Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Зональный сток рек Центральной Азии в условиях изменяющегося климата

ВАК РФ 25.00.27, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Зональный сток рек Центральной Азии в условиях изменяющегося климата"

На правах рукописи

00504524»

ТРУБЕЦКОВА Марина Дмитриевна

ЗОНАЛЬНЫЙ СТОК РЕК ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА

25.00.27 — гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

у ... - <~г'П

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва — 2012

005045248

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте водных проблем Российской академии наук

Научный руководитель: БОЛГОВ Михаил Васильевич,

доктор технических наук

Официальные оппоненты: КОРОНКЕВИЧ Николай Иванович

доктор географических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии Российской академии наук, заведующий Отделом гидрологии

ФРОЛОВА Наталья Леонидовна

кандидат географических наук, доцент, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, кафедра гидрологии суши

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет природообустройства»

Защита состоится «20» мая 2012 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.002.040.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте водных проблем РАН по адресу: 119333, г. Москва, ул. Губкина, 3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института водных проблем РАН.

Автореферат разослан « -АР » мая 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор геолого-минералогических наук,

профессор - С^ Р Г- Джамалов

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. В настоящее время особую актуальность приобретают гидрологические проблемы, связанные с использованием водных ресурсов трансграничных рек. Ярким примером является бассейн р. Амударьи, расположенный на территории пяти государств Центральной Азии, и в целях устойчивого развития всего региона необходимо изучение его водных ресурсов. Наблюдающиеся в регионе изменения климата создают значительную неопределенность в прогнозировании будущего состояния водных ресурсов. Горная часть бассейна р. Амударьи является зоной формирования стока, и подробное изучение гидрологических особенностей именно в этой части бассейна в изменяющихся климатических условиях чрезвычайно важно для развития методов расчетов и прогноза стока на всем бассейне.

В горных районах гидрологические посты расположены, как правило, в среднем и нижнем течении рек, измерения на них характеризуют лишь среднюю удельную водоносность всего бассейна и не отражают высотную поясность в распределении стока, т.е. основную природную закономерность, типичную для горных территорий. Для целей анализа и прогноза гидрологических процессов в горных районах требуется более детальное изучение распределения стока по высотным зонам, поэтому развитие методов исследования зонального стока горных рек весьма актуально и с методической точки зрения.

Цель работы - исследование особенностей зонального стока горных рек бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи и его изменений в условиях изменяющегося климата.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

• Выделить на изучаемой территории гидрологические районы, однородные с точки зрения изменения зонального стока с высотой.

• Вычислить величины зонального стока для каждого из выделенных районов.

• Выявить общие закономерности в изменении зонального стока с высотой.

• Рассмотреть особенности климатических изменений на территории бассейнов Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи.

• Оценить влияние изменения климатических факторов и сокращения площади оледенения на зональный сток рек.

Методы и объекты исследования. Объектом исследования являлся сток рек бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи и его высотная зональность. Использовались данные наблюдений за месячным стоком на 85 гидрологических постах, информация о распределении площадей водосборов по высоте, данные по температуре воздуха и количеству осадков на наземных метеостанциях. Для вычисления величин зонального стока использовался метод регуляризации А.Н. Тихонова для решения некорректно поставленных обратных задач.

Научная новизна работы:

1. Впервые для бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи решена обратная задача о зональном стоке и вычислены значения зональных модулей стока для различных высотных диапазонов. Выполнено районирование территории бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи по характеру изменения зонального стока с высотой.

2. Выявлено и проанализировано влияние климатических факторов на зональный сток рек исследуемого региона.

3. Проанализированы колебания величин зонального стока в годы с различной водностью.

4. Рассмотрено влияние деградации горного оледенения на зональный сток бассейнов Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи.

Защищаемые положения:

1. На территории бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи выделено семь однородных районов в соответствии с характером изменения

величин зонального стока с высотой, вычисленных методом регуляризации А.Н. Тихонова для решения некорректно поставленных обратных задач.

