Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Влияние локальных факторов и методика их учета при оценке снежных ресурсов Северного Тянь-Шаня

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Влияние локальных факторов и методика их учета при оценке снежных ресурсов Северного Тянь-Шаня"

ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ АКАДЕМИИ НАУК СССР

На правах рукописи

СЕВЕРСКИП Сергей Игоревич

УДК 551.322

ВЛИЯНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ ФАКТОРОВ И МЕТОДИКА ИХ УЧЕТА пга ОЦЕНКЕ СНЕЖНЫХ РЕСУРСОВ СЕВЕРНОГО ТЯНЬ-ШАНЯ

Специальность II.00.07 - Гидрология суши, водные

росурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидат« географических наук

Мое кг.". - 1^1

Работа выполнена в Институте географии АН Казахской ССР

Научный х>уководитель - доктор географических наук

Геткер ЫЛ1.

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор Ходаков Б.Г.

Кандидат географических наук, доцент Володачеьа H.A.

Ведущая организация: Кафедра гидрологии суш Ташкентского государственного университета

Защита состоится «Л« ^КМ/ПФ 19Э1г. в. 10 час.

на заседании Специализированного совета Д.С03.19.03 при С-Институте географии АН СССР, I09QI?, Москва,Староыонетннй переулок, д. 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института географии АН СССР

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью) просьба присылать по указанному выше адресу Спецсовета

Автореферат разослан "М " дхЛЫШ 1991 г.

Ученый секретарь Совета,

кандидат географических наук , / ./ I'.;.¡.Николаева

" / /

Горные районы СССР, в том числе, горы Казахстана и Средней Азии, все более активно вовлекаются в сферу хозяйственной деятельности. Наряду с увеличением в горах объектов горнодобывающей промышленности, научных станций, жилых комплексов и сети коммуникаций, все более широко используются рекреащионные ресурсы горных районов, в том числе, ресурсы зимней рекреации, одним из важнейших элементов которых являются снезгные ресурсы. Снегамй покров - основной источник формгд звания возобновляемых водных ресурсов, преимущественно дефицитом которых определяется острота экологических проблем в наиболее густонаселенны* земледельческих районах Казахстана и Средней Азии. В связи с этим выявление пространственно-временных закономерностей распределения и режима снежного покрова в горах и разработка методов расчета показателей снеаности представляют актуальную проблему народнохозяйственного значения.

Несмотря на несомненные успехи, достигнутые в изучении снежного покрова в горах, ряд основных аспектов проблемы раз-работа!-! недостаточно. Существующие расчетные методы позволяют более или менее надежно определить фоновое распределение характеристик смежности на основе районных зависимостей последних от абсолютной высоты. Наименее разработана методика перехода от Фоновых (ероднезскальных) показателей смежности к соответствующим показателям на реалышх склонах с присущими ш особенностями локальных условий. Не случайно в решении Секции гляциологии Междуведомственного геофизического Комитета СССР, принятом на Всесоюзном гляциологическом совещании в ноябре 1969 г, (г. Звенигород), В числе наиболее актуальных названа проблема оценки влияния локальных факторов на распределение сисйшого покрова в горах.

практика проектирования и хозяйствовать предъявляет все более высокие требования к качеству информации о снежном покрове. Для решения многих задач, свяоанных с освоением горной тертнторлн, сво,тенил о распределении шоковых характеристик снемюсти недостаточно. Более надежная информация, учиш~ нающая ал канне локальшх факторов на снеккын покров, необходима для совершенствования методов прогноза стока рек, оценки родт.ч ресурсов и разработки проектов освоения ресурсов этой ;лекрепцик, прогноза ловки и управления процосссй-з: лптгтооО,,й-зоваиия. Лее ото определяет актуальность те:.;;:.

Вместе о тем, разработка темы - сложная и многоплановая задача: Основные трудности в ее разрешении связаны с крайне острым недостатком фактической информации, получение которой сопряжено с постановкой специальных трудоемких и продолжительных натурных наблюдений. .

Цель исследований состоит в разработке расчетных методов, позволяющих пересчитать фоновые характеристики снежности в соответствующие показатели на реальных склонах, с учетом их различий по крутизне, ориентации и типу поверхности склонов и в оценке влияния локальных факторов на формируемые в горах снежные ресурсы.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие ьадачи:

- выявить локальные факторы, наиболее значимые с точки зрения влияния на режим и распределение снежного покрова в горах;

- разработать методику перехода от среднезональных - фоновых "характеристик снежности к соответствующим показателям на склоне произвольной экспозиции;

- разработать методику учета влияния характера растительности на распределение снежного покрова в горах;

- на основе разработанных методов оценить влияние локальных факторов на распределение показателей снежности и снежные ресурсы;

- оценить возможности картографирования снежности с учетом влияния локальных факторов.

