ней суши и океана, наличие морских и материковых льдов и другие факторы.
Круговорот воды в природе, существующий в настоящее время, является следствием наличия гидросферы [38], которая объединяет все виды вод на нашей планете. Наибольшие запасы воды в современный период сосредото-чены в Мировом океане - 96.5% (около 1.34-10 км ) [42]. Значительный объем вод гидросферы составляют подземные и капиллярные воды (23.4-106 км ). В ледниках и постоянно залегающем снежном покрове законсервировано 24.06-106 км3 воды. В подземных льдах зоны многолетней мерзлоты объем вод составляет 3-Ю км , а в озерах - 1.76-10 км . Вода на земном шаре находится также в почвах, болотах, руслах рек, в атмосфере и распространена в биологической форме. По сравнению с основными элементами гидросферы объем вод в них сравнительно невелик [42].
Весьма малой величиной является также приход воды из недр Земли на ее поверхность (около 1 км/год) и из космоса [11]. Вынос влаги в космос примерно равен приходу воды из ее недр [38]. В процессе эволюции Земли возникла "стратосферная ловушка" водяного пара, связанная с присутствием озона, препятствующая диффузии пара в космос [16]. Эта "ловушка" представляет собой весьма тонкий механизм. При существующем интенсивном вмешательстве человека в природные процессы не исключена возможность появления условий, приводящих к уменьшению озона [16,43-44].
Водный и тепловой режимы нашей планеты в геологическом прошлом сильно изменялись под воздействием астрономических и земных факторов [33,38,45,21,23,46,10,47,34,30,48,25,24,49,26-27,12,14 и др.]:
колебания притока солнечной радиации и ее интенсивности вследствие изменения земной орбиты, наклона земной оси и других факторов;
рельефообразования, соотношений площадей, занятых водой и сушей;
изменения количества парниковых газов, помутнения атмосферы;
наличия и размеров оледенения и других факторов.
Изучением истории развития гидросферы и атмосферы занимаются сравнительно молодые науки - палеогидрология и палеоклиматология [12,16,20]. Одной из основных задач, стоящих перед ними, является изучение процессов становления и развития указанных оболочек Земли, а также выявление закономерностей, присущих этим процессам. Поэтому выводы этих наук могут быть положены в основу сверхдолгосрочного прогноза состояния увлажнения отдельных территорий и оценки их будущих водных ресурсов [12,16,51].
Наибольший объем вод на поверхности нашей планеты, начиная с Архейской эры, сосредоточен в Мировом океане [42,38]. Поэтому изучение колебаний уровня Мирового океана и связанного с ним увлажнения суши и отдельных ее регионов а, следовательно, всего Мирового водного баланса в палео-времени представляет собой исключительно актуальную проблему гидрометеорологии [12,16,7,52-61,45,48,24-26,38, 62-63 и др.].
Использование изотопных методов позволило реконструировать характер изменения уровня Мирового океана за период в несколько десятков и сотен тысяч лет. Естественно, что наиболее достоверная информация получена за последние 20-50 тысяч лет, благодаря массовому использованию радиоуглеродного метода абсолютного датирования морских отложений, развитых как в пределах акватории океана, так и на его побережье. Результаты проведенных исследований [52-54, 36 и др.] показали, что сравнительно недавно в геологическом прошлом (в периоды позднего плейстоцена) амплитуда колебаний уровня Мирового океана достигала более 100 м.
Значительные объемы вод в это время изымались из Мирового океана и консервировались на суше в ледниковых покровах, обусловливая его крупную регрессию. Уровень воды Мирового океана снижался более чем на 100 м [54,61,36 и др.].
В настоящей работе, опираясь на исследования многих ученых по оценке колебаний уровня Мирового океана, запасов воды в ледниках и состояния гидрографической сети в позднем плейстоцене дана оценка динамики увлажнения земного шара. При этом уровень воды являлся своеобразным индикатором - показателем перераспределения вод между океаном и сушей, а также характеристикой ее увлажнения. За расчетные периоды позднего плейстоцена, продолжительностью более 100000 лет (115000-8000 лет), опираясь на динамику уровня воды океана, оценены запасы воды в ледниках и их изменения.
Основываясь на указанных данных и представлении об одновременном наступлении оледенения на земном шаре [36], предложена методология и дана оценка элементов водного баланса нашей планеты, Мирового океана и суши, а также областей внутреннего стока Евразии (бассейны Каспийского моря, Аральского моря, озера Балхаш) в периоды позднего плейстоцена. Полученные соотношения в элементах водного баланса были обусловлены круговоротом воды в природе, происходившим на нашей планете в рассматриваемые периоды позднего плейстоцена.
Общая увлажненность континентов и крупных регионов суши в различные геологические периоды отражена в изменении гидрологического режима озер. Озера являются важным звеном континентальной части гидросферы. В настоящее время в них содержится примерно 176000 км воды. Среди многочисленных озер особое значение для изучения гидроклиматических условий прошлого имеют бессточные озера, расположенные в областях внутреннего стока, то есть в зоне недостаточного увлажнения. Уровни и площади таких водоемов являются индикаторами изменения увлажненности обширных континентальных регионов [38]. Уровень бессточных водоемов показывает соотношение притока воды в озеро и расхода воды из него:
H(t) = H0+j(J-E)dt
где H(t) - уровень озера, м; t - время, годы; Но - начальное значение уровня, м; J - приток воды (сумма осадков, стока и подземного притока),
м/год; Е - испарение с поверхности акватории озера, м/год.
