Увлажнение областей внутреннего стока Евразии

Бабкин, Алексей Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Увлажнение областей внутреннего стока Евразии
ВАК РФ 25.00.27, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Увлажнение областей внутреннего стока Евразии"

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РФ Российский государственный гидрометеорологический университет

На правах рукописи УДК 556.555.2

БАБКИН Алексей Владимирович

УВЛАЖНЕНИЕ ОБЛАСТЕЙ ВНУТРЕННЕГО СТОКА ЕВРАЗИИ (НА ПРИМЕРЕ БАССЕЙНОВ АРАЛЬСКОГО МОРЯ, КАСПИЙСКОГО МОРЯ И ОЗЕРА БАЛХАШ)

25.00.27 - гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в Российском государственном гидрометеорологическом университете

Научный консультант:

доктор географических наук, профессор К.В. Кондратович Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор P.IC. Клиге доктор географических наук, профессор A.M. Догановский доктор географических наук И.И. Борзенкова

Ведущая организация: Институт озероведения РАН

Защита диссертации состоится 28 июня 2005 г. в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д.212.197.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Российском государственном гидрометеорологическом университете по адресу: Малоохтинский пр., д. 98.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского

государственного гидрометеорологического университета по адресу

Малоохтинский пр., д. 98.

Отзывы на автореферат просьба присылать по адресу: 195196] (янЛЛ - J Малоохтинский пр., д. 98, ученому секретарю диссертационного совета В.Н. Воробьеву.

Автореферат разослан _25_ мая 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, ур.Н. Воробьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Динамика увлажнения суши, колебания во времени и по территории атмосферных осадков, стока, испарения с поверхности воды и речных бассейнов является одной из центральных проблем гидрометеорологии. Она издревле привлекала внимание ученых многих стран мира. Актуальность'этой проблемы вытекает из того особого положения, которое занимает гидросфера, атмосфера, литосфера и криосфера 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. Этот процесс функционирует постоянно, начиная с периода появления воды на Земле и образования гидросферы.

Опираясь на исследования многих ученых мира по оценке колебаний уровня воды Мирового океана, запасов воды в ледниках и состояния гидрографической сети в позднем плейстоцене в настоящей работе дана оценка динамики увлажнения земного шара, а также областей внутреннего стока Евразии (бассейнов Каспийского моря, Аральского моря и озера Балхаш) за длительный интервал времени, продолжительностью 115000 лет. При этом уровень является своеобразным индикатором - показателем перераспределения вод между океаном и сушей, а также характеристикой ее увлажнения.

Общая увлажненность континентов и регионов суши в различные геологические периоды отражена в изменении гидрологического режима озер. Озера являются существенным звеном континентальной части гидросферы. Среди многочисленных озер особое значение для изучения гидроклиматических, условий прошлого имеют бессточные водоемы, расположенные в областях внутреннего стока. Уровни воды и площади таких водоемов являются индикаторами изменения увлажненности обширных континентальных регионов.

На протяжении последних четырех десятилетий на земном шаре происходит рост температуры воздуха, который влияет на распределение сумм осадков, влажности воздуха, на элементы водного баланса речных бассейнов, бассейнов морей и озер, а также на отдельные отрасли экономики. В одних регионах увеличение температуры воздуха вызывает благоприятные, а в других - неблагоприятные последствия. Среди многих регионов земрэге д .которых „изменения климата могут быть значительными при увел|гчени^|^Щ^|,^%Й1|ера-

......................................—Л

туры, особое положение занимают обширные площади областей внутреннего стока. К таким территориям относятся, в частности, бассейны Каспийского и Аральского морей и озера Балхаш.

Изучение колебаний площадей и уровней озер, атмосферных осадков и притока 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. 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:

1) предложена система четырехчленных уравнений Мирового водного баланса, описывающая взаимосвязь вод Мирового океана и суши. Рассмотрено ее решение для периодов позднего плейстоцена. Получены данные для указанного времени по всем элементам водного баланса, характеризующих увлажнение сугаи;

2) 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;

3) детально рассмотрен водный баланс Пра-Волги, включая его "озерный" и "ледовый" водосборы;

4) выявлен механизм и получены количественные данные о функционировании Великой западной приледниковой системы стока на пространствах: а) р. Обь - Палео-Арал; б) Палео-Арал - Палео-Каспий; в) "ледовый" и "озерный" водосборы Пра-Волги - бассейн самой реки - Палео-Каспий; г) Палео-Каспий -Новоэвксинский бассейн;

5) развит теплобалансовый подход к исследованию увлажнения областей внутреннего стока в геологическом прошлом и на примере Палео-Балхаша предложен метод выявления взаимосвязи между состоянием увлажнения и ландшафтными особенностями областей внутреннего стока;

6) развито положение о равновесном состоянии водоема, разработаны методы, позволяющие оценивать скорость и время перехода водоема из одного равновесного состояния в другое;

7) получено приближенное решение дифференциального уравнения водного баланса озера. 'Динамика его характеристик (уровня, площади, испарения с водной поверхности) при колебаниях притока в него вод рассмотрена в рамках единого подхода к изучению и описанию колебаний систем различной физической природы;

8) разработана математическая модель для оценки периодичностей в характеристиках увлажнения суши. Показано ее использование для прогнозирования указанных характеристик на ближайшие годы. На независимом материале осуществлена проверка прогнозов уровня Каспийского моря;

9) предложена математическая модель, описывающая реакцию элементов водного и теплового режимов суши на изменения атмосферных осадков.

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, монографий, 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 защиты являются разработанные автором:

1) научная концепция, методология и результаты оценки увлажнения (элементов водного и теплового балансов) бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш в периоды позднего плейстоцена;

2) методы, математические модели и результаты исследований увлажнения в современный период и в ближайшей перспективе.

Новизна работы заключается в том, что:

1) 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;

2) предложена концепция исследования увлажнения бассейнов Каспийского моря и Аральского моря в периоды позднего плейстоцена с использованием данных по колебаниям уровня Мирового океана и запасам воды в ледниках;

3) 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-Болги -бассейн Пра-Волги - Каспийское море;

4) развит тештобалансовый подход к оценке колебаний параметров бессточных озер в геологическом прошлом;

5) разработан метод, позволяющий оценивать скорость и время перехода водоема из одного равновесного состояния в другое;

6) предложена дифференциальная форма записи уравнения водного баланса бессточного озера, позволившая вскрыть общие черты колебаний характеристик объектов различной физической природы;

7) предложен метод оценки реакции параметров водоема на изменения притока в него вод;

8) разработана математическая модель и осуществлено моделирование влияния изменений атмосферных осадков на элементы водного и теплового балансов областей внутреннего стока;

9) 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 можно использовать в курсах лекций но отдельным разделам палеоклиматологии, палеогидрологии и гидросфере, а также в научной деятельности.

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, предложенные подходы могут быть использованы при разработке методик метеорологических и гидрологических прогнозов с большой заблаго-временностью.

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:

1. Администрации Санкт-Петербурга по итогам конкурса персональных грантов за 2000 г.

2. Правительства Санкт-Петербурга по итогам конкурсов персональных грантов молодых кандидатов наук за 2002 и 2003 гг.;

3. Министерства образования России и Администрации Санкг-Петербурга (Грант РБ02-1.5-303 за 2002-2004 гг.);

4. Президиума РАН за 1997-2003 гг. (научная стипендия для молодых ученых);

5. 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:

1. Диплом за доклад на конференции "Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже третьего тысячелетия" (Томск, 2000);

2. Диплом победителя Санкт-Петербургского конкурса персональных грантов 2000 года для студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов (АСП N300035);

3. Диплом победителя конкурса грантов 2002 года для молодых кандидатов наук вузов Санкт-Петербурга (АСП N602006);

4. Диплом победителя конкурса грантов 2003 года для молодых кандидатов наук вузов Санкт-Петербурга (АСП N603006);

5. 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);

6. 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;

7. Юбилейная памятная медаль "За преданность науке" Дирекции проекта "Политехнический симпозиум: Молодые ученые - промышленности СевероЗападного 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 conséquences 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 régions", 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 LAHR, 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.

Основные защищаемые положения

На защиту вынесено 10 групп научных положений и результатов исследований:

1. Метод оценки и данные о современном водном балансе бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш.

2. Научная концепция о взаимосвязи увлажнения регионов суши и уровня Мирового океана.

3. Комплекс научных вопросов, связанных с исследованием функционирования Великой западной приледниковой системы стока на пространствах а) р. Обь - Палео-Арал; б) Палео-Арал - Палео-Каспий; в) "ледовый" и "озерный" водосборы Пра-Волги - бассейн самой реки - Палео-Каспий; г) Палео-Каспий -Новоэвксинский бассейн.

4. Научная концепция, методология исследования увлажнения и его реконструкции для бассейнов Аральского моря и Каспийского моря в периоды позднего плейстоцена с использованием данных по колебаниям уровня Мирового океана и запасам воды в ледниках.

5. Реконструкция климатических условий и увлажнения бассейна Палео-Бал-хаша в периоды двух трансгрессий (максимума Валдайского оледенения и оптимума голоцена) с использованием усовершенствованного теплобалансового подхода.

6. Методология и исследование взаимосвязи уровня и элементов водного баланса внутренних водоемов суши при их переходах из одного равновесного состояния в другое.

7. Модель взаимосвязи колебаний уровня водоема и элементов его водного баланса, разработанная на основе использования единого подхода общей теории колебаний.

8. Метод оценки периодичностей в элементах водного баланса замкнутых водоемов.

9. Методология учета выявленных периодичностей для целей долгосрочных прогнозов увлажнения (элементов водного баланса озер).

10. Математическая модель исследования динамики водно-теплового режима засушливой территории при изменении атмосферных осадков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность проблемы - динамики увлажнения областей внутреннего стока Евразии (бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш) в прошлом, настоящем и в ближайшем будущем, сформулированы цель и задачи исследований, предмет защиты, новизна, основные научные положения, представляющие предмет защиты. В нем отражены научная и практическая значимость работы, сведения об ее апробации, публикациях по теме, а также кратко изложено содержание работы.

В первой главе рассматриваются закономерности распространения областей внутреннего стока и внешнего стока на земном шаре, бассейны Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш; а также дано описание Великой западной приледниковой системы стока Вюрмского оледенения, составной частью которой являлись Лалео-Арал и Палео-Каспий (Гросвальд М.Г., 1997).

В период позднего плейстоцена в северной части Евразии находился сплошной ледниковый покров. Этот покров служил своеобразным ледовым барьером, преграждавшим реки, сбрасывавшие ранее свои воды в Северный Ледовитый океан. Это обстоятельство было основной причиной перестройки существовавшей ранее гидрографической сети (Квасов Д.Д., 1976; Гросвальд М.Г., 1997 и др.). В указанный период происходило образование очень больших по площади озерных систем. Эти системы являлись составной частью существовавших тогда двух Великих приледниковых систем стока - западной и восточной.

В эпоху максимума Валдайского оледенения (М.Г. Гросвальд, 1997) пресноводные бассейны и протоки западной системы, связанные с бассейнами Арала и Каспия, простирались от Верхоянского хребта до Альп. Оки собирали воду с площади, которая примерно была равна 21 млн. км2. Главными элементами этой системы являлись Лено-Вилюйское озеро, Мансийское море, Палео-Арал, Хвалынское море. Суммарная площадь водной поверхности этих морей и озер, а также более малых водоемов, превышала 3.0 млн. км2. Весь, сток западной системы поступал в Новоэвксинский бассейн (в современное Черное море), а из него - в Эгейское. Таким образом, часть стока рек Оби, Енисея и Лены в итоге достигала Средиземного моря.

В начале 60-х годов XX века уровень Аральского моря составлял порядка 53.0 м. Под влиянием антропогенного фактора на начало 1992 г. его отметка была равна лишь 37.3 м (Турсунов A.A., 2002; Глазовский Н.Ф., 1990; и др.).

Общие представления о распределении по территории элементов увлажнения бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и Балхаш-Ала-Кольских озер можно получить при анализе карт атмосферных осадков, речного стока и испарения (Атлас Мирового водного баланса, 1974). Данные об элементах водного баланса бассейнов Аральского моря, Балхаш-Ала-Кольских озер и Каспийского моря, оцененные для современного периода, приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Водный баланс бассейнов Аральского моря, Балхаш-Ала-Кольских озер и Каспийского моря в современный период, мм/год

Элементы баланса Бассейн Аральского Балхаш-Ала- Бассейн Кас-

моря Кольский бассейн пийского моря

Испарение 243 282 429

Сток 64 67 144

Осадки 307 349 573

Испарение с поверхности бассейна Аральского моря и Балхаш-Ала-Кольских озер и речной сток оценивались путем планиметрирования карт испарения и стока (Атлас Мирового водного баланса, 1974). Атмосферные осадки оценены как сумма указанных элементов водного баланса.

Для бассейна Каспийского моря значения элементов водного баланса взяты из монографии (Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли, 1974).

Из данных таблицы 1 видно, что из трех рассматриваемых водосборов наиболее увлажненным является бассейн Каспийского моря (осадки равны 573 мм/год), а менее увлажненным - Аральского моря (осадки равны 307 мм/год). Наиболее благоприятные условия формирования стока характерны для бассейна Каспийского моря: коэффициент стока равен 0.25. Для двух других бассейнов его значение примерно равно 0.20.

Вторая глава посвящена исследованию увлажнения бассейнов Каспийского моря, Аральского моря и озера Балхаш в геологическом прошлом (в позднем плейстоцене). В геологическом прошлом увлажнение отдельных территорий суши существенно отличалось от современного (Зубаков В.А., 1986; Зубаков В.А., Борзенкова И.И., 1983; Варущенко С.И., Варущенко А.Н., Клиге Р.К., 1987; и др.). Оно было обусловлено соответствующими соотношениями элементов водного баланса Мирового океана и суши. В многочисленных работах (Калинин Г.П., Клиге Р.К., Шлейников В.А., 1976; Джон Б., Дербишер Э., Фейрбридж Р. и др., 1982; Гросвальд М.Г., 1987; Клиге Р.К., 1985; 1992; 1998; Гросвалъд М.Г., Глазовский Н.Ф., 1988; Марков К.К., Суетова И.А., 1964; Мысливец и др., 1976; Селиванов А.О., 1996; и др.) показаны изменения уровня Мирового океана на нашей планете в прошлом, достигавшие 100 - 400 м и более, по сравнению с его современным положением.

На рисунке 1 показаны колебания уровня Мирового океана в позднем плейстоцене на протяжении 115000 - 8000 лет тому назад (Атлас снежно-ледовых ресурсов мира, 1997). В этот период времени области внешнего и внутреннего стока имели, естественно, значительно различающиеся соотношения в элементах водного баланса, по сравнению с современным периодом. Эти соотношения, главным образом, определялись водообменом Мирового океана и суши, приводившим к изменениям климатических условий на континентах и островах, в равнинных и горных областях. Поэтому изучение водного баланса земного шара в прошлом имеет основополагающее значение не только для исследования современного состояния увлажнения, но также и для реконструкции климата в прошлом и его оценки в ближайшем будущем.

Уровень океана, м

Возраст, тыс. лет назад

Рисунок 1 - Изменение уровня Мирового океана в период позднего плейстоцена

В работах по оценке современного Мирового водного баланса использовалась система трехчленных уравнений (Брикнер Е.А., 1905; Львович М.И., 1974;

Соколов A.A., 1974; и др.). Применение системы трехчленных уравнений при исследовании элементов водного баланса в прошлые эпохи заруднителыю, поскольку она не учитывает изменения запасов воды в Мировом океане (на суше). В настоящем исследовании предложена система четырехчленных уравнений водного баланса Мирового океана и суши, учитывающая накопление либо убыль запасов воды в них:

1\+Y ~ Ех = ±U , (1)

P7-Y-E2=*U. (2)

где Рги Рз- атмосферные осадки, выпадающие соответственно на поверхности океана и суши, км3/год;

Y - речной сток (приток вод в Мировой океан), км3/год;

Ei и Ii? - испарение соответственно с поверхности океана и суши, км3/год;

U - накопление (либо убыль) запасов воды в океане (либо на суше) за рассматриваемый период времени.

Оценка элементов водного баланса земного шара осуществлялась для следующих периодов позднего плейстоцена: 1) 115000 - 100000 лет назад; 2) 100000 - 70000 лет назад; 3) 70000 - 50000 лет назад; 4) 50000 - 18000 лет назад; 5) 18000 - 8000 лет назад.

Определение элементов водного баланса земного шара производилось по специально разработанной методике. В частности, для суши (бассейн Северного Ледовитого океана и Антарктиды) оценивались осадки, участвующие в формировании поверхностного (жидкого) стока, а также ледникового стока, айсбергового стока и стока подземных вод, недреиируемых реками (Книге Р.К., Данилов И.Д, Конищев В.Н., 1998; Джамалов Р.Г., Зекцер И.С., Месхетели A.B., 1977).

Отдельно определялись элементы стока (поверхностный, ледниковый с учетом поступления айсбергов, подземный, не дренируемый реками) и суммарный, включающий указанные составляющие. С учетом этих составляющих в современный период объем осадков больше в 1.28 раза их суммы, затраченной только на поверхностный сток. Это соотношение было использовано для оценки общей суммы осадков исследуемой территории. Изменение запасов воды на суше (в океане) оценивалось с использованием рисунка 1 по данным о запасах воды в ледниках. Испарение с океана и суши оценивалось согласно системе выражений (1) - (2).

Водный баланс Мирового океана для периодов позднего плейстоцена оценивался следующим образом: 1) принималось, что соответствующие изменения атмосферных осадков, выпадавших на акваторию Северного Ледовитого океана, определяли изменения их сумм для всего Мирового океана; 2) сток с территории суши в океан приравнивался к притоку в него поверхностных вод; испарение с поверхности Мирового океана оценивалось по выражению (1).

Установлено что в период максимального развития оледенения (50000 -18000 лет тому назад) происходило значительное падение уровня Мирового океана и резкое нарастание оледенения на суше. Примерно 1215 км3 воды ежегодно изымалось из океана и накапливалось на суше. Для этого периода было характерно снижение величин и интенсивности всех процессов водообмена между сушей и океаном, по сравнению с современным периодом: осадков на суше - на 6.4 %, испарение влаги с ее поверхности - на 13.2%,стока в океан - на 0.6%. На поверхность океана осадков выпадало на 0.6% меньше, а испарение было меньше современной величины на 0.3%.

В период дегляциации (18000 - 8000 лет назад) происходило быстрое таяние ледников, объем вод на суше сокращался в среднем на 6480 км3/год. В это время атмосферные осадки на суше, испарение и сток увеличивались по сравнению с предыдущим периодом. Однако, осадки были ниже современного значения на 3.2%, сток - на 0.3%, а испарение было выше на 3.1%. Атмосферные осадки, выпадавшие на поверхность океана, были ниже современных значений на 0.3%, а испарение с его поверхности - на 1.5%.

Элементы водного баланса суши в позднем плейстоцене являются фоновыми характеристиками ее увлажнения для этого периода. Региональные изменения увлажнения суши, в отличие от общего для земного шара, были более значительными. Рассмотрим эти изменения'на примере бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш.

Водный баланс бассейна Аральского моря для периодов позднего плейстоцена рассчитывался следующим образом:

1) слой осадков в соответствии с исследованиями (Борзенкова И.И., 1992; Предстоящие изменения климата, 1991) для периода максимума Валдайского оледенения принимался для рассматриваемого бассейна на 50 мм/год больше современного значения. Для остальных периодов позднего плейстоцена выполнялась оценка изменений атмосферных осадков относительно современного значения АЛ методом пропорций (пропорционально значениям запасов воды в ледниках). Осадки за конкретный расчетный интервал позднего плейстоцена Л оценивались по сумме их современного значения Р и соответствующей величины АР;;

2) для оценки испарения с поверхности бассейна Палео-Арала необходимы сведения о сумме положительных температур воздуха. Эта сумма для теплого периода года б современных условиях определялась по данным, приведенным в Атласе (Физико-географический атлас мира, 1964), а ее уменьшение для периода максимума оледенения принималось в соответствии с работами (Борзен-кова И.И., 1992; Атлас снежно-ледовых ресурсов мира, 1997). Путем вычитания из месячных температур отдельных метеорологических станций за теплый период года значений 4 °С (для станций, расположенных на равнине) и 7 °С для станций горных районов и осреднения полученных величин определялось среднее значение At для периода максимума оледенения. Для остальных расчетных периодов аналогичные разности сумм положительных температур оценивались методом пропорций (пропорционально запасам воды в ледниках). Эти разности соответствующих расчетных интервалов времени суммировались с температурой воздуха современного периода. Таким путем были определены положительные температуры воздуха и суммы положительных температур для рассматриваемых интервалов плейстоцена.