Совокупность результатов, полученных при решении упомянутых задач, составляет предмет защиты.

Методы исследований и исходная информация

В зависимости от специфики решаемых, задач, состава и качества исходных данных, использованы различные методы: многофакторный статистический анализ, картографические методы районирования исследуемых характеристик, метод экспериментальных. снегосъемок на специально созданном политого в комплексе полевых наблюдений и измерений показателей, характеризущих усяовул формирования и режим снеашого покрова.

Работа выполнена как составная часть плановых исследований, проводимых Институтом географии АН КазССР по теме ">!зу-

чить условия формирования и закономерности территориального распределения снежного покрова и лавин s горных районах Или-Балхашского бассейна" в рамках общесоюзной программы ПШТ "Атмосфера".

Основой обобщения" посдуяили резуль-таты специальных наблюдений. Основной объем этих работ выполнен в 1983-1988 гг. в бассейна р. Тургень (Заилийский Алатау), где в диапазоне высот от 1500 до 2600 м проводились регулярные синхронные сне-госъемки на 40-60 (в разные годы) экспериментальных площадках, различных по абсолютной высоте, экспозщии и характеру растительности. Дополнительные снегосъе^и проводились в период максимального снегонакопления в бассейнах рок Б. и М.Ал-матинок в диапазоне высот 1400-3000 м. Всего за указанный период проведено 856 снегосъемок на упомянутых контрольных площадках.

В работе использованы такне материалы широкого комплекса натурных исследований, проводимых в 1970-1980 гг. лабораторией снекного покрова и лавин ИГ АН КазССР в бассейне р. Тургень. материалы стандартных наблюдений на сети Госкомгвд-ромета на территории Казахстана и сопредельных районов Средней Азии, а также материалы соответствующих научных публикаций.

Научная новизна и' пра'кт. ичес-кое значение результатов определяется тем, что автором:

- исследовано влияние общего уклона местности на распределение снеетого покрова в горах;

- научено влияние экспозщии (крутизны и азимута) склонов и предложена методика перехода от среднезональных - фоновых величин снеиности к соответствующим показателям на склоне произвольной экспозщии;

- исследовано влияние типа растительности (луг, лиственный и хвойный лес, кустарник) на распределение елейного покрова и предложена методика количественного учета влияния типа растительности на распределение снежного покрова в горах';

■ - выявлено совокупное влияние локальных факторов на величину и распределение формируемых в горах снежных ресурсов;

- исследованы мегкгодовая изменчивость максима л ьннх снегом пасов в горах юго-восточного Казахстана и их пространст-

венная изменчивость в пределах опытного бассейна;

- исследованы возможности картографирования максимальных снегозапасов с учетом влияния локальных факторов на распределение снежного покрова в горах.

Личный вклад автора. С 1982 г. автор принимал активное участие как в организаций натурных наблюдений, так и в упомянутых полевых исследованиях. В 1933-1568 гг. основной объем снегомерных работ, материалы которых легли в основу диссертации, проведен при непосредственном участии ав- . тора. Разработка основных положений, представляющих предмет защиты, выполнена автором.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации докладывались на.- семинарах лаборатории снежного покрова и лавин йютигута географии АН КазССР,'на научном семинаре Синьцзянского Географического института (г. Урумчи, 1989г., КНР), научных конференциях молодых ученых Института географии АН КазССР (1986, 1988 гг.), четвертой Национальной Конференции по гляциологии и геокриологии Китая (Ланчжоу, 198В г.), общесоюзных школах-сешшарах по гляциологии в г. Звенигороде в 1986 и 1287 гг.

Структура и краткое содержание работы

Диссертация содержит 161 стр. машинописного текста, в том числе 22 рисунке и (6 таблщ. Она состой из введетя, четырех глав, заключения и списка литературы из 6? наименований.

В первой главе приведена характеристика особенностей пространственно-временного распределения природных факторов, определяющих режим и распределение снежного покрова. Рассмотрены особенности пространственно-временного рас-пределенш природных факторов как климатических, так и факторов подстилающей поверхности с точки зрения их совместного влияния на снежный покров. Особое внимание уделено факторам, определяющим локальные условия формирования и режима снежного покрова (рельеф склонов, состав и свойства рыхлых покровных образований, тип растительности, состояние подстилающей поверхности).