2. Выявлено, что изменение величины зонального стока с высотой в однородных районах бассейна Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи имеет сложный характер: при выходе рек на равнинную территорию величина стока близка к нулю, с высотой модуль стока растет до определенной величины, затем в верхних высотных диапазонах модуль стока снова понижается.

3. Доказана возможность определения стока неизученных рек с помощью вычисленных значений зонального стока.

4. Выявлена корреляционная связь зонального стока и годовых сумм осадков на различных высотных диапазонах в выделенных районах исследуемой территории.

5. Выявлено увеличение зонального стока в верхних высотных диапазонах и смещение вверх зоны наибольших значений стока, произошедшее после 1970 г. в результате изменений климата и деградации оледенения в горных районах Центральной Азии.

Практическая значимость работы. Вычисленные зональные модули стока для бассейна Амударьи, Кашкадарьи и Зеравшана дают возможность получить оценки современного состояния водных ресурсов данного региона. Проведенное районирование исследуемой территории позволяет оценивать сток неизученных рек. Выявленные корреляционные связи зонального стока и климатических характеристик и влияние деградации оледенения на зональный сток важны для гидрологического прогнозирования.

Апробация работы. Результаты работы были представлены на российских и

международных научных форумах, семинарах и конференциях: Central Asia

Symposium, Scientific Workshop "Emerging needs in the Aral Sea basin"

(Wageningen, the Netherlands, 2008), «International Conference on Hydrology and

Climate Change in Mountainous Areas» (Kathmandu, Nepal, 2008); XII World

Water Congress (Montpellier, France, 2009), международном семинаре

«Генетические и вероятностные методы в гидрологии: проблемы развития и

5

взаимосвязи» (Одесса, 2009), First International Conference on Economists & Management of Water in Arab World and Africa (Assiut, Egypt 2009), международной научно-практической конференции «Социально-экологические проблемы сельского и водного хозяйства» (Москва, 2010 г.), международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Б.И. Куделина «Ресурсы подземных вод: Современные проблемы изучения и использования» (Москва, 2010); Sixth World FRIEND Conference «Global Change: Facing Risks and Threats to Water Resources» (Fez, Morocco, 2010); всероссийской научной конференции «Современные проблемы стохастической гидрологии и регулирования стока», посвященной памяти проф. А.В. Рождественского, на совместном научном семинаре отделов гидрологии и гляциологии ИГ РАН (2011), на научных семинарах лаборатории моделирования поверхностных вод ИБП РАН (2010, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, включая 3 статьи в рецензируемых научных журналах, определенных ВАК РФ, и 8 работ в других изданиях, включая раздел коллективной монографии.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы (103 наименования) и 2 приложений. Объем работы составляет 128 страниц, в том числе 37 рисунков, 24 таблицы.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.т.н. Михаилу Васильевичу Болгову за научное руководство работой, помощь, ценные советы и рекомендации, а также коллективу Лаборатории моделирования поверхностных вод ИБП РАН за моральную поддержку, внимание и важные замечания при обсуждении работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, показана научная новизна, практическая значимость

работы, представлены основные положения, выносимые на защиту, а также приводятся сведения об апробации результатов работы.

В главе 1 рассмотрена гидрологическая изученность бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи, дана краткая характеристика природных условий региона. Особое внимание уделено рассмотрению климатических факторов и условий формирования водных ресурсов в горно-ледниковых условиях. Основными особенностями формирования стока горных рек являются вертикальная зональность физико-географических условий на водосборе и пространственная неоднородность его строения. Главными источниками питания рек бассейна Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи являются талые воды сезонных снегов. Ледниковое, дождевое и подземное питание играет меньшую роль, и доля этих источников питания зависит от высотного расположения водосбора. На исследуемой территории в соответствии с классификацией В.В. Шульца (Шульц, 1944) выделяется четыре типа питания: ледниково-снеговой, снего-ледниковый, снеговой, снего-дождевой.