Разности притока и расхода воды суммируются во времени. Это суммирование происходит до тех пор, пока баланс воды водоема не приблизится к нулю за счет изменений площади водоема. Поэтому данные о колебаниях уровня и об изменении акватории озера являются объективным показателем изменения теплового и водного балансов территории и ее увлажнения.
Колебания климата в прошлом и в настоящее время с различных точек зрения описаны в многочисленных исследованиях [10,12,51,20-25,60,28,31, 33,35-36,38 и др.]. Ряд исследователей [10,33,40^41,64-68, 71 и др.] в колебаниях климата выделяют циклы, продолжительностью 26000 лет, 2000— 1850 лет, 180 лет, 90 лет, 35 лет, 18-22 года, 11 лет, 7-9 лет, 5-6 лет, 2 года и другие и дают интерпретацию их происхождения. Одновременно существует и другая точка зрения, когда наличие циклических колебаний климата и увлажнения территорий ставится под сомнение [69-70 и др.].
Постоянный рост населения на земном шаре, развитие промышленности, сельского хозяйства и энергетики способствовали постепенному нарастанию количества углекислого газа и аэрозолей в атмосфере Земли. Особенно этот процесс усилился после окончания Второй мировой войны, когда началось стремительное развитие промышленности, энергетики, внедрение новейших технологий в разработку сырьевых ресурсов, когда набирало силу противостояние двух общественно-политических систем.
Именно в этот период появились многие экологические проблемы (озоновая дыра в атмосфере Земли, кислотные дожди в США и Канаде, загрязнение
озера Байкал, снижение уровня Арала и др.), которые требовали безотлагательного решения.
На фоне этих проблем, носящих регионально-глобальный характер, в 1962 году в работах М.И. Будыко [72], а позднее и многих ученых - климатологов [21-23,46,51 и др.], был установлен факт заметного роста температуры воздуха в Северном полушарии, вызванный, с их точки зрения, увеличением содержания углекислого газа и других парниковых газов в атмосфере. В последующие годы в нашей стране, а также в США, Канаде, Великобритании и других странах мира, были выполнены многочисленные исследования по оценке изменения температуры воздуха на земном шаре за последние десятилетия, которые подтвердили ее увеличение, по сравнению с установленным ранее средним многолетним значением.
Рост температуры воздуха вызывает некоторые изменения общей циркуляции атмосферы. Это несомненно влияет на распределение сумм атмосферных осадков, влажность воздуха, увлажненность территорий, на элементы водного баланса речных бассейнов, морей и озер, а также на отрасли экономики. В одних регионах увеличение температуры воздуха вызывает благоприятные, а в других неблагоприятные последствия [34,35].
Наряду с антропогенным направлением в изучении изменений климата существуют и другие гипотезы, объясняющие рост температуры воздуха на Земле за последние 30 лет XX века. В работе В.И. Найденова и В.И. Швейки-ной [73] утверждается, что увелечение температуры воздуха вызвано уменьшением альбедо более влажной в последние 30 лет XX века, чем ранее, земной поверхности.
По мнению К.В. Кондратовича [74] в последние два десятилетия в тропической зоне были ослаблены пассаты и происходило более значительное, чем обычно, нагревание водной поверхности океана. Особенно нагревание воды было значительным в годы Эль-Ниньо. В умеренных широтах в это время отмечалось усиление процессов общей циркуляции атмосферы, увеличение циклонической деятельности, что приводило, особенно в зимний сезон, к выносу теплых масс воздуха с океана на материки и, следовательно, к
повышению температуры воздуха. Такое состояние атмосферной циркуляции на нашей планете в рассматриваемый период, по мнению Кондратовича, определяется замедлением скорости вращения Земли. Несмотря на разные мнения относительно природы увеличения температуры воздуха за последние 20 - 30 лет на нашей планете, факт ее повышения остается незыблемым. Поэтому большую актуальность приобретают вопросы о том, какие по величине изменения температуры воздуха у земной поверхности следует ожидать в ближайшем и отдаленном будущем в отдельных регионах, каковы будут увлажнение территорий, водность рек, водный баланс речных бассейнов и водоемов, высота стояния уровня озер, и как развивать экономику различных стран, чтобы по возможности минимизировать негативные последствия увеличения температуры воздуха. К сожалению, в настоящее время дать однозначные достоверные ответы на поставленные вопросы довольно сложно, так как необходима разработка принципиально новых методических вопросов современной гидрометеорологии.
Среди многих регионов земного шара, в которых изменения климата могут быть значительными при нарастании температуры воздуха, особое положение занимают обширные площади областей внутреннего стока, т.е. территории, с которых не осуществляется непосредственно сток речных вод в Мировой океан. К таким территориям относятся большие по площади районы Средней Азии и Казахстана, включающие в себя бассейны крупнейших бессточных озер мира - Арала и Балхаша, а также бассейн Каспийского моря, расположенный в Евразии. Именно разработке методов и исследованию увлажнения указанных территорий посвящена данная работа.