Результаты этих исследований позволяют заключить, что присущие горам Северного Тянь-Шаня и Дяунгарского Алатау при-

родшз условия благоприятны для формирования и продолжительного сохранения устойчивого снежного покрова во всем диапазона высот. Ярко выраженная высотно-вкспозщионная зональность как факторов подстилающей поверхности, так и климатических, определяет■пространственно-временные изменения условий влаго-энергообмена в системе атмосфера - снежный покров - подстилающая поверхность, что, в свою очередь, обуславливает присущую горам дифференциацию распределения и режима снежного покрова.

Из локальных факторов, наибольшее влияние на режим и рас*-предалеиие снежного покрова оказывают экспозиция (азимут паде-нгл и крутизна) склона и характер растительности. Влияние ветрового перераспределения снега существенно лишь выше верхней границы леса (выше отметок 2800-3000 и) и особенно'велико в 200-400 м интервале у водораздельных гребней в гляциально-нивальном поясе.

Вторая глава посвящена сценке фонового распределения показателей снежности. Для этой цели использована ранее разработанная в Институте географии Ali КазССР методика, основанная на выявленная по данным стандартных наблюдений региональных зависимостях показателей снежности от абсолютной высоты, азимута падения долин главных рек и соответствующих характеристик снежности на неледниковых склонах на уровне ррпаеденшй фирновой линии. ' •

В распределении сроков залегания устойчивого снежного покрова ярко выраяено влияние абсолютной высоты, ориентации склонов и особенностей режима снегонакопления. Вертикальные градиенты срокоз образования и разрушения снекного покрова в пределах исследуемой территории сравнительно устойчивы. Существенно выделяется лишь западный район Днунгарского Алатау Сбасс. р. Каратал), где вследствие большего суммарного снегонакопления эти градиенты более значительны. На сопоставимых высотах, устойчивый снежный покров на северном склоне Дхунга-рского Алатау наблюдается на 20-25 дней дольше, чем в Заилий-ском, а в обращенном на запад бассейне р. Каратая эта разнеда в сре,тшегорно~высокогорном поясе почти вдвое больше. На южном склоне Джунгарского Алатау продолжительность периода с устойчивым с.нежшм покровом почти на месяц короче, чем на тех же высотах на северном склоне хребта» в наименее снежных районах Северного Тянь-йаия (северные склоны хр. Кунгей* Терскей Ала-

тау, Сарьщжас и в бассейне р. Шалкудысу) продолжительность периода с устойчивым снежным покровом на 20-30 дней короче, чем на тех же высотах в Заилийском Алатау.

Для оценки экспозиционных различий в сроках установления и разрушения снежного покрова использованы материалы специальных наблюдений, проводимых Институтом географии АН Каэ. ССР с 1970 г. в бассейне'р. Турпень на склонах Северной (азимут Aí = 360°, крутизна' у = 30°) горизонтальной (время освещения солщем Т = 1,5-9 часов) и южной ( Aj » 18(Я; У = 3(Я; Т в 4-10 час.) экспозиции.

Судя по результатам наблюдений, экспоэщионные различия в сроках образования и разрушения снежного покрова ярко выражены и прослеживается ежегодно. В среднем за 19 лет на северной площадке снежный покров устанавливается на 3-5 дней раньше и на декаду позже разрушается, чем на горизонтальной. На шной площадке в среднем он образуется почти на 2 мес. (53 дня) позже и на 1,5 мес. раньше разрушается, чем на северной. Продолжительность залегания снежного покрова сокращается от 165 дней на Северном склоне до 65 дней на мшом.

Экспоэщионные контрасты в сроках залегания снежного покрова существенно сглаживаются по мере увеличения абсолютной высоты, С переходом к многоснежным районам и с увеличением снежности года.

Наиболее общей закономерностью макромасштабного распределения поля снегозапасов является существенная их дифференциация в 'зависимости от абсолютной высоты, макроориентации склонов и положения района относительно периферии горной страны. В Ипи-Балхашском бассейне эта закономерность отчетливо проявляется в существенном увеличении снежности с переходом от внутригорных (орографически закрытых) районов (бассейны рек Еаянкол, Шалкдасу) к периферийным. На периферии горных стран снежность зависит от ориентации бассейнов. Она максимальна в бассейнах, благоприятно ориентированных по отношению к влагоносным воздушным потокам (бассейн р. Каратал в Джунгарс-ком Алатау). Здесь максимальные снегозапасы почти вдвое больше, чем на тех же высотах в неблагоприятно ориентированных бассейнах северной ориентации (например, бас. рек Баскан, Леп-са).

