Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Ледовый режим рек севера Европейской территории России и его влияние на гидроэкологическую безопасность территории

ВАК РФ 25.00.27, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Ледовый режим рек севера Европейской территории России и его влияние на гидроэкологическую безопасность территории"

московским государственный университет имени М.В. Ломоносова

Географический факультет

На правах рукописи

□□34637ТО

АГАФОНОВА Светлана Андреевна

УДК 556.535.5 (470.1)

ЛЕДОВЫЙ РЕЖИМ РЕК СЕВЕРА ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ГИДРОЭКОЛОГИЧЕСКУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕРРИТОРИИ

Специальность 25.00.27 — гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических гаук

Москва —2009

003463770

Работа выполнена на кафедре гидрологии суши географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель:

кандидат географических наук, доцент Фролова Наталья Леонидовна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Козлов Дмитрий Вячеславович

член-корреспондент РАН, Снытко Валериан Афанасьевич

доктор географических наук, профессор

Ведущая организация: Институт географии РАН

Защита состоится « 26 » февраля 2009 г. в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.68 при Московском государственном университете имени М.ВЛомоносова по адресу:

119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, 18 этаж, аудитория 1801.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке географического факультета МГУ на 21 этаже.

Автореферат разослан « rid » ЛЩ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор геолого-минералогических наук

B.C. Савенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА 'АБОТЫ

Актуальность проблемы. Вследствие особенностей географического положения России ледовые явления в той или иной степени характерны для рек всей территории страны. Поэтому возникает необходимость решения целого ряда гидрологических задач, связанных с изучением ледового режима. Особенно это важно в арктической зоне, в том числе на севере европейской территории России (ЕТР), где проявления ледового режима могут существенно ограничивать деятельность населения.

Исследуемая территория находится в бассейне Белого моря и включает в себя бассейны рек Онега, Северная Двина, Мезень, Печора. В административном отношении территория относится к Архангельской и Вологодской областям, а также Республике Коми.

Снижение гидроэкологической безопасности территории (ГЭБТ) на севере ЕТР связано с низкими уровнями воды в период появления льда, образованием шуги и зажоров, низкой прочностью и малой толщиной льда, высокими уровнями в период ледохода и образованием заторов. Все это оправдывает интерес к изучению ледового режима как в связи с освоением северных территорий страны, так и с их защитой от чрезвычайных ситуаций.

Состояние изученности проблемы. Систематическое изучение ледового режима рек севера ЕТР началось с организации сети постоянных постов в конце XIX в. К этому периоду относятся первые карты характеристик ледового режима, составленные М.А. Рыкачевым и В.Б. Шостаковичем для территории всей страны.

Изучению ледового режима в период замерзания, процессов образования внутриводного льда и шуги посвящены работы В.Я. Альтберга, В.В. Пиотровича, В.А. Рымшы, А.Н. Чижова и др.; в период ледостава, в том числе вопросу нарастания толщины льда - Ф И. Быдина, С.Н. Крицкого, М.Ф. Менкеля, К.И. Российского, А.И. Чеботарева, А.Г. Шуляковского. Исследованием процессов разрушения ледяного покрова под влиянием тепловых и механических факторов занимались В.П. Берденников,

К.Н. Коржавин, Д.Н. Панфилов, В.В. Пиотрович и др. Существенный вклад в изучение процессов вскрытия рек внесли С.Н. Булатов и Л.Г. Шуляковский. В дальнейшем теория процесса разрушения ледяного покрова получила развитие в исследованиях В.А. Бузина и была использована для прогнозной оценки возможных изменений сроков вскрытия рек под влиянием изъятия части стока.

В современных исследованиях процессов замерзания и вскрытия рек большое внимание уделяется изучению зажорных и заторных явлений (В.А. Бузин, В.В. Кильяминов и др.). В 1970—2002 гг. в Государственном гидрологическом институте (ГГИ) и ряде других научно-исследовательских организаций России был выполнен комплекс исследований заторов льда. После серии заторных наводнений в конце 1990-х - начале 2000-х гг. в Великом Устюге, Ленске и на Кубани интерес к ним резко возрос. Коллективом авторов, включая В.К. Дебольского, Д.В. Козлова и др., была составлена карта заторных наводнений. Математическому моделированию русловых процессов в ледовых условиях, в том числе при образовании заторов, посвящены работы Е.И. Дебольской. Среди иностранных авторов, занимающихся проблемами заторообразования, наиболее полные исследования принадлежат С. Белтаос.

Методы прогноза сроков замерзания и вскрытия рек севера ЕТР рассматривались в работах сотрудников ААНИИ (для низовьев рек и их устьевых областей).

Возможные изменения ледового режима в последние десятилетия в связи с изменением климата оценивались Б.М. Гинзбургом, И.И. Солдатовой, C.B. Борщом, B.C. Вуглинским и др.

Опасным явлениям, в том числе гидрологическим, посвящены работы А.Б. Авакяна, С.С. Гинко, С.М. Мягкова, P.A. Нежиховского, A.B. Рожденственского, И.Н. Русина, A.A. Таратурина и др. Вопросам гидроэкологии и оценки ГЭБТ посвящены многочисленные работы сотрудников кафедры гидрологии суши МГУ.

Последние крупные обобщения характеристик ледового режима относятся к семидесятым—восьмидесятым годам прошлого столетия (Гинзбург, 1973;

Донченко, 1987). В связи с происходящими изменениями климата необходимо дальнейшее изучение ледового режима рек, основанное на современных гидрометеорологических данных; сравнение особенностей ледового режима за разные периоды, в том числе отклонений характеристик ледового режима от аналогичных значений за период 1961-1990 гг., который, согласно рекомендациям ВМО, повсеместно используется для характеристики современного климата; совершенствование методов расчета и прогноза характеристик ледового режима. Оценка гидроэкологической безопасности территории необходима для разработки методов и средств защиты населения и хозяйства от неблагоприятных проявлений ледового режима.

Цель исследования — на основе полученной за последние годы гидрометеорологической информации и с применением современных методов анализа и расчетов изучить характеристики ледового режима рек севера ЕТР (от бассейна р. Онега до бассейна р. Печора), определяющие гидроэкологическую безопасность территории, и оценить возможное их изменение в связи с глобальным потеплением климата.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Сформировать базу данных о процессах ледового режима севера ЕТР, опасных его проявлениях и факторах, его определяющих.

2. Провести статистическую обработку гидрометеорологических данных, построить комплекс карт характеристик ледовых явлений и метеорологических показателей за 1961-1990 гг. и 1991-2007 гг., выявить пространственно-временные закономерности процессов замерзания и вскрытия рек.

3. Провести районирование исследуемой территории по ледовому режиму.

4. Выявить изменения ледового режима и его негативные проявления в современных климатических условиях, оценить его возможные изменения в будущем.

5. Оценить возможности прогноза и расчета характеристик ледового режима, в том числе для неизученных рек.

6. Оценить влияние ледового режима на безопасность населения и хозяйства на освоенных участках рек, создать методику оценки ГЭБТ, определяемой ледовым режимом.

Методика исследований и фактический материал. Исследование опасных проявлений ледового режима в диссертационной работе было проведено на основе данных наблюдений на 146 гидрологических постах и 11 метеостанциях, приведенных в специализированных изданиях. Данные за период 19882006 гг. были любезно предоставлены Вологодским областным центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Северным территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (г. Архангельск), а также отделом ледовых прогнозов Гидрометцентра России.

Данные об опасных ледовых явлениях за 2003-2008 гг., а также оперативные сводки о ледовой обстановке на реках взяты с сайта Северного межрегионального территориального управления федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, сайта Центра регистра и кадастра и сайта управления государственной противопожарной службы и гражданской защиты Архангельской области. Представленные в работе карты построены с помощью пакета ArcView. Статистическая обработка проводилась с помощью пакетов Statistica и Excel. Предметом защиты являются:

1. Результаты регионального гидрологического обобщения характеристик ледового режима рек ЕТР, включая районирование территории по ледовому режиму, уточнение величин основных характеристик ледовых явлений, оценку влияния ледового режима на ГЭБТ;

2. Оценка изменения ледового режима и ГЭБТ в связи с потеплением климата;

3. Методики расчета и прогноза дат ледовых явлений, максимальной толщины льда, максимальных заторных уровней воды и степени опасности весеннего ледохода.

Научная новизна заключается в комплексном региональном пространственно-временном обобщении характеристик ледового режима рек севера ЕТР с учетом современной гидрометеорологической информации, оценке влияния происходящих и ожидаемых изменений климата на ледовый режим рек и гидроэкологическую безопасность территории, комплексе методических приемов, позволяющих определять характеристики ледового режима в условиях отсутствия или недостатка данных наблюдений.

Практическая значимость работы заключается в региональном анализе современной гидрометеорологической информации об опасных гидрологических процессах, оценке влияния изменений климата на ледовый режим рек территории. Полученные зависимости и комплекс карт могут быть использованы для характеристики ледового режима и оценки его возможного изменения на неизученных реках. Практическую ценность имеет разработка методических средств для долгосрочного и краткосрочного прогнозирования максимальных заторных уровней воды, фоновой опасности весеннего ледохода. Оценка гидроэкологической безопасности территории имеет большое значение для разработки методов и средств защиты населения и хозяйства от неблагоприятных природных явлений.

Результаты регионального анализа ледового режима рек севера ЕТР, оценки возможных климатических изменений и их влияния на гидроэкологическую безопасность территории взшли в отчет по гранту Президента РФ для поддержки ведущих научных школ (проект НШ-4964.2008.5), по грантам РФФИ (проекты 03-05-64306, 06-05-64099, 07-05-100045-к).

