


Том 88, № 6 (2024)
ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ДИНАМИКА ГЕОСИСТЕМ
Речной сток крупнейших рек России в условиях современного и сценарного глобального потепления
Аннотация
Приведены результаты сравнительного анализа изменений стока крупных рек Русской равнины (Волги, Дона, Северной Двины, Печоры, Невы), Сибири (Оби, Иртыша, Енисея, Ангары, Лены, Вилюя) и Дальнего Востока (Амура) в условиях современного глобального потепления и в период сценарных антропогенных изменений климата в XXI в. Он основан на сопоставлении годового и сезонного стока базового периода и периода современного глобального потепления; расчетах на модели месячного водного баланса, разработанной в Институте географии РАН; оценках изменений годового стока рек, полученных методом среднего многолетнего годового водного баланса и данных об атмосферных осадках и испарении, рассчитанных в рамках программы CMIP5 на ансамбле глобальных климатических моделей для периодов современного и сценарного глобального потепления. В период современного потепления по сравнению с предшествующим базовым периодом на Волге, Каме, Северной Двине, Печоре, Оби, Иртыше, Енисее, Ангаре, Лене и Вилюе наблюдалось повышение годового стока и стока основных гидрологических сезонов, особенно ощутимое в зимний, а также в летне-осенний гидрологические сезоны. Тогда как на Дону, наряду с самым значительным из всех рассмотренных рек относительным увеличением зимнего и заметным ростом летне-осеннего стока, выявлено наибольшее снижение стока половодья, а также годового стока. Установлено совпадение знака изменений годового стока Волги, Дона, Северной Двины, Печоры, Оби, Енисея, Лены и Вилюя в период современного глобального потепления, рассчитанных по данным наблюдений и по уравнению водного баланса с использованием данных об атмосферных осадках и испарении, полученных осреднением результатов расчетов на ансамбле глобальных климатических моделей программы CMIP5. Относительные сценарные изменения годового стока крупных рек в сравнении со стоком базового периода довольно тесно коррелируют с соответствующими изменениями годовых сумм атмосферных осадков, а сценарные изменения суммарного испарения – с изменениями годовой температуры воздуха.



Методика дистанционной оценки термических характеристик озер зоны многолетней мерзлоты европейской части России
Аннотация
Цель исследования — адаптация методики дистанционной оценки гидротермодинамических характеристик неизученных озер к условиям зоны многолетней мерзлоты Европейской территории России. Основа методики — синтез результатов тематического дешифрирования спутниковых снимков, геостатистической оценки морфометрических характеристик озер и математического моделирования термодинамических процессов в них. В качестве объектов исследования рассмотрены водоемы зоны многолетней мерзлоты трех озерных регионов европейской части России — Кольского сегмента Балтийского кристаллического щита, прибрежных равнин Баренцева моря и западного склона Урала, в каждом из которых озерные котловины имеют схожее происхождение. Для определения морфометрических характеристик озер использовались базы данных HydroLakes и WORDLAKE, основанные на материалах дистанционного зондирования, литературных источниках и оценках объемов озер по геостатистическим моделям, базирующимся на топографии поверхности. Основной инструмент достижения поставленной цели — универсальная параметризованная одномерная математическая модель гидротермодинамики озера FLake, дополненная блоком теплообмена на границе вода — дно. Модель включена в прогностическую систему COSMO, используемую для составления прогнозов погоды на всей территории страны как средство оценки влияния пресноводных озер на локальный климат. Для задания климатических входных данных в модели использовались данные реанализа семейства ERA5. Выполнены имитационные термогидродинамические расчеты для точек, репрезентативных для рассмотренных озерных регионов в пределах зоны многолетней мерзлоты. Показано, что адаптированная к условиям многолетней мерзлоты методика позволяет оценивать теплообмен в системе атмосфера — лед — водная масса — донные отложения, условия перемешивания и вертикальное распределение температуры в воде и донных отложениях, а также ледовый режим озер.