. Максимальные снегозапасы увеличиваются с высотой и лизь

в 200-400 метровой зоне ниже водораздельных гребней, где существенное влияние оказывает ветровой и лавинный снос снега, снегозапасы уменьшаются.

При описании фо'но'вого распределения максимальных снего-запасов оценивалась их межгодовая изменчивость, характеризуемая коэффициентом вариации С„. По материалам стандартных наблюдений на 40 горних метеостанциях методом выравнивания и нормализации исходных параметров (по Г.А.Алексееву) получено уравнение регрессии коэффициента вариации Си в зависимости от максимального снегозапаса и абсолютной высоты. Детерминированный вклад этих характеристик составил соответственно 91 % и 9 %, т.е. значения коэффициента вариации определяются глазным образом величиной максимальных снегозапасов. Дальнейший анализ с использованием материалов маршрутных снегосъемок позволил более надежно выявить кривые Су = в иссле-

дуемом регионе. Для мало- и умеренно снежных районов (при \/тзу<150 мм) экспозиционные контрасты снежности особенно олутимы и амплитуда колебаний Сц. велика - от 0,26 до 0,75. При этом величина С^ закономерно возрастает по мере перехода от.северных склонов к южным.-С дальнейшим увеличением максимальных снегозапасов значения С^. на большей части горной территории вплоть до зерхней границы леса практически не меняются, оставаясь близкими к С, = 0,35. С переходом к высокогорному поясу, значения вследствие влияния ветрового перераспределения снега увеличиваются до 0,40.

Так мл образом, в исследуемом регионе изменчивость максимальных снегозапасов сравнительно невелики и определяющим ее фактором является запас воды в снежном покрове. Полученные значешя С„ , наряда с кормой максимальных снегозапасов позволяют расчнтать снегозапасы любой обеспеченности в пределах рассматриваемого региона.

С учетом известных закономерностей взаимодействия влаго-носшх воздушных масс с рельефом была предпринята попытка оценить влияние уклона местности на распределение максимальных снегозапасов. Средний уклон использован в трех вариантах: на участке от абс. отметки 500 м до пункта наблюдений ( 3 ); от абс. отметки на выходе реки из гор до пункта наблюдений (Л' ); ка 20-ти километровом участке в районе сноголункта

( 3*0 ). Полученные зависимости достоверны и зна-

чимы для всех испытанных вариантах уклона; наиболее тесной оказалась связь максимальных снегозапасов с последним из упомянутых показателей ( Зао ). Корреляционные отношения этих зависимостей для всех исследованных бассейнов высоки (0,88-0,96) и практически совпадают с соответствующими показателями зависимостей ¥таха^(Н} « использование которых'на практике более удобно.

Третья плава посвящена оценке влияния локальных факторов на распределение снежного покрова в горах.

Исследование влияния ориентации склонов основано на анализе материалов наблюдений на специально созданном полигоне в бассейне р. Т^ургень. Эти материалы подтвердили выявленные ранее закономерности распределения максимальных снегозапасов в зависимости от ориентации склонов (работы И.С.Соседова, М.И. Ивероновой), а также полученные ранее экспозиционные коэффициенты снежности и зависимость последних от запаса воды в сне-кном покрове на северных склонах (И.В.Северский, 1982 г.). Однако опубликованные ранее соотношения позволяют иаденно определить максимальные снегозапасы лишь для южных склонов и менее уверенно- для восточных и западных. Проблема расчета снегозапасов для промежуточных значений азимута оставалась нерешенной.

Мы попытались решить эту задачу на основе известных закономерностей распределения радиационного баланса в зависимости от экспозиции склонов, полагая, что в пределах одного бассейна разница в снегозапасах на склонах разной ориентации,при прочих равных условиях,определяется,главным образом,различиями в величинах потерь снега на таяние и испарение, обусловленных поступающей на склоны солнечной радиацией.

Анализ материалов многолетних актинометрических наблюдений в бассейне р. Тургень на северной, горизонтальной и гоной площадках позволил заключить, что поток рассеянной и отраженной радиации в холодный период можно считать изотропным, а пространственная изменчивость суммарной радиации определяется потоком прямой солнечной радиации. С учетом целевых задач исследования и наличия фактической информации мы несколько упростили схем;' радиационного теплоприхода, пришв, что количество тепйа, поступающего на склон произвольной ориентации,про-

пощионально экспозиционному коэффициенту А , который характеризует положение склона по отношению к солнцу и учитывает азимут склона А3 , его крутизну У и высоту солнца над горизонтом ^ :

А - 51п(4^}51к(|+Т),

причем для склонов северной четверти горизонта крутизна склона у берется со знаком минус.