Определялись параметры pi, равные отношению сумм положительных температур рассматриваемых периодов плейстоцена к современной сумме положительных температур. Параметры |3i для периодов плейстоцена 115000 - 100000; 100000 - 70000; 70000 - 50000; 50000 - 18000 лет тому назад оказались равными: ft = 0.967; fe = 0.796; р3 = 0.872; р4 - 0.684.

Для современного периода по данным об осадках и испарении обратным путем оценивалось максимально-возможное испарение Ет, а для остальных интервалов плейстоцена его значение корректировалось путем умножения на соответствующий параметр Pi. Таким образом, для оценки испарения Еу с поверхности бассейна Аральского моря для отдельных периодов позднего плейстоцена использовалась формула Э.М. Ольдекопа в виде:

(3)

Речной сток в бассейне Палео-Арала (водные ресурсы бассейна) оценивался по разности атмосферных осадков и испарения. Средние за рассматриваемые периоды значения изменений запасов воды в ледниках, в виду их малости, в расчетах по формуле (3) не учитывались. Данные о водном балансе Далео-Арала в периоды позднего плейстоцена приведены в таблице 2.

Для современного периода существует несколько оценок водного баланса Аральского моря (Асарин, 1975; Водные ресурсы и водный баланс территории

Советского Союза, 1967; Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли, 1974; Водные ресурсы СССР и их использование, 1987; и др.). В настоящем исследовании для площади Аральского моря, равной 64100 км2, (1926 - 1960 гг.) приняты данные об элементах водного баланса, опубликованные в монографии (Водные ресурсы СССР и их использование, 1987): атмосферные осадки, выпадающие на зеркало озера, равны 8.7 км'/год, приток вод к озеру - 54.7 км3/год (Асарии А.Е., 1973; 1975), испарение с поверхности озера равно 64.1 км3/год.

Таблица 2 - Водный баланс Аральского моря в периоды позднего плейстоцена, км3/год

Периоды, тыс. лет тому назад Элементы баланса Отток в Каспийское море

осадки приток испарение изменение запасов воды

115-100 9.7 59.8 67.3 2.2 1.78

100-70 20.2 90.9 104 7.4 5.92

70-50 15.4 75.2 89.8 0.8 0.64

50-18 44.6 118+59 163 58.6 46.7

1926-1964 гг. 8.7 54.7 64.1 -0.7

Для периода максимума Валдайского оледенения площадь акватории Аральского моря составляла 240000 км2 (Атлас снежно-ледовых ресурсов мира, 1997).

Элементы водного баланса Палео-Арала для расчетных периодов позднего плейстоцена определялись следующим образом: значения притока вод в море оценивались по данным о водных ресурсах бассейна этого водоема с учетом их потерь в естественных условиях на испарение и фильтрацию в руслах и дельтах впадающих в него рек (Асарин А.Е., 1973; 1975).

Испарение в период максимума оледенения принималось равным 680 мм/год. В остальные периоды оно корректировалось на соответствующие параметры ¡3,- для моря. Осадки принимались в период максимума оледенения на 50 мм/год больше современных. В другие периоды плейстоцена они определялись аналогично, как для бассейна моря.

В настоящих исследованиях реконструируются увлажнение бассейна Каспийского моря и водный баланс этого водоема в периоды последней ледниковой эпохи (периоды позднего плейстоцена), продолжительностью более 100000 лет.

На климат, гидрографию и водный режим рек Европейской части России в периоды позднего плейстоцена оказывали влияние два ледниковых щита: Скандинавский и Карский (Атлас снежно-ледовых ресурсов мира, 1997). Истоками р. Волги в это время являлись p.p. Ока и Унжа, а Верхняя Волга до современного створа у г. Плеса не относилась к ее бассейну. Верхняя Кама впадала в р. Вычегду. Однако, в это время вследствие наличия сплошного ледникового покрова бассейны Волги и Камы существенно увеличивались. По оценкам (Квасов Д.Д., 1968; 1976) площадь "ледового" бассейна Волги в этот период составляла 1.3 млн. км2.

В настоящих исследованиях границы "ледового" водосбора Волги приняты в соответствии с работой (Квасов Д.Д., 1976). Объем льда "ледового" водосбора Волги для периода максимума Валдайского оледенения по данным работы (Атлас снежно-ледовых ресурсов мира, 1997) составил 2.15-Ю6 км3, что соответствует объему воды в 1.935-106 км3. Объем воды в ледовом покрове бассейна в другие расчетные периоды позднего плейстоцена определялись в соответствии с их изменениями на земном шаре с учетом изменения уровня Мирового океана (см. рисунок 1). Установлено, что в период 115000 - 100000 лет тому назад запасы воды в "ледовом" водосборе Волги составили около 186000 км3. Эти запасы были сосредоточены, главным образом, на шельфе в местах зарождения ледников. В остальные исследуемые периоды запасы воды во льдах были значительно больше. Ледники находились не только на шельфе, но и в пределах материковой части "ледового" водосбора Пра-Волги.

Около 80000 лет назад началось резкое падение уровня океана. Это падение вероятно было вызвано перемещением ледовых масс с шельфа на материк, консервацией атмосферных осадков на суше и сокращением объемов притока вод с территории суши в океан. Примерно 73750 лет назад ледники перегородили реки, несущие свои воды в Северный Ледовитый океан. На суше начали формироваться многочисленные приледкиковые озера. Именно с этого времени начали функционировать "озерный" и "ледовый" бассейны Пра-Волги.

Существенный научный интерес представляет водным баланс бассейна Па-лео-Каспия в ледниковый период. Этот баланс определялся путем суммирования однотипных элементов водного баланса всех речных, "озерного" и "ледового" водосборов бассейна Палео-Каспия.

Атмосферные осадки в пределах "ледового" водосбора принимались по данным работы (Квасов Д.Д., 1976) равными 200 мм/год для периода максимума Валдайского оледенения. Для остальных расчетных периодов позднего плейстоцена изменения в суммах осадков определены пропорционально запасам воды в ледниках.

Испарение с поверхности речных, и "ледового" водосборов определялось по формуле Э.М. Ольдекопа (3). Для "ледового" водосбора при этом учитывались изменения запасов воды в ледниках и вынос снега с его поверхности.

Испарение с поверхности "озерного" бассейна в расчетные периоды позднего плейстоцена определялось путем введения параметров ¡3» оцениваемых аналогично как и для бассейна Палео-Арала, к сумме испарения с водной поверхности в современный период (Чеботарев А.И., 1968). Сток определялся по разности осадков и испарения.

Итоговые данные для бассейна Каспийского моря для периода Вюрмского оледенения приведены в таблице 3. Видно, что в период 50000 - 18000 лет назад значение стока (водных ресурсов) в бассейне Палео-Каспия достигало 751.6 км3/год, а коэффициент стока в 2 раза превышал его современное значение.

Таблица 3 - Водный баланс бассейна Каспийского моря в периоды наступления и деградации оледенения, км3/год

Периоды, тыс. лет тому назад Осадки Испарение Сток Аккумуляция Коэффициент стока

115-100 1057 789 268 0.254

100-70 1065 669 391 4.8 0.369

70-50 1638 1052 605 -19.0 0.365

50-18 1387 596 752 39.0 0.558

115-18 1288 743 535 10.4 0.419

18-15 1338 1160 373 -195.4 0.243

15-14 1190 994 293 -96.8 -0.228

14-13 982 787 195 0.198

13-9 1074 841 236 -3.0 0.219

9-8 1133 882 251 0.222

18-8 1161 951 280 -69.5 0.225

Современный период 1271 933 338 0.266

Из таблицы 3 видно, что период деградации оледенения в целом был засушливым. Коэффициент стока за этот период составил 84.6% от современного значения.

С целью характеристики увлажнения бассейна Каспийского моря по величинам его элементов водного баланса и выявления функционирования Великой западной приледниковой системы стока на пространствах: "ледовый" и "озер-

ный" водосборы Пра-Волги - Г1ра-Волга - Каспийское море, другие реки, впадающие в Палео-Каспий, Палео-Каспий - Манычско-Азовская река - Ново-эвксинекий бассейн, эти компоненты были рассчитаны для рассматриваемого лалео-водоема для периодов наступления и деградации оледенения позднего плейстоцена. Приближенная оценка элементов водного баланса Палео-Каспия для периода максимума Валдайского оледенения производилась ранее (Квасов Д.Д., 1976; Калинин ГЛ., Марков К.К.. Суетова Л.А., 1966; Рычагов Г.И., 1977; 1997). Однако, в этих исследованиях осадки не корректировались на их недоучет при измерении (на влияние скорости ветра, испарения из прибора и смачивания его стенок).

Для оценки элементов водного баланса Палео-Каспия в периоды наступления оледенения в Северном полушарии в качестве исходных данных использовались их современные значения (Викулина З.А., Кашинова Т.Д., Натрус A.A.. 1975). При этом необходимо располагать данными о притоках в него вод и площадях акватории моря в расчетные отрезки времени.

Водные ресурсы Палео-Каспия, сформировавшиеся тогда в его бассейне, отличались от величин притока в него вод, вследствие потерь части их на испарение и фильтрацию. В современных условиях в низовьях рек, относящихся к бассейну Каспийского моря, суммарные потери стока составляют 7.74% от величины их водных ресурсов (Шикломанов И.А., 1976; Шикломанов И.А., Кожевников В.П., 1974; Цыценко К.В., 1999; и др.). С учетом этих процессов был осуществлен переход от значений стока в бассейне Палео-Каспия в исследуемые периоды плейстоцена к расчетному притоку вод в этот водоем (с учетом стока из Палео-Арала). Расчетные значения притока вод были использованы для оценки площадей водной поверхности в периоды позднего плейстоцена. В исследованиях (Атлас снежно-ледовых ресурсов мира, 1997) площадь водной поверхности Палео-Каспия в период максимума оледенения оценена в 920000 км2. В другие интервалы времени эти площади были оценены методом пропорций: пропорционально значениям расчетного притока.

Атмосферные осадки в период максимума оледенения, выпадавшие на акваторию моря, оценивались с учетом их изменений, по сравнению с современным периодом, приведенных в работе (Борзенкова И.И., 1992) для трех частей водоема: современной, дополнительной юго-западной и дополнительной северовосточной. В остальные периоды плейстоцена для каждой из частей моря изменения осадков определялись методом пропорций (пропорционально запасам воды в ледниках). Эти изменения суммировались с соответствующими современными данными об осадках. Методом среднего взвешенного (взвешивание

на полные площади моря в расчетные периоды позднего плейстоцена) оценивались окончательно значения атмосферных осадков в исследуемые интервалы времени.

Испарение с поверхности Палео-Каспия в периоды позднего плейстоцена оценивалось отдельно для трех указанных выше его частей с использованием данных по параметрам ßj, рассчитанных аналогично, как и для Палео-Арала на основе карты, приведенной в работе (Борзенкова И.И., 1992). Общие значения параметров ß; определялись методом среднего взвешенного (с учетом доли его указанных выше дополнительных площадей в обшей площади водоема).

Путем умножения численных значений полученных параметров для Палео-Каспия на величину испарения с поверхности моря в современный период были получены оценки данного элемента баланса для всех расчетных интервалов времени.

Вследствие увеличения площади водной поверхности Палео-Каспия в периоды наступления оледенения позднего плейстоцена площадь его бассейна уменьшалась. Была выполнена оценка уменьшения притока вод в Палео-Кас-пий из-за сокращения этой площади и в полученные ранее величины расчетного притока вод в море были введены поправки. Результаты оценки основных элементов водного баланса Палео-Каспия для периодов наступления оледенения позднего плейстоцена указаны в таблице 4.

Из таблицы 4 видно, что приходная часть уравнения водного баланса Палео-Каспия превышала расходную во все периоды наступления оледенения, за исключением первоначального (115000 - 100000 лет тому назад). Поэтому сток по Маныч-Азовской реке вероятнее всего существовал значительно раньше, чем предполагалось в исследованиях (Квасов Д.Д., 1976). В период максимума оледенения значение стока превышало 300 км3/год, что в 3.5 раза больше оценки (Квасов Д.Д., 1976) и в 4 раза меньше оценки М.Г. Гросвальда (Клиге Р.К., Данилов И.Д., Конищев В.Н., 1998).

Б таблице 4 приводятся также данные о водном балансе Палео-Каспия в периоды деградации оледенения. Из этой таблицы видно, что в период 18000 -15000 лет назад, вероятно, осуществлялся небольшой сток из Палео-Каспия по Манычско-Азовской реке в Новоэвксинский бассейн и в залив Кара-Богаз-Гол. В последующие периоды запасы воды в Палео-Каспии стали убывать, а его уровень понижаться. Получено, что в период 14000 - 13000 лет тому назад уровень Палео-Каспия упал на 37 м по сравнению с современным. В целом, за период отступания оледенения (18000 - 8000 лет тому назад) уровень Палео-Каспия был ниже современного на 8.65 м.

Таблица 4 - Водный баланс Палео-Каспия в периоды развития и деградации оледенения на земном шаре, км7год

Периоды плейстоцена, тыс. лет тому назад; Элементы баланса ■ Разность прихода и испарения Сток из Палео-Каспия

Осадки приток испарение приход вод

115-100 65.2 251.6 318.0 316.8 -1.2

100-70 143.0 350.0 404.0 493.0 89.0 66.0

70-50 207.5 548.4 626.8 755.9 129.1 124.5

50-18 295.0 719.4 697.7 1014.4 316.7 313.3

18-15 133.0 375.8 473.2 508.8 35.6 31.6

15-14 98.0 273.1 379/7 371.1 -8.6

14-13 52:7 181.9 259.6 234.6 -25.0

13-9 63.6 218.4 305.7 282.0 -23.7

9-8 67.7 233.1 325.8 300.8 -25.0 —..........

18-8 87.2 268.9 360.8 356.1 -4.7

Геологические и геоморфологические данные свидетельствуют о значительной изменчивости площадей и уровней озер Балхаш-Ала-Кольского бассейна (Балхаша, Ала-Коля, Сасык-Коля, Уялы, Джаланаш-Коля и др.) Проведена реконструкция гидролого-климатических условий существования озер во время трансгрессий максимума Вюрмского оледенения и климатического оптимума голоцена.

Исследования проводились с помощью модели, описывающей взаимосвязь элементов теплового и водного балансов озера и его бассейна, предложенной в работах (КШгЬасИ ХЕ, 1980; Бабкин А.В., 1997; ВаШп А.У., 2002). Поверхность бассейна озера, начиная от водораздела, рассматривалась в виде двух типов ландшафта, последовательно сменявших друг друга: 1) лед (ледник); 2) безледная суша бассейна и водная поверхность озера.

Уравнение теплового баланса, использованное в расчетах, имеет следующий вид:

= (4)

1 + В0 1 + вв

где Р - среднее по площади бассейна годовое количество осадков, мм/год;

Ь - удельная теплота парообразования, (Вт год)/(мм м2);

Л& Дв - годовые значения радиационного баланса озера и суши, Вт/м2;

Bq, Вц - годовые значения отношения Боуэна озера и суши, в долях от 1 ;

Ни - испарение с поверхности ледника, мм/год; а о, ав, а а - весовые коэффициенты для площади озера, безледной суши и ледника, т.е. их сумма тождественно равна 1.

Для Балхаш-Ала-Кольского палеоозера параметр а0 равен отношению суммарной площади акваторий Балхаша, Ала-Коля, Сасык-Коля, У ялы и Джала-наш-Коля к площади их общего бассейна, которая по данным работы (Шнит-ников A.B., 1976) составляет 501000 км2. Значения R0 и В0 принимались по работе (Адаменко В.Н., 1985), а данные о радиационном балансе и отношении Боуэна для суши определены по картам изолиний (Будыко М.И., 1971).

При проведении расчетов по формуле (4) учитывалась связь между площадью ледника, климатическими характеристиками озера и безледной суши бассейна. Взаимосвязь между атмосферными осадками и испарением с поверхности безледной суши оценивалась с помощью формулы Э.М. Ольдекопа.

Установлено, что с увеличением площади оледенения площадь озера растет по мере сокращения территории безледной суши бассейна при любом количестве выпадающих осадков. В результате расчетов получено, что во время климатического оптимума голоцена в Балхаш-Ала-Кольском бассейне осадков выпадало на 110 мм/год больше, чем в современный период. Эти результаты согласуются с оценками работы (Предстоящие изменения климата, 1991), где указано, что во время климатического оптимума голоцена осадки в рассматриваемом районе превышали их современные значения на 100 - 150 мм/год.

Во время максимума Валдайского оледенения осадки в районе Балхаш-Ала-Кольского бассейна превышали их современное значение на 50 мм/год (Борзен-кова И.И., 1992). При указанной сумме атмосферных осадков оледенение, по данным расчетам, занимало 25% от площади бассейна, фактически охватывая всю его горную часть. Примерно эта же величина оледенения в рассматриваемом бассейне получена в работе (Атлас снежно-ледовых ресурсов мира', 1997).

Для оценки масштаба изменений климатических условий в периоды Валдайского оледенения и оптимума голоцена относительно современной эпохи были оценены значения радиационного индекса сухости безледной суши -R/LP (Будыко М.И., 1971). В настоящее время радиационный индекс сухости близок к его значению на границе пустынной и полупустынной природных зон.

Во время трансгрессии оптимума голоцена индекс сухости рассматриваемого бассейна примерно равнялся его значению на границе полупустынной и степной зоны. Во время Валдайского оледенения максимальная трансгрессия происходила при доминировании степного ландшафта в безледной части бассейна. Таким образом, подтверждается вывод (К.В. Курдюков, 1952) о том, что

огромный Балхаш-Ала-Кольский водоем позднего плейстоцена мог существовать в климатических условиях близких к современным, когда преобладающий в настоящее время пустынно-полупустынный ландшафт его бассейна сменялся сухой степью (Бабкин А.В., 1997; 2002).

В третьей главе представлены основы методологии исследования изменений площади, уровня и элементов водного баланса озер. Развиваются положения, связанные с понятием равновесного состояния водоема, впервые предложенного в работе (Зайков Б.Д., 1946).

Охарактеризуем произвольный водоем суммарным притоком воды в него J (суммой притока речных вод, подземного притока и атмосферных осадков, выпадающих на его акваторию), испарением с его поверхности оттоком вод Я, площадью акватории 5 и уровнем воды Н. Зависимости между уровнем и площадью озера, испарением с поверхности его акватории и площадью, оттоком вод и его уровнем упрощенно представим линейными:

Н = к8 + к\ (5)

£ = еЗ + е\ (б)

Л = гН I- г1, (7)

где коэффициенты к и е характеризуют изменения соответственно уровня и испарения при единичном изменении площади водоема, а г - изменение оттока вод при единичном изменении его уровня; к\ е 'и г' - дополнительные слагаемые.

Сумма испарения и оттока вод составляет расход воды водоема О: = Е + (8)

Используя выражения (5) - (7) связь () п Н можно записать следующим образом:

1000 е е К }

—+г -+г к к

Если О уравновешивается притоком ./, то озеро находится в равновесном состоянии с определенным уровнем тяготения (Раткович Д.Я., Жданова И.С., Привальский В.Е., 1973; Раткович Д.Я., 1986; Хубларян М.Г., Найденов В.И., 2000 и др.). Заменяя в формуле (9) расход воды притоком, можно рассчитать

уровни тяготения произвольного водоема в зависимости от величины притока, а, используя выражения (5) - (7) - соответствующие им значения площади, испарения и оггока вод.