Методические и практические результаты исследования гидрометеорологических закономерностей возникновения заторов льда в узле слияния Сухоны и Юга стали основой программного комплекса для долгосрочного, среднесрочного и краткосрочного прогнозирования опасных гидрологических процессов, созданного в рамках договора с ЗАО ПО «СОВИНТЕРВОД» «Исследование ледотермичес coro режима и русловых

процессов в устьях Сухоны, Юга, а также Мал. Северной Двины для обоснования противопаводковой защиты г. Великий Устюг» и переданного Вологодскому областному центру по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Результаты исследования ледового режима эстуария р. Мезень и оценка его возможного изменения после строительства ПЭС вошли в «Комплексный технико-экономический доклад по обоснованию строительства Мезенской ПЭС». Результаты анализа опасных ледовых явлений в низовьях арктических рек и оценка изменения их ледового режима к концу XX в. вошли в разделы отчета по государственному контракту № 43.016.11.1628 (проект Министерства промышленности, науки и технологий «Оценка роли речного стока и береговых процессов в российской Арктике в глобальных изменениях природной среды и климата»). Результаты также были использованы в совместных с Институтом криосферы Земли СО РАН исследованиях «Study of Permafrost Response to Climate Changes» для компании ExxonMobil (США), соглашение ЕМООЗЗО от 31.08.08 г.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались на международных конференциях студентов и аспирантов «Ломоносов» (Москва, 2001, 2002 гг.); международной научной конференции «Великие реки - аттракторы локальных цивилизаций» (Дубна, 2002 г.); Первой Общероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука -региону» (Вологда, 2003 г.); VI конференции «Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей» (Москва, 2004 г.); IV научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций» (Москва, 2004 г.); Всероссийской научной конференции «Ледовые и термические процессы на водных объектах России» (Архангельск, 2007 г.); научном семинаре кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ (Москва, 2008 г.); конференции молодых ученых «Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность» (Москва, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе глава в коллективной монографии, 3 статьи, одна из них в журнале, рекомендованном ВАК, 9 тезисов докладов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 129 наименований и 10 приложений на 59 страницах. Работа изложена на 145 страницах текста, включает 76 рисунков и 18 таблиц.

Автор выражает благодарность Вологодскому областному центру по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Северному территориальному управлению по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (г. Архангельск), а также отделу ледовых прогнозов Гидрометцентра России за любезно предоставленные данные наблюдений; докторам географических наук профессорам Н.И. Алексеевскому, В.Н. Михайлову и A.B. Христофорову за ценные консультации, а также научному руководителю H.JL Фроловой за длительное сотрудничество.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, охарактеризована ее научная новизна и практическая значимость, сформулирован предмет защиты, даны сведения о методике и исходных материалах, использованных в работе.

В главе 1 проанализировано современное состояние изученности опасных гидрологических процессов, гидроэкологической безопасности территории, а также дана характеристика природных и социально-экономических условий природопользования исследуемой территории по различным литературным источникам.

Анализ негативных проявлений ледового режима на реках России позволил автору [7] разработать классификацию опасных ледовых явлений по фазам, к которым они относятся (табл. 1).

Таблица 1. Опасные ледовые явления

Фаза ледового режима Опасные ледовые явления

Замерзание Образование внутриводного льда и шуги

Зажоры

Раннее появление льда и замерзание при низких уровнях воды

Ледостав Промерзание рек

Наледи

Низкая прочность и малая толщина льда

Ледоход Густой ледоход при высоких уровнях воды

Заторы

Навалы льда

Вскрытие Позднее вскрытие и очищение реки ото льда, вскрытие при низких уровнях воды

Снижение ГЭБТ под воздействием опасных ледовых явлений проявляется

при:

1) наводнениях (заторы и зажоры);

2) нарушениях условий эксплуатации различных объектов:

- водозаборов (промерзание рек и образование шуги),

- ледовых переправ (низкая прочность и малая толщина льда);

- мостовых переходов (наледи, навалы льда, густой ледоход при высоких уровнях воды);

- водного транспорта (раннее замерзание, позднее вскрытие и очищение при низких уровнях воды);

3) повреждениях гидротехнических сооружений и плавсредств (ледовые нагрузки при ледоходе).

Особенности климата (умеренно-континентального с продолжительной умеренно холодной зимой и относительно коротким теплым летом) определяют характер ледового режима.

Население проживает преимущественно в городах, расположенных вдоль дорог и крупных рек. Речной транспорт используется преимущественно для внутренних перевозок. Территорию пересекают газо- и нефтепроводы. Зимой автомобильное сообщение во многом зависит от организуемых зимников и

ледовых переправ. При нарушении их работы прекращается сообщение между населенными пунктами, доставка грузов и продуктов питания.

Во главе 2 рассмотрен процесс замерзания рек исследуемой территории за 1961-1990 гг. и 1991-2007 гг.

Первые ледовые явления в виде заберегов и сала на реках севера ЕТР отмечаются обычно во второй половине октября. Дата начала осеннего ледохода (шугохода) на большей части территории приходится на октябрь. На крупных реках ледоход начинается одновременно по всей длине (Северная Двина, Мезень и др.). Для большинства рек характерны зажоры, которые из-за относительно низкой осенней водности рек редко вызывают высокие подъемы уровней воды [10].

Ледостав на средних реках раньше всех устанавливается на северо-востоке территории (в конце октября) и продвигается на юго-запад, где климатические условия осени более теплые. На некоторых участках рек ледостав устанавливается только в декабре - январе или не устанавливается вовсе (р. Кена - Коровий двор) [8].

Средние значения дат начала ледостава определяются особенностями климата, размером реки, а также такими географическими характеристиками водосбора как залесенность, заболоченность, озерность и площадь тундры. Анализ влияния вышеперечисленных факторов на 115 постах севера ЕТР позволил разработать методику расчета средних дат начала ледостава (Д,л) за период 1961-1990 гг. для неизученных рек:

JXx^J\tt+A(p + B\ + Cf,+Df., (1)

Методика применима для незарегулированных участков рек с устойчивым ледоставом. В качестве предикторов в расчетной формуле (1) используются географические широта (<р) и долгота (X), залесенность (/j) и площадь тундры (/¡); множественный коэффициент корреляции составляет 0,84. Коэффициенты уравнения (1) - Д0, А, В, Си D- определяются в зависимости от залесенности и площади водосбора. Проверка на независимом материале (по данным

25 случайным образом выбранных постов) позволила сделать вывод об удовлетворительном качестве методики (s/a = 0,57).

Данные о среднеквадратическом отклонении g и коэффициенте асимметрии С„ представленные в (Гинзбург, 1973) и уточненные автором, позволяют рассчитывать даты ледостава заданной обеспеченности, используя традиционно применяемое в таких случаях уравнение кривой Пирсона III типа.

Сроки появления льда и начала ледостава за каждый год определяются соотношением водного и температурного режимов [11]. Эта связь может быть выражена зависимостями сроков осенних ледовых явлений от среднемесячных температур воздуха и среднемесячных расходов воды за октябрь для низовьев р. Северная Двина и за ноябрь для р. Сухона. Разработанные зависимости для дат появления льда в низовьях р. Северная Двина (R = 0,79, s/a = 0,62) и дат начала ледостава в среднем (R = 0,64, s/a = 0,64) и нижнем (R = 0,73, s/a - 0,69) течении р. Сухона позволяют сделать выводы о характере возможного изменения ледового режима при различных сценариях изменения расходов воды и температуры воздуха.

При изменении среднемесячной температуры воздуха в осенние месяцы на +5°С к концу XXI в. относительно среднемесячной температуры за период 1961-1990 гг. (Кислов и др., 2008), следует ожидать смещения сроков появления льда к более поздним в низовьях р. Северная Двина на 14-19 сут., а сроков ледостава на р. Сухона - до 15 сут.

Для выполнения расчета или краткосрочного прогноза дат ледостава также можно использовать данные о датах устойчивого перехода температуры воздуха через 0°С. Относительное постоянство погодных условий осени и достаточно густая сеть метеорологических станций позволяют составить такие зависимости практически для любого изученного участка рек севера ЕТР. В данной работе для 10 метеорологических станций и 10 гидрологических постов были найдены зависимости с высокими коэффициентами корреляции (0,770,89), хорошими и удовлетворительными значениями s/a (0,48-0,63).

Изменение даты устойчивого перехода температуры воздуха через 0°С за 1991-2007 гг. по сравнению с аналогичными датами за период 1961-1990 гг. для большей части территории составляет 1-2 дня. Проверка рядов дат устойчивого перехода температуры воздуха через 0°С показала отсутствие статистически значимых трендов (проверка всех рядов проводилась с помощью критерия ранговой корреляции Спирмена с а=5%).

Результаты статистического анализа рядов дат установления ледостава показали, что изменение средних сроков ледостава за 1991-2007 гг. по сравнению с аналогичными значениями за период 1961-1990 гг. составило 5 дней на западе территории и до 1 дня в бассейне р. Печора. Эти изменения объясняются незначительным повышением температуры воздуха в осенний, предшествующий замерзанию период и особенностями водного режима рек. При смягчении температурного режима на севере ЕТР отмечается низкая водность рек в начале осени, что часто приводит к появлению льда и установлению ледостава в сроки, близкие к норме, или даже ранее нормы. Неустойчивый характер хода температуры воздуха в осенний период приводит к возврату положительных температур воздуха в ноябре, в результате чего формируются паводки из-за таяния снега и выпадения дождей. Высокие уровни уже в этот период способствуют более позднему ледоставу, увеличению продолжительности осеннего ледохода и шугохода, образованию зажоров. Поздние сроки ледостава сокращают период эксплуатации ледовых переправ, которые играют важную транспортную роль на севере ЕТР.

В 3 главе рассмотрены процессы в период ледостава за 1961-1990 гг. и 1991-2007 гг. На реках исследуемой территории ледостав, за редким исключением, устойчив. На крупных реках (Северная Двина, Печора и др.) толщина льда, в целом, увеличивается вниз по течению, что связано с направлением их течения с юга на север. Локальные увеличения толщины льда характерны для участков впадения притоков, слияния рек (г/п Котлас на р. Северная Двина, г/п Усть-Щугор на р. Печора), уменьшения - для порожистых участков и рек, вытекающих из озер (г/п Рабаньга на р. Сухона).