Сопоставив результаты синхронных спгггосъемок на луговых склонах разной экспозиции при их одинаковой высоте, мы получили зависимость разницы максимальных снегазапасоа на северном склоне и склона произвольной ориентации д^ от величины А > Для максимальных снегозапасов эта зависимость имеет ввд параболы второй степени:

= Ю - 51А + 194.8А3

Корреляционное отношение этой зависимости ^ = 0,89, проверка его по критерии Фишера показала, что связь существует с доверительной вероятностью 99 %. Полученное уравнение позволяет по дачным стандартных снегомерных наблюдений и экспозиционным характеристикам склонов рассчитать соответствующие снегозапасы в точке на склоне произвольной экспозщии со средней ошибкой от 10 до 18 %. (при характерных для Северного Тянь-Шаня к Дкунгарсксго Алатау значениях ). Провер-

ка этого уравнения на независимом материале дача среднюю ошибку такие около 10%,

Рассчитанные на основе этого уравнения экспозиционные коэффициенты смежности для юисных, восточных (западных) склонов практически совпали с выявленными ранее по данным стандартных наблюдений. Это дает основание полагать, что вычисление по предложенной методике величины Ута„ Для склонов любой произвольной экспозщии близки к реальным.

Таким образом, полученные результаты позволяют пересчитать среднезональные (фоновые) величины максимальных снегозапасов, выявленные по данным стандартных снегомерных наблюдений, в соответствующие показатели для склонов любой экспозиции.

Характер выявленных зависимостей (А) дает осно-

вание полагать, что они отражают наиболее общие закономерности пространственных изменений соотношения составляющих тепло-влагообмена на склонах, присущие горным районам Казахстана и Средней Азии, а относительно небольшая погрешность позволяет рекомендовать их для практического использования при расчетах снежных и водных ресурсов и в снеголавинных расчетах.

Поскольку в расчетной зависимости в качестве аргумента использована величина А , характеризующая одновременно высоту солнца, азга^ут падения и крутизну склона, эта зависимость может быть использована для выявления экспозиционных различий смежности в других горных районах с преобладающим в холодный период соляршм режимом.

На основе данных синхронных снегосъемок на 30-60 (в разные годы) площадках с различным характером растительности при Aj , Y , Н = const } проведенных в I983-I98S гг., исследовано влияиие типа растительности на распределение снежного покрова. Предварительно, по данным массовых замеров выявлено количество необходимых измерений высоты и плотности снега П? на склонах с различным типом растительности, необходимых для определения снегозапасов с одинаковой точностью. Исследования показали (табл. I), что количество 'необход1йшх измере- . ний высоты снега быстро уменьшается по мере увеличения снегозапасов и g переходом от склонов, покрытых лесом, к луговым.

Так, при W = ЮО мы и IOyi-ной ошибке их определения на луговом склоне надо сделать 20 измерений высоты снега, на заку-старенном - 30, а в густом хвойном лесу более 100. Аналогичен характер зависимостей числа необходимых измерений плотности снега rij, от типа растительности (табл. I). Все последующие измерзнш (г , р на контрольных площадках, экспериментального полигона выполнены с учетом этих результатов.

В качестве меры влияния типа растительности на величину снегонакопления использован безразмерный коэффщиент Кр -отношение запаса воды в снежном покрове на участке с даншм типом растительности к снегозапасу на луговом склоне при Aj , Т , И = const •

По результатам соответствующих измерений получены зависимости tCp^iiw) для хвойного леса и кустарников с учетом

Таблица I

Координаты зависимостей количества аеобхододах язцерений высоты и плотности снежного покрова от его воднооти

Тип растительности

Запас вода в снежном покрове а соответствующее количество.необходимее измерений высоты а

: 50 : дзо : 150 : 200 : 250 300 : 350 : 400

Луг, луг о редким кус- Пь 36 21 12' 7 5 3 3 ' (2)

тарником, лиственный Пр 9 6 4 3 3 3 2 2

лес

Кустарник (в т.ч. 56 34 23 16 II 7 (5) (4) '

арчевники) П, 14 8 5 4 3 3 (3) (2)

Хвойный лес «и 85 118 70 46 - (37) (30) (24)

П*> - I? 9 7 '5 5 (4) (4)

Примечание: К типу "луг с редким кустарником"- отнесены лугово-кустарниковые ассоциации при сомкнутости крон кустарников менее 0,3.