Изложены основы методологии исследования перехода водоема из одного равновесного состояния в другое. С учетом зависимостей (5) - (8), уравнение водного баланса озера

-^-(Х+Л). 00)

где V- объем котловины озера, может быть представлено в виде:

„сй> «/ е'+гк'+г' ,е . п ,11Ч

--к--(-Ц+г)3- (П)

При постоянном во времени притоке вод можно получить аналитическое решение уравнения (11) методом разделения переменных. Это уравнение позволяет исследовать динамику уровня и элементов водного баланса озера при изменении притока в него вод. выраженном в виде скачка.

Рассмотрим два произвольных равновесных состояния водоема:

1) низкое ./ Я - Ни <? - Я Е - ЕИ Я - Я}> ^ - 0}, V - 0 ; (12)

2) высокое,/ = ./2, Н - Н2, 5 - В - Е2, Я - Я2, .¡3 - 02, V - 0, (13)

где V - скорость изменения уровня озера (производная уровня по времени).

Если в водоем, находящийся в состоянии 1, увеличивается приток вод на величину А/, он переходит в равновесное состояние 2. Процесс перехода 1 —» 2 представляет собой изменение величин Я, 5, /? и Л от значений Я;, й, Е} и Я} до Нь Е2 и Я2 при фиксированном притоке высокого равновесного состояния^. Взяв за начало отсчета времени момент увеличения притока вод (¿а = 0), когда площадь водоема равна 5/, с учетом, что площадь равновесного состояния, к которому стремится водоем, равна решение уравнения динамики характеристик водоема (11) при его переходе из низкого равновесного состояния в высокое представим следующим образом:

, =--1--—1л—2—(14)

е е -«?. 4

- + г ~+г 2 1 к к

Если из водоема, находящегося в состоянии 2 изымается часть его притока в объеме А/, он переходит в низкое равновесное состояние.

Процесс перехода 2 —* 1 представляет собой изменение величии В, Е и И от значений Н2, Е2 и Я2 до Н,, Е, и /?/ при фиксированном притоке вод низкого равновесного состояния У/. Полагая, что в момент времени ¡0 £) , площадь водоема равна и площадь равновесного состояния, к которому стремится водоем, равна 5/, решение уравнения (11) при переходе водоема из высокого равновесного состояния в низкое примет вид:

/ = . (15)

е е К '

— + г — + г - 1 к к

На рисунке 2 представлены результаты расчетов изменения площади Аральского моря при переходах 1 —> 2 и 2 —> 1.

/, ГОДЫ

t, годы

Рисунок 2 - Изменение во времени площади Аральского моря при его переходе из высокого равновесного состояния в низкое (а) и из низкого состояния в высокое (б)

За высокое равновесное состояние Аральского моря приняты значения его характеристик, согласно выражениям (5) - (9), соответствующие отметке его уровня 53.3 м:

S2 = 64100 км2; Н2 = 64.1 км3/год.

Согласно работам (Б.Д. Зайков, 1969; A.C. Кесь и И.А. Клюканова, 1990; и др.) эти значения уровня моря, его площади и испарения с водной поверхности наблюдались в 1950 - 1960 гг.

За низкое равновесное состояние примем значения характеристик моря, соответствующие его уровню 33.3 м. Такая низкая отметка уровня моря характерна для начала 90-х годов XX века.

Sj - 24100 км2; Ej = 24.1 км3/год.

Данные об уровне, площади и испарении низкого равновесного состояния согласуются с теоретическими расчетами водного баланса моря на перспективу, выполненными в работе (Зайков Б.Д., 1946). Разность притока вод рассматриваемых равновесных состояний, а также значений испарения составляет 40 км7год. Разность уровней моря равна 20 м, а объем воды высокого состояния больше объема вод низкого на 882 км3.

На рисунке видно, что со временем площадь моря, и связанные с нею условиями (5) - (7) уровень и испарение с его поверхности асимптотически приближаются к их значениям нового равновесного состояния. Время, за которое изменения площади моря достигнут 99% от разностей этих характеристик при переходе 2 —»1 равно 70 лет, а при переходе 1 2 -115 лет.

Характерное время перехода озера из одного равновесного состояния в другое может быть оценено как отношение средней скорости изменения уровня (площади) к разности уровней двух равновесных состояний. Средняя скорость изменения уровня озера оценивалась по выражению

^-J—Jwff. (16)

Л1 Sj

Получено, что при переходе 2 —> 1 средняя скорость изменения уровня равна -0.411 м/год, а характерное время перехода - 49 лет. При переходе 1 —» 2 средняя скорость изменения уровня составляет 0.568 м/год, а характерное время перехода - 35.2 года.

Проводились также расчеты динамики изменений объема вод озера.

В четвертой главе изложены основы математической модели взаимосвязи колебаний уровня, площади и элементов водного баланса озера. Динамика ха~

рактеристик озера моделируется в рамках единого подхода к исследованию колебаний систем различной физической природы (Мандельштам Л.И., 1972)..

Сходство дифференциальных уравнений водного баланса бессточного озера и механического движения позволило установить аналогию понятий массы (в механике) и морфометрии (взаимосвязи уровня озера и площади его водной поверхности) (Бабкин A.B., 1996). Приток вод в озеро аналогичен внешней вынуждающей силе, а испарение с его поверхности - силе трения.

Водоем тем более инертен, чем больше тангенс угла наклона его морфомет-рической зависимости. Инерционный смысл морфометрии теоретически обосновывает вывод, сформулированный в работе (Шнитников А.В, 1963) о том, что у водоемов, занимающих плоские депрессии (с небольшим наклоном морфометрической зависимости), как трансгрессивные, так и регрессивные проявления обнаруживаются быстрее, чем у глубоких озер.

Приближенное решение дифференциального уравнения водного баланса озера позволило разработать основу модели динамики его характеристик при колебаниях притока вод (Бабкин A.B., 1998; 2002). Анализ результатов моделирования производился сопоставлением параметров воздействия, описывающего изменения притока:

J -J

Х =-= 0.5 • Sinat, (17)

J2 —Jx

и отклика, описывающего колебания взаимосвязанных по условиям (5) - (8) характеристик озера:

fi,6'-^ _ H~H« Е~Е* „ R-R« (18) S1-Sl fí2-Hi Е2~Е] R2 —

Здесь Sü, ¿l), Ra - значения площади, уровня, испарения с водной поверхности и оттока вод равновесного состояния, обусловленного притоком Jo, согласно системе (5) - (7).

На рисунке 3 представлена динамика уровня, площади водной поверхности, испарения и оттока вод Каспийского моря в залив Кара-Богаз-Гол при колебаниях притока. По данным наблюдений средний уровень Каспийского моря примерно равен -27 м (Георгиевский В.Ю., 1982). Согласно выражениям (5) -(9) этой отметке уровня тяготения соответствуют следующие значения характеристик моря: So = 389 тыс. км2, Е0 = 376 км3/год, R0 = 14 км3/год, Qo = 390 км3/год. В качестве иллюстрации на рисунке 3 а представлены колебания характеристик Каспийского моря при J0 = 390 км3/год, А/ = 64 км3/год и Т = 140 лет.

Т, годы

Рисунок 3 - Изменения уровня, площади, испарения с поверхности акватории Каспийского моря и оттока вод при колебаниях притока: колебания параметров X, р, у и % (кривые 1, 2,3 и 4) (а); зависимости амплитуды параметра ¡3 (б) и времени запаздывания характеристшс моря по отношению к притоку (в) от периода колебаний (цифрами у кривых указан приток о)

На этом рисунке кривая 1 отражает колебания притока вод в море, кривая 2 - описываемый параметром (3, в соответствии с выражением (18), отклик на эти

колебания расхода воды и других характеристик моря. Кривыми 3 и 4 параметрами у и % показаны изменения испарения и оттока вод в залив Кара-Богаз-Гол.

Амплитуда кривой отклика характеристик озера 5(3 представлена отношением амплитуд колебаний уровня, площади, испарения, поверхностного оттока вод (если водоем проточный) и расхода воды к разностям соответственно уровней, площадей акватории, значений испарения, оттока вод и расхода воды двух равновесных состояний, обусловленных максимальным и минимальным притоком.

На рисунке 3 (б,в) представлены зависимости амплитуды параметра (3 и времени запаздывания т максимумов и минимумов характеристик Каспийского моря по отношению к соответствующим максимумам и минимумам притока вод от периода колебаний притока. Зависимости построены для значений притока Jo - 360 км3/год, Jq = 390 км3/год и ,/0 = 420 км3/год.

Согласно выражению (9), приток вод в Каспийское море в объеме 360 км3/год предполагает отметку его уровня -28.6 м. Такие пониженные значения уровня моря наблюдались в 70-х годах XX века. Если приток вод в море равен 420 км3/год, то отметка его уровня составит -25.4 м. Подобные повышенные значения уровня имели место в 80-х годах XIX столетия.

Видно, что при одинаковом периоде колебаний с ростом, притока амплитуда кривой отклика уменьшается, тогда как время запаздывания уровня, площади акватории, испарения и расхода воды к притоку увеличивается.

Аналогичные зависимости амплитуды кривой отклика и времени запаздывания характеристик озера к притоку рассчитаны для Аральского моря и озера Балхаш.

Пятая глава посвящена исследованию колебаний во времени уровня воды и элементов водного баланса озер. Колебания уровней и элементов водного баланса озер во времени являются сложными. В естественных условиях на динамику характеристик озер оказывают влияние простые колебания природных факторов, имеющих различные периоды. Эти колебания накладываются друг на друга. В результате наложения колебаний, имеющих различные периоды, амплитуды и фазы, а также влияния непериодических факторов и шумов, простые колебания становятся скрытыми.

Актуальной проблемой исследования уровней и элементов водного баланса озер является обнаружение периодично стей в их изменениях. Выявление скрытых периодов (или циклов) временных рядов характеристик озер может быть

использовано при анализе причинности их изменений и прогнозе их динамики в будущем.

Б настоящей главе излагается методология и проводится оценка периодич-ностей рядов наблюдений за уровнем и элементами водного баланса Каспийского моря, Аральского моря и озера Балхаш. С использованием метода наименьших квадратов данные наблюдений за указанными элементами аппроксимируются периодическими функциями последовательно с пошаговым изменением периода. Для каждого периода рассчитываются амплитуды, фазы и аддитивные константы аппроксимирующих синусоид с наименьшими суммами квадратических разностей с членами рассматриваемых рядов.

Периодические свойства устанавливаются с помощью принятого "зеритерия качества" (зависимости наименьших сумм квадратических разностей от периода аппроксимирующих синусоид). Они проявляются для тех периодов, у которых отмечаются минимумы сумм квадратических разностей значений соответственно рядов наблюдений и аппроксимирующих их функций; при этом время запаздывания синусоид, аппроксимирующих уровень озера и расход воды к синусоиде, аппроксимирующей приток, и отношения их амплитуд, близки к результатам моделирования их колебаний.

Пусть имеется п последовательных значений временного ряда наблюдений величины а. Его будем аппроксимировать функцией вида

R~aa+~ Sin(art + cp) = ап + bSin&l + cCos®t. (19)

Здесь ао - некоторое постоянное для принятого периода аппроксимации значение, у которого происходят колебания исследуемой величины, 6а, со и <р -соответственно амплитуда, частота и фаза этих колебаний.

Параметры b и с связаны с амплитудой и фазой колебаний согласно правилам сложения периодических величин с одинаковой частотой следующим образом (Зисман Г.А., Тодес A.M., 1964):

Аппроксимацию ряда будем проводить с использованием суммы квадратов разностей между значениями ряда и аппроксимирующей функции

да = 2<Jb7'+c3 ,

(20)

b = -

(21)

~ ~ = ~ао ~ЬЯтом, - сСоаш,)2

I I

Здесь <2{ - значение исследуемой величины, взятое из данных наблюдений в год 4 / - номер года в ряду наблюдений, п - продолжительность ряда. Выражение (22) аппроксимирует ряд величины а наилучшим образом, если сумма & наименьшая.

Были определены три производные выражения (22) по параметрам Ь и с. Они приравнены к 0 и объединены в систему. Ее решение позволяет оценить амплитуду, фазу, постоянное значение около которого колеблется аппроксимирующая функция с минимумом суммы квадратических разностей со значениями ряда, для любого периода колебаний, а также их последовательности. При этом, по формуле (22) рассчитывались суммы квадратических разностей между аппроксимирующей синусоидой и значениями ряда.

В настоящей работе определялись параметры аппроксимации и оценивались суммы квадратических разностей соответственно значений рядов уровня Каспийского моря и притока в него вод и аппроксимирующих их синусоид и

В результате исследований установлено, что наименьшие суммы квадратических разностей временных рядов уровня Каспийского моря и притока вод отмечаются у периода аппроксимации, равного 140 лет (Бабкин А.В, 2002).

На рисунке 4 а,б представлены соответственно временные ряды уровня Каспийского моря и притока в него вод, суммы аппроксимирующих его синусоид, а также аппроксимирующие синусоиды уровня моря и притока вод с периодом 140 лет. Сумму синусоид притока вод составили гармоники с периодами 4,7, 9, 11,13,16, 21, 34 и 140 лет, а уровня-4, 7, 9, 11, 13, 16,22, 27, 36 и 140 лет. При сложении указанных гармоник сумма квадратов разностей сумм аппроксимирующих синусоид и значений временных рядов последовательно уменьшалась.

Видно (см. рисунок 4 а,б), что суммы синусоид, аппроксимирующих уровень моря и приток вод, воспроизводят качественные и количественные особенности данных их наблюдений. Так максимумы и минимумы сумм синусоид аппроксимации уровня моря и притока приходятся на те же или соседние годы, что и соответствующие экстремумы их временных рядов.

У 140 летнего периода отношение амплитуды синусоиды, аппроксимирующей уровень Каспийского моря, к разности уровней двух равновесных состояний, обусловленных максимальным и минимальным значениями синусоиды, аппроксимирующей приток вод, и разность времени их экстремумов вполне удовлетворяют результатам расчетов по модели (см. рисунок 3).

1860 -24,5 Ч-

—Н

2040

Рисунок 4 - Колебания уровня Каспийского моря (а) и притока в него вод (б); 1 - данные наблюдений, 2 - аппроксимирующие кривые с периодом 140 лет, 3 - суммы периодичностей

Пунктирный участок кривой 1 показывает данные наблюдений за уровнем моря за 1997 - 2003 гг. Эти 7 значений уровня продолжают его временной ряд, использованный в данной работе. Сумма синусоид, аппроксимирующих ряд уровня за период 1880-1996 гг., довольно надежно воспроизводит его значения за последующие 7 лет. Отклонения расчетных по кривой суммы синусоид значений уровня за эти 7 лет от наблюденных величин находятся в пределах от -15 до 41 см, что значительно меньше его среднего квадратического отклонения (1,16 м) за период 1880-1996 гг. Согласно работе (Апполов Б.А., Калинин Г.П., Комаров В.Д., 1974) эта кривая может рассматриваться как эффективная при ежегодном прогнозе уровня моря на 1; 2; 3 ... до 10 лет включительно.

Полученные результаты подтверждают оценки уровня Каспийского моря в будущем, приведенные в ряде работ (Малинин В.Н., 1994; Мещерская A.B. и др., 2003; Абузяров З.К., 2003; Клиге Р.К., 1995; и др.)

Тагам образом, у периодов, длительностью 4, 7, 9, 11, 13, 16, 21-22, 34-36 и 140 лет отмечаются минимумы сумм квадратических разностей временных рядов соответственно уровня моря и притока вод и аппроксимирующих их синусоид. Разность времени наступления экстремумов и отношения амплитуд аппроксимирующих синусоид близки к результатам моделирования динамики уровня и элементов водного баланса Каспийского моря при колебаниях притока в него вод.

Можно заключить, что во временных рядах уровня моря и притока вод отмечаются соответственные периодичности, длительностью 4, 7. 9, 11, 13, 16, 21-22 и 34-36 лет. В изменениях уровня моря, но видимому, присутствует также 27 летняя периодичность, обусловленная динамикой испарения.

Отдельные периоды изменений уровня моря и притока вод совпадают по длительности с глобальными периодичностями гелиогеофизического происхождения. Taie периоды, продолжительностью 9; 13; 16 лет, характерны для изменений скорости суточного вращения Земли, all и 22 года отмечаются в изменениях солнечной активности (Левицкий Л.С., Рыхлова Л.В, Сидоренков U.C., 1995; Саруханян Э.И., Смирнов Н.П., 1971).

Аппроксимация периодическими функциями временных рядов уровня и элементов водного баланса Аральского моря и озера Балхаш указывает на возможные периодичности в них длиной 4 и 34 года, и некоторые дрзтие. Однако, ряды наблюдений за характеристиками Арала и Балхаша значительно короче рядов характеристик Каспийского моря. Ряды для указанных водоемов приходятся на различные отрезки времени. Поэтому выявленные периоды характеристик Арала и Балхаша менее достоверны, чем у Каспийского моря.

В шестой главе приводится упрощенная математическая модель и результаты исследований влияния изменений атмосферных осадков на водно-тепловой режим засушливой территории. Основы модели представлены в работах (Бабкин A.B., 1999; 2001; 2003).

В основу модели положены дифференциальные уравнения водного и теплового балансов почвогрунтов. Параметры модели оценивались по среднемесячным значениям гидрометеорологических характеристик с учетом данных, приведенных в работах (Агроклиматический справочник по Астраханской области, 1961; Материалы наблюдений Западно-Казахстанской воднобалан-совой станции, 1970; Атлас теплового баланса ЗекадсРНЯадьАЯй^МА^!

I БИБЛИОТЕКА I 33 I С. Петербург |

« 09 SM лет I ■

С учетом установленных зависимостей 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 при изменениях осадков в виде скачка, линейного их роста, и их колебаниях, представленных периодической функцией. Увеличение атмосферных осадков в пределах засушливых территорий приведет к повышению запасов влаги почвогрунтов, росту поглощенной солнечной радиации, испарения и стока. Запасы тепла, а также расход тепла на турбулентность и эффективное излучение при этом уменьшатся.

На рисунке 5 представлены результаты расчетов, проведенных на примере территории Прикаспийской низменности и Западного Казахстана. Динамика характеристик водно-теплового режима территории оценивалась при 50 мм/год скачке осадков (а,б) и линейного их тренда со скоростью 5 мм/год2 (в,г). Эта величина и тренд повышения осадков в указанном районе прогнозируются рядом ученых в первую половину XXI века в связи с происходящим изменением глобального климата (Будыко М.И., Борзенкова И.И., Менжулин Г.В., Селяков., 1992; Предстоящие изменения климата, 1991; и др).

Результаты расчета элементов водного баланса Прикаспийской низменности и Западного Казахстана при увеличении осадков на 50 мм/год в основном согласуются с реконструкцией их значений для эпохи климатического оптимума голоцена (Винников К.Я., Лемешко H.A., Сперанская H.A., 1992; Ле-менжо H.A., 1992). С использованием комплексного метода оценки испарения указанными исследователями было получено, что в данном районе во время оптимума голоцена запасы влаги верхнего метрового слоя почвогрунтов были больше их значений второй половины XX столетия на величину, примерно равную 1 см. Сток оптимума голоцена превышал его значение второй половины XX века не более чем на 1 см/год. По результатам настоящей работы запасы влаги в почвогрунтах увеличатся на 8.4 мм, а сток - 5,6 мм.

При скачке осадков основные гидролого-климатические характеристики территории достигают значений нового состояния равновесия за промежуток времени менее года. При линейном росте осадков изменения гидролого-климатических характеристик территории происходят линейно вслед за трендом осадков уже через полгода.

Колебания атмосферных осадков приводят к изменению гидролого-климатических характеристик территории, которые запаздывают по отношению к осадкам. Вслед за экстремумом осадков наблюдается экстремум испарения, некоторое время спустя - экстремум запасов влаги почвогрунтов, стока и поглощенной солнечной радиации.