По характеру водного баланса горных территорий выделяются две основные гидрологические области: область формирования стока с положительным водным балансом и область рассеивания стока с отрицательным балансом. Граница между этими зонами, как правило, соответствует выходу рек из гор.

В главе 2 рассматривается постановка и методы решения задачи о зональном стоке. Для описания стока горных рек обычно используется зависимость модуля среднемноголетнего стока от средней взвешенной высоты бассейна. Однако большая часть гидрологических постов расположена в среднем течении рек, и модуль стока, рассчитанный по измерениям на этих постах, характеризует лишь среднюю удельную водоносность бассейна, не отражая высотную поясность в ее распределении. В связи с этим, более целесообразно использовать другой подход: рассчитывать величину стока с определенной высотной зоны (зональный сток). Впервые такой подход был применен М.Н. Большаковым при определении величин стока рек Тянь-Шаня

7

(Большаков, 1974). Позже определение стока с различных высотных зон было выполнено М.В. Болговым для рек Монгольской Народной Республики (Болгов, 1985).

Постановка задачи. М.Н. Большаков ввёл понятия интегрального и зонального модулей стока и предложил метод зональных модулей для определения нормы годового стока для неизученных створов горных рек. Согласно М.Н. Большакову, интегральный модуль стока представляет собой модуль стока М, вычисленный для всей площади бассейна выше замыкающего створа. Зональный сток определяется для участка бассейна, расположенного в определенной узкой высотной зоне, он хорошо отображает изменение удельной водоносности горного бассейна при переходе от одной высотной зоны к другой в пределах всего диапазона высот.

Интегральный модуль стока М, вычисленный для площади бассейна 5 выше замыкающего створа, можно представить как сумму средних зональных модулей стока т, относящихся к высотным поясам этого бассейна и обладающих примерно одинаковой удельной водоносностью в пределах каждого пояса:

М = (1)

/=1

где Б/, т1 - соответственно относительная площадь и зональный модуль стока, относящиеся к г-й высотной зоне; п - число высотных зон.

Если рассматривать горный район с однородными физико-географическими условиями (ориентация горных склонов по отношению к направлению переноса воздушных масс, доступность водосборов этим воздушным массам), то можно принять, что для всех речных бассейнов внутри этого района величины зонального стока с одних и тех же высотных зон приблизительно одинаковы. Тогда для каждого из всех водомерных постов внутри такого района можно записать уравнение (1). Необходимо отметить, что речь идет не только о постах на одной реке, но о постах на разных реках, входящих в данный однородный район. В результате получаем систему линейных уравнений:

М\ = Х-5!,/"1/ / = 1

м2 = ■•>'2./'"/ /=1

Мк = Х^,."7/' <=1

или в матричном виде

М = Зт (2)

где 8 - матрица с элементами к - номер водомерного поста. Решение системы уравнений (2) позволяет получить величины зональных модулей стока в однородном гидрологическом районе. Таким образом, можно сформулировать следующую задачу: на основе среднемноголетних величин стока (годового или сезонного) в замыкающих створах необходимо определить значения зональных модулей стока для различных высотных диапазонов.

М.В. Болгов показал, что система (2) относится к некорректно поставленным обратным задачам (Болгов, 1985). Это означает, что решение системы (2) может быть неединственным, и оно неустойчиво к небольшим изменениям исходных данных. Причина этого заключается в следующем. Во-первых, линейная модель (2) является приближением, степень адекватности которого не всегда известна. Во-вторых, данные наблюдений за стоком и определение площадей высотных зон имеют погрешность. В-третьих, принятие условия равенства величин зонального стока для всех рек однородного гидрологического района также является приближением. Для нахождения приближенного решения системы (2) М.В. Болговым было предложено применить метод регуляризации А.Н. Тихонова для решения некорректно поставленных задач (Тихонов, Арсенин, 1974). Нахождение приближенного псевдорешения системы линейных алгебраических уравнений Ау=У методом регуляризации А.Н. Тихонова сводится к минимизации параметрического функционала

||Ау-}1|2 + а|[у||2,

где а > 0 - параметр регуляризации.