Изучение колебаний площадей акваторий и уровней озер, атмосферных осадков и притока пресных речных вод в бессточные водоемы весьма актуально для исследования изменений климата в геологическом и историческом прошлом, в ближайшем будущем, а также и для предсказания развития экономики областей внутреннего стока в перспективе. Однако, рассматривать изменения увлажнения областей внутреннего стока Средней Азии, Казахстана и бассейна Каспийского моря по колебаниям площадей акваторий и
уровней бессточных озер в прошлом возможно не только на основе геологических данных, но также на базе имеющейся достоверной гидрометеорологической информации с использованием методов водного и теплового балансов, морфометрических показателей водоемов, общности подходов к описанию колебаний элементов систем различной природы методами современной физики.
Актуальность исследований заключается в необходимости своевременной разработки методов и подходов к оценке увлажнения земного шара и областей внутреннего стока в прошлом, настоящем и будущем в связи с происходящими изменениями климата и неясными их последствиями для экономик стран мира.
Цель и задачи исследований
Основной целью диссертации является разработка методических основ исследования увлажнения областей внутреннего стока Евразии (бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш) в прошлом, настоящем и будущем на основе выявления взаимосвязей между гидролого-климатическими и морфометрическими характеристиками бессточных водоемов с помощью общей теории колебаний и с привлечением в необходимых случаях данных по Мировому водному балансу. Для достижения этой цели были решены следующие задачи:
предложено четырехчленное уравнение водного баланса, описывающее взаимосвязь вод Мирового океана и суши. Дано его решение для периодов позднего плейстоцена. Получены данные для указанного времени по всем элементам водного баланса, характеризующих увлажнение суши;
предложены уравнения водного баланса и дана оценка всех его элементов для периодов позднего плейстоцена применительно к бассейнам Аральского, Каспийского морей, озера Балхаш и самим водоемам;
детально рассмотрен водный баланс бассейна Пра-Волги, включая его "озерный" и "ледовый" водосборы;
выявлен механизм и получены количественные данные о функционировании Великой западной приледниковой системы стока на пространствах: а) р.
Обь - Аральское море; б) Аральское море - Каспийское море; в) "ледовый" и "озерный" водосборы - бассейн Пра-Волги - Каспийское море;
разработаны методы, позволяющие оценивать скорость и время перехода водоема из одного равновесного состояния в другое;
дано решение уравнения водного баланса бессточного водоема в дифференциальной форме для изучения его реакции (площади акватории, уровня воды и испарения) на колебания притока вод;
выявлена аналогия в элементах лимнологической, механической и электродинамических систем;
предложена математическая модель, описывающая реакцию элементов водного и теплового балансов суши на колебания атмосферных осадков;
разработана математическая модель, позволяющая оценивать наличие периодичностей в элементах увлажнения суши (элементы водного баланса). Показано использование этой модели для прогнозирования на ближайшие годы увлажнения территории (по колебаниям уровня водоема);
развит тепло-балансовый подход к исследованию увлажнения областей внутреннего стока в геологическом прошлом;
предложен подход к выявлению взаимосвязи между параметрами увлажнения и ландшафтными особенностями областей внутреннего стока. Исходные материалы и методы исследований
В настоящих исследованиях использовались опубликованные материалы наблюдений за метеорологическими и гидрологическими элементами соответствующих управлений Гидрометслужб СССР, России, Ирана, Грузии, Армении, Азербайджана, Казахстана, Узбекистана, Кыргызстана, Таджикистана и Туркменистана. Одновременно использовались также многочисленные справочные пособия, атласы, монографии, опубликованные учеными и специалистами Гидрометслужб, РАН, специалистами Минобразования России и других стран. Все использованные материалы являются вполне надежными. На материалы, монографии, статьи, атласы и другие документы приводятся ссылки в тексте диссертации.
Для оценки динамики увлажнения бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш в периоды позднего плейстоцена, в настоящее время и в ближайшем будущем использованы балансовые методы (водного и теплового балансов), гидролого-климатический, интерполяционные, физические, основанные на общей теории колебаний, статистические методы и методы математического моделирования. Большая часть этих методов и моделей разработана автором, часть известных методов и приемов существенно уточнена.
Предметом зашиты являются разработанные автором:
научная концепция, методология и результаты оценки увлажнения (элементов водного и теплового балансов) бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш в периоды позднего плейстоцена;
методы, математические модели и результаты исследований увлажнения в современный период и в ближайшей перспективе. Полученные результаты позволили решить проблему динамики увлажнения бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш в прошлом, настоящем и ближайшем будущем.
Новизна работы заключается в том, что:
разработана методология оценки взаимосвязей элементов водного баланса Мирового океана и суши. С ее использованием дана оценка элементов водного баланса океана и суши в периоды позднего плейстоцена;
предложена концепция исследования увлажнения бассейнов Каспийского моря, Аральского моря и озера Балхаш в периоды позднего плейстоцена с использованием данных по колебаниям уровня Мирового океана и запасам воды в ледниках;
выявлен механизм функционирования "Великой западной приледниковой системы стока" на пространствах: а) река Обь - Аральское море; б) Аральское море - Каспийское море; в) "озерный" и "ледовый" водосборы Пра-Волги - бассейн Пра-Волги - Каспийское море;
4) развит теплобалансовый подход к оценке колебаний параметров бес
сточных озер в геологическом прошлом;
разработан метод, позволяющий оценивать скорость и время перехода водоема из одного равновесного состояния в другое;
предложена дифференциальная форма записи уравнения водного баланса бессточного озера, позволившая вскрыть общие черты колебаний характеристик объектов различной физической природы;
предложен метод оценки реакции параметров водоема на изменения притока в него вод;
разработана математическая модель и осуществлено моделирование влияния изменений атмосферных осадков на элементы водного и теплового балансов областей внутреннего стока;
предложен метод выявления периодичностей в колебаниях элементов водного баланса озер. Показано его использование при разработке методик долгосрочного прогнозирования элементов водного баланса.