.: ff-* f ;

I, ГОД I, ГОД

Рисунок 5 — Изменения элементов водного баланса (а) и теплового баланса (б) территории Прикаспийской низменности и Западного Казахстана при скачке осадков (а,б), и их изменениях в виде линейного тренда (в,г): 1 - осадки, 2 - суммарный расход воды (испарение и сток). 3 -испарение, 4 - сток, 5 - поглощенная солнечная радиация, 6 — суммарный расход тепла, 7 - затраты тепла на испарение, 8 - затраты тепла на турбулентный теплообмен и эффективное излучение

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Впервые получены данные о современном водном балансе бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш. Установлено, что наибольшие значения коэффициента стока характерны для бассейна Каспийского моря - 0.25, а для бассейнов остальных водоемов его значение близко к 0.20.

2. Для оценки увлажнения предложено чрехчленные уравнения водного баланса Мирового океана и суши А. Брикнера дополнять элементом и, учитывающим изменения запасов воды в указанных объектах. Опираясь на эти новые выражения, а также на колебания уровня Мирового океана в геологическом прошлом и на запасы воды в ледниках в период максимума Валдайского оледенения, сформулирована научная концепция и разработана методология исследования динамики увлажнения областей внутреннего стока в периоды позднего плейстоцена.

3. В соответствии с колебаниями уровня Мирового океана период позднего плейстоцена продолжительностью 115000 - 8000 лет тому назад был подразделен на следующие интервалы времени: 1) 115000 - 100000 лет назад; 2) 100000 - 70000 лет назад; 3) 70000 - 50000 лет назад; 4) 50000 - 18000 лет назад; 5) 18000 - 8000 лет назад.

С помощью предложенных уравнений в эти интервалы оценены элементы водного баланса океана и суши - показатели ее увлажнения в указанное время. Получено, что в период развития оледенения (115000 - 18000 лет назад) на сушу выпадало меньше атмосферных осадков, чем в настоящее время. Для периода 50000 - 18000 лет назад атмосферные осадки были ниже современной суммы на 6.4%, испарение - на 13.2%, сток - на 5.8%. В период деградации оледенения атмосферные осадки были ниже современной суммьг на 3.2%, испарение было выше на 3.1%), а речной сток ниже на 2.9%.

4. Опираясь на научные представления Д.Д. Квасова, М.Г. Гросвальда и др. ученых о палеогеографии бассейна Волги, в частности, о существовании в прошлом "ледового" и "озерного" водосборов Пра-Волги, с помощью уравнений типа Э.М. Ольдекопа произведена реконструкция увлажнения бассейна Каспийского моря в расчетные периоды позднего плейстоцена.

Установлено, что за период наступления оледенения атмосферные осадки (в объемном выражении) были выше совремейных значений на 1.4%, сток - на 58.5%, а испарение было ниже на 20.4%. Для периода деградации оледенения атмосферные осадки составляли 90.1% от их величины для периода наступления оледенения, испарение - 128%, а сток - 52.4%.

5. Вследствие значительного снижения испарения в период максимума Валдайского оледенения и увеличения осадков водные ресурсы бассейна Аральского моря существенно увеличивались. Повышенные, по сравнению с современным значением, величины притока вод в Палео-Арал от впадающих в него рек и по Тургайской котловине из Мансийского моря обусловили наличие из него периодического стока в Палео-Каспий.

6. Реконструировано функционирование Великой западной приледниковой системы стока на пространствах: 1) Мансийское море - Палео-Арал - Палео-Каспий; 2) "ледовый" и "озерный" водосборы Пра-Волги - Пра-Волга - Палео-Каспий - Новоэвксинский бассейн. Получено, что в период максимума оледенения приток вод в Палео-Каспий составил около 719 км3/год, в том числе с ледового водосбора - 116.6 км3/год, с озерного бассейна - 90.2 км3/год. В Палео-Арал из Мансийского моря поступало 59.4 км3/год вод, а из Палео-Арала в Палео-Каспий - 46.7 км3/год. В этот период из Палео-Каспия происходил отток вод в объеме 313.3 км3/год.

7. Развит тегоюбалансовый подход к реконструкции климатических условий и увлажнения областей внутреннего стока в различные геологические эпохи, основанный на совместном решении уравнений водного и теплового баланса озер и территорий их водосборов. Получено, что огромный Балхаш-Ала-Колъский водоем в период Валдайского оледенения существовал в климатических условиях, характерных для сухой степи, а не современного пустынно-полупустынного ландшафта.

8. Разработана методология изучения перехода водоема из одного равновесного состояния в другое. Обоснованы понятия скорости и времени перехода. Указанная методология апробирована на примере данных по Аральскому морю.

9. На основе решения дифференциального уравнения водного баланса водоема разработана математическая модель для исследования и описания изменений его уровня, площади, испарения и оттока воды при колебаниях суммарного притока вод. Показано, что изменения характеристик озера, в общем, аналогичны изменениям характеристик механического движения. Поэтому при исследовании колебаний лимнологических характеристик во времени может быть использован единый подход общей теории колебаний, разработанный Л.И. Мандельштамом, А.А. Андроновым и др. учеными.

Установлено, что максимумы и минимумы площади озера, его уровня, испарения с поверхности акватории и поверхностного оттока вод запаздывают к соответствующим экстремальным значениям притока вод. Время этого запаздывания может находится в пределах от 0 до четверти периода колебаний.

10. Предложена методология выявления скрытых периодичностей в элементах водного баланса озер. В изменениях уровня и притока вод Каспийского моря установлены периодичности, длительностью 4, 7, 9, 11, 13, 16, 21-22, 34-36 и 140 лет. При сложении синусоид аппроксимации с этими периодами суммы квадратов разностей их сумм и значений временных рядов уровня моря и притока вод последовательно уменьшаются. Суммы синусоид воспроизводят основные особенности рассматриваемых временных рядов.

При продлении временного интервала суммы синусоид аппроксимации позволяют получить прогностические оценки изменений уровня Каспийского моря и притока вод. Проверка прогноза уровня моря на независимом материале за 1997-2003 гг. показала, что прогноз уровня оправдался во все эти годы. Прогнозные оценки на будущее весьма близки к полученным ранее результатам A.B. Мещерской, В.Н. Малинина, Р.К. Клиге, З.К. Абузярова и др. исследователей.

11. Разработана математическая модель, описывающая динамику основных гидролого-климатических характеристик засушливых территорий при изменении осадков. В основу модели положены дифференциальные уравнения водного и теплового балансов почвогрунтов.

На примере данных по территории Прикаспийской низменности и Западного Казахстана выполнены расчеты изменений водно-теплового режима. Изменения осадков задавались согласно их прогнозу на первую четверть XXI века с учетом изменений климата.

Основные работы, опубликованные автором по теме диссертации:

1 Бабкин A.B. Исследование переходных состояний бессточных водоемов // Метеорология и гидрология.-1995 -Nl - С. 79-87.

2 Бабкин A.B. Исследование реакции бессточных водоемов на колебания притока // Сборник работ по проекту РФФИ (93-05-9411), СПб.: Гидрометеоиз-дат, 1995 - С. 82-90.

3 Бабкин A.B. Об использовании метода аналогии для оценки колебаний гидролого-климатических и морфометрических характеристик бессточных водоемов // Метеорология и гидрология.-1996.-N5- С. 104-112.

4 Бабкин A.B. Увлажнение аридных территорий (на примере бассейнов Аральского моря и Балхаша) // Автореф. дис. на соискание уч. степени к.г.н. -Изд-во Санкт-Петербургского университета экономики и финансов, 1996- 17 с.

5 Бабкин A.B. Условия существования озера Балхаш в современную эпоху и в геологическом прошлом //Изв. РАН, сер. геогр., 1997.-N1.- С. 110-115.

6 Бабкин A.B. Исследование изменений состояния Аральского моря при колебаниях притока вод // Метеорология и гидрология-1998 - С. 103-110.

7 (Соколов АЛ] Бабкин A.B. Режим и баланс вод суши и океана в плейстоцене (ледниковом периоде) // Изв. РГО.-1999.-Вып. 5,- С. 1~12.

8 Бабкин A.B. Расчет водно-теплового режима территорий засушливого климата при изменении осадков // Метеорология и гидрология.-1999.-N9.- С. 8697.

9 Бабкин A.B. Моделирование реакции водного и теплового режимов засушливых территорий на изменение атмосферных осадков // Водные ресурсы,-1999.-N6- С. 703-709.

10 Babkiii A.V. Modeling of climatic and moisture conditions of lakes existence in the Balkhash-Ala-Kul Endorheic basin in the Late Pleistocene and llolocene // The papers and abstracts of Conference "Hydrological CONSEQUENCES OF GLOBAL CLIMATE CHANGE": Compiled by Institute of Geography of Russian Academy of Science, Moscow, 2000 - P. 68.

И Бабкин A.B. Моделирование динамики гидролого-климатических характеристик засушливой территории при изменении осадков // Материалы международной научной конференции "Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже третьего тысячелетия". - Томск: Изд-во научно-технической литературы, 2000. С. 8—13.

12 Бабкин A.B. Климатические. условия и площади озер юго-восточного Казахстана в позднем плейстоцене и голоцене // Материалы 11-й международной конференции молодых ученых "Человек. Природа. Общество. Актуальные проблемы". - Изд-во Санкт-Петербургского университета, 2000 - С. 781-782.

13 Бабкин A.B. Моделирование водно-теплового режима засушливой территории при увеличении и при колебаниях атмосферных осадков // Материалы итоговой сессии Ученого Совета РГТМУ . - СПб.: ООО Концепт, 2001 - С. 68.

14 Бабкин A.B. Изменение гидрологических и климатических характеристик засушливой территории при увеличении и при колебаниях атмосферных осадков // Материалы научной конференции "Природные ресурсы Забайкалья и проблемы природопользования". Чита, 2001.- С. 76.

15 Бабкин A.B. Влияние изменения количества осадков на водно-тепловой режим засушливых территорий // Метеорология и гидрология.-2001 .-N10 - С. 71-79.

16 Бабкин A.B. Моделирование динамики площади, уровня и водного баланса Каспийского моря при колебаниях притока вод // Материалы итоговой сессии Ученого Совета РГТМУ. - СПб.: ООО Концепт, 2002. - С. 71.

17 Babkin A.V. Climate conditions, moisture and lakes of south-eastern Kazakhstan in the late Pleistocene and Holocene // Proceedings of the International Conference on water resources management in arid regions, vol. 1 "Surface water hydrology". -A.A. Balkema Publishers, Swets & Zeitlinger B.V., Lisse, The Netherlands, 2002,-P. 185-191.

18 Babkin A.V. The modeling of dynamics of the Caspian Sea characteristics under oscillations of water inflow // Proceedings of the International Conference on water resources management in arid regions, vol. 1 "Surface water hydrology". - A.A. Balkema Publishers, Swets & Zeitlinger B.V., Lisse, The Netherlands, 2002,- P. 457-469.

19 Бабкин A.B. Исследование влияния колебаний притока вод на динамику элементов водного баланса, уровня и площади акватории Каспийского моря // Метеорология и гидрология.-2002.-N6С. 56-64.

20 Бабкин А.В. Реконструкции климатических условий и увлажнения Юго-Восточного Казахстана в геологическом прошлом с учетом сведений об изменениях площадей внутренних озер // Материалы научной конференции "При-родно-ресурсный потенциал Азиатской России и сопредельных стран: пути совершенствования использования". - Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2002,-с. 42.

21 Бабкин А.В. Моделирование водного и теплового режимов засушливых территорий при изменениях количества атмосферных осадков // Водные ресур-cbi.-2002.-N6.- С. 755-761.

22 Babkin A.V. The influence of oscillations of water inflow to the level and water balance components of closed lakes // Proceedings of the 4th International Conference "HELECO'03", vol. A.- Teclmical Chamber of Greece, Athens, 2003,- P. 457464.

28 Бабкин А.В. Оценка цикличностей в изменениях характеристик Каспийского моря с использованием воднобалансовой модели // Материалы итоговой сессии Ученого Совета РГГМУ. - СПб.: Изд-во РГГМУ, 2003 - С. 67-68.

29 Бабкин А.В. Водный баланс земного шара в эпоху Валдайского оледенения // Материалы итоговой сессии Ученого Совета РГГМУ. - СПб.: Изд-во РГГМУ, 2003.- С. 68-69.

30 Бабкин А.В. Оценка цикличности в измедениях уровня и элементов водного баланса внутренних водоемов суши (на примере Каспийского моря) // Региональная экология -2003.-N1-2 - С. 58-68.

31 Babkin A.V. The response of heat and water balance components of dry area to variation in atmospheric precipitation // Proceedings of XXX IAHR Congress, vol. В

"Urban and rural water systems for sustainable development".- Thessaloniki, Greece, 2003,-P. 71-77.

32 Babkin A.V. Modeling the dynamics of water and thermal regimes of a dry area under the variation in atmospheric precipitation // Proceedings of the International Conference on water resources management in arid regions, vol. 5 "Hydrology and water resources". - A.A. Balkema Publishers, Swets & Zeitlinger B.V., Lisse, The Netherlands, 2003 - P. 271-279.

33 Бабкин A.B. Моделирование водно-теплового режима засушливой территории при колебаниях атмосферных осадков // Метеорология и гидрология-2003.-N5- С. 96-105.

34 Бабкин А.В. Водный баланс земного шара в позднем плейстоцене // Изв. РАН, сер. геогр., 2003-N6.- С. 26-29.

35 Babkin A.V. The model of oscillations of lakes characteristics and its application for revealing of periodicities in their time series // Proceedings of the International Engineering Conference "Mutah 2004", vol. В "Dead Sea Studies", Jordan, 2004- P. 126-139.

36 Бабкин A.B. Оценка периодичностей в данных наблюдений и прогноз изменении уровня воды и элементов водного баланса озер (на примере Каспийского моря и Ладожского озера) // Материалы семинаров Политехнического симпозиума "Молодые ученые - промышленности Северо-Западного региона". - СПб.: Изд-во СПбГПУ, декабрь 2004.- С. 36.

Подписано в печать 28.04.05.Г. Формат 60x84 1/16.Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2.4. Тираж 110 экз. Заказ №169

Отпечатано в ООО «Издательство "ЛЕМА"»

199004, Россия, Санкт-Петербург, В.О., Средний пр., д.24, тел./факс: 323-67-74

РЫБ Русский фон

2006-4 8278

Содержание диссертации, доктора географических наук, Бабкин, Алексей Владимирович

Введение.

1 Области внутреннего стока на земном шаре.

1.1 Закономерности распространения областей внутреннего стока и внешнего стока на земном шаре.

1.2 Бассейны Аральского моря, Балхаша и Каспийского моря -крупнейшие области внутреннего стока Евразии. Арал, Балхаш и Каспий - величайшие бессточные водоемы мира.

1.3 Бассейны Аральского моря и Каспийского моря - составные части общей площади Великой западной при-ледниковой системы стока в позднем плейстоцене.

1.4 Современное состояние увлажнения бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и Балхаш-Ала-Кольских озер.

Выводы.

2 Увлажнение и водный баланс бассейнов Каспийского моря, Аральского моря и озера Балхаш в позднем плейстоцене.

2.1 Увлажнение земного шара в позднем плейстоцене.

2.1.1 Методические основы оценки водного баланса земного шара в период Вюрмского (Валдайского) оледенения.

2.2 Увлажнение бассейна и водный баланс Каспийского моря в периоды позднего плейстоцена.

2.2.1 Увлажнение и водный баланс бассейна Каспийского моря в периоды наступления и максимума Валдайского оледенения.

2.2.1.1 Исходные данные и методические подходы. Ледовый водосбор Пра-Волги.

2.2.1.2 Озерный бассейн Пра-Волги.

2.2.1.3 Бассейн Пра-Волги.

2.2.1.4 Бассейны Терека, Сулака, Самура, малых рек Дагестанского побережья и Прикаспийской области Азии.

2.2.1.5 Бассейны рек Кумы, Малого Узеня, Большого Узеня, Урала и Эмбы.

2.2.1.6 Бассейн Каспийского моря.

2.2.2 Водный баланс бассейна Каспийского моря в период деградации позднеплейстоценового оледенения.

2.2.2.1 Водный баланс бассейна Волги.

2.2.2.2 Водный баланс бассейнов Терека, Сулака, Самура, малых рек Дагестанского побережья и Прикаспийской области

Азии.

2.2.2.3 Водные балансы бассейнов Кумы, Малого Узеня, Большого

Узеня, Урала и Эмбы.

2.2.2.4 Водный баланс бассейна Каспийского моря.

2.2.3 Водный баланс Палео-Каспия в периоды наступления оледенения на земном шаре.

2.2.3.1 Общие сведения о водном балансе Палео-Каспия.

2.2.3.2 Атмосферные осадки.

2.2.3.3 Изменения температуры воздуха над Палео-Каспием.

2.2.3.4 Изменения притока вод в периоды позднего плейстоцена вследствие уменьшения площади бассейна Палео-Каспия.

2.2.3.5 Испарение с поверхности Палео-Каспия.

2.2.3.6 Водный баланс Палео-Каспия в периоды наступления оледенения позднего плейстоцена.

2.2.3.7 Водный баланс Каспийского моря в период деградации оледенения позднего плейстоцена.

2.3 Увлажнение бассейна Аральского моря в позднем плейстоцене.

2.3.1 Исходные данные и методические подходы.

2.3.2 Водный баланс Аральского моря в позднем плейстоцене.

2.3.3 Результаты исследований.

2.4 Увлажнение бассейна Палео-Балхаша в позднем плейстоцене и голоцене.

2.4.1 Общие сведения о бассейне Балхаш-Алакольских озер.

2.4.2 Реконструкция гидро-климатических условий бассейна Палео-Балхаша. Условия существования Балхаш-Алакольских озер в позднем плейстоцене и голоцене.

Выводы.

3 Равновесные состояния водоемов; их гидролого-климатические и морфометрические характеристики при переходах от одного уровня равновесия к другому.

3.1 Равновесные состояния водоемов.

3.2 Методические основы исследования перехода водоемов из одного равновесного состояния в другое.

3.3 Аральское море, Каспийское море и озеро Балхаш в процессах перехода из одного равновесного состояния в другое.

3.4 Скорости переходов и время переходного процесса.

Выводы.

4 Влияние колебаний притока вод на уровень, площадь и водный баланс бессточных водоемов.

4.1 Об аналогии в колебаниях характеристик бессточных водоемов, механической и электродинамической систем.

4.2 Моделирование изменений состояния озера при колебаниях притока вод (на примере данных по Аральскому морю, Каспийскому морю и озеру Балхаш).

4.3 Временные ряды и результаты моделирования колебаний уровня, притока и расхода воды бессточных озер.

Выводы.

5 Периодичности в изменениях уровня и элементов водного баланса озер.

5.1 Общие замечания.

5.2 Аппроксимация рядов наблюдений периодическими функциями.

5.3 Оценки периодичностей в изменениях характеристик Каспийского моря.

5.4 Сложение периодичностей и прогностические оценки изменений уровня и притока вод Каспийского моря.

5.5 Оценки периодичностей в динамике уровня и элементов водного баланса озера Балхаш и Аральского моря.

5.6 Сопоставление результатов анализа периодичностей характеристик Каспийского моря, озера Балхаш и Аральского моря.

Выводы.

6 Моделирование динамики водно-теплового режима засушливой территории.

6.1 Гидролого-климатические характеристики засушливой территории в уравнениях ее водного и теплового балансов.

6.2 Оценка взаимосвязей приходно-расходных и емкостных характеристик почвогрунтов засушливой территории.

6.3 Изменения гидролого-климатических характеристик территории при скачке осадков.

6.4 Гидролого-климатические характеристики засушливой территории при линейном изменении осадков.