Значение параметра регуляризации а определяется по принципу невязки из условия р(а) = 8||У||, где р(а)- невязка на регуляризованном решении, 5-заданный относительный уровень ошибки измерений, [|F|| - евклидова норма правой части уравнения Ay=Y. Для получения численного решения (2) использовался стандартный пакет программ, размещенный на сайте БЧА НИВЦ МГУ, обеспечивающий вычисление устойчивого приближения к нормальному псевдорешению переопределенной системы линейных алгебраических уравнений методом регуляризации А.Н.Тихонова с выбором параметра регуляризации по невязке (www.num-anal.srcc.msu.ru).

Следует отметить, что в гидрологии теория некорректно поставленных задач применялась многиеми исследователями например: H.A. Картвелишвили, JI.C. Кучмент, В.И. Корень, A.B. Романов, В.М. Мухин, Doherty J., Skahill В.Е., Pokhrel Р. и др. для решения обратных задач.

В главе 3 дана характеристика исходных данных, описана методика определения величин зонального стока, подробно рассмотрена процедура нахождения величин зонального стока на примере одного из выделенных однородных районов, приведены вычисленные значения зональных модулей стока для районов Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи, дана характеристика выделенных однородных районов.

Автором была решена задача определения величин зональных модулей стока для региона, включающего бассейны Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи. Использовались ряды среднемесячных данных наблюдений за стоком, на основе которых были вычислены средние многолетние величины модуля стока. В расчеты были включены все ряды наблюдений, длина которых составляла не менее 10 лет, при этом не учитывались данные постов на крупных реках, водосборы которых расположены в нескольких гидрологических районах, и посты, режим которых искажен водозаборами.

10

Данные о средней взвешенной высоте бассейнов и распределении площадей бассейнов рек по высотным зонам были взяты из монографии «Ресурсы поверхностных вод», Т. 14. Средняя Азия. Вып. 3. Бассейн р. Амударьи. 1971. Использовались также ряды среднемесячной температуры воздуха и месячных сумм осадков, полученные по измерениям наземных метеорологических станций, расположенных в пределах бассейна Верхней Амударьи.

Расчет величин зонального стока проводился в несколько этапов.

Выделение однородных гидрологических районов. В качестве первого приближения однородные районы выделялись по принципу зависимостей интегрального модуля стока от средней взвешенной высоты водосборов М=/(Нср). Затем для каждого района по имеющимся данным наблюдений о стоке решалась задача о зональном стоке и определялись величины зональных модулей стока. Высотные зоны брались с интервалом в 600 м. Количество высотных диапазонов, для которых определялись величины зонального стока, равнялось числу гидропостов в каждом однородном районе или превышало его для районов, хорошо освещенных данными гидрологических наблюдений. Крайние верхние высотные диапазоны объединялись в один. Это вызвано тем, что относительный размер их водосборной площади и вклад стока с них в общую величину стока меньше погрешности определения нормы стока.

Выбор параметра регуляризации. Параметр регуляризации а определялся по принципу невязки правой части уравнения (2). Назначаемый относительный уровень невязки б характеризует перечисленные выше факторы неопределенности, возникающие при решении обратной задачи, и при его выборе следует попытаться приблизительно оценить величину ошибок.

Первый фактор - погрешность линейной модели - оценить трудно. Ошибки в определении площадей водосборов в среднем оценивались в 5%. Ошибка в вычислении средних значений стока зависит от изменчивости величин стока и от продолжительности рядов наблюдений. Для каждого поста (при наличии среднегодовых данных о стоке) были вычислены значения Су, с учетом которых выбирался уровень невязки для каждого района. В целом, значения невязки

11

около 0.1 (10%) отражает суммарное влияние вышеперечисленных факторов неопределенности (неадекватности). Первоначально задача решалась при маленькой невязке: менее 0.05. Если при этом не удавалось достигнуть устойчивого решения, ее значение увеличивалось.