Продолжительность ледостава на реках севера ЕТР увеличивается с юго-запада на северо-восток с ростом суровости зимних условий и континентальное™ климата. Средняя продолжительность ледостава в бассейне р. Онега составляет 135-180 сут., в бассейне р. Печора - до 225 сут.

В качестве климатических характеристик периода ледостава можно выделить следующие: сумму среднесуточных отрицательных температур воздуха, сумму твердых осадков, сумму положительных температур воздуха и дней с положительными температурами воздуха за холодный период.

Сумма отрицательных температур воздуха является как показателем суровости зимы, так и основным предиктором в расчетах нарастания толщины льда. За последние несколько лет наметились определенные тенденции к смягчению суровости зимнего периода. Для м/с Котлас, Архангельск, Сыктывкар и Вологда тренды уменьшения суммы отрицательных температур воздуха значимы.

Максимальная толщина льда может быть рассчитана в зависимости от значений суммы отрицательных температур воздуха. Составленные зависимости для 6 метеорологических и 6 гидрологических постов имеют высокие коэффициенты корреляции (0,66-0,82) и удовлетворительные значения s/a (0,59-0,69).

Сумма осадков за холодный период является косвенной характеристикой запаса воды в снежном покрове к началу снеготаяния. Увеличение количества осадков за холодный период статистически значимо для всех исследуемых метеостанций, но из-за увеличения суммы положительных температур воздуха за холодный период экстремально высокие расходы в период половодья наблюдаются последние годы редко.

Сумма положительных температур воздуха и дней с положительными температурами воздуха за холодный период характеризуют особенности оттепелей. Количество дней с оттепелями не изменилось, а для некоторых метеостанций и вовсе уменьшилось, что связано с более поздним устойчивым переходом температуры воздуха через 0°С осенью и более ранним - весной.

Сумма положительных температур воздуха за зимний период возросла, для м/с Архангельск и Котлас тренд статистически значим. Оттепели стали более продолжительными, и зимой 2006-2007 гг. почти на всех реках территории наблюдалось осенне-зимнее вскрытие.

Таким образом, смягчение зимних условий выражается в уменьшении суммы отрицательных температур воздуха, увеличении количества твердых осадков и увеличении суммы положительных температур воздуха в период оттепелей. Изменение максимальной толщины льда за 1991-2007 гг. по сравнению с аналогичными значениями за 1961-1990 гг. составило не более 15 см. Продолжительность ледостава изменилась не более чем на 8 дней, в большинстве случаев изменение продолжительности ледостава происходит из-за более позднего замерзания рек. На юге территории температура воздуха в зимний период чаще меняется с отрицательной на положительную в период оттепели, изменения суммы отрицательных температур воздуха и толщины льда более заметны. С одной стороны, оттепели приводят к зимним вскрытиям, которые нередко из-за высокой водносп рек сопровождаются катастрофическими заторами, увеличивается зашугованность русла и заторошенность льда; образовавшиеся в этот период зажоры могут стать очагами будущих весенних заторов льда. С другой стороны, продолжительные оттепели приводят к уменьшению толщины льда, снижению снегозапасов. Высокие уровни воды в период ледостава и зашугованность русла создают благоприятные условия для образования катастрофических заторов при вскрытии. Негативным проявлением изменения ледового режима является сокращение периода работы ледовых переправ из-за зимних вскрытий рек и незначительной толщины и прочности льда.

В 4 главе рассмотрены процессы периода вскрытия за 1961-1990 гг. и 1991-2007 гг. Особое внимание уделено формированию заторов льда, возможности прогноза максимальных заторных уровней воды.

На средних реках процесс вскрытия начинается на юго-западе (15-20 апреля) и постепенно распространяется в северо-восточном

направлении. Правые притоки р. Печора вскрываются 20-25 мая. На малых реках ледоход не наблюдается, лед тает на месте [9].

Анализ зависимостей средних дат вскрытия рек (начала ледохода) на 110 постах от основных характеристик водосборов позволил разработать расчетную методику для неизученных рек с устойчивым ледоставом. Средние сроки вскрытия рек (Д„ск) за период 1961-1990 гг. могут быть рассчитаны по формуле:

Д.»- "До +3,730» + О,45Х + ДТ; Д,= 18УШ (2)

где ф и X - географические широта и долгота соот зетственно. Для тундровых рек (fT > 70%), которые вскрываются несколько позже, вводится дополнительная поправка Д,:

Д,. =0,35/т-23,73 (3)

Множественный коэффициент корреляции составляет 0,97. Проверка методики на независимом материале (по данным 25 случайным образом выбранных постов) позволила сделать вывод о ее хорошем качестве (s/a = 0,20).

Данные о среднеквадратическом отклонении о и коэффициенте асимметрии Cs позволяют рассчитать даты начала весеннего ледохода заданной обеспеченности аналогично датам начала ледостава.

Процесс вскрытия на реках севера ЕТР определяется как тепловыми, так и механическими факторами. Изменения сроков вскрытия можно оценить для разных сценариев изменения температуры воздуха и водности реки за март [12]. Полученные зависимости для низовьев р. Северная Двина (R = 0,83, s/a — 0,56), среднего (R = 0,78, s/o = 0,64) и нижнего {R = 0,82, slo =0,58) течения р. Сухона позволяют сделать выводы о возможном изменении ледового режима рек при различных сценариях изменения климата.

При увеличении среднемесячных температур воздуха за апрель на 5,5°С к концу XXI в. по сравнению со значениями за период 1961-1990 гг., следует ожидать изменения сроков вскрытия на более ранние на Северной Двине и Сухоне на срок до 9 сут.

Температурный режим ранней весны, а иногда и зимы в последние годы нередко приводит к низкой водности в период вскрытия из-за таяния снежного покрова в зимний период. Эти тенденции особенгэ выражены на юго-западе территории. На северо-востоке территории потери стока малы, а температура воздуха весной выше нормы, что и отражается в больших изменениях дат вскрытия.

Климатической характеристикой процесса вскрытия является дата перехода температуры воздуха через 0°С. В последние годы эта дата наступает раньше, для м/с Котлас и Вологда эта тенденция статистически значима. Несмотря на погодные особенности каждой весны, существует зависимость между датами перехода температуры воздуха через 0°С и датами вскрытия. Составленные зависимости для 10 метеорологических станций и 10 гидрологических постов имеют высокие коэффициенты корреляции (0,780,95) и удовлетворительные значения .ч/а (0,51-0,68). Такие зависимости позволяют давать среднесрочные прогнозы с заблаговременностью около двух недель, а также дают возможность восстанавливать ряды наблюдений. Довольно равномерная сеть метеостанций позволяет подобрать метеостанцию практически для любого участка рек исследуемой территории.

Очищение рек ото льда начинается в середине апреля на юго-западе территории и заканчивается в первых числах июня на северо-востоке. На озерных реках очищение происходит за 2-6 недель раньше вскрытия озер. Очищение нередко задерживается из-за скопления льда в русле (образовавшихся заторов). Заторы вызывают подъем уровней воды и затопление освоенных территорий. Места образования заторов приурочены к участкам резкого уменьшения уклона, островам, резким поворотам, сужениям русла и т.д.

Существуют несколько сценариев вскрытия и образования заторов в бассейнах рек [5]:

1) заторы образуются в верховье, что задерживает вскрытие до того момента, когда среднее и нижнее течение освободится ото льда на достаточном расстоянии;

2) вскрытие рек происходит в целом спокойно, но с небольшими непродолжительными остаточными заторами по всей длине рек;

3) происходит одновременное вскрытие достаточно протяженного участка реки или одновременное вскрытие реки и притока.

Ледовые процессы на реках в разные фазы ледового режима взаимосвязаны. Особенно это характерно для рек с устойчивым ледоставом. Мощные заторы на реках севера ЕТР образуются при высоких осенних уровнях воды, наличии зажоров, высоких значениях прочности и толщины льда (суровой зиме), зашугованности русла, дружной весне. Похолодания в период вскрытия увеличивают прочность льда и стабилизируют существующие заторы. Наличие атмосферных осадков в период вскрытия способствует росту расходов и уровней воды [6].

Анализ зависимостей максимального заторного уровня воды от перечисленных выше факторов позволил разработать методику прогноза максимальных заторных уровней воды р. Сухона у г. Великий Устюг. Для эмпирических зависимостей были выбраны три предиктора: интенсивность роста расходов у г. Тотьма, предледоставный уровень воды у г. Великий Устюг и максимальная толщина льда у г. Великий Устюг [1, 2]. Использование трех предикторов позволяет составлять долгосрочный, среднесрочный и краткосрочный прогнозы [3]. Предлагаемая вероятностная форма прогноза помогает сделать вывод о целесообразности тех или иных мероприятий по защите города от наводнений в каждый конкретный год [4]. Методика, которую можно считать удовлетворительной, используется в Вологодском ЦГМС более 5 лет (/? = 0,71, а/ст =0,76).

На основе анализа корреляционных матриц характеристик ледового режима на гидрологических постах средних и больших рек с ежегодным весенним ледоходом разработана методика фонового прогноза опасности

весеннего ледохода в бассейнах рек Онега, Северная Двина и Мезень. В качестве показателя опасности весеннего ледохода использовалось процентное отношение длин участков рек, где вода в период весеннего ледохода выходила на пойму, к общей длине рек. Анализ нормированных аномалий предледоставных уровней воды и толщины льда перед вскрытием на 53 постах позволил выбрать два предиктора: предледоставный уровень воды на г/п Порог - р. Сухона и максимальную толщину льда на г/п Сидоровская - р. Северная Двина (Л = 0,72; si а = 0,72). Прогнозная зависимость позволяет дать оценку опасности весеннего ледохода с достаточной заблаговременностью (около 2 месяцев).

При смягчении климата в период вскрытия возможны три неблагоприятных сценария прохождения ледохода:

1. Ранняя недружная весна, вскрытие и ледоход при низких уровнях воды, которые затягивают процесс очищения рек и осложняют работу водного транспорта в начале навигации (весна 2004 и 2006 гг.)