6.5 Влияние колебаний атмосферных осадков на водный и тепловой режимы засушливой территории.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Увлажнение областей внутреннего стока Евразии"

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

О 1 чены в Мировом океане - 96.5% (около 1.34-10 км ) [42]. Значительный объем вод гидросферы составляют подземные и капиллярные воды (23.4-106 о км ). В ледниках и постоянно залегающем снежном покрове законсервировано 24.06-106 км3 воды. В подземных льдах зоны многолетней мерзлоты объем с л с ^ вод составляет 3 10 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 о 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.]:

1) колебания притока солнечной радиации и ее интенсивности вследствие изменения земной орбиты, наклона земной оси и других факторов;

2) рельефообразования, соотношений площадей, занятых водой и сушей;

3) изменения количества парниковых газов, помутнения атмосферы;

4) 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 км3 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) = ff0 +j\j-E)dt о где H(t) - уровень озера, м; t - время, годы;

Hq - 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 ю 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

1) 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;

3) детально рассмотрен водный баланс бассейна Пра-Волги, включая его "озерный" и "ледовый" водосборы;

4) 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;

5) разработаны методы, позволяющие оценивать скорость и время перехода водоема из одного равновесного состояния в другое;

6) дано решение уравнения водного баланса бессточного водоема в дифференциальной форме для изучения его реакции (площади акватории, уровня воды и испарения) на колебания притока вод;

7) выявлена аналогия в элементах лимнологической, механической и электродинамических систем;

8) предложена математическая модель, описывающая реакцию элементов водного и теплового балансов суши на колебания атмосферных осадков;

9) 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);

10) развит тепло-балансовый подход к исследованию увлажнения областей внутреннего стока в геологическом прошлом;

11) 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 защиты являются разработанные автором:

2) 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:

2) 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;

3) 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 бессточных озер в геологическом прошлом;

7) предложен метод оценки реакции параметров водоема на изменения притока в него вод;

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.

Работа выполнялась при финансовой поддержке:

1. Администрации Санкт-Петербурга по итогам конкурса персональных грантов за 2000 г.

3. Министерства образования России и Администрации Санкт-Петербурга (Грант РБ02-1.5-303 за 2002-2004 гг.);

4. Президиума РАН за 1997-2003 гг. (научная стипендия для молодых ученых);

5. РФФИ (Грант РФФИ 02-05-74513 за 2002 год на поездку на международную конференцию в Кувейт).

3. Диплом победителя конкурса грантов 2002 года для молодых кандидатов наук вузов Санкт-Петербурга (АСП N602006);

4. Диплом победителя конкурса грантов 2003 года для молодых кандидатов наук вузов Санкт-Петербурга (АСП N603006);

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 conséquences 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 régions", 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 "ХЕЬЕСО'ОЗ", 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 LAHR, 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

Заключение Диссертация по теме "Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия", Бабкин, Алексей Владимирович

Выводы

1) Представлена математическая модель динамики основных гидролого-климатических характеристик засушливых территорий при изменении осадков. В основу модели положены дифференциальные уравнения водного и теплового балансов почвогрунтов.

2) С учетом установленных зависимостей 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 при увеличении осадков, и их-колебаниях, представленных периодической функцией. Расчеты проведены на примере данных по территории Прикаспийской низменности и Западного Казахстана.

5) Увеличение осадков задавалось согласно их сценарному прогнозу на начало XXI века с учетом глобальных изменений климата. Сценарный прогноз предполагает, что климатические условия начала XXI века аналогичны климату оптимума голоцена. При этом осадки в районе Прикаспийской низменности и Западного Казахстана больше их значений второй половины XX века на 50 мм/год.

6) Установлено, что увеличение атмосферных осадков в пределах засушливых территорий приведет к повышению запасов влаги почвогрунтов, росту поглощенной солнечной радиации, испарения и стока. Запасы тепла, а также расход тепла на турбулентность и эффективное излучение при этом уменьшатся.

7) Расчеты элементов водного баланса Прикаспийской низменности и Западного Казахстана при увеличении осадков на 50 мм/год в основном согласуются с реконструкцией их значений для эпохи климатического оптимума голоцена.

8) Колебания атмосферных осадков обусловливают изменения гидролого-климатических характеристик территории, которые запаздывают по отношению к осадкам. Вслед за максимумом осадков наблюдается соответствующий максимум испарения, некоторое время спустя - максимум запасов влаги поч-вогрунтов, стока и поглощенной солнечной радиации, а затем - минимум запасов тепла.

Заключение

Территория суши Земли подразделяется на области внешнего стока и области внутреннего стока. Области внешнего стока занимают примерно 80% площади суши. Как правило, эти территории характеризуются благоприятными условиями увлажнения. Осадки, выпадающие в этих районах, формируют значительный по объему поверхностный сток. Реки несут свои воды в Мировой океан.

Области внутреннего стока из-за значительной их удаленности от океанов, рельефа континентов или особенностей циркуляции атмосферы преимущественно являются аридными и полуаридными территориями. Небольшие суммы атмосферных осадков и высокая испаряемость препятствуют развитию здесь речных систем. Очень часто реки формируют сток в горных районах, а на равнинах их транзитные воды теряются на испарение и разбираются на орошение. Речной сток аккумулируется во внутренних водоемах, морях или озерах, не имеющих связи с океаном. Крупнейшими внутренними водоемами являются Каспийское море, Аральское море и озеро Балхаш, замыкающие огромные территории их бассейнов.

Исследование увлажнения засушливых территорий, процессов формирования их водного и теплового режимов весьма актуально в связи с глобальным изменением климата, которое сопровождается перераспределением осадков, особенно значительным в пределах аридных и полуаридных районов.

Увлажнение засушливых территорий характеризуется различными климатическими показателями: осадками, испарением и испаряемостью, запасами влаги в почвогрунтах, радиационным индексом сухости и др. Интегральной характеристикой увлажнения огромных по площади аридных и полуаридных районов является площадь (уровень воды) внутренних водоемов суши. В настоящем исследовании разработаны подходы к оценке климатических условий и увлажнения засушливых районов, элементов водного и теплового баланса внутренних водоемов и территорий их водосборов с учетом данных об изменениях уровня воды озер в настоящее время и в прошлые эпохи.

Колебания уровня воды внутренних водоемов являются следствием ее круговорота в природе. Круговорот воды в природе является основным механизмом ее перераспределения на земном шаре между океаном и сушей. Математической моделью круговорота воды на Земле являются уравнения водного баланса океана и суши.

Со времен Брикнера водный баланс океана и суши рассматривался в виде трехчленных уравнений. На суше принималось, что атмосферные осадки расходовались на испарение и сток, а для океана предполагалось, что количество влаги, испарившееся с его поверхности, равно сумме атмосферных осадков, выпавших на его акваторию и притока речных вод с суши. В целом же для планеты получалось, что количество испарившейся влаги равнялось атмосферным осадкам. В действительности же элементы водного баланса океана и суши непрерывно изменяются, а сам баланс складывается то в пользу океана, то в пользу суши. Об этом свидетельствует интегральный показатель воднобалансовых элементов - уровень Мирового океана.

В настоящей работе для оценки увлажнения суши предложено эти трехчленные уравнения дополнять элементом II, учитывающим изменения запасов воды в указанных объектах.

Опираясь на эти новые уравнения, на колебания уровня Мирового океана в геологическом прошлом и на запасы воды в ледниках в период максимума валдайского оледенения, сформулирована научная концепция и разработана методология исследования динамики увлажнения областей внутреннего стока в периоды позднего плейстоцена. Суть концепции заключается в научных подходах и взглядах на роль, оценки, динамику увлажнения областей внутреннего стока Евразии (бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш) оледенения позднего плейстоцена и колебаний уровня Мирового океана.

В соответствии с колебаниями уровня Мирового океана общий период позднего плейстоцена, продолжительностью 115000-8000 лет тому назад, был подразделен на следующие интервалы времени: 1) 115000-100000 лет назад; 100000-70000 лет назад; 3) 70000-50000 лет назад; 4) 50000-18000 лет назад; 5) 18000-8000 лет назад.

С помощью предложенных уравнений дана количественная оценка элементов водного баланса океана и суши в эти интервалы, как показателей увлажнения суши в указанные периоды.

Установлено, что в периоды развития оледенения (115000-18000 лет назад) на сушу выпадало меньше атмосферных осадков, чем в настоящее время. Наибольшее их снижение было характерным для периода максимума оледенения - 6.4 %. В это время испарение было ниже современного значения на 13.2%, а речной сток - на 5.8%.

В период деградации оледенения атмосферные осадки были ниже современной суммы на 3.2%, испарение было выше на 3.1%, а речной сток - ниже на 2.9%.

Полученные результаты, главным образом, характеризуют увлажнение областей внешнего стока суши в период валдайского оледенения.

Для выделенных периодов позднего плейстоцена произведена оценка увлажнения бассейнов Аральского моря, Каспийского моря и озера Балхаш. Для указанных периодов позднего плейстоцена разработана методология и дана оценка изменений запасов воды в ледниках бассейнов Аральского и Каспийского морей.

Произведена реконструкция увлажнения бассейна Каспийского моря в расчетные периоды позднего плейстоцена,

Опираясь на научные представления Д.Д. Квасова, М.Г. Гросвальда и др. ученых о палеогеографии бассейна Волги, в частности, о существовании в прошлом "ледового" и "озерного" водосборов Пра-Волги, самого водосбора Пра-Волги меньшей площадью, по сравнению с настоящей величиной, а также о бассейнах всех основных рек, впадающих в этот водоем, произведена реконструкция увлажнения бассейна Каспийского моря в расчетные периоды позднего плейстоцена. Изменения в температурах воздуха и атмосферных осадках периода максимума оледенения принимались по данным И.И. Бор-зенковой, а испарение и сток рассчитывались по формулам Э.М. Ольдекопа.

Установлено, что в период максимума оледенения (50000-18000 лет назад) температура воздуха в бассейне Волги была ниже современной на 6 °С, а атмосферных осадков выпадало на 120 мм/год меньше. В пределах "ледового" и "озерного" водосборов Волги температура воздуха летом в период максимума оледенения была ниже современной соответственно на 11 °С и 10 °С.

Выявлена увлажненность самого бассейна Волги за период наступления оледенения (115000-18000 лет назад). В среднем за этот период в бассейне выпадало лишь 68.4% осадков, сток составлял 92.5%, а испарение 59.1% от современного значения. Для бассейна всей Пра-Волги (с учетом "озерного" и "ледового" водосборов) водный баланс для всего периода наступления оледенения характеризовался следующими значениями элементов: атмосферные осадки - 967 км/год, испарение - 512.8 км/год, сток - 441.8 км/год, аккумуляция воды в ледниках и озерах - 10.2 км3/год. Сток самой Пра-Волги был равен 235 км /год, сток северных рек в Пра-Волгу ("озерного" бассейна) - 90.2 км3/год и сток с "ледового" водосбора составил 116.6 км3/год. В долях от общего стока Пра-Волги его составляющие для указанного периода имеют следующие значения: ледниковый сток - 0.264; сток с "озерного" бассейна -0.204; сток в бассейне самой реки - 0.532.

Помимо бассейна Пра-Волги в формировании водного баланса Палео-Кас-пия в период развития оледенения существенная роль принадлежит другим водосборам (p.p. Терек, Сулак, Самур, Кура, Урал, Эмба и др.). Их суммарный вклад в водный баланс бассейна Палео-Каспия (в %) составил: атмосферные осадки - 24.9%, испарение - 31%, сток - 17.4%, аккумуляция -4.8%.

В целом же, за период наступления оледенения атмосферные осадки в бассейне Палео-Каспия были выше современных значений на 1.4%, сток - на 58.5%, а испарение было ниже на 20.4%.

В период деградации оледенения (18000-8000 лет назад) происходили значительные колебания в соотношениях элементов водного баланса, обусловленные резким повышением температуры воздуха в бассейне Палео-Кас-пия, достигшей современной величины и даже превысившей ее на 0.5 °С, быстрым таянием и отступлением ледников. Сток ледниковых вод в Волгу прекратился около 14000 лет назад. Он стал поступать в Баренцево море. Около 15000 лет назад к Волге присоединилась Верхняя Кама. Примерно в это время в Баренцево море стали сбрасываться воды Двинско-Печорских озер, а в Волгу стекали лишь воды Верхне-Волжских озер.

В период 14000-13000 лет назад Верхне-Волжская система приледнико-вых озер начала сбрасывать свои воды в бассейн Северной Двины и в верховья реки Онеги. В Волгу в это время прекратили поступать воды с "ледового" водосбора и "озерного" бассейна. Сток Волги был в это время наименьшим - 120.7 км /год. В период 12000-11000 лет назад произошел спуск объема вод из Костромского озера, а вслед за ним и из всей системы Верхне-Волжских озер, в р. Волгу. К Волге присоединились ее верховья (до л г. Плеса), площадью 186000 км . Речная сеть в рассматриваемом бассейне приняла современный вид.

В период деградации оледенения в Волгу поступало в среднем 38.4 км3/год с "ледового" водосбора (сток осадков и талых вод ледников) и 21.3 км3/год - с "озерного" бассейна. Таким образом, из общего объема вод, стекавших по Волге в это время, примерно 19.6% принадлежало водам "ледового" водосбора, 10.9% - водам "озерного" бассейна и 69.6% - стоку самого бассейна Волги. По отношению к современному значению его величина составила лишь 53.6%.

Атмосферные осадки в период деградации оледенения составляли 90.1% от их величины для периода наступления оледенения, испарение - 128 %, а сток - 52.4%.

Установлено, что в период максимума валдайского оледенения в Палео-Каспий поступал объем вод, в среднем равный 719.4 км3/год. Этот объем был одной из основных причин увеличения площади его водной поверхности с

374000 км (в настоящее время) до 920000 км в указанный период плейстоцена.

Примерно с 73750 лет назад из Палео-Каспия по Манычско-Азовской реке начал осуществляться сток в Новоэвксинский бассейн. Наибольшее значение стока, в среднем 313.3 км3/год, отмечено для периода максимума оледенения. В этот период уровень воды и площадь водной поверхности Палео-Каспия л превышали современные значения соответственно на 75 м и 546000 км .

Деградация оледенения бассейна Палео-Каспия в основном произошла в период 18000-15000 лет тому назад, когда резко возросла температура возл духа. В этот период продолжался сток объемом 31.8 км /год по Манычско-Азовской реке. В дальнейшем он прекратился вследствие превышения испарения с водной поверхности над приходом вод в море. Уровень воды Палео-Каспия стал понижаться, а площадь его акватории сокращаться. В период 14000-13000 лет назад уровень воды, по сравнению с современным значением, понизился на 37 м, а площадь водной поверхности уменьшилась до 234000 км2.

Период деградации оледенения в целом был засушливым. Приток вод в Палео-Каспий в это время составлял 268.9 км /год, на его зеркало выпадало 87.2 км3/год осадков, а испарение с его поверхности было равно 360.8 км3/год.

За весь период позднего плейстоцена (наступления и деградации оледенения) состояние увлажнения бассейна Палео-Каспия следует рассматривать как засушливое. Однако в это время было много водных пространств в его северной части, обусловленных не большим количеством выпадавших осадков, а подпруживающим воздействием ледников на реки, сбрасывавших ранее свои воды в Баренцево море. Суммарный объем вод, поступивших в период максимума Валдайского оледенения в Палео-Каспий по Пра-Волге, соо ставил 554 км /год.

В периоды развития оледенения температура воздуха в бассейне Аральского моря понижалась на 4-7 °С, а атмосферные осадки увеличивались от 8 л до 57 км /год. Вследствие значительного снижения испарения в период максимума валдайского оледенения, по сравнению с 1926-1960 гг., и увеличения осадков водные ресурсы бассейна Аральского моря возросли на 134.6 км3/год.

Установлено, что в период максимума оледенения, когда площадь водной у поверхности Аральского моря достигала 240000 км , значительный объем Л притока вод в этот водоем (59.4 км /год) поступал из Мансийского моря по Тургайской котловине.

Повышенные, по сравнению с современным значением, величины притока вод в Палео-Арал от впадающих в него рек и по Тургайской котловине из Мансийского моря обусловили наличие из него периодического стока в Каспийское море. В период максимума валдайского оледенения существовали две системы стока из Арала в Каспий, с ежегодным объемом вод, составлявшим 46.7 км3.

Таким образом, существовавшая в период валдайского оледенения Великая западная приледниковая система стока, рассмотрена на пространстве от Мансийского моря, Палео-Арала и Баренцева моря до Палео-Каспия и Ново-эвксинского бассейна. Раскрытие функционирования этой системы позволило более обоснованно судить о колебаниях климата и увлажнения в период позднего плейстоцена в этом регионе земного шара.

Предложен метод реконструкции климатических условий и увлажнения областей внутреннего стока в различные геологические эпохи, основанный на совместном решении уравнений теплового и водного баланса озер и территорий их водосборов. Этот метод использован для реконструкции увлажнения обширной межгорной депрессии Юго-Восточного Казахстана. Площади водной поверхности озер были выражены через площади различных ландшафтов суши бассейна и их климатические характеристики. Рассматривались два типа ландшафта суши, последовательно сменявшие друг друга: ледник, покрывавший горную часть бассейна в эпохи глобальных похолоданий, и безледная территория.

Построена номограмма зависимости площади озер Балхаш-Ала-Кольского бассейна от площади ледника и атмосферных осадков. Увлажнение бассейна, его природные зоны в различные эпохи, а также масштаб изменений климата, необходимых для существования озер той или иной площади, оценивались с использованием радиационного индекса сухости безледной суши (отношения среднего годового радиационного баланса земной поверхности к энергии, необходимой для испарения годовой суммы осадков).

Представленные на номограмме площади озер, ледников, природные зоны безледной территории и годовые суммы осадков в настоящее время, во время трансгрессий оптимума голоцена и вюрмского оледенения согласуются с данными различных авторов [35,97]. Во время климатического оптимума голоцена осадки в Балхаш-Ала-Кольском бассейне превышали их значения второй половины XX века на 110 мм/год, во время максимума валдайского оледенения - на 50 мм/год.

Результаты расчета радиационного индекса сухости показали, что существенное увеличение площадей озер рассматриваемого бассейна может быть вызвано незначительными изменениями климатических условий. Так бассейн огромного Балхаш-Ала-Кульского водоема вюрмского оледенения существовал в климатических условиях, характерных для сухой степи. В настоящее время здесь господствует пустынно-полупустынный ландшафт.

На основе решения дифференциального уравнения водного баланса водоема разработана математическая модель для исследования и описания изменений его уровня, площади, испарения и оттока воды при колебаниях суммарного притока вод. Показано, что изменения характеристик озера, в общем, аналогичны изменениям характеристик механического движения. Поэтому при исследовании колебаний лимнологических характеристик во времени может быть использован единый подход общей теории колебаний, разработанный Л.И. Мандельштамом [280], А.А. Андроновым [282] и др. учеными.

В частности, колебания внешней вынуждающей силы обусловливают колебания скорости движения и силы трения. Колебания притока вызывают колебания площади, уровня, испарения с поверхности озера и оттока вод (если водоем проточный) той же частоты. Подобно тому, как скорость движения и сила трения запаздывают к внешней вынуждающей силе, максимумы и минимумы площади озера, его уровня, испарения с поверхности акватории и поверхностного оттока вод запаздывают к соответствующим экстремальным значениям притока вод. Время этого запаздывания может находится в пределах от 0 до четверти периода колебаний. Моделирование и исследование колебаний характеристик озер может осуществляться в рамках единого подхода к изучению колебаний различной физической природы.

Для Каспийского моря, Аральского моря и озера Балхаш построены номограммы отношений амплитуд уровня, площади акватории, испарения и расхода воды к разностям соответственно уровней, площадей, значений испарения и расхода воды двух равновесных состояний, обусловленных максимальным и минимальным притоком, а также времени запаздывания этих характеристик к притоку в зависимости от величины притока вод (наполнения котловины) и периода колебаний. С увеличением периода отношения амплитуд характеристик озер к разностям их значений двух равновесных состояний, обусловленных максимальным и минимальным притоком, монотонно возрастают от 0 до 1, а время их запаздывания к притоку увеличивается до определенного предела.

Номограммы динамики характеристик озер применены для оценки перио-дичностей в изменениях их уровня и притока вод. Данные наблюдений аппроксимировались периодическими функциями последовательно с пошаговым изменением периода. Для каждого периода рассчитывались амплитуды, фазы и аддитивные константы аппроксимирующих синусоид с наименьшими суммами квадратических разностей с членами рядов соответственно уровня моря и притока вод.