Практическая ценность, внедрение результатов исследований, поощрения
Разработанные методы и полученные результаты являются новыми. Получены новые знания о динамике увлажнения бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш за период времени, продолжительностью 115000 лет. Эти результаты необходимо использовать в курсах лекций по отдельным разделам палеоклиматологии, палеогидрологии и гидросфере.
Предложенный путь выявления периодичностей в колебаниях элементов водного баланса озер может быть успешно использован при аналогичных исследованиях метеорологических и гидрологических характеристик суши (атмосферные осадки, температура воздуха, атмосферное давление, речной сток и др.) с целью их успешного прогнозирования на ближайшее будущее. Таким образом, полученные методические подходы могут быть использованы в практике метеорологических и гидрологических прогнозов для разработки соответствующих методик.
Полученные теоретическим путем формулы по оценке равновесных состояний бессточных водоемов и перехода их из одного равновесного состояния в другое, формулы по оценке скорости и времени переходов могут
быть использованы в практике расчетов времени и объемов наполнения котловин озер в зависимости от величины притока вод.
Предложенные методы и модели могут быть использованы для решения аналогичных задач областей внутреннего стока всех обжитых континентов Земли.
Работа выполнялась при финансовой поддержке:
Администрации Санкт-Петербурга по итогам конкурса персональных грантов за 2000 г.
Правительства Санкт-Петербурга по итогам конкурсов персональных грантов молодых кандидатов наук за 2002 и 2003 гг.;
Министерства образования России и Администрации Санкт-Петербурга (Грант PD02-1.5-303 за 2002-2004 гг.);
Президиума РАН за 1997-2003 гг. (научная стипендия для молодых ученых);
РФФИ (Грант РФФИ 02-05-74513 за 2002 год на поездку на международную конференцию в Кувейт).
Результаты исследований, их научный уровень и значимость для практики были отмечены соответствующими дипломами и медалями:
Диплом за доклад на конференции "Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже третьего тысячелетия" (Томск, 2000);
Диплом победителя Санкт-Петербургского конкурса персональных грантов 2000 года для студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов (АСП N300035);
Диплом победителя конкурса грантов 2002 года для молодых кандидатов наук вузов Санкт-Петербурга (АСП N602006);
Диплом победителя конкурса грантов 2003 года для молодых кандидатов наук вузов Санкт-Петербурга (АСП N603006);
Юбилейные памятные медали к 165-летию Гидрометеорологической службы России и 150-летию Главной геофизической обсерватории за доклад на конференции молодых ученых национальных Гидрометслужб стран СНГ (Москва, 1999);
Диплом и медаль Российской Академии Наук с премией для молодых ученых по итогам конкурса 2002 года за цикл работ "Увлажнение засушливых территорий и колебания уровня воды внутренних водоемов", направление -океанология, физика атмосферы и география;
Юбилейная памятная медаль "За преданность науке" Дирекции проекта "Политехнический симпозиум: Молодые ученые - промышленности Северо-Западного региона".
Апробация работы
Результаты исследований докладывались и обсуждались на различных конференциях и симпозиумах, в том числе: на международном симпозиуме "Расчеты речного стока", СПб., 1995; на конференции молодых ученых национальных Гидрометслужб стран СНГ, Москва, 1999; на международной конференции "Hydrological consequences of global climate change", Москва 2000; на международной конференции "Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже третьего тысячелетия", Томск, 2000; на пятой Санкт-Петербургской ассамблее молодых ученых и специалистов, СПб., 2000; на одиннадцатой международной конференции молодых ученых "Человек. Природа. Общество. Актуальные проблемы", СПб., 2000; на итоговых сессиях Ученого Совета РГГМУ, СПб., 2001-2003 гг.; научной конференции "Природные ресурсы Забайкалья и проблемы природопользования", Чита, 2001; на международной конференции "Water resources management in arid regions", Кувейт, 2002; на научной конференции "Природно-ресурсный потенциал Азиатской России и сопредельных стран", Иркутск, 2002; на второй международной конференции по экологической химии, Кишинев, 2002; на Политехнических симпозиумах "Молодые ученые - промышленности Северо-Западного региона", СПб., 2002-2004; на четвертой международной конференции "XELECO'03", Афины, 2003; на пятой - седьмой научно-практических конференциях аспирантов, молодых ученых РАН и Высшей школы "Социально-экономическое развитие и экологическая безопасность регионов России", СПб., 2002-2004 гг.; на международной научной конференции "The rational use and conservation of water in changing environment", Ереван, 2003;
на XXX конгрессе международной ассоциации IAHR, Салоники, 2003; на Всемирной конференции по изменению климата, Москва, 2003; на Европейских курсах атмосферных исследований, Гренобль, 2004; на международной конференции инженеров "Mutah 2004", Амман, 2004; на VI Всероссийском гидрологическом съезде, СПб., 2004.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 48 работ, в том числе 15 - в центральных рецензируемых журналах РАН (Водные ресурсы; Известия РАН, сер. географическая; Региональная экология); Метеорология и гидрология; Известия Русского географического общества.