2. Аномально высокие температуры воздуха обусловливают бурный характер вскрытия, сопровождающийся мощгыми заторами льда и наводнениями (2005 г.).

3. Ранняя весна и бурный характер вскрытия с заторами льда приостанавливается в связи с похолоданием, таким образом, происходит консервация образовавшихся заторов (2007 г.).

Даты вскрытия за период 1991-2007 гг. сместились к более ранним по сравнению с периодом 1961-1991 гг. на срок не более 5 дней. В общем случае одновременно вскрываются довольно протяженные участки, что усиливает заторную опасность.

В 5 главе проанализировано влияние ледового режима на гидроэкологическую безопасность территории (ГЭБТ) за 1961-1990 гг. и 19912007 гг. Предварительно территория была разделена на ряд районов с учетом синхронности наступления дат ледовых явлений и сходства процессов замерзания и вскрытия рек (рис. 1): 1 - бассейн р. Онега; 2 - бассейны рек

Сухона и Юг; 3 - бассейн р. Вычегда; 4 - р. Северная Двина с бассейнами рек

Вага, Емца и малыми притоками; 5 - бассейны рек Пинега и Мезень; 6 - 1

I

бассейн р. Печора без бассейна р. Уса; 7 - бассейн р. Уса [13].

Рис. 1. Районирование территории севера ЕТР по ледовому режиму (районы указаны в табл. 2)

Оценка ГЭБТ исследуемой территории предполагает, с одной стороны, . анализ повторяемости и распространения опасных гидрологических процессов, в данном случае ледовых, с другой стороны, оценку степени уязвимости населения и хозяйства по отношению к возможному экологическому и социально-экономическому ущербу. Оценка уязвимости проводилась суммой экспертных баллов по 4 признакам (демографическому, промышленному, транспортному и экологическому), максимальное количество баллов равно 11. Наиболее уязвимы население и хозяйство бассейнов рек Северная Двина без бассейна р. Пинега, и Печора, что обусловлено повышенной плотностью населения, наличием крупных промышленных гентров, автомобильных и железных дорог федерального значения, нефте- и газопроводов. Наименее -бассейны рек Пинега и Мезень с самой низкой плотностью населения,

отсутствием промышленных центров и наличием особо охраняемых территорий (табл. 2).

Таблица 2. Степень опасности ледового режима для отдельных районов севера ЕТР и оценка уязвимости территории

Характеристика ледового режима Период~~\^ 1 2 3 4 5 6 7

Низкие уровни воды в период появления льда 1961-1990 гг. 0 2 0 1 1 -> 2

1991-2006 гг. - 3 2 •2 1 - -

Зажоры 1961-1990 гг. 3 3 4 3 2 2 1

1991-2006 гг. - 4 4 4 4 -

Длительные периоды замерзания и очищения 1961-1990 гг. 3 3 2 3 2 3 !

1991-2006 гг. - 3 3 2 3 - -

Высокие заторные уровни воды 1961-1990 гг. о 3 2 3 2 2 2

1991-2006 гг. - 3 1 2 4 - -

Высокие уровни весеннего ледохода 1961-1990 гг. 0 3 0 3 4 3 0

1991-2006 гг. - 4 0 3 4 - -

Сумма баллов 1961-1990 гг. 8 14 8 13 11 12 6

1991-2006 гг. - 17 10 13 16 - -

Оценка уязвимости территории | 5 11 10 10 1 9 8

Прочерк означает отсутствие современных данных

Для оценки опасности ледового режима севера ЕТР необходимо учитывать следующие опасные явления: уровни в период появления льда ниже критических, осложняющие работу водного транспорта при завершении навигации; образование зажоров, вызывающих подъем уровня воды в осенний и зимний период; длительные (более 30 сут.) периоды замерзания и очищения, сокращающие период эксплуатации ледовых переправ; высокие заторные уровни воды и уровни весеннего ледохода, приводящие к наводнениям и повреждению гидротехнических сооружений.

При повторяемости опасных явлений более 50% на большинстве участков рек району присваивается 4 балла, если опасное явление не наблюдается - 0 баллов [14].

Расчеты показывают, что для периода 1961-1990 гг. высокую повторяемость имеют зажоры и высокие заторные уровни воды (табл. 2). Наиболее опасен ледовый режим рек районов 2 и 4 (бассейн р. Северная Двина, за исключением бассейнов рек Вычегда и Пинега).

Для периода 1991-2006 гг. возросла степень опасности ледового режима для всех исследуемых районов, кроме района 4 (р. Северная Двина), где она осталась неизменной (табл. 2). Возрастание степени опасности произошло из-за увеличения периода замерзания, увеличения зажорности и более низких уровней воды при появлении льда. Опасность весенних уровней воды не изменилась, за исключением района 5 (бассейны рек Пинега и Мезень), где из-за увеличения зажорности вероятность заторов увеличилась.

Опасность ледового режима в последние 18 лет изменилась незначительно, поэтому уровень ГЭБТ для всех районов на данный момент остается прежним. В дальнейшем при сохранении существующих тенденций изменения ледового режима следует ожидать снижения уровня ГЭБТ для уже освоенных территорий. Для бассейнов рек Мезень и Пинега он остается высоким только из-за низкой плотности населения, отсутствия крупных дорог и промышленных центров.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы работы: 1. Предложена классификация опасных ледовых явлений на реках России для отдельных фаз ледового режима: для периода замерзания (образование внутриводного льда и шуги, зажоры, раннее появление льда и замерзание при низких уровнях воды); ледостава (промерзание, наледи, низкая прочность и толщина льда); ледохода (густой ледоход при высоких уровнях воды, заторы и навалы льда) и вскрытия (позднее вскрытие и очищение ото льда при низких уровнях воды).

2. Проведено районирование исследуемой территории по синхронности наступления дат ледовых явлений и сходства процессов замерзания и вскрытия рек: 1 район - бассейн р. Онега; 2 район - бассейны рек Сухона и Юг; 3 район -бассейн р. Вычегда; 4 район - р. Северная Двина с бассейнами рек Вага, Емца и малыми притоками; 5 район - бассейны рек Пинега и Мезень; 6 район -бассейн р. Печора, без бассейна р. Уса; 7 район - бассейн р. Уса.

3. Анализ характеристик ледового режима и факторов, их определяющих, позволил разработать следующие методики расчета и прогноза:

• расчета и краткосрочного прогноза характеристик ледового режима (дат ледостава, вскрытия и максимальной толщины льда) с использованием метеорологических характеристик (дат перехода температуры воздуха через 0°С осенью и весной, сумм отрицательных температур воздуха) для 10 гидрологических постов;

• расчета сроков ледовых явлений (дат появления льда, ледостава и вскрытия) с использованием характеристик водного и температурного режимов (среднемесячных расходов воды и температуры воздуха за соответствующие месяцы) для оценки изменений ледового режима при различных сценариях изменения климата;

• расчета средних сроков ледовых явлений (дат установления ледостава и вскрытия) по географическим характеристикам водосбора (широте, долготе, площади водосбора, залесенности и площади тундры) для неизученных рек;

• локального долгосрочного, среднесрочного и краткосрочного прогноза максимального заторного уровня воды р. Сухоны у г. Великий Устюг по предледоставному уровню воды, максимальной толщине льда и интенсивности роста расхода воды в период первой подвижки льда;

• фонового прогноза опасности уровней весеннего ледохода по данным о предледоставном уровне воды и максимальной толщине льда.

4. Выявлены тенденции изменения ледового режима рек севера ЕТР в последние два десятилетия: смягчение климатических условий осенью

приводит к низким уровням воды в период появления льда, увеличению продолжительности осеннего ледохода и шугохода, позднему замерзанию при высоких уровнях воды. Более длительные оттепели в зимний период, с одной стороны, приводят к зимним вскрытиям, которые нередко из-за высокой водности рек сопровождаются катастрофическими заторами, увеличивается зашугованность русла и заторошенность льда. С другой стороны, длительные оттепели приводят к сокращению толщины льда и уменьшению снегозапасов. В этом случае весенние заторы характеризуются уровнями воды заведомо ниже критических отметок и, при отсутствии похолоданий в период вскрытия, легко разрушаются из-за низкой прочности и малой толщины льда.

5. Результатом изменения ледового режима является осложнение работы водного транспорта на этапе завершения навигации, сокращение периода эксплуатации ледовых переправ, зимние снегодождевые паводки, образование заторов в нехарактерный для этого сезон (зимой, а не весной) или на участках, где заторы ранее не образовывались.

6. Разработанная методика оценки опасности : едового режима позволяет оценить сравнить уровень ГЭБТ для разных районов исследуемой территории. Для периода 1961-1990 гг. были особо опасны высокие заторные уровни. Наиболее неблагоприятная ситуация была на реках бассейна Сухоны, Юга и Северной Двины с бассейнами рек Вага, Емца и малыми притоками.

7. Для периода 1991-2007 гг. возросла степень опасности ледового режима практически для всех исследуемых районов из-за увеличения периода замерзания и более низких уровней воды в период появления льда. Опасность высоких весенних уровней воды изменилась только для бассейнов рек Пинега и Мезень, где из-за увеличения зажорности повторяемость весенних заторов увеличилась. В дальнейшем при сохранении существующих тенденций изменения ледового режима следует ожидать снижения уровня ГЭБТ для уже освоенных территорий.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Каинова (Агафонова) С.А. Формирование максимальных заторных уровней воды р. Сухоны у г. Великий Устюг // Материалы международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов -2001». Секция географии. М, 2001. С.Ж^2"

2. Каинова (Агафонова) С.А. Разработка методики прогноза максимальных заторных уровней р. Сухоны у г. Великий Устюг // Материалы международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов - 2002». М„ 2002. С. 43.