Периодические свойства выявлялись с помощью зависимости наименьших сумм квадратических разностей от периода аппроксимирующих синусоид. Они проявляются у периодов, у которых отмечаются минимумы сумм квадратических разностей значений рядов наблюдений соответственно притока вод и уровня и аппроксимирующих их функций, и при этом время запаздывания синусоиды, аппроксимирующей уровень к синусоиде, аппроксимирующей приток и отношения их амплитуд близки к результатам моделирования их колебаний.

В изменениях уровня и притока вод Каспийского моря установлены периодичности, длительностью 4, 7, 9, 11, 13, 16, 21-22, 34-36 и 140 лет. При сложении синусоид аппроксимации с этими периодами суммы квадратов разностей их сумм и значений временных рядов уровня моря и притока вод последовательно уменьшаются. Суммы синусоид воспроизводят основные особенности рассматриваемых временных рядов.

Отдельные периоды изменений уровня и притока вод Каспийского моря совпадают по длительности с глобальными периодичностями гелио-геофизи-ческого происхождения. Так периоды, продолжительностью 9; 13; 16 лет, характерны для изменений скорости суточного вращения Земли, а 11, 22 и 35 лет отмечаются в колебаниях солнечной активности.

Согласно прогностическим расчетам, по 2007 год включительно ожидается увеличение притока вод в Каспийское море. Его минимальное значение предполагается в 2017 голу.

Прогностические оценки уровня моря по 2020 год в целом указывают на его повышение. За интервал 2004-2015 гг. уровень моря вырастет более чем на 70 см и превысит его отметку -26 м. Далее, по 2019 год он будет понижаться на величину до 30 см.

Близкие прогнозные оценки получены также и другими исследователями [298,299,315-317 и др].

Короткие ряды наблюдений уровня и элементов водного баланса Аральского моря и озера Балхаш, приходящиеся на разные временные интервалы, не позволили обнаружить периодичности той же длительности в изменениях характеристик всех трех озер и исследовать географические закономерности их колебаний. Совпадение, в некоторых случаях длин периодов испарения с поверхности Каспийского моря и уровня Балхаша позволяет предположить об их взаимосвязи.

Разработана математическая модель, описывающая динамику основных гидролого-климатических характеристик засушливых территорий при изменении осадков. В основу модели положены дифференциальные уравнения водного и теплового балансов почвогрунтов.

Расчеты проводились на примере территории Прикаспийской низменности и Западного Казахстана. Рассматривался 50 мм/год скачок осадков и лиЛ нейный тренд со скоростью 5 мм/год . Эта величина и тренд повышения осадков прогнозируются рядом ученых в первую половину XXI века [51,324, 325].

При скачке осадков основные гидрол©го-климатические характеристики территории достигают значений нового состояния равновесия за промежуток времени менее года. При линейном росте осадков изменения гидролого-климатических характеристик территории происходят линейно вслед за трендом осадков уже через полгода.

Предложенные подходы к изучению и оценке водного баланса земного шара, бассейнов Каспийского моря, Аральского моря и Балхаша в позднем плейстоцене и голоцене позволили оценить увлажнение областей внутреннего стока Средней Азии, Казахстана и Восточной Европы. Предложенные методы моделирования позволяют исследовать в пределах областей внутреннего стока реакцию гидрологических, климатических и морфометрических характеристик засушливых территорий и озер на колебания соответственно атмосферных осадков и притока в них вод на всех обжитых континентах Земли в настоящее время и в прошлые эпохи.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора географических наук, Бабкин, Алексей Владимирович, Санкт-Петербург

1. Карандеева М.В. Геоморфология Европейской части СССР. М.: Изд-во МГУ, 1977,-314 с.

2. Марков К.К. Палеогеография. М.: Изд-во МГУ, I960 - 268 с.

3. Лилиенберг Д.А. Рельеф южного склона восточной части Большого Кавказа. М.: Изд-во АН СССР, 1962.- 244 с.

4. Герасимов И.П. (ред.) Кавказ. М.: Наука, 1966 482 с.

5. Калинин Г.П., Марков К.К., Суетова И.А. Колебания уровня водоемов Земли в недавнем геологическом прошлом // Океанология.-1966.-Т. VI, вып. 5-6,-С. 737-749.

6. Флинт Р.Ф. Ледники и палеогеография плейстоцена. М.: И.-Л., 1967-575 с.

7. Калинин Г.П. Проблемы глобальной гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1968.-377 с.

8. Марков К.К., Величко A.A., Лазуков Г.И., Николаев В.А. Плейстоцен. -М.: Высшая школа, 1968 303 с.

9. Квасов Д.Д. Палеогидрология Восточной Европы в позднечетвертичное время // Доклады на ежегодных чтениях памяти Л.С. Берга. Л.: Наука, 1968, вып. VIII-XIV.- С. 65-80.

10. Шнитников A.B. Внутривековая изменчивость компонентов общей увлажненности. -Л.: Наука, 1969.-245 с.

11. Алпатъев A.M. Влагообороты в природе и их преобразования. Л.: Гидрометеоиздат, 1969- 324 с.

12. Монин A.C., Шишков Ю.А. История климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1972,- 407 с.

13. Зубаков В.А., Бабинова В.П., Леонтьев O.K., Рычагов Г.И. Плейстоцен: Касп. обл. Геохронология СССР. Л.: Недра, 1974, т. 3.- С. 134-145.

14. Асеев A.A. Древние материковые оледенения Европы. М.: Наука, 1974.-319 с.

15. Свиточ A.A. Развитие Каспийского моря в плейстоцене // Проблемы общей физической географии и палеогеографии.: Сб. науч. работ. М.: Изд-во МГУ, 1976,-С. 178-197.

16. Калинин Г.П., Клиге Р.К., Шлейников В.А. Основные проблемы палео-гидрологии // Проблемы палеогидрологии.: Сб. науч. работ М.: Наука, 1976,-С. 7-20.

17. Зубаков В.А., Каплянская Ф.А. (ред.) Современное и древние оледенения равнинных и горных районов СССР. Л.: Геогр. общ-во СССР, 1978,131 с.

18. Сафронов И.Н. История развития речных долин и перестройка речной сети Северного Кавказа и Предкавказья // В кн.: История развития речных долин и проблемы мелиорации земель Европнйской части СССР. Новосибирск: Наука, 1979,- С. 71-81.

19. Лазуков Г.И. Плейстоцен территории СССР; Восточно-Европейская платформенная равнина. М.: Изд-во МГУ, 1980 - 270 с.

20. Синицын В.М. Введение в палеоклиматологию. М.: Недра, 1980 - 248с.

21. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980.-352 с.

22. Джон Б., Дербишир Э., Янг Г., Фейрбридж Р., Эндрюс Дж. Зимы нашей планеты. М.: Мир, 1982 - 334 с.

23. Будыко М.И. Эволюция биосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1984,- 488 с.

24. Ясаманов H.A. Древние климаты Земли. Л.: Гидрометеоиздат, 1985296 с.

25. Котляков В.М., Гросвальд М.Г., Кренке А.Н. Климат Земли: прошлое, настоящее, будущее. М.: Знание, 1985 - 48 с.

26. Будыко М.И., Ронов А.Б., Яншин А.Л. История атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.-207 с.

27. Марков К.К., Лазуков Г.И., Николаев В.А. Четвертичный период. М.: 1985, т. 1 и 2.

28. Зубаков В.А. Глобальные климатические события плейстоцена. JI.: Гидрометеоиздат, 1986-287 с.

29. Варущенко С.И., Варущенко А.Н., Клиге Р.К. Изменение режима Каспийского моря и бессточных водоемов в палеовремени. М.: Наука, 1987255 с.

30. Гросвальд М.Г. Оледенение, океан и ледниковые климаты плейстоцена: качественная модель // Взаимодействие оледенения с океаном и атмосферой: Сб. науч. работ. -М.: 1987,- С. 90-117.

31. Имбри Дж., Имбри К.П. Тайны ледниковых эпох: полтора века в поисках разгадки. М.: Прогресс, 1988 - 260 с.

32. Nakada М., Lambeck К. The melting history of the late Pleistocene Antarctic ice sheet // Nature.-1988.-v.333.-N6168 P. 36-40.

33. Дроздов O.A., Васильев В.А. и др. Климатология. Л.: Гидрометеоиздат, 1989,- 568 с.

34. Клиге Р.К. Изменение водообмена в палео и историческом времени // Водные ресурсы.-1992.-Ж С. 5-6.

35. Борзенкова И.И. Изменения климата в Кайнозое. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992.-247 с.

36. Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. М.: Изд-во ВИНИТИ, 1997.-Т. II, книга 2 - 270 с.

37. Рычагов Г.И. Плейстоценовая история Каспийского моря. М.: Изд-во МГУ, 1997,- 268 с.

38. Клиге Р.К., Данилов И.Д, Конищев В.Н. История гидросферы. М.: Научный мир, 1998 - 368 с.

39. Чеботарев А.И. Общая гидрология. Л.: Гидрометеоиздат, 1975 - 544 с.

40. Саруханян Э.И., Смирнов М.П. Многолетние колебания стока Волги. -Л.: Гидрометеоиздат, 1971.- 166 с.

41. Воробьев В.Н. О возможности влияния "полюсного" и 19-летнего лунного приливов на изменчивость стока Волги // Условия формирования и методы прогноза стока Волги: Сб. науч. работ по проекту РФФИ (93-05-9411). -СПб.: Гидрометеоиздат, 1995.-С. 27-37.

42. Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1974,-638 с.

43. Кондратович K.B., Герасимова H.B., Бабкин A.B. Озонные дыры и современные изменения климата // Материалы итоговой сессии Ученого Совета РГГМУ. СПб.: Изд-во РГГМУ.-2003,- С. 3-5.

44. Будыко М.И. Изменения климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1974 - 280 с.

45. Будыко М.И. Антропогенное изменения глобального климата // Вестник АН CCCP.-1982.-N5,- С. 91-94.

46. КлигеР.К. Изменения глобального водообмена. -М.: Наука, 1985- 247с.

47. Гросвальд М.Г., Глазовский А.Ф. Взаимодействие оледенения с океаном: палеогеографические аспекты // Палеогеография. М.: Изд-во ВИНИТИ, АН СССР, 1988, т. 5,- 184 с.

48. Будыко М.И., Израэль Ю.А. (ред.) Антропогенные изменения климата. -Л.:Гидрометеоиздат, 1987,-404 с.

49. Серебрянный Л.Р. Эволюция покровного оледенения Европы в плейстоцене // Проблемы палеогидрологии: Сб. науч. работ. М.: Наука, 1976.- С. 161-173.

50. Будыко М.И., Винников К.Я., Дроздов О.А., Ефимова Н.А. Предстоящие изменения климата // Изв. АН СССР, сер. геогр., 1978.-N6- С. 5-20.

51. Fairbridge R.W. Mean sea level related to solar radiation during the last 20000 years changes of climate. UNESCO, Belgique, 1963,- 117 p.

52. Emery K.O., Aubrey D.J. Sea levels, land levels and tide gauges. N.-Y.: Springer-Verlag, 1991,-237 p.

53. Марков K.K., Суетова И.А. Эвстатические колебания уровня океана // Современные проблемы географии: Сб. науч. работ. М.: Наука, 1964 - С. 149-155.

54. Каплин П.А. Плейстоценовые колебания уровня Мирового океана // Палеогеография и отложения плейстоцена южных морей СССР: Сб. науч. работ-М.: Наука, 1977,-С. 5-16.

55. Васильковский Н.П. Непостоянство уровня Мирового океана в геологическом прошлом // Океанология. -1973.-N6 С. 22-29.

56. Каплин П. А. Изменения уровня Мирового океана в плейстоцене по данным определений абсолютного возраста древних береговых линий // Проблемы палеогидрологии: Сб. науч. работ. -М.: Наука, 1976 С. 95-101.

57. Шлейников В.А. Изменения уровня Мирового океана в плейстоцене // Колебания уровня Мирового океана и некоторые вопросы морской геоморфологии: Сб. науч. работ. М.: Наука, 1975 - С. 44-52.

58. Клиге Р.К. Уровень океана в геологическом прошлом. М.: Наука, 1980.-112 с.

59. Калинин Г.П., Клиге Р.К. К вопросу о вековых колебаниях уровня Мирового океана // Формирование ресурсов вод суши: Сб. науч. работ. М.: Наука, 1972.-С. 21-34.

60. Селиванов А.О. Изменения уровня Мирового океана в плейстоцене-голоцене и развитие морских берегов. М.: Изд-во ИВП РАН, 1996- 268 с.

61. Соколов A.A., Бабкин A.B. Режим и баланс вод суши и океана в плейстоцене (ледниковом периоде) // Изв. PrO.-1999.-N5- С. 1-12.

62. Бабкин A.B. Водный баланс Земного шара в позднем плейстоцене // Изв. РАН, сер. геогр., 2003.-N6.-C. 26-29.

63. Максимов Е.В. Ритмические явления в космосе // В кн.: Ритмичность природных явлений. JL: Гидрометеоиздат, 1971- С. 18-21.

64. Шнитников A.B. Важнейшие ритмы в природных явлениях верхнего плейстоцена и голоцена // В кн.: Ритмичность природных явлений. JL: Гидрометеоиздат, 1971,- С. 35-38.

65. Пудовкин И.М., Валуева Г.Е. К вопросу о причинной обусловленности некоторых физико-географических явлений с позиции дрейфа геомагнитного центра // В кн. : Ритмичность природных явлений. JL: Гидрометеоиздат, 1971,-С. 42^16.

66. Андреянов В.Г. Циклические колебания годового стока, их изменения по территории и учет при расчетах стока // Труды III Всесоюз. гидрол. съезда. Л.: Гидрометеоиздат, 1959.-Т. 2 - С. 326-335.

67. Кузин П.С. Циклические колебания стока рек Северного полушария. -JI.: Гидрометеоиздат, 1970 178 с.

68. Рождественский А.В., Чеботарев А.И. Статистические методы в гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1974 - 424 с.

69. Раткович Д.Я. Многолетние колебания речного стока. Закономерности и регулирование. Л.: Гидрометеоиздат, 1976 - 256 с.

70. Догановский А.М. Уровенный режим озер интегральный показатель динамики их биоценозов // Автореф. дисс. на соискание ученой степени докт. геогр. наук. - СПб.: 1994 - 50 с.

71. Будыко М.И. Климат и жизнь. Л.: Гидрометеоиздат, 1971.— 491 с.

72. Найденов В.И., Швейкина В.И. Водный механизм глобального потепления климата Земли // В кн.: Глобальные изменения природной среды. М.: Научный мир, 2000,- С. 166-170.

73. Кондратович К.В., Федосеева Н.В. Региональные изменения режима увлажнения во внетропической зоне Евразии // Тезисы докладов VI Всероссийского гидрологического съезда. СПб.:Гидрометеоиздат, 2004-Т. 3,- С. 198-199.

74. Львович М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее. М.: Мысль, 1974,- 448 с.

75. Baumgartner A., Reichel Е. Die Weltwasserbilanz. R. Oldenbourg Verald Munchen Wien, 1975,- 179 s.

76. Котляков B.M., К л иге Р.К., Захаров В.Г. Глобальные циклы климатических изменений и оледенения Антарктиды // В кн.: Глобальные изменения природной среды. М.: Научный мир, 2000- С. 70-90.

77. Турсунов А.А. От Арала до Лобнора. Алмааты: ТОО "Верена", 2002384 с.

78. Шикломанов И.А. Антропогенные изменения водности рек. Л.: Гидрометеоиздат, 1979 - 302 с.

79. Цыценко К.В., Шалыгин A.JI. Оценка заливаемости делыы Волги в современных условиях // Метеорология и гидрология.-2002.-N2С. 80-88.

80. Асарин А.Е. Составляющие водного баланса Аральского моря и их влияние на многолетние колебания его уровня // Водные pecypcbi.-1973.-N5.-С. 20-40.

81. Асарин А.Е. Автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. -М.: 1975,-18 с.

82. Цыценко К.В. Изменения стока в дельтах рек аридных областей // Метеорология и гидрология-1999. -N12 -С. 94-101.

83. Соколов A.A. (ред.), Цыценко К.В. (ред.) Гидрологические и водохозяйственные аспекты Или-Балхашской проблемы. Л.: Гидрометеоиздат, 1989,-310 с.

84. Берг JI.C. Аральское море. Опыт физико-географической монографии // Изв. Туркест. отд. Русск. географ. общ-ва.-1908.-т. 5.-Вып. 9 580 с.

85. Глазовский Н.Ф. Аральский кризис // Природа.-1990.-N10.- С. 10-20.

86. Крицкий С.Н. Методика анализа и расчета колебаний уровня замкнутых водоемов // Водные ресурсы.-1973.-N6.- С. 9-27.

87. Раткович Д.Я. Гидрологические основы водообеспечения. М.: ИВП РАН, 1993.-428 с.

88. Зайков Б.Д. Водный баланс Каспийского моря в связи с причинами понижения его уровня // Труды ГУГМС.-1946.-Сер. 4.-Вып. 38,- С. 5-50.

89. Бабкин В.И. Сток Волги в периоды ослабления и усиления циклонической активности // Метеорология и гидрология,-1995.-N1.- С. 94-100.

90. Бабкин В.И., Постников А.Н. Циклонические осадки и сток рек Невы, Северной Двины и Печоры // Современные проблемы гидрометеорологии: Сб. науч. работ. СПб.: Изд-во РГГМУ-1999.-Вып. 123,- С. 153-161.

91. Белинский H.A., Калинин Г.П. О прогнозах колебаний уровня Каспийского моря // Труды НИУ ГУГМС. -1946.-Сер. 4.-Вып. 37,- С. 3-21.

92. Дмитриев A.A. Изменчивость атмосферных процессов Арктики и ее учет в долгосрочных прогнозах. СПб.: Гидрометеоиздат, 1994- 207 с.

93. Берг JI.C. Уровень Каспийского моря и условия плавания в Арктике // Изв. ВГО.-1943.-Т. 75.-Вып. 4,- С. 16-20.

94. Эйгенсон М.С. Солнце, погода, климат. JL: Гидрометеоиздат, 1963274 с.

95. Бабкин A.B. Условия существования озера Балхаш в современную эпоху и в геологическом прошлом // Изв. РАН, сер. геогр., 1997.-N1.- С. 110— 115.

96. Курдюков К.В. Древние озерные бассейны юго-восточного Казахстана и климатические условия времени их существования // Изв. АН СССР, сер. геогр., 1952.-N2 С. 11-24.

97. Соколов A.A. Гидрография СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1964,- 535 с.

98. Викулина З.А. Водный баланс озер и водохранилищ земного шара // Труды ГТИ.-1973 -Вып. 203,- С. 3-23.

99. Викулина З.А., Кашинова Т.Д., Натрус A.A. Водный баланс крупнейших озер и водохранилищ земного шара // Труды IV Всесоюз. гидрол. съезда. Л.: Гидрометеоиздат.-1975.-Т. 5,- С. 63-72.

100. Терзиев Ф.С. (ред.), Косарев А.Н. (ред.), Керимов A.A. (ред.) Каспийское море. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992-Т. VI-Вып. 1 (Гидрометеорологические условия).- 359 с.

101. Атлас Мирового водного баланса М.-Л.: Гидрометеоиздат, 1974,- 65с.

102. Квасов Д. Д. Палеогидрология Восточной Европы в Валдайское время //Проблемы гидрометеорологии: Сб. науч. работ. -М.: Наука, 1976 С. 260266.

103. Мысливец В.И., Калинина Л.И., Соловьева Г. Д. Опыт расчета изменения объема Мирового океана в плейстоцене // Проблемы палеогидрологии.: Сб. науч. работ. -М.: Наука, 1976,- С. 102-112.

104. Котляков В.М. (ред.) Гляциологический словарь. Л.: Гидрометеоиздат, 1984,- 527 с.

105. Гросвальд М.Г. Оледенение антарктического типа в Северном полушарии (на пути к новой глобальной ледниковой теории) // Труды МГИ 1988. -Вып. 63,- С. 3-25.