Уточнение границ однородных районов. Полученные величины зонального стока проверялись путем решения прямой задачи. По полученным величинам зональных модулей, для каждого поста по уравнениям (1) рассчитывался интегральный модуль стока с использованием данных о распределении площадей по высотам. Посты, для которых рассчитанные по полученному решению и измеренные значения интегрального модуля стока существенно различались, исключались из данного района и по возможности переносились в соседние. Таким образом, границы районов уточнялись, и обратная задача решалась вновь, для нового набора постов внутри каждого района.

Учет границы зон формирования и рассеивания стока. В полученных решениях вычисленные величины зональных модулей стока в нижних частях бассейнов уменьшаются до значений, близких к нулю, а в ряде случаев даже приобретают отрицательные значения. В этом случае полученное численное значение зонального стока характеризует не сам сток, а баланс между его приходной и расходной частями на данном участке водосбора. Полученные отрицательные величины свидетельствуют о том, что русловые потери превышают приток, и наблюдается рассеивание стока. Высотный уровень, на котором решение равно нулю, является границей зон формирования и рассеивания стока. В районах, где решение выходит в отрицательную область, т.е. полученные значения модулей стока принимают отрицательные значения, для дальнейшего исследования рассматривались только те высотные диапазоны, в которых значения зональных модулей стока были положительными. Таким образом, исследовалась только зона формирования стока.

В качестве примера подробно рассмотрена процедура нахождения величин зонального стока для одного из выделенных однородных районов.

По данным о среднем многолетнем стоке рек Верхней Амударьи, Кашкадарьи и Зеравшана на исследуемой территории удалось выделить семь гидрологических районов, для которых оказалось возможным решить задачу о зональном стоке, т.е. получить значения зональных модулей стока (рис. 1). Таким образом, эти районы являются однородными гидрологическими районами, выделенными по принципу зависимости зонального стока от высоты. Выявилось несколько областей, в которых не представилось возможным получить такие решения: район высокогорий Памира (район 0 на рис. 1), верховья Кашкадарьи и Зеравшана, недостаточно хорошо освещенные данными наблюдений, а также верховья Сурхандарьи, режим рек которых существенно изменен в результате хозяйственного использования их вод.

А/

Рис. 1. Схема районирования бассейна Амударьи по зависимости зональных модулей стока от высоты

Для каждого района были получены значения зональных модулей стока т в различных высотных диапазонах Н (рис. 2).

5 Район 1 Район 2 Район 3 Район 4

н, км н, км Н, км Н, км

Н, км Н, км Н, км

Рис. 2. Зональные модули стока т в зависимости от высоты Н для однородных районов бассейна Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи

Зависимости зонального стока от высоты для всех выделенных однородных районов бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи характеризуются следующими закономерностями.

• Значения зонального стока растут с высотой, начиная от высот 1.3— 1.5 км, соответствующих границе предгорного шлейфа, до высот около 3 — 3.5 км, то есть примерно до высоты фирновой линии.

• Выше 3 — 3.5 км в пяти из семи выделенных районов наблюдается понижение величин зонального стока. Оптимальный для формирования стока баланс тепла и влаги характерен для высотной зоны, расположенной между фирновой линией и концами языков ледников. Выше фирновой линии сток быстро затухает ввиду низких температур и прекращения процесса поверхностного таяния. На величины зонального стока, кроме того, может

оказывать влияние перераспределение снега лавинами с вышележащих на более низкие участки бассейнов.

• В нижних частях бассейнов вычисленные величины зональных модулей стока уменьшаются до значений, близких к нулю, в ряде районов (2, 6) четко выявляется зона рассеивания стока. Низкие значения стока в горных районах обычно приурочены к высотной зоне выхода рек из гор. Во-первых, в районах с аридным типом климата испаряемость в этой зоне, как правило, преобладает над осадками. Во-вторых, при пересечении реками предгорных шлейфов существенная часть поверхностного стока может теряться в рыхлых отложениях конусов выноса.