3. Жук В.А., Каинова (Агафонова) С.А., Крыленко И.Н., Фролова Н.Л. Заторы льда на р. Сухона у г. Великий Устюг: особенности формирования максимальных заторных уровней и оценка возможности их прогнозирования // Материалы Международной научной конференции «Великие реки - аттракторы локальных цивилизаций». Дубна, 2002. С. 59-61.

4. Каинова (Агафонова) С.А., Фролова Н.Л. Формирование максимальных заторных уровней воды р. Сухоны у г. Великий Устюг и возможность их долгосрочного и краткосрочного прогнозирования // Материалы Первой Общероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука -региону». Вологда, 2003. С. 271-274.

5. Каинова (Агафонова) С.А., Фролова Н.Л. Формирование максимальных заторных уровней воды р. Сухоны у г. Великий Устюг и возможности их долгосрочного и краткосрочного прогнозирования // Безопасность энергетических сооружений. Вып. 11. М., 2003. С. 265-274.

6. Алексеевский Н.И., Жук В.А., Каинова (Агафонова) С.А., Крыленко И.Н., Полянин В.О. Катастрофические наводнения на Малой Северной Двине и их прогнозирование // Труды международной научной конференции «Экстремальные гидрологические события: теория, моделирование и прогнозирование». М., 2003. С. 154-155.

7. . Каинова (Агафонова) С.А., Фролова Н.Л. Особенности ледового режима рек бассейна Северной Двины // Труды VI конференции «Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей». М., 2004. С. 151-153.

8. Каинова (Агафонова) С.А., Фролова Н.Л. Особенности ледового режима рек бассейна Северной Двины и их влияние на нарушение гидроэкологической безопасности территории // Безопасность энергетических сооружений. Вып. 12. М., 2004. С.250-263.

9. Агафонова С.А. Опасные ледовые явления на реках России: классификация, возможность прогнозирования // Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций. IV научно-практическая конференция. М., 2004. С. 3-4.

10. Агафонова С.А., Фролова Н.Л. Особенности ледового режима рек бассейна Северной Двины // Водные ресурсы. 2007. № 2. С. 141-149.

11. Алексеевский Н.И., Агафонова С.А., Жук В.А., Фролова Н.Л. Особенности ледового режима и процессов заторообразования на реках севера Европейской территории России в условиях изменения климата // Труды Всероссийской конференции «Ледовые и термические процессы на водных объектах России». Архангельск, 2007. С. 54-56.

12. Фролова Н.Л., Агафонова С.А., Полякова А.Н. Опасные гидрологические явления в низовьях арктических рек России // Геоэкологическое состояние арктического побережья России и безопасность природопользования (под ред. Н.И. Алексеевского). - М.: ГЕОС, 2007. С. 355-390.

13. Агафонова С.А. Ледовый режим рек севера Европейской территории России и его влияние на гидроэкологическую безопасность // Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность. Вторая научная конференция молодых ученых и талантливых студентов. Сборник трудов. М., 2008. С. 45—48.

Напечатано с готового оригинал-макета

Издательство ООО "МАКС Пресс" Лицензия ИД N 00510 от 01.12.99 г. Подписано к печати 16.01.2009 г. Формат 60x90 1/16. Усл.печ.л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ 017. Тел. 939-3890. Тел./факс 939-3891. 119992, ГСП-2, Москва, Ленинские горы, МГУ им. М.В. Ломоносова, 2-й учебный корпус, 627 к.

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Агафонова, Светлана Андреевна

Введение.

Глава 1. Гидроэкологическая безопасность территории (ГЭБТ) и условия природопользования

1.1. Опасные гидрологические процессы.

1.2. Гидроэкологическая безопасность территории.

1.3. Физико-географические условия природопользования

1.4. Социально-экономические условия природопользования

Глава 2. Особенности ледового режима в период замерзания

2.1. Особенности ледового режима в период замерзания

2.2. Влияние климатических факторов на процессы замерзания.

Глава 3. Особенности ледового режима в период ледостава

3.1. Особенности ледового режима в период ледостава.

3.2. Влияние климатических факторов на процессы Г ледостава.

Глава 4. Особенности ледового режима в период вскрытия *

4.1. Особенности ледового режима в период вскрытия.

4.2. Формирование заторов на реках севера ЕТР.

4.3. Возможность прогноза заторных явлений.

4.4. Профилактические мероприятия и методы борьбы с заторами.

4.5. Влияние климатических факторов на процессы вскрытия.

Глава 5. Влияние изменения климата на ледовый режим рек и изменение гидроэкологической безопасности территории

5.1. Районирование территории по ледовому режиму.

5.2. Изменение ледового режима и его влияния на ГЭБТ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Ледовый режим рек севера Европейской территории России и его влияние на гидроэкологическую безопасность территории"

Актуальность проблемы. Вследствие особенностей географического положения России ледовые явления в той или иной степени характерны для рек всей территории страны. Поэтому возникает необходимость решения целого ряда гидрологических задач, связанных с изучением ледового режима. Особенно это важно в арктической зоне, в том числе на севере европейской территории России (ЕТР), где проявления ледового режима могут существенно ограничивать деятельность населения.

Исследуемая территория находится в бассейне Белого моря и включает в себя бассейны рек Онега, Северная Двина, Мезень, Печора. В административном отношении территория относится к Архангельской и Вологодской областям, а также Республике Коми.

Снижение гидроэкологической безопасности территории (ГЭБТ) на севере ЕТР может быть связано с низкими уровнями воды в период появления льда, образованием шуги и зажоров, низкой прочностью и малой толщиной льда, высокими уровнями в период ледохода и образованием заторов. Все это оправдывает интерес к изучению ледового режима как в связи с освоением северных территорий страны, так и с их защитой от чрезвычайных ситуаций.

Состояние изученности проблемы. Систематическое изучение ледового режима рек севера ЕТР началось с организации сети постоянных постов в конце XIX в. К этому периоду относятся первые карты характеристик ледового режима, составленные М.А. Рыкачевым и В.Б. Шостаковичем для территории всей страны.

Изучению ледового режима в период замерзания, процессов образования внутриводного льда и шуги посвящены работы В.Я. Альтберга, В.В. Пиотровича, В.А. Рымшы, А.Н. Чижова и др.; в период ледостава, в том числе вопросу нарастания толщины льда - Ф.И. Быдина, С.Н. Крицкого, М.Ф. Менкеля, К.И. Российского, А.И. Чеботарева, А.Г. Шуляковского [50, 82]. Исследованием процессов разрушения ледяного покрова под влиянием тепловых и механических факторов занимались В.П. Берденников [31], К.Н. Коржавин, Д.Н. Панфилов, В.В. Пиотрович и др. Существенный вклад в изучение процессов вскрытия рек внесли С.Н. Булатов и Л.Г. Шуляковский [108]. В дальнейшем теория процесса разрушения ледяного покрова получила развитие в исследованиях В.А. Бузина [21-28, 90] и была использована для прогнозной оценки возможных изменений сроков вскрытия рек под влиянием изъятия части стока.

В прошлых и современных исследованиях процессов замерзания и вскрытия рек большое внимание уделяется изучению зажорных и заторных явлений [21, 46, 47, 49, 63-65, 74, 81, 84, 100, 106]. В 1970—2002 гг. в Государственном гидрологическом институте (ГГИ) и ряде других научно-исследовательских организаций России был выполнен комплекс исследований заторов льда. После серии заторных наводнений в конце 1990-х - начале 2000-х гг. в Великом Устюге, Ленске и на Кубани интерес к ним резко возрос. Коллективом авторов, включая В.К. Дебольского, Д.В. Козлова и др., была составлена карта заторных наводнений [116]. Математическому моделированию русловых процессов в ледовых условиях, в том числе при образовании заторов, посвящены работы Е.И. Дебольской [45, 46]. Среди иностранных авторов, занимающихся проблемами заторообразования, наиболее полные исследования принадлежат С. Белтаос [110-112].

Методам прогноза сроков замерзания и вскрытия посвящены работы Гинзбурга Б. М. [34-39], Солдатовой № И. [98-99] и Савченко Е. И. [95]. Методы прогноза сроков замерзания и вскрытия рек севера ЕТР рассматривались в работах сотрудников ААНИИ (для низовьев рек и их устьевых областей).

Возможные изменения ледового режима в последние десятилетия в связи с изменением климата оценивались Б.М. Гинзбургом [34], И.И. Солдатовой [98, 99], С.В. Борщом [16, 17], B.C. Вуглинским [32, 128] и др.

Опасным явлениям, в том числе гидрологическим, посвящены работы А.Б. Авакяна [1], С.С. Гинко [40], С.М. Мягкова [78], Р.А. Нежиховского [79, 80], А.В. Рожденственского [90], И.Н. Русина [93], А.А. Таратурина [102] и др. Вопросам гидроэкологии и оценки ГЭБТ посвящены многочисленные работы сотрудников кафедры гидрологии суши МГУ [6, 7, 9, 11-13].

Последние крупные обобщения характеристик ледового режима относятся к семидесятым—восьмидесятым годам прошлого столетия [36, 50]. В связи с происходящими изменениями климата необходимо дальнейшее изучение ледового режима рек, основанное на современных гидрометеорологических данных; сравнение особенностей ледового режима за разные периоды, в том числе изучение отклонений характеристик ледового режима от аналогичных значений за период 1961-1990 гг., который, согласно рекомендациям ВМО [129], повсеместно используется для характеристики современного климата; совершенствование методов расчета и прогноза характеристик ледового режима. Оценка гидроэкологической безопасности территории необходима для разработки методов и средств защиты населения и хозяйства от неблагоприятных проявлений ледового режима.

Цель исследования — на основе полученной за последние годы гидрометеорологической информации и с применением современных методов анализа и расчетов изучить характеристики ледового режима рек севера ЕТР (от бассейна р. Онега до бассейна р. Печора), определяющие гидроэкологическую безопасность территории, и оценить возможное их изменение в связи с глобальным потеплением климата.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Сформировать базу данных о процессах ледового режима севера ЕТР, опасных его проявлениях и факторах, его определяющих.