сомкнутости их крон Срис. I). Аналогичен характер зависимостей, полученных по результатам соответствующих измерений в лиственном лесу. Относительная ошибка определения снегозапа-сов по этим зависимостям составляет ±8-10 %.

Полученные результаты убеждают, что в мал о-и умеренно-снежных районах влияние ориентации склонов и характера растительности на распределение снежного покрова значительно сильнее влияния абсолютной высоты. При характерных для Заилийско-го Алатау вертикальных градиентах максимальных.снегозапасов изменение ориентации от северной к восточной (западной) эквива- . лентно уменьшению абсолютной высоты почти на-1000 м {¡пределах среднегорного пояса). А переход от луговых поверхностей к склонам, покрытым лиственным лесом,по степени воздействия на величины максимального снегонакопления равнозначен изменению . ориентации от северной к восточной (западно!!). Уменьшение же снегозапасов, соответствующее переходу от луговых поверхностей к хвойному лесу (при типичной полноте насаждений 0,4-0,6), более чем вдвое превышает величину изменения снегозапасов, эквивалентную уменьшению абсолютной высоты от 2500 до 1500 и.

Выявленные соотношения влияния характера растительности региональны. Они пригодны для соответствующих расчетов в Заи-яийском Алатау и близких по снежно-метеорологическому режиму холодного периода районах Северного Тянь-Шаня. В других районах эти соотношения могут быть иными. Не исключено, что в рай-рнах с более бурным ветровым режимом соотношение снегозапасов на луговых и залесенных склонах мокет быть противоположным рассмотренному: в этих условиях в лесу аккумулируется значительная часть переносимого ветром снега. Однако предложенные методические подходы к решению данной задачи могут быть использованы в любом горном районе.

Разработанные методы количественного учета влияния локальных факторов использованы для оценки снежных ресурсов и их распределения в горном бассейне (на примере бассейна р. М.Ал-матинки). Результаты этих исследований изложены в четвертой главе. .

Среднезональные величины максимальных снегозапасов определены по зависимости ,-Нн) , основанной на материалах многолетних режимных наблюдений. Выявленные зависимости енапшсти от ексчозщии склонов и типа растительности исполь-

0.8-

0.Б-

0,4-

02

I ' + //

г >

^-ам

^,0-6 о~( +- 2

• -3

,0.6

0-5

■-6

.8 »-8

*-9

гоо

зоо

АОО

Рис. I. Зависимость коэффициента снежности от фонового запаса воды в снежном покрове V/ и типа растительности ( В ).

I - поляна в хвойном лесу шириной меное 20 м. Хвойный лес с сомкнутостью крон: 2 - 0,3-0,4; 3 - 0,5-0,6; 4 -0,7-0,8. Арчевники с сомкнутостью крон: 5 - 0,3-0,4; 6 -0,5-0,6. Мелколиственный кустарник с сомкнутостью крон: 7 - 0,3-0,4; 8 - 0,5-0,6. 9 - все виды кустарников с сомкнутостью крон менее 0,3. Цифры у кривых обозначают сомкнутость крон

- и -

зованы для пересчета среднезональных величин \с/тах ® соот-ведующме показатели на реальной поверхности горных склонов. Расчет выполнен по точкам в У4лах равномерной сетки по картам м-ба 1:10000 с шагом в 250 м. Все вычисления (включая определение параметров Я ,А5»Т » Б ДР" ? = ) выполнены для 2000 точек (здесь В - характер растительности). Результаты расчетов представлены на рис. 2 и 3 судя по которым, общий запас воды в снежном покрове в период максимума снегонакопления, рассчитанный с учетом влияния экспозиции склонов и типа растительности, на 30 % меньше вычисленного на основе зависимости без учета влияния локальных факторов. Таким образом, используя традиционный способ расчета, мы почти па трать завышаем снежные, ресурсы в горах в сравнении с реальными. Ясно, что ото не может не оказаться на достоверности воднобалансовых оценок и прогнозов речного стока.

Судя по результатам определений (рис. 2), влияние экспозщии склонов прослеживается во всем диапазоне высот, хотя степень этого влияния несколько убывает по высоте в связи с увеличением максимальных снегозапасов. Влияние растительности постепенно наростает с переходом от листвешого леса к смешанному и затем к хвойному. Максимальное влияние упомянутых локальных факторов на распределение снежного покрова присуще сре-днегорному поясу: реальные снегозапасы, вычисленные с учетом влияния экспозщии склонов и типа растительности здесь на 55$ 'меньше рассчитанных на основе зависимостей •

Полученные материалы существенно уточняют сложившиеся представления о распределении и общих запасах снеговой воды в горах. Согласно этим результатам, 50 % сиеашх ресурсов бассейна р. М.Алматинка формируется в высокогорном поясе, выше 3100 м, всего лишь на четверти суммарной площади бассейна.