106. Серебрянный JI.P. Позднечетвертичный этап развития североевропейского оледенения // Автореф. дисс. на соискание ученой степени докт. геогр. наук. М.: 1973- 51 с.

107. Бардин В .И., Суетова И.А. Об истории развития Антарктического ледникового покрова // Труды МГИ.- 1972 Вып. 19,- С. 118-125.

108. Бут И.В. О соответствии между общей циркуляцией атмосферы и современным распределением ледников в Северном полушарии // Труды МГИ-1963-Вып. 7,- С. 57- 65.

109. Вербицкий М.Я., Монин A.C., Чаликов Д.В. Моделирование четвертичных оледенений // Доклады АН СССР 1986,- Т. 287 - N1- С. 82- 86.

110. Клиге Р.К. Влияние климата на водный баланс ледников // Вестн. МГУ, сер. геогр., 1985,- N1,- С. 21- 25.

111. Котляков В.М. Снежный покров Земли и ледники. JL: Гидрометеоиз-дат, 1968,- 479 с.

112. Котляков В.М. Снег и лед в природе Земли. М.: Наука, 1986,- 157 с.

113. Котляков В.М., Кренке А.Н. Роль снежного покрова и ледников в глобальных моделях климата // Изв. АН СССР, сер. геогр., 1982.-N1.- С. 5-14.

114. Кренке А.Н. Современные ледники и климат // Взаимодействие оледенения с атмосферой и океаном.: Сб. науч. работ. М.: Наука, 1987. - С. 6-33.

115. Макаревич К.Г., Рототаева О.В. Современные колебания горных ледников Северного полушария // Труды МГИ.-1986.-Вып. 57 С. 25-33.

116. Величко A.A. Природный процесс в плейстоцене. М.: Наука, 1973,248 с.

117. Fairbridge R.W. Holocene sea-level oscillations // Strac.-1980.-V.14-N1-4.-P. 23-60.

118. Gornitz V., Lebedef S. Global sea-level during the past century // Svc. Econ. Paleontol. and Miner. Spec. Publ.-1987.-N41.-P. 3-16.

119. Палеогеография Северной Евразии в позднем плейстоцене-голоцене и проблемы географического прогноза. М.: Наука, 1978 - 76 с.

120. Данилов И.Д., Полякова Е.И. Палеоклимат позднего плейстоцена и голоцена Западной Сибири и Печорской низменности // Палеоклиматыпозднеледниковья и голоцена: Сб. науч. работ. М.: Наука, 1989- С. 145151.

121. Blake W. Glacial sculpture along the east-central coast of Ellesmere Island, Arctic Archipelago // Geol. Surv. Canada Pap. -1977. -V.77-lc.- P. 107-115.

122. Hudson R.D. Direction of glacial flow across Hans Island, Kennedy Channel, N.W.T., Canada // Journ. of Glaciology.-1983.-V.29.-N102.- P. 353354.

123. Hodgson D.A., Vincent J.S., Fyles J.G. Quaternary geology of central Melville Island, Northwest Territories // Ottawa: Geol. Survey of Canada, Paper 83-16, 1984,- 25 p.

124. Hodgson D.A. The last glaciation of west-central Ellesmere Island, Arctic Archipelago, Canada // Canadian Journal of Earth Sci.-1985.-V.22.-N3- P. 347368.

125. Hughes T.J. Ice dynamics and deglaciation models when ice sheets collapsed // The geology of North America, V.K-3 (North America and adjacent oceans during the last deglaciation): The Geol. Soc. Amer., 1987 P. 183-220.

126. Hughes T.J. Deluge II and the continent of doom: rising sea level and collapsing Antarctic ice // Boreas.-1987.-V.16.-N2,- P. 89-100.

127. Hughes T.J. Numerical reconstruction of paleo-ice sheets // The last great ice sheets. New York.: Wiley-Interscience, 1981- P. 221-261.

128. Hughes T.J. The great Cenozoic ice sheet // Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol.-1985.-V.50.-Nl.- P. 9^3.

129. Hibler W.D. Sea ice growth, grift and decay // Dynamics of snow and ice masses. New York.: 1980.- P. 141-209.

130. Hughes T.J., Denton G.H., Groswald M.G. Was there a Late-Wurm Arctic ice sheet? //Nature.-1977.-V.266.-N5603.-P. 596-602.

131. Hollin J.T., Shilling D.H. Late-Wisconsin Weichselian mountain glaciers and small ice caps // The last Great Ice Sheets. New York-1981- P. 179-206.

132. Chappell J., Shackleton N. J. Oxigen isotopes and sea-level //Nature-1986. -V.324.-N6093- P. 137-140.

133. Clark J. A. The reconstruction of the Laurentide ice sheet of North America from sea level data; Method and preliminary results // Journ. of Geophys. Res.-1980.-V.85.-NB8,- P. 4307^323.

134. Shilts W.W. Glaciation of the Hudson Bay region // Canadian inland seas-Amsterdam-1986 -P. 55-78.

135. Stone B.D., Borns M. Pleistocene glacial and interglacial stratigraphy of New England, Long Island, and adjacent Georges Bank and Gulf of Maine // Quaternary glaciations in the Northern Hemisphere, Oxford: Pergamon Press, 1986.

136. Bednarski J. Late Quaternary glacial and sea-level events. Clements Markham Inlet, northern Ellesmere Island, Arctic Canada // Canadian Journ. of Earth Sci.-1986.-V.23.-P. 1343-1355.

137. Washburn A.L., Stuiver M. Radiocarbon dates from Cornwallis Island area, Arctic Canada aninterim report // Canadian Journ. of Earth Sci.1985.-V.22.-N4. -P. 630-637.

138. Oldale R.N. A late Wisconsinan marine incursion into Cape Cod Bay, Massachusetts // Quaternary Res.-1988.-V.30.-N3.- P. 237-250.

139. Oldale R.N., O'Hara C.J. Glaciotectonic origin of the Massachusetts coastal end moraines and a fluctuating late Wisconsinan ice margin // Geol. Soc. Amer. Bull.-1984.-V.95.-Nl,-P. 67-74.

140. Climap. Project members. Seasonal reconstructions of the Earth's surface at the last glacial maximum // US Geol. Soc. map and charts series, 1981.-MC-34.

141. Drewry D.J. Initiation and growth of the East Antarctic ice sheet // Journ. of Geol. Soc. (London).-1975.-V.131.-N3.-P. 255-273.

142. Clayton L., Teller J.T., Attig J.W. Surging of the southwestern part of the Laurentide Ice Sheet // Boreas.-1985.-V.14.-N3,- P. 235-241.

143. Carrara P. Evidence for a former large ice sheet in the Orville Coast. -Ronne ice shelf area, Antarctica // Journ. of Glaciology.-1981.-V.27.-N97- P. 487-491.

144. Berggren W.A., Kent D.S., Flynn J.J., Van Couvering J.A. Cenozoic geochronology // Geol. Soc. Amer. Bull.-1985.-V.96.-Nll,-P. 1407-1418.

145. Bouchard, Martinean G. Southeastward ice flow in central Quebec and its paleogeographic significance // Canadian Journ. of Earth Sci.-1985.-V.22.-N10-P. 1536-1541.

146. Boulton G.S., Smith G.D., Jones A.S., Newsome J. Glacial geology and glaciology of the last mid-latitude ice sheets 11 Journ. of GeoL Soc. (London)1985.-V.142-N3 P. 447^174.

147. Denton G.H., Hughes T.J. Milankovitch theory of ice ages: Hypothesis of ice sheet linkage between regional insolation and global climate // Quatern. Res-1985 -V.21 .-N1.- P. 1-22.

148. Denton G.H., Hughes T.J., Karlen W. Global ice-sheet system interlocked by sea level // Quatern. Res.-1986.-V.26.-Nl,- P. 3-26.

149. Dansgaard W., Clausen H.B., Gundestrup N. and other. A new Greenland deep ice core // Science.-1982.-V.218.-N4579.-P. 1273-1277.

150. Fader G.B., King L.H., Josenhans H.W. Surficial geology of the Laurentian Channel and the western Grand Banks of Newfoundland. Ottawa: Geol. Surv. Canada Paper, Marine Science Paper 21, 1982 37 p.

151. Fisher D.A., ReehN., Langley K. Objective reconstruction of the Late Wisconsinan Laurentide ice sheet and the significance of deformable bed // Geographie physique et Quaternaire.-1985.-V.39.-N3,- P. 229-238.

152. Fillon R.H. Ice-age Arctic Ocean ice sheets: a possible direct link with insolation // Milankovich and climate, P.l Dordrecht, 1984 P. 223-240.

153. Williams D.F., Moore W.S., Fillon R.H. Role of glacial Arctic Ocean ice sheet in Pleistocene oxigen isotope and sea level records // Earth Planet. Sci. Letters.-1981.-V.56,-P. 157-166.

154. Lorius C., Jousel J., Ritz C. A 15000-year climatic record from Antarctic ice // Nature-1985.-V. 316.-N6029.-P. 591-596.

155. Lorius C., Barkov N.I., Jousel J. Antarctic ice core: C02 and climatic change over the last climatic cycle // Eos.-1988.-V.69.-N26,- P. 681-684.

156. Lundguist J. Late Weichselian glaciation and deglaciation in Scandinavia // Quaternary Glaciations in the Northern Hemisphere, Oxford: Q. Sci. Reviews, V.5,1986,-P. 269-292.

157. Chiu L.S. Variation of antarctic sea ice // An Update Monthly Weather Review.-l983.-V.3.-N3- P. 578-580.

158. Lorrain R.D.Demeur P. Isotopic evidence for relic Pleistocene glacier ice on Victoria Island, Canadian Arctic Archipelago // Arctic and Alpine Res.-1985.-V.17.-N1- P. 89-98.

159. Lindstrom D.R, MacAyeal D.R. Paleoclimatic constraints on the maintenance of possible ice-shelf cover in the Norwegian and Greenland Seas // Paleooceanography.-1986.-V. 1 .-N3- P. 313-337.

160. Lindstrom D.R, MacAyeal D.R. Scandinavian, Siberian and Arctic Ocean glaciation: effect of Holocene atmospheric C02 variations // Science.-1989.-V.245. -N4918.-P. 628-631.

161. Manabe S., Broccoli A.J. The influence of continental ice sheets on the climate of an ice age // Journ. of Geophys. Res.-1985.-V.90.-ND1.- P. 21672190.

162. Martinson D.G., Pisias N.G., Hays J.D. Age dating and the orbital theory of the Ice Ages: development of a high resolution 0 to 300000-year chronostratigraphy // Quaternary Res.-1987.-V.27.-Nl- P. 1-29.

163. Mercer J.H. The Allerod oscillation: a European climatic anomaly? // Arctic and Alpine Res.-1969.-V.l.-N4.- P. 227-234.

164. Praeg D.B., Maclean B., Hardy I.A. Quaternary geology of the southeast Baffin Island continental shelf// Geol. Surv. Canada Paper.-1986.-N85-14 38 p.

165. Peltier W.R. Global sea level and earth rotation // Science.-1988.-V.240-N4854,-P. 895-901.

166. Peltier W.R., Andrews J.T. Glacial geology and glacial isostasy of the Hudson Bay region // Shorelines and isostasy. Proc. of Inst, of British Geographies,1983,-P. 285-319.

167. Sibrava V., BowenD.Q., Richmond G.M. (Eds.) Quaternary glaciations in the Northern Hemisphere (Rept. of the IGCP Project 24). Oxford: Pergamon Press, 1986,-514 p.

168. Salvisgen O. Occurence of pumice on raised beaches and Holocene shoreline displacement in the inner Isfjorden area, Svalbard//Polar Research1984.-V.2.-N1.- P. 107-113.

169. Porter S.C. Quaternary glacial record in Swat Kohistan, West Pakistan II Bui. Geol. Soc. Amer.-1970.-V.81,-P. 1421-1446.

170. Weidick A. Glaciation and the Quaternary of Greenland // Geology of Greenland, 1976,-P. 431-458.

171. Waitt R.B. Thicker West Antarctic ice sheet and peninsula ice cap in late-Wisconsin time Sparse evidence from northern Lassiter Coast // US Antarctic Journ.-1983.-Y.18.-N5,-P. 91-93.

172. Vorren T.O., Kristofferson Y. Late Quaternary glaciation in the southwestern Barents Sea // Boreas.-1986.-V.15.-Nl- P. 51-59.

173. Vincent J.-S. La geologie du Quaternaire et la geomorphologie de l'ile Banks, Arctique Canadien // Geol. Surv. Canada Memoir.-1983.-N405 118 p.

174. Rind D., Peteet D. Terrestrial conditions at the last glacial maximum and CLIMAP sea-surface temperature estimates: are they consistent? // Quatern. Res-1985.-V.21 .-N1.- P. 1-22.

175. Kuhle M. Zur Geomorphologie Tibets, Bortensander als Kennformen semiarider Vorland-Vergletscherung // Berliner Geogr. Abhandlungen, 1984, Ht.36.- S. 127-137.

176. Kuhle M. Subtropical mountain and highland glaciation as Ice Age triggers and the waning of the glacial periods in the Pleistocene // GeoJournal.-1987.-V.14. -N4.-P. 393-421.

177. Ruddiman W.F. Climate studies in ocean cores // Paleoclimate analysis and modeling, New York, 1985,-P. 197-257.

178. Imbrie J., Hays J.D., Martinson D.G. The orbital theory of Pleistocene1 ftclimate: support from a revised chronology of the marine 8 O record // Milanco-vich and climate, Reidel Publ. Co., 1984, pt.l.- P. 269-305.

179. Denton G.H., Hughes T.J. (Eds.) The last great ice sheets. New York: Wiley-Interscience, 1981 477 p.

180. Koerner R.M., Fisher D.A., Paterson W.S.B. Wisconsinan and pre-Wisconsinan ice thicknesses on Ellesmere Island, Canada: inferences from ice cores // Canadian Journ. of Earth Sci.-1987.-V.24.-N2,- P. 296-301.

181. Квасов Д.Д. Палеогидрология каспия в Хвалынское время // Верхний плейстоцен. Стратиграфия и абсолютная геохронология: Сб. науч. работ. -М.: Наука, 1966.-С. 175-181.

182. Квасов Д.Д. О причинах трансгрессий Каспия // Бюллетень Московского общества испытателей природы, отд. геол., 1969, вып.5.- С. 131-132.

183. Квасов Д.Д. Позднечетвертичная история крупных озер и внутренних морей Восточной Европы // Автореф. дисс. на соискание ученой степени докт. геогр. наук. Вильнюс: 1974 - 60 с.

184. Квасов Д.Д. Позднечетвертичная история крупных озер и внутренних морей Восточной Европы. Л.: Наука, 1975 - 278 с.

185. Величко A.A., Климанов A.A., Беляев A.B. Каспий и Волга 5.5 125 тыс. л. н. // Природа.-1987.-N3.- С. 60-66.

186. Рычагов Г.И. Плейстоценовая история Каспийского моря // Автореф. дисс. на соискание ученой степени докт. геогр. наук. М.: МГУ, 1977.- 62 с.

187. Авенариус И.Г., Муратова М.В., Спасская И.И. Палеогеография Северной Евразии в позднем плейстоцене-голоцене и географический прогноз. М.: Наука, 1978 - 76 с.

188. Федоров П.В. Стратиграфия четвертичных отложений и история развития Каспийского моря // Труды ГИН АН СССР.-1957.-Вып. 10 308 с.

189. Федоров П.В. Плейстоцен Понто-Каспия. М.: Наука, 1978 - 166 с.

190. Борзенкова ИИ, Зубаков В.А. Глобальный тренд температуры и осадков за последние 20 тысяч лет // Труды ГГИ.-1986.-Вып. 320 С.91-103.

191. Берг Л. С. Уровень Каспийского моря за историческое время // Проблемы физической географии: Сб. науч. работ. Л.: Изд-во АН СССР, 1934, т. 1. -С. 11-64.

192. Дзенс-Литовский А.И. Каспийское море и залив Кара-Богаз-Гол // Изв. ВГО, сер. IV, т. X. М-Л.: Изд-во АН СССР, 1962,- С. 34-44.

193. Квасов Д.Д. Влияние оледенения на развитие гидрографической сети Русской равнины // Труды лабор. озеровед. АН СССР, 1963.-Т. 15 С. 247286.

194. Михайлова И.В. Последняя ледниковая эпоха (Сартанская) и ее значение для прогноза климатов XXI века // Тезисы докладов Всемирной конференции по изменению климата. М.: Изд-во ИГКЭ, 2003, с. 516.

195. Гросвальд М.Г. Покровные ледники континентальных шельфов. М.: Наука, 1983,-216 с.

196. Захаров В.Г. Колебания ледников Антарктиды. М.: Аккоринформиз-дат, 1994,- 128 с.

197. Лавров A.C. Позднеплейстоценовые подпрудные озера на северо-востоке Русской равнины. История озер в плейстоцене // Тезисы доклада 4-го Всесоюзн. симпозиума по истории озер. Л.: 1975.-Т. 2- С. 119-127.

198. Брылев В.А. Древние и современные речные долины на Европейском юго-востоке // Эрозионные и русловые процессы: Сб. науч. работ М.: Изд-во МГУ, 2000.-Вып. 3,- С. 123-137.

199. Спиридонов А.И. О развитии долин Волги и Оки и предполагаемом их соединении с Доном в четвертичное время // Землеведение, новая серия. М.: 1957, т. 4(44), с. 31-39.

200. Сидорчук А.Ю., Панин A.B., Чернов A.B.,Борисова O.K., Ковалюх H.H. Сток воды и морфология русел рек Русской равнины в поздневалдайское время и в голоцене // Труды МГУ-2000.-Вып. 6 С. 196-231.

201. Сладкопевцев С.А. Об изменениях водности и режима стока рек в плейстоцене // Проблемы палеогидрологии: Сб науч. работ. М.: Наука, 1976. -С. 241-245.

202. Водные ресурсы и водный баланс территории Советского Союза. Л.: Гидрометеоиздат, 1967 - 199 с.

203. Бабкин В.И., Воскресенский К.П., Вуглинский B.C. и др. Водные ресурсы СССР и их использование. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 301 с.

204. Лурье П.М. Водные ресурсы и водный баланс Кавказа. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. - 506 с.

205. Физико-географический атлас мира. М.: Изд-во АН СССР и ГУГК СССР, 1964.-208 с.

206. Шикломанов И. А. Гидрологические аспекты проблемы Каспийского моря. JL: Гидрометеоиздат, 1976. - 79 с.

207. Георгиевский В.Ю. Водный баланс Каспийского моря по данным наблюдений // Труды ЛГМИ.-1982.-Вып. 79,- С. 76-85.

208. Малинин В.Н. Проблема прогноза уровня Каспийского моря. СПб.: Гидрометеоиздат, 1994- 160 с.

209. Шикломанов И.А., Кожевников В.П. Потери стока в Волго-Ахтубинс-кой пойме и дельте Волги и их изменения под влиянием хозяйственной деятельности // Труды 11 Й.-1974.-Вып. 221, С. Ъ-М.

210. Кесь A.C. История Сарыкамышского озера в свете новых данных, полученных дистанционными методами // Проблемы освоения пустынь.-1977.-N1.-C. Зб^П.

211. Кесь A.C. Естественная история Арала и Приаралья // Изв. АН СССР, сер. геогр., 1991.-N4.- С. 36-46.

212. Кесь A.C. История периодических затоплений Сарыкамышской впадины //История современных озер: Тезисы докладов 7-го Всесоюз. симпозиума по истории озер. Таллин, 1986, с. 216.

213. Маева С.А., Маев Е.Г. Изменения уровня Аральского моря за последние тысячелетия // Изв. вузов, сер. геодезия и аэрофотосъемка, 1991.-N1- С. 124-132.

214. Мамедов Э.Д., Трофимов Г.И. Водный баланс Арала в голоцене // История озер Севан, Иссык-Куль, Зайсан и Арал: Сб. науч. работ. JL: Наука, 1991,-С. 222-225.

215. Федоров П.В. О некоторых вопросах голоценовой истории Каспия и Арала // Колебания увлажненности Арало-Каспийского региона в гололцене: Сб. науч. работ. -М.: Наука, 1980,- С. 19-22.