2. Провести статистическую обработку гидрометеорологических данных, построить комплекс карт характеристик ледовых явлений и метеорологических показателей за 1961-1990 гг. и 1991-2007 гг., выявить пространственно-временные закономерности процессов замерзания и вскрытия рек.

3. Провести районирование исследуемой территории по ледовому режиму.

4. Выявить изменения ледового режима и его негативные проявления в современных климатических условиях, оценить его возможные изменения в будущем.

5. Оценить возможности прогноза и расчета характеристик ледового режима, в том числе для неизученных рек.

6. Оценить влияние ледового режима на безопасность населения и хозяйства на освоенных участках рек, создать методику оценки ГЭБТ, определяемой ледовым режимом.

Методика исследований и фактический материал. Исследование опасных проявлений ледового режима в диссертационной работе было проведено' на основе данных наблюдений на 146 гидрологических постах и 11 метеостанциях, приведенных в специализированных изданиях и Интернет-источниках [20, 33, 41-44, 76, 87-89, 94, 96-97, 113, 122]. Данные за период 1988-2006 гг. были любезно предоставлены Вологодским областным центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Северным территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (г. Архангельск), а также отделом ледовых прогнозов Гидрометцентра России.

Данные об опасных ледовых явлениях за 2003—2008 гг., а также оперативные сводки о ледовой обстановке на реках взяты с сайта Северного межрегионального территориального управления федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [124], сайта Центра регистра и кадастра [126] и сайта управления государственной противопожарной службы и гражданской защиты Архангельской области [118]. Представленные в работе карты построены с помощью пакета ArcView. Статистическая обработка проводилась с помощью пакетов Statistica и Excel.

При обработке данных были использованы статистические и прогностические методы, изложенные в [5, 14, 73, 91, 104, 105]. Предметом защиты являются:

1. Результаты регионального гидрологического обобщения характеристик ледового режима рек ЕТР, включая районирование территории по ледовому режиму, уточнение величин основных характеристик ледовых явлений, оценку влияния ледового режима на ГЭБТ;

2. Оценка изменения ледового режима и ГЭБТ в связи с потеплением климата;

3. Методики расчета и прогноза дат ледовых явлений, максимальной толщины льда, максимальных заторных уровней воды и степени опасности весеннего ледохода.

Научная новизна заключается в комплексном региональном пространственно-временном обобщении характеристик ледового режима рек севера ЕТР с учетом современной гидрометеорологической информации, оценке влияния происходящих и ожидаемых изменений климата на ледовый режим рек и гидроэкологическую безопасность территории, комплексе методических приемов, позволяющих определять характеристики ледового режима в условиях отсутствия или недостатка данных наблюдений.

Практическая значимость работы заключается в региональном анализе современной гидрометеорологической информации об опасных гидрологических процессах, оценке влияния изменений климата на ледовый режим рек территории. Полученные зависимости и комплекс карт могут быть использованы для характеристики ледового режима и оценки его возможного изменения на неизученных реках. Практическую ценность имеет разработка методических средств для долгосрочного и краткосрочного прогнозирования максимальных заторных уровней воды, фоновой опасности весеннего ледохода. Оценка гидроэкологической безопасности территории имеет большое значение для разработки методов и средств защиты населения и хозяйства от неблагоприятных природных явлений.

Результаты регионального анализа ледового режима рек севера ЕТР, оценки возможных климатических изменений и их влияния на гидроэкологическую безопасность территории вошли в отчет по гранту Президента РФ для поддержки ведущих научных школ (проект НШ-4964.2008.5), по грантам РФФИ (проекты 03-05-64306, 06-05-64099, 07-05-100045-к).

Методические и практические результаты исследования гидрометеорологических закономерностей возникновения заторов льда в узле слияния Сухоны и Юга стали основой программного комплекса для долгосрочного, среднесрочного и краткосрочного прогнозирования опасных гидрологических процессов, созданного в рамках договора с ЗАО ПО «СОВИНТЕРВОД» «Исследование ледотермического режима и русловых процессов в устьях Сухоны, Юга, а также Мал. Северной Двины для обоснования противопаводковой защиты г. Великий Устюг» и переданного Вологодскому областному центру по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. г

Результаты исследования ледового режима эстуария р. Мезень и оценка его возможного изменения после строительства ПЭС вошли в «Комплексный технико-экономический доклад по обоснованию строительства Мезенской ПЭС». Результаты анализа опасных ледовых явлений в низовьях арктических рек и оценка изменения их ледового режима к концу XX в. вошли в разделы отчета по государственному контракту №43.016.11.1628 (проект Министерства промышленности, науки и технологий «Оценка роли речного стока и береговых процессов в российской Арктике в глобальных изменениях природной среды и климата»). Результаты также были использованы в совместных с Институтом криосферы Земли СО РАН исследованиях «Study of Permafrost Response to Climate Changes» для компании ExxonMobil (США), соглашение EM00330 от 31.08.08 г.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались на международных конференциях студентов и аспирантов «Ломоносов» (Москва, 2001, 2002 гг.); международной научной конференции «Великие реки — аттракторы локальных цивилизаций» (Дубна, 2002 г.); Первой

Общероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону» (Вологда, 2003 г.); VI конференции «Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей» (Москва, 2004 г.); IV научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций» (Москва, 2004 г.); Всероссийской научной конференции «Ледовые и термические процессы на водных объектах России» (Архангельск, 2007 г.); научном семинаре кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ (Москва, 2008 г.); конференции молодых ученых «Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность» (Москва, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе глава в коллективной монографии, 3 статьи, одна из них в журнале, рекомендованном ВАК, 9 тезисов докладов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 127 наименований и 10 приложений на 59 страницах. Работа изложена на 145 страницах текста, включает 76 рисунков и 18 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия", Агафонова, Светлана Андреевна

Выводы о ГЭБТ молено сделать по совокупности показателей: степени уязвимости населения и хозяйства и опасности ледового режима (табл. 5.4). Надежность ГЭБТ определяется как утраченная, низкая, достаточная или высокая [13].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итогом работы стало обобщение имеющихся литературных источников и современных данных гидрометеорологических наблюдений за характеристиками ледового режима рек севера ЕТР. В результате сформулированы основные результаты и выводы работы.

1. Предложена классификация опасных ледовых явлений на реках России для отдельных фаз ледового режима: для периода замерзания (образование внутриводного льда и шуги, зажоры, раннее появление льда и замерзание при низких уровнях воды); ледостава (промерзание, наледи, низкая прочность и толщина льда); ледохода (густой ледоход при высоких уровнях воды, заторы и навалы льда) и вскрытия (позднее вскрытие и очищение ото льда при низких уровнях воды).

2. Проведено районирование исследуемой территории по синхронности наступления дат ледовых явлений и сходства процессов замерзания и вскрытия рек: 1 район - бассейн р. Онега; 2 район — бассейны рек Сухона и Юг; 3 район — бассейн р. Вычегда; 4 район - р. Северная Двина с бассейнами рек Вага, Емца и малыми притоками; 5 район - бассейны рек Пинега и Мезень; 6 район — бассейн р. Печора, без бассейна р. Уса; 7 район — бассейн р. Уса.

Анализ характеристик ледового режима и факторов, их определяющих, позволил разработать методики расчета и прогноза этих характеристик.

3. Для выполнения расчета или краткосрочного прогноза дат ледостава и вскрытия можно использовать данные о датах устойчивого перехода температуры воздуха через 0°С. Достаточно густая сеть метеорологических станций позволяет составить такие зависимости практически для любого изученного участка рек севера ЕТР. В данной работе были найдены зависимости с высокими коэффициентами корреляции (0,77—0,95), хорошими и удовлетворительными значениями s/c (0,48-0,68) для 10 метеорологических станций и 10 гидрологических постов. Для расчета максимальной толщины льда следует использовать данные о сумме отрицательных среднесуточных температур воздуха. Найденные зависимости для 6 метеорологических станций и 10 гидрологических постов имеют достаточные коэффициенты корреляции (0,660,82) и удовлетворительные значения s/o (0,59-0,69).

4. Сроки появления льда, начала ледостава, а также вскрытия за каждый год определяются соотношением водного и температурного режимов. Эта связь может быть выражена зависимостями сроков ледовых явлений от среднемесячных температур воздуха и среднемесячных расходов воды за октябрь или ноябрь для осенних сроков и за март для весенних сроков. Разработанные зависимости позволяют сделать выводы о характере возможного изменения ледового режима при различных сценариях изменения расходов воды и температуры воздуха. Коэффициенты множественной корреляции составляют 0,64-0,83, s/o = 0,56-0,69. При изменении среднемесячной температуры воздуха в осенние месяцы на +5°С к концу XXI в. относительно среднемесячной температуры за период 1961-1990 гг. [66] следует ожидать смещения сроков появления льда к более поздним в низовьях р. Северная Двина на 1419 сут., а сроков ледостава на р. Сухона — до 15 сут. При увеличении среднемесячных температур воздуха за апрель на 5,5°С к концу XXI в. по сравнению со значениями за период 1961-1990 гг. следует ожидать изменения сроков вскрытия на более ранние на Северной Двине и Сухоне на срок до 9 сут.

5. Средние значения дат начала ледостава и весеннего ледохода определяются особенностями климата, размером реки, а также такими географическими характеристиками водосбора как залесенность, заболоченность, озер-ность и площадь тундры. Анализ влияния вышеперечисленных факторов на реках севера ЕТР позволил разработать методику расчета средних дат начала ледостава и весеннего ледохода за период 1961—1990 гг. для неизученных рек. Методика применима для незарегулированных участков рек с устойчивым ледоставом и ежегодным весенним ледоходом. Множественные коэффициенты корреляции составляют 0,84 для дат начала ледостава и 0,97 для дат вскрытия. Проверка на независимом материале (по данным 25 случайным образом выбранных постов) позволила сделать вывод об удовлетворительном качестве методики расчета дат ледостава (s/g=0,57) и хорошем качестве для дат вскрытия (s/a=0,20).

6. Анализ зависимостей максимального заторного уровня воды от 20 различных факторов позволил разработать методику прогноза максимальных заторных уровней воды р. Сухона у г. Великий Устюг. Для эмпирических зависимостей были выбраны три предиктора: интенсивность роста расходов у г. Тотьма, предледоставный уровень воды у г. Великий Устюг и максимальная толщина льда у г. Великий Устюг. Использование трех предикторов позволяет составлять долгосрочный, среднесрочный и краткосрочный прогнозы. Предлагаемая вероятностная форма прогноза помогает сделать вывод о целесообразности тех или иных мероприятий по защите города от наводнений в каждый конкретный год. Методика, которую можно считать удовлетворительной, используется в Вологодском ЦГМС более 5 лет (Я = 0,71, sh = 0,76).

7. Прогноз фоновой опасности весеннего ледохода на средних реках севера ЕТР может быть составлен по данным о предледоставном уровне воды и максимальной толщине льда. В качестве показателя опасности весеннего ледохода использовалось отношение длин участков средних и больших рек, где вода в период весеннего ледохода в конкретный год выходила на пойму, к общей длине этих рек. Прогнозная зависимость позволяет дать оценку опасности весеннего ледохода с достаточной заблаговременностью (около 2 месяцев), множественный коэффициент корреляции составляет 0,72, s/a = 0,72.

8. Выявлены тенденции изменения ледового режима рек севера ЕТР в последние два десятилетия: смягчение климатических условий осенью приводит к низким уровням воды в период появления льда, увеличению продолжительности осеннего ледохода и шугохода, позднему замерзанию при высоких уровнях воды. Более длительные оттепели в зимний период, с одной стороны, приводят к зимним вскрытиям, которые нередко из-за высокой водности рек сопровождаются катастрофическими заторами, увеличивается зашуго-ванность русла и заторошенность льда. С другой стороны, длительные оттепели приводят к снижению толщины льда и уменьшению снегозапасов. В этом случае весенние заторы характеризуются уровнями воды заведомо ниже критических отметок и, при отсутствии похолоданий в период вскрытия, легко разрушаются из-за низкой прочности и малой толщины льда.

9. Изменение ледового режима приводит к осложнению работы водного транспорта на этапе завершения навигации, сокращению периода эксплуатации ледовых переправ, зимним снегодождевым паводкам, образованию заторов в нехарактерный для этого сезон (зимой, а не весной) или на участках, где заторы ранее не образовывались.

10. Разработанная методика оценки опасности ледового режима позволяет сравнить уровень ГЭБТ для разных районов исследуемой территории. Для периода 1961—1990 гг. были особо опасны высокие заторные уровни. Наиболее неблагоприятная ситуация складывалась на реках бассейна рек Сухоны, Юга и Северной Двины с бассейнами рек Вага, Емца и малыми притоками.

11. Для периода 1991-2007 гг. возросла степень опасности ледового режима практически для всех исследуемых районов из-за увеличения периода замерзания и более низких уровней воды в период появления льда. Опасность высоких весенних уровней воды изменилась только для бассейнов рек Пинега и Мезень, где из-за увеличения зажорности повторяемость весенних заторов увеличилась. В дальнейшем при сохранении существующих тенденций изменения ледового режима следует ожидать снижения уровня ГЭБТ для уже освоенных территорий. Для бассейнов рек Пинега и Мезень следует учитывать потенциальную опасность ледового режима.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Агафонова, Светлана Андреевна, Москва

1. Авакян А. Б., Полюшкин А. А. Наводнения: проблемы определения ущербов и защиты //Водные ресурсы. 1991. №4. С. 114-125.

2. Агафонова С. А. Опасные ледовые явления на реках России: классификация, возможность прогнозирования // Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций. IV научно-практическая конференция. 2004. С. 3-4.

3. Агафонова С. А., Фролова Н. JI. Особенности ледового режима рек бассейна Северной Двины // Водные ресурсы. 2007. №2. С. 141—149.

4. Алексеев Н. А. Стихийные явления в природе. М.: Мысль, 1988. 254 с.

5. Алексеевский Н. И. Генетический анализ качества воды // География. М.: Изд-во МГУ, 1993. Вып. 1. С. 224-228.

6. Алексеевский Н. И. Состав опасных гидрологических процессов // Геоэкологическое состояние арктического побережья России и безопасность природопользования. М.: ГЭОС, 2007. С. 132-146.

7. Алексеевский Н. И., Евстигнеев В. М., Храменков С. В., Христофоров А. В. Гидроэкологическая безопасность речных бассейнов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2000. № 1. С. 22-28.

8. Алексеевский Н. И., Жук В. А., Каинова (Агафонова) С. А., Крыленко И. Н., Полянин В. О. Катастрофические наводнения на Малой Северной Двине и их прогнозирование // Труды международной научной конференции

9. Экстремальные гидрологические события: теория, моделирование и прогнозирование». Москва, 2003. С. 154-155.

10. П.Алексеевский Н. И., Фролова Н. Л. Гидроэкологическая безопасность территории: причины изменения и способы повышения надежности // Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже третьего тысячелетия. Томск, 2000. С. 4-7.

11. Алексеевский Н. И. Экологическая гидрология и гидроэкология в системе наук // Проблемы гидрологии и гидроэкологии. Вып.2. М. Географический факультет МГУ. 2004. С. 6-37.

12. П.Алексеевский Н. И., Айбулатов Д. Н. Ранжирование участков арктического побережья по степени безопасности природопользования // Геоэкологическое состояние арктического побережья России и безопасность природопользования. М.: ГЭОС, 2007. С. 539-541.

13. Аполлов В. А., Калинин Г. П., Комаров В. Д. Курс гидрологических прогнозов. Л.: Гидрометиздат, 1974. 419 с.

14. Атлас СССР. М.: ГУГК СССР, 1990. 224с.

15. Борщ С. В., Гинзбург Б. М., Солдатова И. И. Применение моделей формирования ледовых явлений на реках для оценки вероятного изменения ледового режима при различных сценариях будущего климата // Водные ресурсы. 2001. Т. 28. № 2. С. 217-223.

16. Борщ С. В., Мухин В. М. Метод прогноза возможного ущерба от наводнений: на примере Московской области // Метеорология и гидрология. 2000. №7. С. 98-107.

17. Ботвинков В. М., Дегтярев В. В., Седых В. А. Гидроэкология на внутренних водных путях. М.:, 2002. 352 с.

18. Брегман Г. Р. Атлас вскрытия и замерзания рек Европейской территории СССР. Л.: Гидрометиздат, 1947. 253 с.

19. Бузин В. А. Заторы льда и заторные наводнения на реках. СПб.: Гидроме-теоиздат, 2004. 203 с.

20. Бузин В. А. Метод прогноза максимальных уровней воды при заторах льда на средних реках. // Метеорология и гидрология. 2001. № 9. С. 84-89.

21. Бузин В. А. Методы прогнозов заторных и зажорных явлений. // Труды V гидрологического съезда. 1989. Т. 7. С. 312-319.

22. Бузин В. А. Методы расчета и прогноза зажорных и заторных уровней воды. Дис. д-ра техн. наук: 11.00.07. Спб, 1995. 283 с.

23. Бузин В. А. О наводнениях на реках, вызванных заторами льда // Водные ресурсы. 2000. Т. 27. № 5. С. 524-530.

24. Бузин В. А. Факторы, определяющие максимальный заторный уровень воды // Труды ГГИ. 1980. Вып. 270. С. 33-39.

25. Бузин В. А., Банщикова Л. С. Условия, факторы и мониторинг процесса заторообразования на реках севера ЕТР// Ледовые и термические процессы на водных объектах России. Архангельск, 2007. С. 57-58.

26. Видяпин В. И.Экономическая география России. М.:Инфа, 2005. 341 с.31 .Винников С. Д., Берденников В. П. Метод расчета ледяного затора торошения // Труды V всесоюзного гидрологического съезда. Т. 7. 1989. С. 297303.

27. Вуглинский В. С., Тройская Т. П. Изменения ледового режима рек и водоемов России и их возможные последствия для экономики // Современные проблемы гидрометеорологии. СПб.: Астерион, 2006. С. 229-244.

28. Гидрологический ежегодник. Т. 0. Вып. 2-9. Архангельск, 1938-1980.

29. Гинзбург Б. М. , Солдатова И. И. Многолетняя изменчивость сроков ледовых явлений на реках как индикатор колебаний климата переходных сезонов // Метеорология и гидрология. 1997. № 11. С. 99-106.

30. Гинзбург Б. М., Солдатова И. И. Многолетние колебания сроков замерзания и вскрытия рек в различных географических зонах // Метеорология и гидрология. 1996. № 6. С. 101-108.

31. Гинзбург Б. М. Вероятностные характеристики сроков замерзания и вскрытия рек и водохранилищ Советского Союза // Труды Гидрометцентра СССР. Вып. 118. Л.: Гидрометиздат, 1973. 116 с.

32. Гинзбург Б. М. Естественные составляющие полей сроков замерзания и вскрытия рек // Труды Гидрометцентра СССР. Вып. 236. Л.: Гидрометиздат, 1981. С. 70-82.

33. Гинзбург Б. М. Методические указания по определению характеристик ледового режима рек северной части Сибири (от 55°с.ш.). Москва, 1984. С. 40.

34. Гинзбург Б. М., Борщ С. В., Ефремова Н. Д., Полякова К. Н., Сильницкая М. И. Методы фонового долгосрочного и среднесрочного прогноза сроков вскрытия рек ЕТР // Метеорология и гидрология. 2001. №11. С. 67—78.

35. Гинко С. С. Катастрофы на берегах рек. Л.: Гидрометиздат, 1977. 125 с.

36. Государственный водный кадастр. Многолетние данные: Характерные уровни воды рек, каналов, озер и водохранилищ (погодичные данные). Разд. 1. 4.1. Т. 1. Вып. 8. Л.: Гидрометиздат, 1989. 272 с.

37. Государственный водный кадастр. Разд. 1. Сер. 2. 4.1. Т. 1. Вып. 8. Л.: Гидрометеоиздат, 1981-1988

38. Государственный водный кадастр. Разд. 1. Сер. 2. 4.1. Т. 1. Вып. 9. JL: Гидрометеоиздат, 1981-1988

39. Государственный водный кадастр: Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Разд.1. 4.1. Т.1. Вып. 8. JL: Гидрометиздат, 1986. 392 с.

40. Деев Ю. А., Попов А. Ф. Весенние заторы льда в русловых потоках. JL: Гидрометиздат, 1978. 110 с.

41. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2006 г. Москва, 2007 (с сайта meteorf.ru)

42. Донченко Р. В., Щеголева Е. В., Коробко А. С. Закономерности формирования и распространения заторов льда на реках СССР. // Труды ГГИ. Вып. 287. 1982. С. 3-15.

43. Донченко Р. В. Ледовый режим рек СССР. Л.: Гидрометиздат, 1987. 246 с.

44. Желтиков В. П., Кузнецов Н. Г., Тяглов С. Г. Экономическая география. Ростов-на-Дону: Изд. Феникс, 2001. 384 с.

45. Жук В. А., Каинова (Агафонова) С. А., Крыленко И. Н., Фролова Н. Л. Заторы льда на р. Сухона у г. Великий Устюг: особенности формирования максимальных заторных уровней и оценка возможности их прогнозирования //

46. Материалы Международной научной конференции «Великие реки аттракторы локальных цивилизаций». Дубна, 2002. С. 59-61.

47. Ильина JI. Д., Грахов А. Н. Реки Севера. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 127 с.

48. Исследование ледотермического режима и русловых процессов в устьях Сухоны и Юга, а также Малой Северной Двины для обоснования противопаводковой защиты г. Великий Устюг. Москва, 2003. С. 250.

49. Каинова (Агафонова) С. А. Разработка методики прогноза максимальных заторных уровней р. Сухоны у г. Великий Устюг // Материалы международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов 2002». Москва, 2002. С.43.

50. Каинова (Агафонова) С. А., Фролова Н. Л. Особенности ледового режима рек бассейна Северной Двины // Труды VI конференции «Динамика и терми-карек, водохранилищ и прибрежной зоны морей. Москва, 2004. С. 151-153.

51. Каинова (Агафонова) С. А., Фролова Н. Л. Особенности ледового режима рек бассейна Северной Двины и их влияние на нарушение гидроэкологйче-ской безопасности территории // Безопасность энергетических сооружений. Вып. 12. Москва, 2004. С.250-263.

52. Вологда, 2003. С. 271-274.

53. Каинова (Агафонова) С. А. Формирование максимальных заторных уровней воды р. Сухоны у г. Великий Устюг // Материалы международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов 2001». М.:2001. С. 52.

54. Карнович В. Н., Кулешова Т. В. Долгосрочный прогноз максимальных уровней воды при заторах льда на Северной Двине // Метеорология и гидрология. 1984. № 4. С. 89-94.

55. Каталог заторных и зажорных участков рек СССР. Т. 1. JL: Гидрометеоиздат, 1976. 260 с.

56. Кильмянинов В. В. Влияние температуры воздуха на формирование, разрушение заторов льда и заторные уровни на р. Лена у г. Ленек // Метеорология и гидрология. 2001. №4. С. 69-77.

57. Кильмянинов В. В. К прогнозу заторных уровней на Лене в районе трассы АЯМа // БАМ. Изучение и охрана природной среды. Экспресс-информация. Вып. 1. Иркутск, 1987. С. 34-38.

58. Кильмянинов В. В. О роли водоносности в период заторообразования при формировании максимальных уровней воды на р. Лене у г. Ленек // Метеорология и гидрология. 2002. №9. С. 71—74.

59. Кислов А. В., Евстигнеев В. М. и др. Прогноз климатической ресурсо-обеспеченности ВЕР в условиях потепления XXI века. М.: МАКС Пресс, 2008. 292 с:

60. Козлов В. Д. Лед пресноводных водоемов и водотоков. М.: Изд-во МГУП, 2000. 263 с.

61. Козлов В. Д. Основы гидрофизики. Учебное пособие. М.: Изд-во МГУП. 2004. 246 с.

62. Коз лов Д. В. Расчеты ледового режима рек. Ледовый режим зарегулированных рек // Пособие к СНиП 2.05.03.-84 «Мосты и трубы». М.:ГК «Транс-трой», 1992. с. 172-176, 188-192.

63. Козлов Д. В. Воздействие льда на речные сооружения с вертикальной и наклонной гранями // Гидротехническое строительство, 1997. №12. С. 40-42.

64. Козлов Д. В. Развитие теории и методов гидравлических, ледотехнических и гидротермических расчетов водоемов и водотоков с ледяным покровом // Автореферат дис. на соиск. уч. степени д. т. н. М, 2002. 45 с.

65. Коновалов И. М. Баланин В. В., Щербакова Р. И. Заторы льда на pp. Сухоне и Северной Двине, мероприятия по предупреждению и борьба с ними // Труды ЛИВТа. Вып. XXX. 1962. С.46-55.

66. Кузьмин В. А. Краткосрочное прогнозирование катастрофических половодий и паводков // Метеорология и гидрология. 2001. №6. С.89-95.

67. Лисер И. Я. Весенние заторы льда на реках Сибири. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1967. 103 с.

68. Мазур И. И., Иванов О. П. Опасные природные процессы. М.: РИО АГЗ МЧС России, 2004. 466 с.

69. Материалы по режиму рек СССР. Л., 1940. 667 с.

70. Методические указания по борьбе с заторами и зажорами льда. М.: Энергия, 1970. 158 с.

71. Мягков С. М. География природного риска. М.: Издательство МГУ, 1995. 224 с.

72. Нежиховский Р. А. Наводнения на реках и озерах. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1988. 184 с.

73. Нежиховский Р. А. Гидроэкологические основы водного хозяйства. Л.: Гидрометиздат, 1990. 230 с.

74. Нежиховский Р. А., Саковская Н. П. Прогнозы максимальных заторных уровней воды рек Северной Двины и Немана // Тр. ГГИ. Вып. 227. 1975. С. 70-8682.0дрова Т. В. Гидрофизика водоемов суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 312 с.

75. Опасные природные явления. М.: Изд-во МГУ, 1987. 205 с.

76. Попов Е. Г. Заторы льда и проблема борьбы с ними // Метеорология и гидрология. 1968. № 8. С. 45-47.

77. Порочкин Е. М., Зарбаилов А. Ю. Внутренние водные пути СССР. М.: Траспорт, 1975. 432 с.

78. Раткович Д. Я., Раткович Л. Д. Типы наводнений и пути сокращения наносимых ими ущербов // Водные ресурсы. 2000. №3. С. 261-266.

79. Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики. Т. 3. JL: Гидрометиздат, 1979. 432 е.

80. Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики. Т.З. Л.: Гидрометиздат, 1974. 474 с.

81. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 3. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 663 с.

82. Рождественский А. В., Лобанов В. А., Бузин В. А., Владимиров А. М. Методология расчетов экстремальных значений гидрологических характеристик // Метеорология и гидрология. 2002. № 9. С.62—70.

83. Руководство по гидрологическим прогнозам. Вып.З. Прогноз ледовых явлений на реках и водохранилищах. Гидрометиздат, 1989. 168 с.

84. Руководящий документ. Инструкция. Критерий опасных гидрометеорологических явлений и порядок подачи штормовых сообщений. РД 52.04.563— 2002. СПб.-Гидрометеоиздат, 2002. 27 с.

85. Русин И. Н. Стихийные бедствия и возможности их прогноза. СПб, 2003. 140 с.

86. Рыкачев В. А. Вскрытие и замерзание вод Российской империи. Спб.: Изд. АН, 1886. 309 с.

87. Савченко Е. И. Естественные функции полей дат появления льда на реках // Труды ГГИ. Вып. 117. 1974. С. 74-81.

88. Сведения об уровнях воды на внутренних водоемах СССР. Т. 1. 1901. 946 с.

89. Сведения об уровнях воды на внутренних водоемах СССР. Т. 12. 1932. 267 с.

90. Солдатова И. И. Многолетние изменения сроков наступления ледовых явлений на реках СНГ. Дис. канд. геогр. наук: 11.00.07. М., 1996. 131 с.

91. Солдатова И. И. О сроках ледовых явлений на реках в условиях современного климата// Метеорология и гидрология. 1996. №4. С. 87—94.

92. Софер М. Г. Заторы льда на реках Севера Европейской части СССР // Автореф. дис. на соиск. уч. степени к.г.н. Л, 1967. 15 с.

93. Стихийные бедствия: Изучения и методы борьбы. М.:Прогресс, 1978. 439 с.

94. Таратурин А. А. Наводнения на территории Российской Федерации. Екатеринбург, 2000. 308 с.

95. Христофоров А. В. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Изд-воМГУ, 1988. 131 с.

96. Христофоров А. В. Теория случайных процессов в гидрологии. М.: Изд-во МГУ, 1994. 141 с.

97. Чижов А. Н. О механизме формирования заторов льда и их типизация // Труды ГГИ. Вып. 227. 1975. С. 3-17.

98. Шуляковский Л. Г., Еремина В. И. К методике прогноза заторных уровней воды. //Метеорология и гидрология. 1952. № 1. С. 46-51.

99. Экологический атлас России. М.: Карта, 2002. 128 с.

100. Beltaos S. Progress in the study and management of river ice jams // Cold Regions Science and Technology 51 (2008). P. 2-19.

101. Beltaos S. River Ice Jams Water Resources Publication, 1996. 372 p.

102. Ice jam flooding: causes and possible solutions. Washington, 1994, 29 p.

103. Vuglinsky V. S. Peculiarities of ice events in Russian Arctic rivers // Hydrol. process. 2002. № 16. P. 905-913.

104. WMO Technical Regulations, paragraph B.l. 4.2.5-WMO, 1994, №49, vol.1