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы в 333 наименований работ. Объем диссертации составляет 355 страниц, включая 43 таблицы, 45 рисунков.
Содержание работы
Во Введении обосновывается актуальность работы, описаны цели и задачи исследования, показаны научная новизна, предмет защиты, методология исследований, значимость работы, приводятся сведения об апробации исследований, возможном их внедрении в практику обучения студентов и аспирантов гидрометеорологического профиля, а также указывается на возможность развития методов прогноза увлажнения территорий (метеорологических и гидрологических элементов) с большой заблаговременностью.
В первой главе рассмотрены закономерности распространения областей внутреннего стока на земном шаре, описана кратко Великая западная прилед-никовая система стока и приводятся оценки об увлажнении бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш в современный период.
Во второй главе излагается методология и приводятся оценки увлажнения (элементов водного баланса) земного шара, бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш для периодов позднего плейстоцена. Показано, что в течение периода 115000-8000 лет тому назад климатические условия существенно отличались от современных. Увлажнение бассейна Кас-
пийского моря и сток р. Пра-Волги значительно зависели от гидрографии ее бассейна, количества выпадавших осадков и температуры воздуха.
В третьей, четвертой и пятой главах рассмотрен комплекс методических вопросов, связанных с оценкой увлажнения областей внутреннего стока Евразии (бассейны Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш) в современный период.
В третьей главе дано и проанализировано решение дифференциального уравнения водного баланса озера. Рассматривая приток вод в виде какой-либо функции, например, в виде циклических либо фактических колебаний с помощью решения дифференциального уравнения получено выражение, позволяющее оценивать реакцию параметров бессточного водоема (площади, уровня, испарения с акватории) на эти колебания.
Представление уравнения водного баланса бессточного водоема в дифференциальной форме в четвертой главе позволило выявить единую природу колебаний лимнологических, механических и электродинамических систем, установить аналогии в их изменениях и показать их сходства и различия. Разработана модель взаимосвязи динамики уровня, площади, испарения с акватории озера и поверхностного оттока вод при колебаниях притока.
В пятой главе рассматривается комплекс вопросов, связанных с оценкой увлажнения засушливых территорий в будущем. Автором предложена методология выявления периодичностей в колебаниях уровня и элементов водного баланса водоемов и их сложения. Путем сложения периодичностей различной продолжительности оценивается процесс соответствующего исследуемого элемента баланса. На примере уровня воды и притока вод Каспийского моря показаны результаты сопоставления наблюденных и рассчитанных данных. Проверкой на ближайшее будущее (на срок 7 лет) на независимом материале показано хорошее соответствие указанных данных.
В шестой главе представлена математическая модель динамики основных гидролого-климатических характеристик засушливых территорий при изменении осадков. В основу модели положены дифференциальные уравнения водного и теплового балансов почвогрунтов. С учетом установленных зави-
симостей между приходно-расходными и емкостными характеристиками почвогрунтов уравнения их водного и теплового балансов объединены в систему линейных дифференциальных уравнений первого порядка. Получено решение этой системы и проведена ее апробация на примере территории Прикаспийской низменности и Западного Казахстана.
В Заключении приведены основные выводы из проведенных исследований.
Бассейны Аральского моря, Балхаша и Каспийского моря -крупнейшие области внутреннего стока Евразии. Арал, Балхаш и Каспий - величайшие бессточные водоемы мира
Аральское море и озеро Балхаш расположены на территории Средней Азии и Казахстана. Центр Аральского моря имеет координаты 45 с.ш. и 60 в.д. Северное и северо-восточное побережье этого озера является территорией Казахстана, тогда как южное и юго-западное побережье принадлежит Узбекистану. В начале 60-х годов настоящего столетия уровень моря составлял 53 м, в настоящее время, под влиянием антропогенного фактора, он значительно упал. На начало 1992 года его отметка составляла 37.3 м. Озеро Балхаш расположено восточнее и немного севернее Аральского моря в обширной Балхаш-Ала-Кольской впадине. Восточнее Балхаша в этой же впадине находятся Ала-Кольские озера. Они представляют собой систему из четырех крупных озер - Сасык-Коля, Кошкар-Коля (Уялы), Ала-Коля и Джаланаш-Коля. Рассматриваемые озера являются остаточной частью существовавшего в плейстоцене огромного Ханхайского моря (Палео-Бал-хаша) [96-98].
В отличие от Аральского моря, имевшего форму, близкую к окружности, оно вытянуто с запада на восток с некоторым изгибом к югу в западной части. Его координаты можно определить как 47 с.ш. и 75 в.д. Вся акватория водоема целиком находится в пределах Казахстана.
Отметка Балхашской котловины выше Аральской. В середине 80-х годов XX столетия отметка уровня Балхаша составляла 342 м. Уровень воды в Балхаше имеет тенденцию к понижению, хотя и не такую "обвальную", как уровень Арала. Тем не менее, некоторые исследования, рассматривающие состояние озера, уже оперируют понятиями проблемы и кризиса [78,84].