Особенности трансформации состава природных вод при изменении увлажненности ландшафтов Валдайской возвышенности
Аннотация
Обобщены результаты 5-летних наблюдений в теплый сезон года — с середины апреля до начала ноября за химическим составом природных вод в системе атмосферные осадки — подкроновые воды — почвенные воды при смене режима атмосферных осадков на водосборе оз. Гусиное Валдайской возвышенности. Согласно гидротермическому коэффициенту увлажнения (ГТК) Селянинова было выделено 3 периода влагообеспеченности: засушливый, достаточного увлажнения и избыточного увлажнения. В статье рассмотрено распределение интенсивности выпадения атмосферных осадков в периоды между отборами проб. Установлено, что смена периодов увлажнения не влияет на гидрохимический тип атмосферных осадков и подкроновых вод (гидрокарбонатный I-го типа, по Алекину), однако преобладающий в водах катион изменяется с кальция на калий. Засушливый период характеризуется максимальными значениями минерализации в системе атмосферные осадки — подкроновые воды — почвенные воды, что обусловлено смыванием большого количества пыли, накопившейся в приземном воздухе и осевшей на кронах деревьев. В период избыточного увлажнения наблюдаются самые низкие значения минерализации атмосферных осадков и подкроновых вод (6.2 и 8.3 мг/л соответственно). При смене засушливого периода избыточно увлажненным значение рН атмосферных осадков снижается, а окислительно-восстановительный потенциал увеличивается. На изменение значений рН почвенных вод оказывает содержание органических кислот (коэффициент корреляции = 0.8). Выявлено, что в засушливый период и период избыточного увлажнения поступление кальция в почвенные воды, главным образом, определяет биотический фактор, как и поступление калия в подсистеме подкроновые воды — почвенные воды.



Причины и закономерности быстрых изменений состава взвесей в малой городской реке Сетунь
Аннотация
Современные измерительные технологии открывают новые горизонты в изучении природных явлений, в том числе связанных с гидрологическими процессами, и в частности — транспортом наносов. В статье обсуждаются результаты натурных экспериментов с лазерным дифрактометром LISST-200X, единственным в мировой практике средством регистрации крупности взвеси и мутности воды в потоке. Исследования были выполнены в начале 2024 г. в нижнем течении р. Сетуни, являющейся крупнейшим притоком р. Москвы в пределах г. Москвы, и представляли собой высокочастотные (с дискретностью 10 сек) продолжительные записи (всего 49 ч) характеристик транспорта взвесей в потоке. Совмещение с отборами проб на измерение оптической и весовой мутности позволило определить ограничения использования средств измерений подобного типа. Воспроизводимость гранулометрического состава взвешенных наносов по данным высокочастотного мониторинга оказалась хуже, чем их концентрации. Данные LISST-200X в среднем почти в 2 раза завышают величину крупности взвеси по сравнению с лабораторным определением крупности, что частично объясняется включением в измеряемый диапазон крупных частиц (более 500 мкм), однако стабильно воспроизводят относительные изменения гранулометрического состава. В ходе экспериментов на р. Сетуни выявлены непродолжительные (до 95 мин) увеличения мутности и крупности взвеси (плюмы), вероятнее всего имеющие антропогенный генезис, и характеризующиеся гистерезисными связями между мутностью воды и составом взвесей. Во всех случаях на волне подъема мутности крупность взвешенных наносов ниже, чем на спаде. Этот результат характеризует ранее неисследованный феномен транспорта наносов ниже участков их точечного поступления в русловые потоки — гидравлическую сортировку по длине реки, когда более легкие частицы перемещаются быстрее более крупных и тяжелых частиц (в том числе органических). Полученные оценки представляются важными как для мониторинга антропогенного воздействия, так и для развития теории речных наносов.



ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ И ГЕОЭКОЛОГИЯ
Геоинформационный анализ репрезентативности сети федеральных заповедников и национальных парков России по почвенному разнообразию
Аннотация
Представлены результаты геоинформационного анализа репрезентативности сети федеральных особо охраняемых природных территорий (ООПТ) — 108 государственных заповедников и 66 национальных парков Российской Федерации — в отношении почвенного разнообразия на основе векторной версии Почвенной карты РСФСР (м-б 1 : 2500000). Проведена оценка площадной и типологической представленности почвенного разнообразия различных групп генетически сходных почв в системе ООПТ, сформированной к 2022 г., в сравнении с соответствующими показателями за 2012 г. Выявлено, что в настоящее время в России на федеральном уровне охраняется 2.6% площади почвенного покрова, на 0.7% больше, чем десять лет назад. Площадная представленность в ООПТ почв горных территорий выросла в наибольшей степени. В целом в стране почвы горных территорий и почвенный покров Арктики наиболее полно представлены в ООПТ. Для почвенного покрова степей, сухих степей и полупустынь, засоленных и солонцеватых почв отмечены самые низкие показатели полноты сети ООПТ. Репрезентативность системы федеральных ООПТ в отношении типологического разнообразия почв составляет 63%, что на 7% выше, чем в 2012 г. Самая малочисленная группа почв субтропиков полностью обеспечена охраной. Для тайги и хвойно-широколиственных лесов степень охраны разнообразия природных почв за десятилетие увеличилась на 13% и достигла 75%. Улучшилась ситуация по охране почв степей: показатель репрезентативности увеличился на 10% и составляет 48%. Представленность в заповедниках и национальных парках разнообразия засоленных и солонцеватых почв, с учетом солонцовых комплексов, остается очень низкой (20%).