Вычисленные по разработанной методике величины V/ на реальной поверхности склонов использованы для исследований пространственной изменчивости максимальных снегозапасов в бассейне р. М.Алматинки. Установлено, что пространственная изменчивость Си максимальных снегозапасов уменьшается по мере •увеличения снегозапасов от С„ = 0,6-0,9 арк V = 40-50 мм до С,. = 0,35 при V/. = 200 мм. С дальшйшим увеличением снегозапасовСу .монотонно убывает,асимптотически црибликалсь

Рис- 2. Распределение объема снегозапасов (водный эквивалент ) по абсолютной высоте Н в бассейне р. М.Алматинки, рассчитанного по среднезональным (фоновым) значениям максимальных снегозапасов (I), с учетом влияния экспозщии склонов (2) и с одновременным учетом влияния экспозиции склонов и типа растительности (3)

Набс. м

Рис. 3. Изменение по высоте суммарных, запасоп воды в сненшом покрове .в бассейне р. М.Алштинки, суммарный запас воды вычисленный по: I - среднозональннм (фоновым) значениям максимальных снегозапасов; 2 - значениям снегозапасов,вычисленная с учетом влияния экспозиции; 3 - значениям снегозапасов, вычисленные с учетом влияния экспозиции и типа растительности

к 0,25 (по-видимому, это порог минимальных значений С„. ).

Заклдаотельная часть четвертой главы посвящена оценке возможностей картографирования показателей снзжности с учетом влияния локальных факторов. Установлено, что влияние этих факторов на распределение снежного покрова в горах удается отобразить на картах лиаь в масштабах 1:50000 и крупнее. В масштабе 1:500000,хотя я с трудом, удается отобразить лишь влияние .ориентации склонов. В отличие от карт, основанных только на зависимостях V/ =|{Н}, на этих картах изолинии равных величин снеаности носят прерывистый характер. В полном объеме СОВОКуПНОв'&ЛйЯЯИв абсолютной высоты, экспозиции склонов и характера растительности удается отобразить лишь.в масштабах 1:25000 н крупнее. На таких нартах изолинии равных величин снеотости провести на всегда удается; реальное распределение максимальных снегозапасов носит резко выраженный мозаичный характер и карта максимальных снегозапасов представляет собой слояную мозаику различных по экспозэдии и характеру растительности участков с присущими им снегозапасами.

Итак, в диссертации рассмотрены возможности учета влияния лекальных факторов на режим и распределение снежного покрова в горах.

Основной итог исследований - разработанные методы и результаты кояичестзекиой оценки влияния локальных факторов на распределение снежного покрова в горах и выявленные на их основе особенности распределения снежных ресурсов в горном бассейне.

йоноввя снешость горной территории, в значительной степени определяется географическими координатами (широта, або. высота), азимутом наденет долин главных рек относительно господствующего в холодный период направления атмосферного . злагопереиоса и положением бассейна по отношении к периферии горных стран Ш.Й.Геткер, 1985; И.В.Северскяй, 1982). При переходе к реальной горной поверхности существенное влияние на величину снежности оказывают локальные факторы. Наиболее значимы среди них - экспозщия склонов и тип растительности. По мере перехода от среднегорного пояса к высокогорному все более ощутимо влияние ветрового перераспределения снежного покрова.

Доказано, что в холодный период поток рассеянной,радиации можно считать изотропным, а пространственная изменчивость суммарной радиации определяется потоком прямой радиации. Сне-гозапасы на склоне произвольной экспозщии можно рассчитать по данным о фоновых скегозапасах V/ и поправкам дVI . Величина последних определяется экспозиционным коэффициентом Л , который характеризует положение склона по отношению к сольцу» у учитывает азимут склона, его крутизну и высоту солнца и отражает, таким образом, количество поступающей на склоны прямой солнечной радиации.

Влияние ориентации склонов при прочих равных условиях проявляется в закономерном сокращении продолжительности залегания устойчивого снежного покрова, уменьшении его высоты и водности с переходом от северных склонов к южным. В том ке направлении изменяются показатели сменности на освещенных солнцем склонах по мере увеличения их крутизны.