Площадь акватории Аральского моря на начало 60-х годов настоящего столетия составляла 64.1 тыс. км , наибольшая глубина достигала 68 м, а объем воды в озере - 1020 км . Площадь акватории Балхаша составляла 18.2 тыс. км2, наибольшая глубина достигала 26 м, а объем воды в озере - 112 км3.
Среди бессточных озер по величине площади акватории Аральское море занимало второе место в мире после Каспийского, а озеро Балхаш третье, а по объему содержащихся в них вод Аральское море находилось на третьем месте (после Каспия и Иссык-Куля), а Балхаш - на пятом (после Каспия, Иссык-Куля, Арала и Мертвого моря) [42,98-100].
Площадь бассейна Аральского моря оценивается в 1830 тыс. км [42,81-82,98-100]. Из них 465 тыс. км2, включая бессточные области, приходится на площадь водосбора Амударьи, а 219 тыс. км - на площадь водосбора Сыр-дарьи. Амударья - самая крупная река Средней Азии. Она образуется от слияния вод двух рек: Пянджа и Вахша. Длина Амударьи от места слияния этих рек до моря составляет примерно 1450 км. Общая длина Амударьи и Пянджа достигает 2540 км. Средний за 1951-1960 гг. объем стока Амударьи в Арал составлял 40.1 км /год.
Длина Сырдарьи, второй по водности реки Средней Азии, превышает длину Амударьи и равняется 3019 км. Объем ее стока в Арал более чем в два раза меньше объема стока Амударьи. Средний за 1951-1960 гг. объем стока Сырдарьи в Арал составлял 15.2 км3/год.
Эти реки проходят по территории четырех государств. Амударья (с Пянд-жем) протекает по территории Афганистана, Таджикистана, Туркменистана и Узбекистана. Сырдарья протекает по территории Кыргызстана, Таджикистана, Узбекистана и Казахстана. Площадь бассейна озера Балхаш составляет 413 тыс. км2, из которых 140 тыс. км2 приходится на площадь водосбора реки Или, главной водной артерии, питающей озеро. Длина реки Или равна 1000 км. Средний за 1951-1960 гг. объем стока Или в Балхаш составлял 12.2 км /год [84-98]. Области формирования стока этих трех крупнейших рек Средней Азии находится в горах.
Каспийское море - крупнейший в мире водоем, занимает огромный бас-сейн, площадью около 3.5 млн. км . Рельеф, геологическое строение, почвы и растительность, климатические условия и типы рек в этом бассейне весьма различны. Около 62.6% его площади составляют сточные области, около 26.1% - бессточные, all .3% - площадь акватории самого моря [98,101].
К основным орографическим элементам побережья Каспия относятся: горы Восточного Предкавказья и Кавказа с узкой прибрежной низменностью, расширяющейся в северном Азербайджане; Куринская низменность; предгорья Талышских гор (Ленкоранская низменность; невысокие плато: Мангы-шлакское, Устюрт, Красноводское; широкая эоловая равнина Западной Туркмении; узкая равнина и хребет Эльбрус.
По данным [42,99-100] площадь водной поверхности моря равна 374000 км2, а площадь водосбора составляет 3100000 км2. В современный период Каспийское море не имеет связи с Мировым океаном. Его бассейн целиком расположен в области внутреннего стока Евразии. В Каспийское море впадают Волга, Урал, Терек, Кура, Сулак, Самур, реки Дагестанского и Иранского побережий и много других небольших рек. На долю Волги приходится около 80% общего годового объема притока вод в
Каспийское море, равного примерно 300 км /год. Фактически объем вод, поступающих в море, испаряется в атмосферу. Из Каспийского моря осуществляется сток воды в залив Кара-Богаз-Гол, являющийся природным опреснителем его вод. Таким образом, Арал, Балхаш и Каспий являются крупнейшими бессточными озерами земного шара. Колебания их уровней являются интегральными показателями гидролого-климатических процессов, происходящих на обширных площадях их бассейнов, включая территории, удаленные от акватории озер на сотни и даже тысячи километров.
Увлажнение бассейна и водный баланс Каспийского моря в периоды позднего плейстоцена
Площадь бассейна Каспийского моря и его акватория в геологическом прошлом испытывали значительные изменения. Эти изменения были связаны как с тектоническими движениями земной коры, так и с резкими колебаниями климата на земном шаре. Указанные изменения были особенно значительными в периоды оледенений позднего плейстоцена.
Образование ледникового покрова в высоких широтах Земли и ледников горно-покровного типа, увеличение в дальнейшем запасов воды в них сопровождалось понижением уровня Мирового океана и возрастанием аридизации климата на суше. По данным многих авторов [52-54,38,36 и др.] во время последнего оледенения амплитуда колебаний уровня Мирового океана, по сравнению с современным значением, достигала 120 - 140 м.
Значительно меняло свои размеры в этот период Каспийское море [182-192]. Во время Хвалынской трансгрессии [103,38 и др.] уровень воды моря был на 48 м выше уровня океана или на 75 м выше современного положения уровня Каспия. В это время воды Каспийского моря распространялись далеко на север и запад. Площадь водной поверхности моря была почти в 3 раза больше современной [7,103,38,36 и др.]. По Кумо-Манычскому проливу происходил сток воды из Каспийского моря в Черное, а из Аральского моря в Каспийское море приток вод осуществлялся по Узбою и другой реке.