Современное состояние качества воды водохранилищ Верхневолжского и Камского каскадов
Аннотация
Статья посвящена оценке качества воды Верхневолжского и Камского каскадов водохранилищ бассейна Волги в разные по водности годы в современный период. Определены основные факторы, влияющие на формирование качества воды в водохранилищах, на которое значительное влияние оказывают поступление загрязняющих веществ с водосборов из точечных и диффузных антропогенных источников. Материалами для работы послужили данные государственного водохозяйственного мониторинга, осуществляемого лабораториями организаций, подведомственных Верхневолжскому и Камскому Бассейновым водным управлениям Росводресурсов РФ. При оценке качества и экологического состояния поверхностных вод, а также для сравнительного анализа степени загрязнения водных объектов применялись интегральные индексы: индекс загрязненности воды (ИЗВ) и удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ), рассчитанные для лет различной водности. Оценка водности лет определялась по эмпирическим кривым обеспеченности годового притока воды к отдельным водохранилищам. Анализ разностно-интегральных кривых годового притока к Верхневолжскому и Камскому каскадам водохранилищ показал их асинхронность с начала XXI в. Для каждого из водохранилищ Верхневолжского и Камского каскадов выявлены приоритетные для контроля вещества, обеспечивающие наибольший вклад в ухудшение качества воды. Применение методики расчета УКИЗВ и ИЗВ показало, что водохранилища каскадов характеризуются неудовлетворительным состоянием. Ни в одном из водохранилищ качество воды не соответствует рыбохозяйственным нормативам. По категории УКИЗВ качество воды Камских водохранилищ соответствует категории “загрязненное”, а водохранилищ Верхневолжского каскада — “очень загрязненное”. В отдельные годы в Иваньковском и Угличском водохранилищах качество воды оценивается как “грязное”. По категории ИЗВ картина аналогичная. Не выявлено влияние водности притока на качество воды в этих водных объектах. Сопоставление результатов оценки качества воды, выполненное по массивам данных Росводресурсов и Росгидромета, продемонстрировало достаточно близкое их совпадение.



Оценка экономического ущерба от негативного воздействия вод на сырьевой потенциал лесов побережий озера Байкал и Иркутского водохранилища
Аннотация
Цель исследования ‒ на основе анализа современного состояния лесной растительности на побережьях Иркутского водохранилища и оз. Байкал рассчитать прямой экономический ущерб в результате возможных прямых потерь лесов из-за негативного воздействия вод на затапливаемых и абразионных участках. Актуальность исследования обусловлена необходимостью минимизации ущербов лесам побережий при изменении уровней воды в водоемах путем внесения изменений в правила использования водных ресурсов, землепользования, лесопользования и др. Методы исследования: геоботанический, лесотаксационный, геоинформационный, экспертный и др. Ущерб определен в отношении фактически произрастающей на 2022–2023 гг. лесной растительности, он носит потенциальный характер и не отражает ущербы от гибели или повреждения растительности за прошлые годы. Расчет ущерба произведен в отношении ресурсов древесины, древесной зелени, коры, лесной подстилки, грибов, ягод, орехов, березового сока, лекарственных растений и др. Для его расчета применены нормативные ставки платы за единицу объема лесных ресурсов. Определение объема лесных ресурсов основывалось на показателях биологической продуктивности, рассчитанных по региональным методикам. Исследование позволило определить и картографировать размещение лесопокрытых участков в составе категорий земель и отдельных землепользований, качественные характеристики лесов, а также экономический ущерб в разрезе видов лесных ресурсов по уровням потенциального подъема воды. Среди муниципальных образований наибольшие значения экономического ущерба отмечены в Иркутском районе — за счет высоких таксационных характеристик лесов, большей частью расположенных на абразионных побережьях Иркутского водохранилища. Определены тенденции увеличения площади лесов и экономического ущерба в зависимости от увеличения абсолютной высоты местности. Эта тенденция особенно выражена для побережий Иркутского водохранилища, где от высотной отметки 457.0 до 457.85 м через каждые 10 см высоты сечения рельефа площадь лесов увеличивается на 5603.1–7344.7 м2, а экономический ущерб — на 85879.2–125512.1 руб. Для побережий оз. Байкал тенденция устойчивого увеличения данных показателей нарушается после отметки 457.4 м, что связано с особенностями их геоморфологического строения и развитием остепненных и заболоченных лесорастительных комплексов.