Влияние типа растительности отчетливо проявляется в закономерном уменьшении высоты и водности снежного покрова с переходом от луговых поверхностей к закустаренным и далее к склонам покрытым лиственным и, наконец, хвойным лесам. Абсолютные значения коэффициентов снсжности Кр закономерно уменьшаются с увеличением сомкнутости крон в лесу и на закустаренных-склонах. При этом для всех упомянутых типов растительности значения к"р возрастают по.мере увеличения снегозапасов. , ' Доказано, что ориентация склонов, и тип растительности оказывают значительно большее влияние на режим и распределение снежного покрова, нежели абсолютная высота. Совокупное влияние указанных локальных факторов особенно велико в уело-' виях среднегорного пояса. Обусловленные их влиянием территориальные различия максимальных снегозапасов несколько сглаживаются с увеличением снежности и с переходом от среднегорного пояса к высокогорному.

Выявлено, что межгодовая изменчивость максимальных снегозапасов в мало- и умеренноснекных горных районах северного Тянь-Шаня тесно связана с уровнем снежности.

Пространственная изменчивость средних максимальных снего-запасов, вычисленная с учетом влияния локальных факторов,так ей значительно меняется в зависимости от снеаности.

Для высокогорного пояса, где максимальные снегозапасы в

горах региона, как правило, больше 250-300 мм, характерна наименьшая межгодовая и пространственная изменчивость показателей снежности.

Установлено, что снежные ресурсы, вычисленные для горного бассейна без учета влияния ориентации склонов и типа растительности, почти на треть больше реальных. Это не может не сказаться на результатах воднобалансовых оценок и надежности гидрологических прогнозов.

Подавляющая часть снежных ресурсов, которые в условиях Казахстана и Средней Азии составляют основу питания горных рек, формируется в пределах несопоставимо малого по площади высокогорного пояса - на высотах более 3000 м. В связи с атиы, исследования закономерностей формирования, распределения и свойств снежного покрова, как и происходящих здесь процессов водообмена и стокообразования, особенно актуальны.

Первостепенными задачами дальнейших исследований являются:

1. Контроль выявленных количественных соотношений и закономерностей как в условиях Занлийского Алатау, так и в других горных районах Казахстана и Средней Азии.

2. Исследование закономерностей пространственно-временного распределения сезонного снежного покрова в высокогорном поясе с учетом влияния локальных факторов, изучение влияния ветрового снегопереноса на режим I распределение снежного покрова в высокогорье.

3. Исследование влияния локальных факторов на динамику снегонакопления сроки залегания устойчивого снежного покрова и режим снеготаяния.

4. Исследование влияния снежного покрова на динамику природных процессов в горах и условия устойчивости горных геов систем.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. К методике измерения характеристик снеяностн на горных склонах с различным типом растительности // Освоение пустынных и горных территорий Казахстана. Алма-Ата: Наука, 191/?. с. 69-92.

2. Северсккй С. И. Влияние локальных природных (ректоров на распределение снькнего покрова в горах. // СишлШ покров'и

- flo -

горах и лавины.Наука, 198?,с.У,-?Л. (соавтор й.В.Северский ).

3.Изменчивость максимальных онегозапасов юго-востока Казахстана.Тезисы доклада //Ледники и климат Сибири.Томск; Иэд.ТГУДъб?,с. 175-177 (соавтор Б.С.Фельдман),

4.Влияние экспозиции склонов на распределение снежного покрова в горах.//Геокриологические исследования в горах СССР. Якуте к, К 89. с. Т?>'?-162,

5.Влияние растительности на распределение снежного покрова в горах.//Ледники,снежный покров и'лавины в горах Ка-з акс тана. Алма-Ата: Наука, Г./ 09, с. 138-145.

6.Влияние уклони на величину снегозадаса,//Проблемы гордого природопользования.Тезисы докладов к региональной ксн-

íí е^онции .4.1, Барнаул, R 09, с. 1.23- i 24,

7.Расчет скегозоласов в горном бассейне с учетом влияния экспозиции склонов и характера растительности.//Проблемы горного природопользования.Тезисы докладов к ретои&чь-ной конференции Л. I »Сарапул, Xvó9,c. .

8.Возможности учета влияния локалышх факторов на распр-з-. деление снежного покрова в горах.-Б кн. Ч.г1.Сег«р«кого,В,П. Пла

говещенекого Лавиноопасное ранони Каоахстчнг, Длкя-Ата: Hay™ Ka,r¿90,c. L3-33.

у ■