Достоверность получаемых значений зонального стока была проверена на примере одного из выделенных районов следующим образом. Из числа постов, имеющихся в этом районе, исключался один, и задача о зональном стоке решалась для набора оставшихся постов, без учета данных о стоке по выброшенному посту (аналог метода выбрасываемой точки, предложенного A.B. Христофоровым (1993), для оценки погрешностей картируемых гидрологических характеристик). Затем по полученным величинам зонального стока рассчитывалась величина модуля стока этого поста, и результат сравнивался с его значением, полученным по реальным измерениям. Такая процедура была проведена последовательно для каждого поста района 2 (табл. 1). Выявлено, что наибольшие ошибки возникают в случае рек с малыми величинами модуля стока.

Автором показана возможность определения стока рек для неизученных водосборов с использованием значений зонального стока. Если интересующий нас створ попадает в однородный гидрологический район, для которого решена задача о зональном стоке, то для этого створа можно определить распределение площадей по высотным диапазонам на основе либо топографических карт крупного масштаба, либо цифровой модели рельефа местности. Затем, по результатам решения обратной задачи о зональном стоке для данного однородного района, рассчитывается сток для этого створа по уравнению (1).

15

Табл. 1. Величины модуля стока, рассчитанные на основе решения обратной задачи о зональном стоке, и их сравнение с данными измерений

Река - пост Модуль стока (л/(с,км'!)) Отклонение

измеренный рассчитанный л/(с«км ) %

Кызылсу - кишл. Бабаханшаид-Цашт 17.3 15.9 -1.4 -8

Яхсу - кишл. Карбозтонак 24.4 23.7 -0.7 -3

Обишур - устье 10.7 13.3 22.6 24

Таирсу - кишл. Шахбур 2.4 1.2 -1.2 -51

Сарбог — кишл. Саги-Малика 39.1 34.2 -4.9 -13

Сангикар - кишл. Сангикар 40.6 35.4 -5.2 -13

Сурхсу — кишл. Шаков 41.3 37.0 -10

В главе 4 проведено исследование связи колебаний зонального стока и климатических характеристик, проанализирован зональный сток в годы с различной водностью, исследовано влияния сокращения горного оледенения на сток.

С целью выявления связи стока и климатических характеристик были рассчитаны коэффициенты корреляции рядов среднегодового стока в замыкающих створах с рядами среднегодовых значений температуры и годовых сумм осадков на соседних метеостанциях. Длины исследуемых совместных рядов различны, так как в рядах данных наблюдений имеются пропуски, минимальная длина совместных рядов составила 18 лет.

Выявилось, что синхронность в колебаниях величин интегрального стока и годовых сумм осадков выявляется только для отдельных рек исследуемого района. Сильнее всего она выражена для постов, средние взвешенные высоты водосборов которых составляют 2.2 — 3 км.

Исследована синхронность в колебаниях зонального стока и климатических параметров. Для анализа были вычислены зональные модули стока за каждый год для четырех однородных районов бассейна Верхней Амударьи. Выявлено, что в каждом из исследованных четырех районов корреляция зонального стока и климатических характеристик различна.

Связь зонального стока с температурой воздуха выявилась только для района 1. В нижнем высотном диапазоне бассейнов (1.2-2.1 км) эта связь характеризуется высоким показателем отрицательной корреляции со среднегодовой температурой воздуха (-0.71), что свидетельствует о росте русловых потерь при увеличении температуры воздуха. В диапазонах выше 3.9 км выявляется положительная связь с температурой воздуха. В этом высотном поясе температура воздуха определяет интенсивность таяния снега и льда.

