Июл 06 2001

Изменение солевого режима Черного моря как фрагмент глобальных изменений климата

Опубликовано в 21:09 в категории Экология Черного моря

Изменение солевого режима Черного моря как фрагмент глобальных изменений климата

В.П. Водоласков1, Б.Б. Капочкин2, Н.В. Кучеренко2

1Министерство экологии и природных ресурсов Украины, г. Киев

2Одесский государственный экологический университет, Украина

Проблема глобальных изменений стала одной из важнейших проблем конца ХХ – начала ХХІ века. В качестве приоритетного направления выдвинуто изучение климата в масштабе от сезонного до межгодового. Исследования изменений в системе атмосфера - гидросфера - криосфера - литосфера базируются на результатах изучения круговоротов энергии и воды.

>

При изучении водного режима планеты рассматривается широкий спектр проблем связанных с процессами испарения, переноса влаги синоптическими образованиями, таяния ледников, вариациями речного стока. Подземному водообмену в этом аспекте проблемы внимания практически не уделяется. Это является серьезным упущением хотя бы потому, что еще в 70-х годах ХХ столетия было зарегистрировано научное открытие получившее название эффекта "Вартаняна-Куликова". В настоящее время, в соответствии с ним, считается общепризнанным, что быстропротекающая (временной масштаб дни-недели) смена ориентации геодеформационного поля Земли имеет глобальный характер и, что самое главное, отражается в гидродинамическом режиме подземных вод. Подземные воды располагаются на расстоянии от первых метров до нескольких десятков метров ниже земной поверхности. Что особенно важно, глубже этой отметки практически все поры и трещины в горных породах заполнены водой. В излагаемом аспекте важны процессы фазовых переходов воды в минералах. Так, например, под воздействием сжатия такой широко распространенный минерал, как гипс CaSO4 · 2H2O трансформируется в безводный ангидрид. При этом, из тонны гипса выделяется 210 кг воды. Актуальны и обратные процессы. Таким образом, наша планета постоянно испытывает деформации, в результате которых формируются обводнения- осушения грунтов, что не учитывается при изучении проблемы глобальных изменений климата.

Практический опыт мониторинга геодеформационного поля в Краснодарском крае, описанный в работах В.М.Шереметьева, даже позволил провести классификацию типов гидродинамических изменений, под воздействием деформационных процессов.

В настоящее время уже считается общепризнанным, что тектонические нарушения создают повышенную проницаемость горных пород и приводят к усилению восходящих потоков воды и газов. Вследствие этого в узлах разломов сосредотачиваются гидродинамические аномалии. На территории узлов разломов, как правило, сливаются несколько рек. Значительная часть территории морфоструктурных границ занята поймами рек. Здесь наблюдается высокая обводненность грунтов. Дифференцированное распределение влаги по земной поверхности формирует и неравномерность распределения влаги в атмосфере. Исследования М.Р.Милькиса в Средней Азии по данным 100-летних наблюдений показали, что в пределах тектонически ослабленных зон шириной до 10 км наряду с климатической аномалией приземной температуры до 5° С, отмечаются соответствующие аномалии влажности приземного воздуха.

Еще в 1933 году К. Шлямбурже была отмечена приуроченность облаков определенной формы к зонам разломов в Эльзасе-Лотарингии. Позднее такая связь для облачного покрова отмечалась по материалам космических съемок для разных районов суши А.А. Григорьевым, П.В.Флоренским, В.К. Бронниковой, Л.И. Морозовой. Линейные аномалии в облачном покрове выделяются по следующим признакам:

– линейные полосы, лишенные облаков;

– линии резкой смены ориентировки рисунка фотоизображения в облачном покрове;

– наличие линейной вытянутой цепочки облаков в зоне безоблачного неба;

Практическое воплощение этих идей для Азовско-Черноморского региона выполнено в работах Ю.Н. Демедюка, В.М. Перервы.

Сравнивая площадное положение выявленных линейных элементов облачного покрова с существующими неотектоническими схемами авторами отмечено, что в определенных случаях наблюдается очевидная взаимосвязь.

Наиболее корректные исследования данного вопроса были выполнены на примере часто регистрируемого с ИСЗ Узденско-Воропаевского субмеридианального линеамента облачного покрова (Беларусия). Этот линеамент имеет протяженность не менее 200 км и ширину 2-3 км. Его исследование было выполнено с использованием широкого комплекса геофизических методов, выполнялось бурение скважин. В результате удалось установить, что линеамент облачного покрова согласуется с геологическим образованием, связанным с новейшими геодинамическими процессами. В зоне линеамента развиты трещины без вертикальных смещений слоев и, что очень важно, здесь максимально проявлена циркуляция подземных вод.

По мнению академика РАН М.Г. Хубларяна, замкнутые бессточные водоемы могут быть хорошими индикаторами и натурной моделью глобальных изменений климата. Изменение уровня таких водоемов рассматривают как индикатор происходящих изменений климата. Причины повышения и снижения уровня обычно связывают с речным стоком, многоводными периодами, сменяющимися засухами и характеризующими изменчивость влагооборота. В качестве примера очень часто рассматриваются вариации уровня Каспийского моря, как отражение глобальных климатических изменений.