216. Зайонц И.Л., Бойцова Н.М., Кольцова З.И., Шохина Т.Н. Плейстоценовые трансгрессии в Тургайском прогибе // Изв. вузов, сер. геол. и разведка, 1981.-N2.-С. 16-20.

217. Мурзаев В.Э., Коноплева В.И., Девяткин Е.В., Серебрянный JI.P. Плювиальные обстановки позднего плейстоцена и голоцена в аридной зоне Африки и Азии // Изв. АН СССР, сер. геогр., 1984.-N4.- С. 15-25.

218. Борзенкова И.И. Увлажнение аридных регионов Северного полушария в позднеледниковье-голоцене // Изв. АН СССР, сер. геогр., 1990.-N2 С. 2838.

219. Серебрянный JI.P., Пшенин Г.П., Пуннинг Я. Оледенение Тянь-Шаня и колебания уровня Арала (поэтапный анализ позднечетвертичной истории Средней Азии) // Изв. АН СССР, сер. геогр., 1980.-N2.- С. 52-65.

220. Пшенин Г.П., Стекленков А.П., Черкинский А.Е. Новые данные о происхождении и абсолютном возрасте доголоценовых террас Арала // Докл. АН СССР.-1984.-Т. 276.-N3.- С. 675-677.

221. Геология Аральского моря. Ташкент: ФАН, 1987- 215 с.

222. Плещеев И.С. Морфология и возраст чинков Устюрта // Геоморфоло-гия.-1984.-Ш.-С. 79-85.

223. Шнитников A.B. Арал в голоцене и природные тенденции его эволюции // Палеогеография Каспийского и Аральского морей в Кайнозое: Сб. научн. работ. М.: Изд-во МГУ, 1983, ч.2. - С. 106-119.

224. Квасов Д.Д. Причины прекращения стока по Узбою и проблемы Аральского моря II Проблемы освоения пустынь-1976. -N6 С. 24-29.

225. Зубаков В.А., Борзенкова И.И. Палеоклиматы позднего Кайнозоя. JL: Гидрометеоиздат, 1983.-216 с.

226. Абрамова Т.А. Палеогеографические условия Арало-Каспийского региона в позднеголоценовое время (по палинологическим данным) // Рельеф и климат: Сб. науч. работ. М: Наука, 1985.- С. 91-100.

227. Абрамова Т.А. Палеогеография Арало-Каспийского региона в позднем голоцене по новым палинологическим данным // Палеогеография и геоморфология Каспийского региона в голоцене: Сб. науч. работ. М.: Наука, 1991-С. 116-122.

228. Диких А.Н. Режим современного оледенения Центрального Тянь-Шаня. Фрунзе: Изд-во Илим, 1982 - 159 с.

229. Забиров Р.Д. Оледенение Средней Азии // Гляциология, вып. 1 (Труды Тянь-Шанской физ.-геогр. станции).-1958,- С. 9—41.

230. Какоев JI.A., Максимов Н.В., Мошкин А.Т. Колебания ледников Средней Азии в последние десятилетия // Труды СарНИГМИ.-Вып. 14(95), 1974-С. 15-26.

231. Котляков В.М., Кренке А.Н. Нивально-гляциальные системы Памира и Гиссаро-Алая // Труды МГИ.-Вып. 35.-1979,- С. 25-33.

232. Предстоящие изменения климата. Л.: Гидрометеоиздат, 1991,- 272 с.

233. Сварчевская З.А. Геоморфология Казахстана и Средней Азии. Л.: Изд-во ЛГУ, 1965.-220 с.

234. Абросов В.Н. Озеро Балхаш. Л.: Наука, 1973.-160 с.

235. Шнитников A.B. Большие озера срединного региона и некоторые пути их использования // Озера срединного региона (историческая изменчивость и современное состояние): Сб. науч. работ. Л.: Наука, 1976. - С. 15-133.

236. Шикломанов И.А., Цыценко К.В. Гидрологические исследования 11И в Казахстане // Материалы международной научно-практической конференции "Проблемы гидрометеорологии и экологии". Алматы-2001 -С. 86-89.

237. Ресурсы поверхностных вод СССР Центральный и Южный Казахстан. - Л.: Гидрометеоиздат, 1970, т. 13, вып. 2,- 645 с.

238. Курдюков К.В. О колебаниях уровня озера Алаколь (в историческом и геологическом прошлом) // Вопросы географии: Сб. науч. работ М.: Гео-графиздат, сер. физ. геогр, 1951- С. 22-27.

239. Курдин Р.Д. О связях уровней озера Алаколь с гидрометеорологическими факторами и уровнями Балхаша // Сб. работ Алмаатинской Г МО. -Ал-ма-Ата.-1969.-Вып. 4,- С. 5-16.

240. Курдин Р.Д. Вековые колебания уровней Алакольских озер по историческим и геоморфологическим данным // Сб. работ Алмаатинской ГМО.-Алма-Ата.-1969.-Вып. 4,- С. 17-37.

241. Юнусов Г.Р. Водный баланс озера Балхаш // Проблемы водохозяйственного использования р. Или: Сб. науч. работ. Алма-Ата, 1950 - С. 141189.

242. Лаврентьев П.Ф., Голубцов В.В., Юрина Е.Г. Средний сток и его колебания в бассейнах озер Балхаш-Алакольской впадины // Труды КазНИГМИ, вып. 18. Л.: Гидрометеоиздат, 1963- С. 3-28.

243. Курдин Р.Д., Мельничукова Е.Г., Мерошниченко С.М. О водном балансе озера Балхаш // Сб. работ Алмаатинской ГМО. -Алма-Ата.-1969-Вып.4 С. 47-76.

244. Жиркевич А.Н. Водный баланс озера Балхаш и перспективы его изменений в связи с использованием водных ресурсов Или-Балхашского бассейна // Труды КазНИГМИ, вып.44. -М.: Гидрометеоиздат, 1972. С. 140-168.

245. Голубцов В.В., Жиркевич А.Н. Водный баланс озера Балхаш и динамика его элементов в естественных условиях и при проведении в бассейне водохозяйственных мероприятий // Труды КазНИГМИ, вып.50. М.: Гидрометеоиздат, 1973-С. 153-177.

246. Курдин Р.Д, Рубинович С.А. Прогноз изменения водного баланса, уровня и минерализации воды озера Балхаш на ближайшие десятилетия // Труды КазНИГМИ М.: Гидрометеоиздат, 1973- С. 40-63.

247. Кислов A.B. Основы теории палеоклиматов плейстоцена и голоцена // Глобальные изменения природной среды: Сб. науч. работ. М.: Научный мир, 2000,-С. 15-61.

248. Гросвальд М.Г. Последнее великое оледенение территории СССР. -М.: Знание, 1989.-48 с.

249. Гросвальд М.Г. Последнее оледенение плейстоцена // Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. М.: Изд-во Инст. геогр. РАН, 1997.-Т. 2, книга 2,-С. 104-139.

250. Hastenrath S., Kutzbach J.E. Late pleistocene climate and water budget of the South American Altiplano // Quaternery Research.-1985.-V.24.-N3,- P. 249256.

251. Кренке A.H. Массообмен в ледниковых системах на территории СССР. М.: Гимиз, 1982,- 288 с.

252. Kutzbach J.E. Estimates of past climate at paleolake Chad, North Africa, based on a hydrological and energy-balance model // Quaternary research-1980. -V.14.-N2,- P. 210-223.

253. Адаменко B.H. Климат и озера. Jl.: Гидрометеоиздат, 1985- 263 с.

254. Хрусталев Ю.П., Черноусов С.Я. Основные этапы развития озера Балхаш в голоцене // Докл. АН СССР.-1983.-Т. 271.-N6.- С. 1468-1471.

255. Вилесов E.H., Уваров B.H. Современная деградация оледенения северного склона Заилийского Алатау // Труды МГИ,-1998.-Вып. 84,- С. 52-59.

256. Берг Л.С. Предворительный отчет об исследовании озера Балхаш летом 1903 г. // Изв. РГО.-1904.-Т. 40.-Вып. 4,- С. 584-599.

257. Щетинников А.С. Изменение размеров оледенения Памиро-Алая за 1957-1980 гг. М.: Изд-во МГМИ, вып.776,- С. 77-83.

258. Зайков Б.Д. Современный и будущий водный баланс Аральского моря // Водный баланс и сток: Сб. науч. трудов научн.-исслед. учреждений Главн. упр. гидрометеорол. службы, серия Гидрология суши, вып. 39. Л.: Гидро-метеоиздат, 1946,- С. 25-59.

259. Зайков Б.Д. Водный баланс и уровень Аральского моря в связи со строительством Главного Туркменского канала // Труды ГГИ.-1952.-Вып. 16.-43 с.

260. Зайков Б.Д. Очерки по озероведению. Л.: Гидрометеоиздат, 1969, т. 2,- 238 с.

261. Крицкий С.Н., Коренистов Д.В., Раткович Д.Я. Колебания уровня Каспийского моря. -М.: Наука, 1975 159 с.

262. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Гидрологические основы управления водохозяйственными системами. М.: Наука, 1982- 271 с.

263. Раткович Д.Я., Жданова И.С., Привальский В.Е. К проблеме уровен-ного режима Каспийского моря // Водные pecypcbi.-1973.-N3- С. 43-69.

264. Раткович Д.Я. О предсказуемости режима уровня бессточных водоемов применительно к проблеме Каспийского моря // Водные ресурсы.-1986. -N5.-C. 3-23.

265. Бабкин A.B. Исследование переходных состояний бессточных водоемов // Метеорология и гидрология.-1995.-N1.- С. 79-87.

266. Львов В.П. Колебания уровня Аральского моря за последние 100 лет // Труды ГОИН,-1959.-Вып. 46,- С. 56-74.

267. Лобанов В.В. Испарение с поверхности Каспийского моря // Метеорология и гидрология.-1987-NlO С. 62-68.

268. Панин Г.Н. Испарение и теплообмен Каспийского моря. М.: Наука, 1987,- 88 с.

269. Хубларян М.Г., Найденов В.И. О проблеме колебаний уровня Каспийского моря // Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже третьего тысячелетия: Труды науч. конф. Томск: Изд-во Научно-технической литературы.-2000,- С. 68-70.

270. Николаева P.B. Основные морфометрические характеристики Аральского моря // Проблема Аральского моря: Сб. науч. работ М.: Наука, 1969,-С. 25-38.

271. Кесь A.C., Юноканова И.А. О причинах колебаний уровня Аральского моря в прошлом // Изв. АН СССР, сер. геогр., 1990.-N1- С. 78-86.

272. Будыко М.И., Юдин М.И. О колебаниях уровня непроточных озер // Метеорология и гидрология-I960.-N8 С. 15-19.

273. Горяченко В.Д. Элементы теории колебаний. Красноярск: Изд. Красноярского университета, 1995,- 430 с.

274. Мандельштам Л.И. Лекции по колебаниям. М.: Наука, 1972.

275. Шнитников A.B. Озера Западной Азии индикаторы колебаний общей увлажненности их бассейнов // Озера полуаридной зоны: Сб. науч. работ. -М.-Л.: Изд. АН. СССР, 1963,- С. 4-74.

276. Андронов A.A., Витг A.A., Хайкин С.Е. Теория колебаний. М.: Наука, 1981,- 568 с.

277. Яворский Б.М., Пинский A.A. Основы физики-М.: Наука, 1981, т. 2448 с.

278. Бабкин A.B. Об использовании метода аналогии для оценки колебаний гидролого-климатических и морфометрических характеристик бессточных водоемов // Метеорология и гидрология.-1996.-N5- С. 104-112.

279. Лымарев В.И. Эволюция берегов Арала в недавнем прошлом, настоящем и ближайшем будущем // Озера полуаридной зоны: Сб. науч. работ.- М.-Л.: Изд. АН. СССР, 1963,- С. 215-246.

280. Brukner Е.А. Die Bilanz des Kreislaufs des wassers auf der Erde // Jeogr. J.-1905.-Bd.ll.-S. 436^45.

281. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике.- М.: Наука, 1967.- 608 с.

282. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям-М.: Наука, 1990- 576 с.

283. Бабкин A.B. Исследование изменений состояния Аральского моря при колебаниях притока вод // Метеорология и гидрология -1998.-N2.- С. 103110.

284. Зайков Б. Д. Многолетние колебания стока р. Волга и уровня Каспийского моря.- М.-Л.: Изд. АН СССР, 1940,- 52 с.

285. Андреянов В.Г. Гидрологические расчеты при проектировании малых и средних гидроэлектростанций. Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1957.- 524 с.

286. Воскресенский К.П. Норма и изменчивость годового стока рек Советского Союза. Л.: Гидрометеоиздат, 1962- 546 с.

287. Афанасьев А.Н. Колебания гидрометеорологического режима на территории СССР. М.: Наука, 1967,- 230 с.

288. Родионов С.Н. Современные изменения климата Каспийского моря. -М.: Гидрометеоиздат, 1989- 124 с.

289. Найденов В.И. Нелинейная модель колебаний уровня Каспийского моря//Математическое моделирование.-1992.-Т. 4.-N6.- С. 50-65.

290. Раткович Д.Я. Актуальные проблемы стохастической гидрологии // Водные pecypcbi.-2000.-N6.- С. 645-654.

291. Шлямин Б.А. Сверхдолгосрочный прогноз уровня Каспийского моря // Изв. ВГО.-1962.-Т. 94-Вып. 1.-С. 26-33.

292. Малинин В.Н. О генезисе межгодовых колебаний уровня Каспийского моря // Водные ресурсы.-1994.-N4-5.- С. 492-499.

293. Гетман И.Ф. Сверхдолгосрочный прогноз уровня Каспийского моря с использованием гелиогеофизических факторов // Глобальные изменения природной среды: Сб. науч. работ. М.: Научный мир, 2000,- С. 237-254.

294. Максимов И.В. Геофизические силы воды и океана. Л/. Гидрометеоиздат, 1970 - 447 с.

295. Сытинский А.Д., Постников А.Н. О зависимости стока Волги от солнечной активности // Условия формирования и методы прогноза стока Волги: Сб. науч. работ по проекту РФФИ (93-05-9411). СПб.: Гидрометеоиздат, 1995.-С. 4-10.

296. Постников А.Н. Экстремумы многолетних колебаний стока отдельных европейских рек и их связь с солнечной активностью и лунным деклинацион-ным приливом (факты и гипотезы) // Труды ГГИ.-1992.-Вып. 360 С. 58-84.

297. Найденов В.И., Швейкина В.И. Земные причины водных циклов // Природа.-1997 .-N5.- С. 19-30.

298. Нестеров Е.С. Низкочастотная изменчивость циркуляции атмосферы и уровень Каспийского моря во второй половине XX века // Метеорология и гидрология.-2001 .-N11.- С. 27-36.

299. Нестеров Е.С. О связи индексов колебаний циркуляции атмосферы и уровня Каспийского моря // Гидрометеорологические аспекты проблемы Каспийского моря и его бассейна: Сб. науч. работ. СПб.: Гидрометеоиздат, 2003,-С. 323-326.

300. Мещерская А.В., Александрова Н.А., Голод М.П. Температурно-влажностный режим на водосборах Волги и Урала и оценка его влияния на изменения уровня Каспийского моря // Водные ресурсы.-1994.-Т. 21.-N4.-С. 463^70.

301. Rao A.R., Hamed К.Н Nonstationarities in river flow time series // Surface water hydrology: Proc. of the International Conference on water resources management in arid regions (WaRMAR).- A.A. Balkema Publishers, Netherlands. -2002.-P. 473^93.

302. Кузин П.С., Бабкин В.И. Географические закономерности гидрологического режима рек. JL: Гидрометеоиздат, 1979 - 200 с.

303. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. М.: Наука, 1964, т. 1. -340 с.

304. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов. М.: Наука, 1962 - 350 с.

305. Бабкин A.B. Оценка цикличности в изменениях уровня и элементов водного баланса внутренних водоемов суши (на примере Каспийского моря) // Региональная экология-2003.-N1-2 С. 58-68.

306. Аполлов Б.А., Калинин Г.П., Комаров В.Д. Курс гидрологических прогнозов. Л.: Гидрометеоиздат, 1974 - 419 с.

307. Ремизова С.С., Мягков М.С. О проблеме долгосрочного прогнозирования уровня Каспийского моря // Водные ресурсы.-1995.-Т. 22.-N3- С. 336-342.

308. Клиге Р.К. Варианты прогнозов положения уровня Каспийского моря // Геологические изменения при колебаниях уровня Каспийского моря: Сб. науч. работ. М.: Изд. Геогр. фак. МГУ.-1997.-Вып. 1- С. 19^43.

309. Абузяров З.К. Технология прогноза тенденций изменения уровня Каспийского моря на перспективу 6 и 18 лет // Гидрологические аспекты проблемы Каспийского моря и его бассейна: Сб. науч. работ. СПб.: Гидрометеоиздат, 2003- С. 351-363.

310. Шикломанов И.А., Георгиевский В.Ю., Ежов A.B. Вероятностный прогноз уровня Каспийского моря // Гидрологические аспекты проблемы Каспийского моря и его бассейна: Сб. науч. работ. СПб.: Гидрометеоиздат, 2003,-С. 327-341.

311. Левицкий Л.С., Рыхлова Л.В, Сидоренков Н.С. Южное колебание Эль-Ниньо и неравномерность вращения Земли // Астрономический журнал.-1995.-Т. 72.-N2.-С. 272-276.

312. Бабкин A.B. Расчет водно-теплового режима территорий засушливого климата при изменении осадков // Метеорология и гидрология.-1999.-N9 .С. 86-97.

313. Бабкин A.B. Моделирование реакции водного и теплового режимов засушливых территорий на изменение атмосферных осадков // Водные ресурсы.-1999.-Т. 26.-N6.-C. 703-709.

314. Бабкин A.B. Моделирование водного и теплового режимов засушливых территорий при изменениях количества атмосферных осадков // Водные ресурсы-2002-Т. 29.-N6.-C. 755-761.

315. Бабкин A.B. Моделирование водно-теплового режима засушливой территории при колебаниях атмосферных осадков // Метеорология и гид-рология-2003.-N5.- С. 96-105.

316. Величко A.A. Зональные и макрорегиональные изменения ландшафт-но-климатических условий, вызванные парниковым эффектом // Изв. РАН., сер. геогр., 1992.-N2.- С. 89-102.

317. Будыко М.И., Борзенкова И.И., Менжулин Г.В., Селяков К.И. Предстоящие изменения регионального климата // Изв. РАН., сер. геогр., 1992-N4,-С. 36-52.

318. Величко A.A., Беляев A.B., Георгиади А.Г., Климанов В.А. Реконструкция климатических условий и речного стока Северного полушария в оптимумы микулинского межледниковья и голоцена // Водные ресурсы. -1992.-N4.- С. 34-42.

319. Будыко М.И. Аналоговый метод предстоящих изменений климата // Метеорология и гидрология.-1991 .-N4,- С. 39-50.

320. Атлас теплового баланса Земного шара (Ред. Будыко М.И.). М.: Меж-дувед. геофиз. комитет при Президиуме АН СССР, 1963- 69 с.

321. Агроклиматический справочник по Астраханской области. JL: Гид-ромегеоиздат, 1961- 127 с.

322. Материалы наблюдений Западно-Казахстанской воднобалансовой станции. Алма-Ата: Изд-во УГМС КазССР, 1970,-Вып. 12,- 156 с.

323. Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики. Л.: Гидрометеоиздат, 1977.-Т. 12.-Вып. 2 324 с.

324. Винников К.Я., Лемешко H.A., Сперанская H.A. Режим влажности почвы в эпохи глобального потепления // Водные ресурсы. 1992.-N4.- С. 43-46.

325. Лемешко H.A. Изменение составляющих водного баланса суши при глобальном потеплении на 1° С // Водные pecypCbi.-1992.-N4- С. 64-70.

Информация о работе

Бабкин, Алексей Владимирович
доктора географических наук
Санкт-Петербург, 2005
ВАК 25.00.27

Диссертация

Увлажнение областей внутреннего стока Евразии - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы