Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Оценка селевой деятельности по климатическим параметрам

ВАК РФ 11.00.13, Гляциология и геокриология

Автореферат диссертации по теме "Оценка селевой деятельности по климатическим параметрам"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В..ЛОМОНОСОВА ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

{Ч На правах рукописи

/Ч

СИДОРОВА Татьяна Львовна

Оценка селевой деятельности по климатическим параметрам

. 11.00.13 - геокриология и гляциология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва 1997

Работа выполнена в Научно-исследовательской лаборатории снежных лавин и селей географического факультета Московского государственногоу111шерс1ггета-11мгМ:Вг-Ломоносова;-

Научный руководитель: доктор географических наук старший научный сотрудник В.Ф. Перов

Офщиапъные оппоненты: доктор географических наук

старший научный сотрудник ГА. Ларионов

кандидат геолого-минералогических наук старший научный сотрудник И.В. Мальцева Ведущая организация: Институт Географии РАН

-Ж-—1997г. в --часов'на

Защита диссертации состоится заседании диссертационного совета по геоморфологии, эволюционной географии, геокриологии и гляциологии, географической картографии и геоинформатики (Д-053.05.06) в Московском государственном университете им. М.ВЛомоносова по адресу: 119899, Москва, ГСП-3, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, 21 этаж, аудитория 2109.

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

Автореферат разослан —-----1997г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор географических наз-к, профессор . у Ю.Ф.Книжников

/¿Г,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Селевые потоки - природное явление стихийно-разрушительного характера, широко распространенное в горах. Сели угрожают жизни людей, животных, и материальным ценностям приблизительно на 16 % общей площади суши Земного шара. Ежегодно наносимый ими ущерб прочно утвердил селевые потоки в первом десятке перечня наиболее катастрофических природных явлений.

Актуальность изучения природы селевых явлений, методов их прогнозирования и защиты, а так же методов оценки риска нахождения в зонах воздействия селевых потоков, подтверждена задачами и программой работ Международного десятилетия ООН но снижению ущерба от стихийных бедствий.

Распространенности селевых явлений по Земному шару присуща широтная и высотная зональность, на что впервые обратил внимание В.Ф. Перов /1968/. Она выражается в последовательной смене господствующих генетических типов и источников водного питания селей, в изменении характеристик селеопасного периода, и в меньшей степени в смене активности селевых процессов.

Сам факт зональности селепроявлений на Земном шаре подчеркивает несомненную климатическую обусловленность этих явлений. Однако, до сих пор представления о том какие именно климатические параметры и каким образом влияют на режим, генезис и активность селевых явлений территории весьма расплывчаты. Так в методических основах составления селевых карт для Атласа Снежно-Ледовых ресурсов мира (Глазовская, Мягков, Перов 1992) по-поводу использования климатических параметров сказано, что " смена типов климата определяет закономерную смену господствующих генетических типов селей зонального проявления; степень континентальности климата и режим осадков контролируют селевой режим." Никакой конкретизации приведенных положений не дается и, более того, здесь же говорится, что "Поскольку по генезису сеяевые потоки относятся к категории непериодических и многофакторных природных явлений, а показатели, которые можно применить для построения количественных зависимостей, отсутствуют, использование расчетных методов составления карт практически исключено". Исходя из сказанного, селевые карты предлагается строить в два этапа. На первом этапе эсуществляется сбор всего фактического материала о селепроявлениях в пределах картируемого региона. На втором этапе - региональный анализ факторов :елеформирования с опорой на фактические данные позволяет выделить на карте контуры с относительно однородными условиями развития селей, а, следовательно и с

однородным генезисом и степенью активности. К сожалению, вопрос о том, какил образом определять границы между районами с "относительно однородным» условиями" развития селей до сих пор остается открытым.

Неполнота выявленных к настоящему времени связей показателей селево{ деятельности с климатическими параметрами и практически полное отсутствш количественных критериев препятствует совершенствованию методики оценки селево£ деятельности территории по анализу природных факторов. Совершенно очевидны таь же огромные трудности при попытках прогнозировать предстоящие изменения селевой деятельности в связи со сменой климата. А интерес к подобным оценкам в последние годы растет.

Цели и задачи работы: а) усовершенствовать существующую методику мелкомасштабной оценки селевой деятельности указав возможности и способы использования климатических параметров для выявления искомых характеристик селевой деятельности,

b) провести оценку режима и генезиса селепроявлений на территории США и Канады,

c) разработать методику комплексной оценки возможных изменений селевой деятельности в связи со сменой климата при заданном климатическом сценарии.

с!) произвести оценку предстоящих изменений селевой деятельности территорий СНГ, США и Канады в связи с глобальным потеплением.

Для достижения этих целей необходимо было решить следующие задачи -определить степень зависимости различных показателей селевой деятельности от климата и выявить четкие, по возможности количественные, связи показателей селевой деятельности с климатическими параметрами.

Базой для решения поставленных задач является в первую очередь накопленный в Научно-исследовательской лаборатории Снежных лавин и Селей Географического факультета МГУ огромный фактический материал о селепроявлениях на территории СНГ, наиболее полно отраженный в двух монографиях ( Перов 1989; Селеопасные районы ... 1976) и двух картах селевых явлений (1975, 1990), материалы автора о климатических условиях селеформирования. собранные в процессе региональных работ по территории Гиссаро-Аллая, Сибири, Дальнего Востока, Хибин и Кавказа, и многочисленные работы предшественников в той или иной степени касающиеся исследуемого вопроса.

В работе широко используются картографический, расчетно-аналитический и пространственно-аналитический методы исследований.

Объект исследования. Объектом исследования является селевая деятельность | пределах горных регионов СНГ, США и Канады, климатическая обусловленность елевых явлений и предстоящие изменения селевой деятельности в связи со сменой глимата. Такой выбор обусловлен в частности, участием автора в научно-гсследовательских проектах "География селевых явлений мира" в качестве составителя :арты селевых явлений США и Канады, и в проекте " Влияние глобальных изменений :лимата на особенности лавинной и селевой деятельности" в качестве ответственного 1Сполнителя по селевой тематике.

Научная новизна работы. В методологическом аспекте научная новизна •остоиг в: 1. Разработке методики мелкомасштабной оценки генезиса и режима :елепроявлений на основе легко доступных климатических параметров. Способ юстроения схем продолжительности селеопасного периода показан автором впервые, аких схем ни для каких территорий раньше не строилось даже по фактическим данным. 2. Разработке методики комплексной оценки предстоящих изменений селевой деятельности по заданному сценарию изменения климата. Новизна предлагаемой »втором методики состоит в возможности оценки изменения не только повторяемости :хода сслей, как это делалось ранее, а селевой активности в целом, 1еиезиса :елепроявлений и особенностей селеопасного периода.

На основе предложенных автором методик были впервые проведены: а) оценка эежима и генезиса селевых явлений США и Канады в виде серии схем районирования и :опровождающей их пояснительной записки; Ь). комплексная оценка предстоящих вменений селевой деятельности СНГ. США и Канады в случае глобального тотепления.

Практическое значение. Изложенная в работе методика мелкомасштабной оценки режима и генезиса селевых явлений на основе анализа климатических 1араметров была применена для территорий США и Канады. Предложенные усовершенствования существенно снижают трудоемкость используемой ныне методики щенки селевой деятельности, увеличивают объективность проводимых оценок и открывают возможность для автоматизированных построений мелкомасштабных :елевых карт. Изложенная в работе методика комплексной оценки предстоящих изменений селевой деятельности при заданном сценарии изменения климата применена 1ля оценки предстоящих изменений селевой деятельности на территориях СНГ, США и Канады в случае глобального потепления на 4гр.С. Принципиально эта методика

применима для мелкомасштабных оценок на любых территориях с использованием любых сценариев изменения климата.

Предметом защиты являются:

1. Методика мелкомасштабной оценки генезиса и режима селепроявлений по климатическим параметрам.

2. Оценка генезиса и режима селепроявлений США и Канады.

3. Методика комплексной оценки предстоящих изменений селевой деятельности по заданному сценарию изменения климата.

4. Оценка предстоящих изменений селевой деятельности СНГ, США и Канады на момент удвоения концентрации С02 в атмосфере по сценарию изменения климата глобальной циркуляционной модели GFDL.

Апробация работы. Основные положения и выводы, содержащиеся в диссертации, докладывались автором на: Гляциологических семинарах и симпозиумах (Звенигород 1986, Пущино 1995, 1996), рабочем совещании по склоновым процессам (Москва, ПНИИС 1995), на международном конгрессе "Global Changes and Geography" (Moscow, 1995), на 2-ой международной конференции "Безопасность и экология горных территорий" (Владикавказ, 1995), на международной конференции "Avalanches and related subjects" (Kirovsk, Russia, 1996), на 1-ой международной конференции "Debris-flow hazards mitigation: mechanicm, prediction, and assessment" (San Francisco, California. USA, August, 1997), и неоднократно на семинарах Научно-исследовательской лаборатории Снежных Лавин и Селей Географического ф-та МГУ. По теме диссертации опубликовано 12 научных трудов (6 в соавторстве); в печати в настоящее время находится 2 статьи.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, содержащего 148 наименований, в том числе 80 на иностранном языке, и приложений. Общий объем работы -190 страниц, в том числе 16 рисунков, 13 таблиц и приложения. Структура работы следующая. В 1 главе выявляются связи основных показателей селевой деятельности, приводимых при мелкомасштабной оценке территории, с климатическими параметрами. На этой основе во 2-ой главе описаны возможности определения показателей селевой деятельности по климатическим параметрам, т.е. даны конкретные указания какие именно климатические параметры и каким образом следует использовать для выявления искомых показателей селевой деятельности и их возможных изменений. В главе 3 проведено районирование селевой деятельности США и Канады по особенностям

режима и генезиса селевых явлений строго по предложенной методике. Детально описан весь процесс построений и полученные результаты. Достоверность полученных оценок подтверждается обширным фактическим материалом о селепроявлениях на территории США и Канады, помещенным в виде каталога в приложении к диссертации. В 4-ой главе, так же на основе предложенной автором методики, проведена оценка предстоящих изменений селевой деятельности на территории СНГ, США и Канады в соответствии со сценарием изменения климата глобальной циркуляционной модели СРОЬ (США).

Автор пользуется случаем выразить свою признательность руководителю работы д.г.н. Перову В.Ф. и сотрудникам НИЛСЛиС Географического ф-га МГУ Будариной О.И., Божинскому А.Н., Глазовской Т.Г., Кондаковой Н.Л., Околову В.Ф.. Сейновой И.Б., Суханову Л.А., Трошкиной Е.С. за большую помощь в процессе работы и ценные замечания.

Содержание работы.

1. СВЯЗЬ КЛИМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ С ОСОБЕННОСТЯМИ

СЕЛЕВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В данной главе сделана попытка выявить возможности использования климатических параметров для целей оценки селевых явлений территории в мелком масштабе.

Как правило, при мелкомасштабной оценке селевой деятельности региона анализируются следующие ее показатели:

- степень селевой активности;

- источники водного питания селей или генетические типы селей - очень близкие, но не полностью идентичные понятия;

- характеристики сслеопасного периода.

Ниже мы остановимся па каждом из основных показателей селевой деятельности в отдельности.

В первую очередь была выявлена связь границ зон распространения селевых явлений различных генетических типов с климатическими параметрами.

В соответствии с генетической классификацией Перова В.Ф., все селевые явления суши разделены на 3 класса и восемь типов. Указано, что главными факторами формирования селей зонального проявления - дождевого, снегового и гляциального -являются климатические.

Выделить районы преимущественного формирования селей гляциального генезиса на мелкомасштабной карте не представляет труда, т.к. они совпадают с районами современного оледенения. Мы попытались связать границу распространения снеговых и дождевых селей с климатическими параметрами.

В работах предшественников отмечалогсь, что в районах Субарктики и Арктики, в условиях дефицита тепла и повсеместного распространения многолетней мерзлоты, преимущественно распространены снеговые селевые потоки; так же, что снеговые сели преобладают над дождевыми севернее геоизотермы -Згр.С.

С точки зрения физики развития процесса селеформирования, принятие температурных параметров в качестве основного критерия выделения зон замещения дождевых селей снеговыми вполне естественно. Действительно, сумма температур воздуха теплого периода, в частности за период со среднесуточными температурами воздуха более 10'С, в значительной степени определяет глубину слоя сезонного протаивания. А именно этот показатель обуславливает принципиальную возможность формирования дождевых селей в конце лета. В то же время температура воздуха определяет его влагосодержание и, следовательно, возможность выпадения интенсивных осадков, необходимых для формирования дождевых селей. По мере уменьшения сумм положительных температур воздуха уменьшается и продолжительность теплого периода, что так же препятствует формированию дождевых селей и ведет к постепенному вытеснению их снеговыми. Отсюда явно следует принципиальная возможность выделять зоны преимущественного распространения снеговых и дождевых селей по термическим критериям, однако попыток установить эти количественные критерии до сих пор не предпринималось.

Следуя приведенным выше соображениям, автором были предприняты попытки подобрать именно термические критерии, наилучшим образом согласующиеся с фактическими границами распространения селей различных генетических типов, выделенными на карте "Селеопасные районы СССР"(1990).

В результате проведенной работы автором было установлено, что южная граница распространения снеговых сслей ( как зонального типа) практически полностью совпадает с изолинией 1000 гр.С, рассчитанной как сумма среднесуточных температур воздуха за период с суточными температурами более 10 гр.С ( сумма вегетационно-активных температур). Южнее этой границы снеговые сели на территории бывшего СССР как зональный тип исчезают, полностью уступая место дождевым.

Граница между зонами преобладающего развития снеговых селей и зонами их подчиненного значения по сравнению с дождевыми хорошо совпадает с суммой вегетационно-актинных температур 500гр.С.

В еще более суровых условиях Арктики, где средняя июльская температура воздуха как правило не поднимается выше 81р.С, и сумма среднесуточных температур воздуха за период превышения ими 10 гр.С - менее 300 градусов, формирование собственно дождевых селей практически исключено из-за недостаточного количества иного твердого материала кроме снега и льда. Дождевые сели как зональный тип здесь исчезают, уступая место снеговым.

Наилучшая степень согласования границ зон распространения дождевых и снеговых селей именно с суммой среднесуточных температур воздуха за период превышения ими 10 гр.С по сравнению с другими термическими критериями, вряд ли можно считать случайной. Ведь именно этот показатель выбран в климатической классификации Б.П. Алисова, как основной критерий теплообеспеченности территории, наилучшим образом отражающий термические условия в комплексе.

Таким образом, совместный анализ карты " Селеопасные районы СССР " и климатических данных подтвердил принципиальную возможность выделения транш) распространения селевых явлений снегового и дождевого генезиса исходя из температурных параметров и позволил установить количественные критерии этого выделения.

Следующий важный показатель селсвой деятельности - селеопаснын период. Для выявления связей особенностей селеопасного периода различных регионов с климатическими параметрами была составлена сводная таблица фактических данных о селеопасном периоде на территории СССР и климатических параметров. Анализ данной таблицы подтвердил полную климатическую обусловленность характеристик селеопасного периода и позволил сформулировать четкие зависимости его продолжительности и времени наступления периода наибольшей селевой активности от климатических параметров. В частности установлено, что продолжительность селеопасного периода тесно связана с продолжительностью теплого периода, однако характер этой связи меняется в зависимости от теиезиса селей исследуемого региона, снежности и устойчивости холодного периода. Время наступления периода наибольшей селевой активности обусловлено господствующими в регионе генетическими типами селей, и определяются в зависимости от них, главным образом, характером внутригодового распределения температур воздуха и осадков. Показано, что анализируя климатические условия территории можно однозначно определить

характеристики селеопасного периода (время начала, окончания, продолжительность, время наступления периода наибольшей селевой опасности).

Следующим важнейшим показателем селевой деятельности является селевая активность, как интегральный показатель распространенности, мощности и повторяемости явлений.

Селевая активность территории в целом определяется комплексом факторов: в первую очередь геологическим строением и геоморфологическими условиями , а так же почвенно-растительными и климатическими факторами.

При этом тектоно-геоморфологические факторы определяют энергию рельефа и, следовательно, потенциальную энергетику селевого процесса. А литологические ответственны за насыщение потока твердым материалом. И те и другие факторы, естественно, оказывают влияние на распространенность, потенциальные объемы выносов и повторяемость селей. Залееенность гор так же неминуемо сказывается на активности селевых процессов в целом. Не случайно лесонасаждение является древнейшим и одним из наиболее действенных приемов селезащиты. Климатические же факторы, по мнению (Шеко 1980, Перов 1991) влияют на селевую активность главным образом определяя режим активизации селевых процессов путем формирования водного импульса, т.е. на повторяемость селей.

Неоднократно предпринимались попытки связать повторяемость схода селей с какими-либо климатическими параметрами - как правило с показателями ливневой деятельности и общего режима увлажненности территории ( Зак 1974, Киренская 1980, Салихова 1975, Сейнова 1977, Селеопасные районы ...1976, Шеко 1980 и др.). Однако каких-либо значимых связей повторяемости селей с режимом увлажненности территории при мелкомасштабном пространственном анализе выявлено не было. Это легко объяснимо подчиненным значением данного фактора по сравнению с другими ( не климатическими) при определении повторяемости селей. Вместе с тем анализ временных рядов селепроявлений для отдельных районов, когда геолого-геоморфологическис и по большей части почвенно-растительные факторы оставались неизменными, позволил выявить хорошее соответствие периодов активизации селей периодам повышенной увлажненности и усиления ливневой деятельности . Установлены так же четкие связи активизации гляциальных селей с годами повышенного температурного фона в конце лета (Виноградов 1977, 1980 и др.), что вполне естественно, так как повышенный температурный фон приводит к более интенсивному таянию. Таким образом обусловленность повторяемости селей климатическими параметрами в селеведении установлена.

Однако климатические факторы влияют на активность селей не только напрямую, но и опосредовано через литологию и почвенно-растительный покрой. Действительно, именно климатическими параметрами в наибольшей степени будут определяться границы ландшафтных зон, в частности зоны леса, влияние которой на селевую активность столь велико. На огромных территориях распространения снеговых селей, зон современного оледенения н многолетней мерзлоты наличие твердого материала в бассейнах прямо зависит от климата и обеспечивается в первом случае количеством снега, во втором и третьем - скоростью оттаивания пород, т.е. температурным фоном. Значимость влияния температурных параметров на селевую активность подчеркивается самим фактом постепенного вытеснения дождевых селей снеговыми (т.е. уменьшения активности дождевых селей до 0) по мере уменьшения теплообеспеченности территории. Таким образом влияние климатических факторов на селевую активность не сводится только к воздействию на повторяемость селевых явлений, но значимо так же при определении их мощности и распространенности.

Конечно, невозможно определить степень селевой активности в регионе, используя только климатические критерии, как это возможно при определении генезиса и особенностей селеопасного периода. Необходим детальный анализ всего комплекса факторов - геолого-геоморфологических, лочвенно-растительных и климатических. Вместе с тем, ничто не мешает нам, анализируя возможные изменения климатических параметров в связи с глобальной сменой климата, определять тенденции изменения ( усиление или ослабление ) селевой активности - принимая неизменность рельефа и геологического строения на данном отрезке времени, а переменными считая лишь климатические и, вслед за ними, почвенно-растительные факторы.. Для чон распространения селевых потоков различных генетических типов эти тенденции будут определяться изменением различных климатических параметров и их сочетаний.

Подводя итог можно заключить, что основные климатические параметры, которые необходимо учитывать при оценке селевой деятельности территории в мелком масштабе и ее возможных изменений в связи со сменой климата следующие:

— продолжительность теплого периода влияет на продолжительность селеопасного периода:

устойчивость холодного периода влияет на продолжительность селеопасного периода;

— мощность снежного покрова влияет на источники водного питания, особенности селеопасного периода и активность селей;

— сумма среднесуточных температур воздуха за период их превышения 10 гр.С влияет на генетические типы , источники водного питания и активность селей ;

— сумма жидких осадков влияет на активность селей;

— характер распределения жидких осадков во времени влияет на особенности селеопасного периода и активность селей;

—скорость нарастания температур воздуха весной влияет на активность селей снегового генезиса;

—количество осадков во время снеготаяния влияет на активность селей снегового генезиса ;

— гидротермические условия территории влияют на растительный покров и посредством этого на активность дождевых селей;

— кроме того, производные климата - наличие оледенения и многолетней мерзлоты влияют на генетические типы, источники водного питания, особенности селеопасного периода и активность селей.

2. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ СЕЛЕВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО КЛИМАТИЧЕСКИМ

ПАРАМЕТРАМ.

Цель данной главы показать пути использования выявленных связей при оценки особенностей селевых явлений территории по основным климатическим параметрам. В частности показать пути использования климатических показателей для построения мелкомасштабных карт селевых явлений. Предлагаемая методика основана целиком на связях, описанных в предыдущей главе. Весь комплекс селеиндикационных показателей климата сведен к данным о среднемесячных температурах воздуха и осадках - как наиболее легко доступных пользователю.

Соответствие зон распространения селевых явлений различных генетических типов и источников водного питания определенным климатическим параметрам представлено в табл.1.

Табл.

Связь генетических типов и источников водного питания селей с климатическими параметрами.

Климатические параметры

Сумма

всгетационно активных температур (ВАТ) (°С)

Максим, декадная высота снега (см.)

Генетический тип

Источники водного питания

< 300 300 - 500

500- 1000

>1000 >70

> 1000 <70

Снеговой

Снеговой и дождевой с преобладанием снегового

Дождевой и снеговой с преобладанием дождевого

Дождевой

Дождевой

Снеготаяние

Снеготаяние и дождевое с преобладанием снеготаяния

Дождевое и снеготаяние с преобладанием дождевого

Дождевой и снеготаяние с преобладанием дождевого

Дождевой

Зона современного оледенения

<500 >500

Гляциальный и снеговой

Гляциальный и дождевой

Ледниковое и снеготаяние

Ледниковое и дождевое

Климатическая обусловленность характеристик селеопасного периода представлена в табл.2.

Табл. 2

Связь характеристик селеопасного периода с климатическими параметрами.

Климатические параметры Продолжительность (Т) (мес.)

Темп-ра самого холодного месяца (°С) Сумма ВАТ (°С) Интенсивные зимние осадки Максим, декадная высота снега (см.)

>0 Круглый год

0 --6 + Круглый год

0--6 - Т ( t > 0°С)

< -6 >1000 > 50 T(t>0°C)- 1

< -6 <1000 > 50 T(t>0cC)+ 1 - 1

< -6 >1000 <50 Т (t > 0'С) - 2

Генетические типы селей и дополнительные климатические параметры

Гляциальный

Снеговой

Снеговой и дождевой с преобладанием снегового

Дождевой и снеговой с преобладанием дождевого

Дождевой

Период наибольшей селевой активности

Т (t шах)

Первые 2 месяца Т (t > 0°С)

Т ( шах R) за селеопасный сезон и первые 2 месяца Т (t > 0°С)

Т ( max R) за селеопасный сезон

при макс, высоте снега > 70 см и локальном весеннем макс, осадков (Я)

дополнительный весенний пик

Перечень климатических параметров, смена которых отражается на смене активности селевых явлений различных генетических типов представлен в табл.3.

Табл. 3

Климатические параметры, определяющие тенденцию изменения степени селевой активности ( распространенность, мощность, повторяемость).

Генетический тип селей Климатические параметры

Гляциальный 1) Изменение темп-ры самого теплого месяца,

2) изменение сумм положительных темп-р воздуха,

3) изменение повторяемости еелеформирующих осадков ( ~ изменению сумм осадков теплого периода).

Снеговой 1) Изменение макс, декадной высоты снега,

2) изменение скорости нарастания темп-р воздуха весной

3) изменение количества осадков периода снеготаяния,

4) смещение верхней границы леса вследствие изменения суммы ВАТ.

Дождевой I) Изменение повторяемости еелеформирующих

осадков ( ~ изменению сумм осадков теплого периода),

2) Изменение макс, декадной высоты снега

3) смещение верхней границы леса вследствие изменения суммы ВАТ.

для приледниковой зоны и районов распространения многолетней мерзлоты

дополнительно 4) Изменение суммы положительных температур

воздуха.

для районов недостаточного увлажнения

дополнительно 4) Изменение ГТК, где

ГТК = 10 Г осадков теплого периода / £ ВАТ

Для комплексной оценки изменения селевой деятельности необходимо в первую очередь выявить районы предполагаемой смены генезиса селей. Для этого выделяются зоны распространения селей различных генетических типов по современным климатическим параметрам и вслед за этим делаются аналогичные построения по прогнозируемым климатическим параметрам (в соответсгвии с табл.1). В выделенных таким образом зонах предполагаемого изменения господствующего генетического типа селей следует ожидать максимальных изменений как минимум в режиме и распространенности явлений.

Следующий шаг - оценка районов предполагаемой смены источников водного питания селей. Строятся границы современных зон и далее оценивается их смещение по прогнозируемым климатическим параметрам ( в соответствии с табл. 1). В районах предполагаемого смещения зон следует ожидать серьезных изменений режима селеформирования.

Для оценки изменения режима селеформирования оцениваются время начала, окончания и наступления периода наибольшей селевой активности по современным и прогнозируемым климатическим параметрам (в соответствии с табл. 2). Проводимый анализ позволяет оценить смещение времени начала и окончания селеопасного периода, оценить изменение его продолжительности и возможные смещения периода наибольшей опасности внутри селеопасного сезона.

Далее проводится комплексный анализ тенденции изменения степени селевой активности для каждого генетического типа селей по-отдельности (в соответствии с табл. 3). Вслед за этим дается суммарная оценка тенденции изменения степени селевой активности исследуемой территории.

При составлении итогового заключения по поводу оценки вероятных изменений характера селевой деятельности в связи с изменениями климата необходимо учитывать во-первых то, что различные факторы могут воздействовать на активность селей в разных направлениях; во-вторых то, что в ряде случаев возможно разнонаправленное действия одного и того же климатического параметра на селевой процесс. Например, увеличение летних температур воздуха в районах северо-востока Сибири должно привести с одной стороны к увеличению глубины слоя сезонного протаивания грунтов и, следовательно, к увеличению активности селевых потоков, а с другой стороны к распространению вверх лесного пояса и тем самым к снижению активности селей в этой зоне. Такие примеры достаточно часты и поэтому окончательная оценка тенденции изменения селевой активности не всегда может быть дана однозначно.

В работе автором выбраны следующие пути преодоления этих трудностей. В случае разнонаправленное™ действия различных факторов на селевой процесс мы проводили дополнительный количественный анализ изменения различных факторов. Для этого изменение всех климатических факторов было ранжировано на 3 категории -незначительные , ординарные и существенные (экстремальные) изменения. В случае незначительных изменений вес данного фактора принимался равным 0. при ординарных изменениях -1 со знаком + или - соответственно, в случае экстремальных -

2. Простое суммирование весов всех, влияющих на смену активности селей данного генетического типа, факторов позволяет строить схемы предстоящих изменений селевой активности для любых регионов. В районах равновеликого действия факторов в противоположных направлениях предстоящие изменения селевой активности считались незначительными.

В главе 2: 1. Впервые показаны конкретные пути использования климатических критериев для выделения районов распространения селей различного ¡енезиса, типов водного питания и особенностей селеопасного периода. Выявленные связи заполняют недостающее звено в методике оценки селевой деятельности территории в мелком масштабе. Их можно рассматривать как первый шаг в создании универсальной методики мелкомасштабной оценки селевой опасности на основе количественных ( а не качественных как это принято сейчас) критериев, необходимых для объективных, а впоследствии и автоматизированных построений.

2. Показаны новые пути оценки тенденции изменения селевой активности в связи с изменением климата.

3. Предложен механизм комплексной оценки предстоящих изменений селевой деятельности в связи с глобальным изменением климата.

3. Использование климатических параметров при оценке селевых явлений

США и Канады.

В процессе работ по оценке характера селевых явлений США и Канады автором был проведен анализ климатических параметров территории по методике, предложенной в главах 1 и 2. Анализ климатических факторов позволил провести районирование указанных территорий по преобладающим генетическим типам селей, типам источников водного питания, продолжительности селеопасного периода и времени наступления периодов наибольшей селевой активности.

Выявлено, что на обширной территории Северо-Американского континента четко прослеживается зональность распространения селей различных генетических типов, обусловленная глобальной климатической зональностью.

Водоснежные потоки повсеместно распространены на значительной часги территории Аляски и в горах севера и северо-востока Канады, что составляет около 20% общей площади селеопасных территорий. Южнее они постепенно вытесняются дождевыми селями. Дождевые сели господствуют практически на всей территории США ( без Аляски), в среднегорьях и низкогорьях Скалистых гор Канады и занимают около 65% общей площади селеопасных территорий. Зона господства гляциальных селей в сочетании с дождевыми и снеговыми приурочена главным образом к районам современного оледенения гор запада Канады и юга Аляски.

Снеготаяние играет чрезвычайно важную роль в процессе формирования жидкой составляющей селевых потоков не только в районах Субарктики, но и на всем протяжении Берегового хребта и Скалистых гор Канады, а также на обширных территориях Каскадных гор, гор Сьера-Невада и Скалистых гор США вплоть до 37 гр. с.ш. Таким образом снег является одним из важнейших факторов селеформирования на территории США и Канады. Он является источником водного питания селей на приблизительно 70% площадей селеопасных территорий и определяет господствующий генетический тип селей на более чем 20% площадей.

Схема продолжительности селеопасного периода построена автором впервые. Ни для каких территорий подобных схем прежде не строилось ни по фактическим данным ни каким-либо иным способом. На построенной схеме четко видно закономерное уменьшение продолжительности селеопасного периода при увеличении абсолютной высоты местности, а так же при движении с юга на север и по мере удаления от океана в глубь континента.

Собранный фактический материал не лежал в основе составления указанных схем, как это делалось ранее при мелкомасштабной оценке селевой деятельности территории, а лишь контролировал правильность проведенных границ.

Проведенная оценка селевой деятельности США и Канады, представленная в работе в виде серии схем районирования селеопасных территории и текстового пояснения к ним, является на данный момент времени наиболее полной и достоверной в мелком масштабе.

Составленная на данных материалах карта "Селевые явления США и Канады" м I: 15 млн вошла составной частью в каргу "Сеяевые явления мира", подготовленную в научно-исследовательской лаборатории Снежных Лавин и ("елей Географического ф-та

МГУ, под руководством' В.Ф. Перова. Главными содержательными компонентами легенды карты являются распространенность селевых явлений, генетические типы селей и степень селевой активности.

4. Предполагаемые изменения селевой деятельности в связи с глобальным потеплением.

В данной главе представлен опыт комплексной мелкомасштабной оценки возможных изменений селевой деятельности в горах двух крупных регионов восточного и западного полушарий - бывшего Советского Союза, США и Канады- в случае глобального потепления. Работа была выполнена в рамках проекта "Влияние глобальных изменений климата на характер лавинной и селевой деятельности Земного Шара", поддержанного РФФИ.

В качестве рабочей нами была использована глобальная циркуляционная модель изменения климата СРВ!. ( США, г. Принстон). рассчитанная дискретно на два момента времени - на нормальный уровень концентрации С02 в атмосфере, соответствующий приблизительно середине текущего столетия, и на момент удвоения концентрации С'02 в атмосфере, которое ориентировочно можно ожидать во второй половине 21 века. На выходе модель содержит данные о среднемесячных температурах воздуха и осадках на уровне земной поверхности в регулярной сетке точек с шагом 4.5 градуса по широте и 7.5 градусов по долготе. Модель прогнозирует увеличение общепланетарной температуры воздуха приблизительно на 3.5 - 4 градуса, что близко к верхнему пределу предполагаемого потепления по-сравнснию с результатами расчетов по другим ГЦМ. Автором выбрана именно эта модель "экстремального потепления" для наиболее яркой иллюстрации возможностей предложенной методики. Кроме того, полученные результаты можно рассматривать как предельные значения предстоящих изменений селевой деятельности в будущем, при глобальном потеплении климата.

В качестве исходной информации о характере селевой деятельности в настоящее время использовались карты " Селеопасные районы СССР" (1975), ее уточненный вариант 1990 г. (не издана), материалы из обобщающих монографий (Селеопасные районы ...1976, Перов 1989, Шеко 1980), а так же карта " Селевые явления США и Канады", подготовленная автором в рамках работ над проектом "География селевых явлений мира", и сопровождающие ее схемы режима селеформирования, представленные в работе. Основные результаты проведенного анализа представлены в виде схем: 1) изменения генетических типов селей, 2) изменения характеристик

селеопасного периода, 3) изменения активности дождевых селей, 4) изменения активности снеговых селей.

В итоге можно заключить, что характер основных изменений селевой деятельности будет сходен в западном и в восточном полушариях.

Продолжительность селеопасного периода изменится на менее чем 40% общей площади селеопасных территории, как правило она будет возрастать на 1 - 2 месяца.

Площадь областей предполагаемой активизации селевой деятельности составляет около 50% от общей площади селеопасных территорий и превосходит территории, где изменения незначительны. Активизация селевой деятельности будет наблюдаться главным образом за счет формирования селей дождевого генезиса, роль снеговых селей значительно понизится. Площадь распространения снеговых селей сократится приблизительно на 1/3.

Главные области активизации селей расположены в субарктической зоне, у нижних границ современных ледников, а так же в аридных районах умеренных и субтропических широт. В первых двух случаях основными факторами активизации служат увеличение глубины слоя сезонного протаивания грунтов, увеличение количества жидких осадков и длительности теплого периода; в последнем - рост количества ливневых осадков при угнетении растительности вследствии уменьшения гидротермического коэффициента. Затухание селевой деятельности следует ожидать лишь на 10% площадей селеопасных территорий. Как правило, оно обусловлено уменьшением активности снеговых селей. Соотношение площадей предполагаемой активизации и затухания селевой деятельности, как отдельных генетических типов, так и суммарной, для обоих полушарий идентично.

Представленный в работе сценарий изменения селевой деятельности в связи с предполагаемой сменой климата следует рассматривать как версию максимальных предстоящих изменений, которые могут быть справоцированы глобальным потеплением.