В настоящее время Каспийское море является величайшим в мире озером. Площадь бассейна рассматриваемого водоема составляет 3100000 км , а площадь водной поверхности - 374000 км2. [99-101].
Каспийское море в современный период не имеет связи с Мировым океаном. Его бассейн относится к области внутреннего стока Евразии. В Каспийское море впадают реки: Волга, Урал, Терек, Кура, Самур, Сулак, реки Иранского побережья и много других небольших рек. На долю Волги приходится около 80% общего годового объема притока вод в Каспийское море, равного примерно 300 км . Весь этот объем вод, поступающих в море, испаряется в атмосферу. В современный период из Каспийского моря осуществляется сток воды в залив Кара-Богаз-Гол, являющийся природным опреснителем его вод [193].
Большой научный интерес представляет оценка и изучение водного баланса Каспийского моря в периоды позднего плейстоцена. Основоположники отечественной палеогидрологии Г.П. Калинин [7], Д.Д. Квасов [103,182-185] и Р.К. Клиге [38] в весьма приближенной форме оценивали составляющие водного баланса этого водоема для периода максимума Валдайского оледенения. Например, в работах [5,7] указывалось, что слой испарения с поверхности моря в период максимума оледенения составлял 710 мм/год, а приток вод в Каспий - 545 км3/год. По данным Д.Д. Квасова [9] приток вод в Каспий составил 560 км /год. Опубликованные в Атласе [36] материалы о поздне-плейстоценовом оледенении нашей планеты открывают новые возможности для исследования увлажнения отдельных регионов, в том числе и для оценки водного баланса областей внутреннего стока в это время.
В настоящих исследованиях реконструируются увлажнение бассейна Каспийского моря и водный баланс этого водоема в периоды последней ледниковой эпохи (периоды позднего плейстоцена), продолжительностью около 100000 лет. Бассейн Каспийского моря занимает в пределах Русской равнины значительную площадь, большая часть которой относится к водосбору р. Волги -1.38 млн. км2. Бассейн Волги граничит с бассейнами крупнейших рек северного склона Русской равнины - Северной Двины и Печоры, которые до наступления позднеплейстоценового оледенения несли и в настоящее время несут свои воды в Баренцево море.
Последняя ледниковая эпоха началась сразу после завершения Мику-линского межледниковья, в которое осуществлялся сток из Аму-Дарьи в Каспийское море, то-есть около 115 тысяч лет тому назад и продолжалась до голоцена. По данным [36] площадь объединенных ледниковых покровов, существовавших в позднем плейстоцене в северной полярной области Земли, превышала 40 млн. км2, а их общий объем вероятно достигал 55 - 60 млн. км3.
На климат, гидрографию и водный режим рек Европейской части России оказывали влияние два ледниковых щита: Скандинавский и Карский (см. рисунок 1.2) [36]. В таблице 2.3 приводятся данные по морфометрии этих щитов, реконструированные в [36] для эпохи максимума последнего оледенения. Из таблицы 2.3 видно, что Карский щит по объему льда и воды, содержащейся в нем, более чем в 2 раза превосходил Скандинавский. На рисунке 2.2 приводится карта гидрографической сети Восточной Европы для периода максимума Валдайского оледенения [9,194 и др.]. На этой карте показаны границы существенно увеличившихся в прошлом бассейнов Волги и Камы. Д.Д. Квасов [9] полагал, что площадь ледового бассейна Волги в этот период составляла 1.3 млн. км2, а сток в пределах ледового водосбора осуществлялся в форме движения льда. Объем стока с указанной части бассейна по ориентировочной оценке Д.Д. Квасова был равен 260 км /год.
Методические основы исследования перехода водоемов из одного равновесного состояния в другое
Уравнение водного баланса водоема является частным случаем закона сохранения вещества. Его можно сформулировать следующим образом: "Изменение запасов воды озера (объема вод) равно разности приходной и расходной составляющих его водного баланса" где V- объем вод водоема. Между объемом вод, площадью акватории и уровнем озера всегда имеет место объективная зависимость. Объем составляется из интегрирования площадей каждого единичного приращения уровня: В частности, для линейной связи площади и уровня водоема (3.1) справедливо выражение где Vi - объем вод озера при значении его площади Si. Уравнение (3.6) с учетом (3.8) можно представить в виде: или Производная уровня озера по времени характеризует скорость изменения уровня v. Скорость изменения уровня равна разности между притоком воды в водоем и суммой испарения и оттока из него вод, выраженных в единицах слоя. Скорость изменения уровня водоема прямо пропорциональна скорости изменения его площади dS/dt. В дифференциальном уравнении водного баланса водоема в качестве основной переменной будем использовать его площадь S.
С учетом зависимостей (3.1)-(3.3) уравнение (3.9) приводится к виду: Если суммарный приток воды в водоем является постоянным, в уравнении (3.11) разделяются переменные. Интегрирование этого уравнения проведем полагая, что в момент времени to площадь водоема равнялась So . Дифференциальное уравнение водного баланса водоема при постоянном притоке в него вод имеет следующее решение: Выражение (3.13) можно существенно упростить, используя формулировку площади равновесного состояния водоема Sp. Когда водоем находится в равновесном состоянии, то скорость изменения его площади в уравнении (3.11) равна нулю. Таким образом: С учетом (3.14) выражение (3.13) окончательно представим следующим образом: Уравнения (3.13) и (3.15) описывают изменение площади при постоянном значении притока, когда с течением времени водоем стремится к равновесному состоянию (с определенным уровнем тяготения).