По нашему мнению, в данном вопросе необходимо учитывать изменение знака подземного водообмена (подъем и опускание уровня грунтовых вод), отражающее долговременную смену процессов регионального сжатия-растяжения Земной коры. Как уже упоминалось, процессы сжатия сопровождаются выделением воды, связанной до этого в минералах горных пород и наоборот.

В Причерноморском регионе одним из замкнутых бессточных водоемов является Куяльницкий лиман, изменение режима которого достаточно хорошо изучено.

Проанализировав водный режим этого бессточного водоема, на основе анализа невязок водного баланса ранее было установлено, что до 1992 года в лимане имел место процесс изъятия воды литосферой, что сопровождалось, неадекватно расчетам баланса, падением уровня воды в лимане. Начиная с 1992 года, произошла смена знака процесса. Несмотря на исключительно засушливые годы, уровень лимана стал понижаться неадекватно медленно по сравнению с воднобалансовыми расчетами (Капочкин Б.Б., М.И. Исаков "Воднобалансовые проблемы Куяльницкого лимана", Материалы международного симпозиума "Управление и охрана побережий Северо-Западного причерноморья" 30 сентября – 6 октября 1996 г. г. Одесса).

В соответствии с расчетами водного баланса Куяльницкого лимана, выполненными без учета подземного водообмена в период с 1985 г. по 1992 г., его уровень реально оказался не – 4,9 м, как было рассчитано, а -5,9 м. Невязка уровня, рассчитанного по водному балансу водоема, составила 1 метр. Далее, в период с 1992 г. по 1995 г. приращения реального уровня по сравнению с рассчитанным по водному балансу лимана составили +0.8 метра. В соответствии с расчетами динамики уровня лимана относительно отметки 1992 года реальный уровень оказался не –7,4 м, как было рассчитано, а – 6,6 метра.

В этот же период, в 1993 году, в Каспийском море наблюдался обратный процесс прекращение роста уровня моря.

Выявленные особенности водного режима нашли отражение в изменении солености прибрежных вод Черного моря, подверженной влиянию подземного стока.

Рис.1 Временная изменчивость солености в прибрежной зоне г. Одессы

На рисунке показано, что после 1992 года в соответствии с процессами в Куяльницком лимане, соленость прибрежных вод снизилась с 14,60 г/л до 8,10 г/л. Важно отметить, что период 1992-1995 гг. относится к очень засушливым, что практически исключает возможность распреснения прибрежных вод за счет атмосферных осадков и речного стока. Приведенные данные иллюстрируют существенное влияние подземного водообмена на режим солености Черного моря, что, безусловно, должно оказывать влияние на межгодовые изменения климата в регионе.

Попытаемся найти подтверждение существенного влияния подземного водообмена на климат. В качестве примера рассмотрим аномальный в климатическом плане 1997 год. Лето этого года приобрело признаки тропического. При сравнительно невысокой температуре практически ежедневно во второй половине дня выпадали осадки, иногда в виде ливней до 37,2 мм в сутки. Утром при ясном небе начинали образовываться кучевые облака, которые во второй половине суток часто сопровождались осадками. В результате таких условий в городе оказались затопленными подвалы домов, подземные коммуникации, нарушилась телефонная связь. На рис.2 показан график временной изменчивости месячного количества атмосферных осадков с отфильтрованной сезонной
составляющей (полугодовая гармоника с максимумами весной и осенью).

Рис.2 Временная изменчивость среднемесячного количества атмосферных осадков с отфильтрованной полугодовой цикличностью

Из графика видно, что экстремальный рост атмосферных осадков летом 1997 года – это явное нарушение климата сезонного масштаба. В результате этих процессов летом 1997 года соленость прибрежных вод снизилась на 30 %.

Причиной такого явления, по нашему мнению, могут быть активизировавшиеся в 1995-1997 гг. геодеформационные процессы, детально рассмотренные в работе (И.Л. Учитель, В.Н. Ярошенко, И.И. Гладких, Б.Б. Капочкин "Основы неогеодинамики сети газопроводов как элемент деформационного мониторинга", Одесса 2000, 144 с.) сопровождавшиеся гидродинамическими вариациями подземного водообмена. В скважинах также наблюдались экстремальные подъемы уровня подземных вод. Во время активизации геодинамических и гидродинамических процессов в 1995-1997 гг. в Одессе активизировались оползни, в результате изменения подземного водообмена и гидрогеохимических изменений отмечалась гибель рыбы в озерах, реках и в море.

Выполненные исследования показали, что случаи экстремального выпадения атмосферных осадков непосредственно связаны с подземным водообменом. В качестве примера приведем график (рис.3) изменения во времени солености прибрежных вод (снижения которой, как было показано выше, обусловлено подземным стоком) и изменениями во времени
атмосферных осадков.

Рис.3 Временная изменчивость изменения солености в прибрежной зоне и атмосферных осадков в г. Одесса

На рис. 3 показано, что после интенсификации подземного водообмена и соответствующего падения солености, через несколько суток в результате интенсивного испарения с влажной почвы выпадают ливневые осадки.

В заключение следует отметить, что на основании фактического материала впервые показано определяющее влияние подземного водообмена на изменение климата в масштабе от сезонного до межгодового и, в частности, на изменение солевого режима морей, влекущего за собой трансформацию видового состава.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.