Основные выводы.

1.В работе выявлены связи всех основных показателей селевой деятельности, используемых при мелкомасштабной оценке территории, с климатическими параметрами как на качественном, так и на количественном уровне. При этом показано, что климатические параметры полностью обуславливают особенности селеопасного периода района ( начало, окончание, продолжительность и время наступления периода наибольшей активности селей); в наибольшей степени

ответственны за распространение селевых явлений различных генетических типов и источников водного питания селей; и отходят на второй план при определении селевой активности территории как интегрального показателя распространенности явления, его мощности и повторяемости.

2. Выявленные автором связи основных показателей селевой деятельности с климатическими параметрами позволяют проводить мелкомасштабную оценку генезиса и режима селепроявлений иным способом по сравнению с применяемым до сих пор, без привлечения огромного фактического материала о конкретных случаях схода селей.

3. Изложенная в работе методика учета климатических параметров при мелкомасштабной оценке селевых явлений территории применена для оценки селевых явлений США и Канады, в частности при построении карты селевых явлений США и Канады, в рамках работ над проектом "География селевых явлений мира", выполняемом в научно-исследовательской лаборатории Снежных Лавин и Селей Геохрафического ф-та МГУ. Собранный в процессе работы материал о случаях селепроявлений полностью подтверждает правильность полученных результатов.

4. На основе выявленных связей основных показателей селевой деятельности с климатическими параметрами, в работе показаны пути комплексной оценки возможных изменений селевых явлений территории в связи с изменением климата. Предлагаемая методика дает возможность оценивать: предстоящее смещение границ юн распространения селевых явлений различных генетических типов и источников юдного питания селей; изменение времени начала, окончания, продолжительности :елеопасного периода и наступления периода наибольшей селевой активности; тенденцию изменения активности селевых потоков различных генетических типов и :уммарной селевой активности территории.

5. На основе предложенной автором методики было осуществлено фогнозирование возможных изменений селевой деятельности территорий бывшего "ССР, США и Канады в связи с ожидаемым глобальным потеплением. Работа (ыполнялась в рамках проекта "Влияние глобальных изменений климата на характер [авинной и селевой деятельности Земного Шара". В качестве рабочего сценария вменения климата использовалась ГЦМ СРЭЬ (США, г. Принстон).

6. Полученные прогностические результаты следует рассматривать не только как дан из возможных вариантов смены селевой деятельности в связи с глобальным [отеплением, но и как иллюстрацию возможностей предложенной методики. Тринципиально, эта методика может быть использована для оценки предстоящих

изменений селевой деятельности по любому климатическому сценарию для любых территорий в мелком масштабе.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Гидрометеорологические условия формирования селей в бассейне р. Зеравшан. Вестник МГУ, сер. География, 19S5, N2, деп. ВИНИТИ N7731 от 04.12.84., 12с.

2. Метеорологические условия формирования селей на Сахалине. Вестник МГУ, сер. География, 1985, N3, деп. ВИНИТИ N884 от 30.01.85.

3. Гидрометеорологические закономерности формирования селевых потоков. В кн. Формирование оползней, селей и лавин. Инженерная защита территорий. МГУ, 1987, с.100-105.

4. Климатические условия развития экзогенных процессов. В кн. Формирование оползней, селей и лавин. Инженерная защита территорий. МГУ, 1987, с.11-17.

5. Метеорологические условия формирования водоснежных потоков. Материалы гляциологических исследований. 1988, вып. 64, с. 41-47 (В соавторстве с В.Ф.Перовым).

6. Составление карты селевых явлений мира. Методика и результаты. Тезисы докладов участников 2-ой международной конференции "Безопасность и экология горных территорий". 25-30 сентября 1995 г., с. 108. (В соавторстве с В.Ф. Перовым, О.И. Будариной).

7. The world mudflow phenomena map composing: methods and results. "Global Changes and Geography." 1995, Abstracts, p.274. (with Perov V., Artuhova I., Budarina O., Glazovskaya T.)

8. The evaluation of the mudflow activities possible change due to the climate global change. "Global Changes and Geography." 1995, Abstracts, p.275. (with Perov V.).

9. Possible changes of slushflows character caused by the global warm turn. In "Avalanches and related subjects" International conference. Proceedings, "Apatit", Kirovsk, Russia, 1996, p.110-115.

10. Forthcoming changes of slushflow phenomena due to global warming. XXII General Assembly Vienna, Austria, 21-25 April 1997. Abstracts.

11. Potential changes of mudflow phenomena due to the global warming, in "Debris-Flow Hazards Mitigation: Mechanicm, Prediction, and Assessment," Edited by Cheng-lung Chen, ASCE, New-York, U.S.A., 1997. p.540-549.

12. Map of the world mudflow phenomena, (with Perov V. and oth.) in "Debris-Flow Hazards Mitigation: Mechanicm, Prediction, and Assessment." Edited by Cheng-lung Chen, ASCE, New-York, U.S.A., 1997. p.322-331.