Их можно использовать, в частности, при моделировании динамики характеристик озер в процессах перехода из одного равновесного состояния в другое.
Моделирование изменений состояния озера при колебаниях притока вод (на примере данных по Аральскому морю, Каспийскому морю и озеру Балхаш)
Для проточного водоема равновесное его состояние, обусловленное притоком Jo (4.5), можно записать в виде: Представив зависимость оттока вод из озера от его уровня (3.3) выражением уравнение водного баланса водоема (3.10) запишем следующим образом: Уравнение (4.38) является нелинейным и неоднородным дифференциальным уравнением, которое, согласно [288], относится к типу уравнений Абеля. Как и уравнение (4.15) будем решать (4.38) разложением его в степенной ряд (4.21). Подобное разложение формально не ограничивает исследование изменений характеристик озера каким-либо заданным отрезком времени, что позволяет использовать единое решение при изучении их отклика на различные по продолжительности колебания притока вод. Формулы производных уравнения (4.38) значительно проще производных выражения (4.15). Принятый способ решения уравнения (4.38) удобен технически, поскольку каждая последующая производная легко выражается через предыдущие. Первые пять производных ряда (4.21) имеют вид: В данном случае, при повторном дифференцировании, выражение каждой последующей производной лишь немного сложнее, чем предыдущей. При необходимости можно вычислить производные и более высокого порядка. Это позволяет находить решение уравнения (4.38), удовлетворяющее начальному условию (задача Копій) с высокой степенью точности. Моделируя динамику площади, уровня, испарения с поверхности озера и оттока вод при колебаниях притока, начальное условие зададим в виде, аналогичном (4.22): Выражения (4.42)-(4.47), вместе с (4.21), составляют расчетную модель, позволяющую исследовать изменения характеристик внутренних водоемов при колебаниях притока вод [289]. Анализ результатов будем проводить путем сопоставления кривой воздействия, характеризующей изменение притока (4.26) с кривой отклика (4.27), описывающей также и отток вод из озера: Исследование и описание изменений характеристик водоемов при колебаниях притока вод произведем через амплитуду параметра 0: где ртах и рщт - соседние максимум и минимум кривой отклика.
В зависимости от различных факторов 80 может изменяться от 0 до 1, показывая, какую часть амплитуда колебаний площади, уровня, испарения с поверхности водоема и оттока вод из него составляет от разности соответственно площадей, уровней, значений испарения и оттока вод двух равновесных состояний, определяемых экстремальным притоком. Амплитуда параметра р, очевидно, однозначно связана со временем запаздывания т экстремумов отклика по отношению к экстремумам воздействия. Так при 8р -» 1 т -» 0, тогда как при 8Р —» 0 т — 774. В настоящем исследовании проводилось автоматизированное многократное повторение расчетов кривых воздействия и отклика с изменением входных параметров модели (4.42)-(4.48): коэффициента изменения испарения при изменении площади е, морфометрического коэффициента к, коэффициента изменения оттока вод при увеличении или уменьшении уровня озера г, дополнительных слагаемых е , к , г , значений притока вод Jo, периода Т и амплитуды Д/ его колебаний. Результаты расчетов показали, что зависимость SP и х для значений параметров линейных трендов (3.1)-(3.3) и притока вод, характерных для внутренних водоемов суши, и для всех периодов от амплитуды колебаний притока практически отсутствует. Отсутствие этой зависимости существенно облегчает исследование и описание динамики характеристик водоемов при колебаниях притока в них вод. В частности, для конкретного озера с соответственной морфометрией, связями испарения и площади, поверхностного оттока вод и уровня появляется возможность построения номограмм зависимостей амплитуды кривой отклика 8р и времени запаздывания т от среднего значения притока (наполнения котловины) и периода его колебаний. На рисунке 4.3 (а,б) для Аральского моря приведены построенные по результатам расчетов зависимости амплитуды параметра р и времени запаздывания т от притока вод и периода его колебаний. Эти номограммы в области значений притока, больших 24 км3/год, согласно (3.5) обусловливающих наполнение котловины моря выше отметки уровня 33 м, отражают реальные особенности колебаний его характеристик. В диапазоне значений притока 0 - а 24 км /год, предполагающих наполнение котловины этого водоема ниже отметки уровня 33 м, построенные номограммы не отражают особенности колебаний уровня и элементов водного баланса Аральского моря. Они помогают проиллюстрировать наиболее общие закономерности в колебаниях характеристик внутренних водоемов. На рисунке 4.3 а видно, что амплитуда параметра р с ростом притока Jo уменьшается, а с ростом периода колебаний Т увеличивается, 5р — 1 при больших периодах колебаний и при малом притоке вод (у малых озер). С увеличением притока вод и периода его колебаний время запаздывания уровня моря, площади акватории и испарения с его поверхности по отношению к притоку вод увеличивается (см. рисунок 4.3 б). Местоположение изолиний притока позволяет утверждать, что с увеличением периода колебаний время запаздывания характеристик водоема к притоку увеличивается не безгранично, но стремится к какому-то определенному значению. Так для при- тока 10 км /год максимальное время запаздывания составляет 4-5 лет, а для притока 20 км3/год -7-9 лет.