Связь зонального стока с годовыми суммами осадков выявлена во всех четырех районах, но в разных высотных зонах. В районе 1 обнаружилась тесная связь годовых сумм осадков с зональным стоком в высотном диапазоне 3.3-3.9 км, коэффициент корреляции равен 0.94. В районах 2, 3, 4 наличие синхронности выявилось в средних частях водосборов: в районе 2 - в интервалах высот 0.9-1.5 км и 1.5-2.1 км (коэффициент корреляции составил соответственно 0.79 и 0.81), в районах 3 и 4 - в высотных диапазонах 1.5-3.3 км с (коэффициенты корреляции составляют 0.74 - 0.78). Нужно отметить, что при этом коэффициенты корреляции годовых сумм осадков и интегрального стока, измеренного на гидропостах, существенно меньше.

Зональный сток в годы с различной водностью. Для понимания механизма формирования стока важно исследовать различия значений зонального стока в годы с различной водностью. Исследование проводилось для трех выделенных однородных гидрологических районов бассейна Амударьи, лучше всего освещенных данными ежегодных наблюдений за стоком: районов 1, 2, 4. Для каждого из этих трех районов обратная задача о зональном стоке решалась для многоводного (1969) и маловодного (1974) года для среднегодовых значений (рис. 3).

В год с аномально высоким стоком среднегодовые величины зонального стока в высотном диапазоне 3.3-3.9 км были существенно выше средних многолетних значений во всех трех районах. В более высоких диапазонах, где большую роль играет ледниковая составляющая стока, значения зонального стока несущественно отличались от среднемноголетних, а в районе 1

наблюдалось их понижение. В маловодном году в районах 1 и 2 наблюдалось смещение максимальных значений стока в более высокие части водосбора и увеличение их абсолютной величины по сравнению с многоводным годом. Это свидетельствует о более интенсивном таянии ледников в годы с пониженной водностью.

Район 1

л/(скм2)

л/(с-км2) 60

Район 2

5

Н, КМ

Н, км

л/(с% Район 4

/ч

/ 4

/ -<Аг—Л

/ Ґ/ \ ХУ / . • \

/ / //

/ у// " \

/ •

1 • \ \ г з

Я, км

-»-среднее многолетнее -■-высокая водность (1969) •••»••низкая водность (1974)

Рис. 3. Зональные модули стока т в зависимости от высоты Н в годы с различной водностью

Для более подробного анализа годового распределения зонального стока в годы с различной водностью были проведены расчеты его величин по значениям модулей стока на гидропостах, осредненным для трех весенних (март - май) и летних (июнь - август) месяцев для многоводного и маловодного лет, и для среднемноголетних значений весны и лета (рис. 4). Хорошо видно,

как от весны к лету зона максимальных значений зонального стока смещается вверх. Высота ее различна в годы с разной водностью. В маловодный год максимальные значения стока для районов 1 и 2 приурочены к более высокой зоне, что свидетельствует об увеличении доли ледниковой составляющей.

Таким образом, тенденция смещения максимума среднегодового модуля стока вверх в маловодные годы, прослеживаемая на графике среднемноголетних величин зонального стока (рис. 3), в районах 1 и 2 происходит за счет летних месяцев и обеспечивается более интенсивным таянием ледников.

т, Л/(С'КМ2)

250

Район 1

т,

Район 2

200 150 100 50 0

•

/ \ 1 \

1 \ /

/

=1 о ••••«.

255і 200 150 100 50

0 1 1

/ / ч \

/ / л V.

/ ^ /. 1/ «

/Х- кя^Ы 1 у .V л.........„.........

т, л/(с-км2 200

Район 4

150 100 50 О

✓ >

/ ч \

/ / У \\ \ •л

и. V - Vе' V л •і

Рис. 4. Зональные модули стока т в зависимости от высоты Я для весны и лета в годы с различной водностью

1 2 3 4 н'м

-« 1969, весна -»- 1969, лето 1974, весна

••♦••1974, пего ^—среднее, весна -»-среднее,лето

• В годы с высокой водностью, обусловленной повышенным количеством осадков, наблюдается смещение зоны максимальных значений зонального

стока вниз. Сток с верхних высотных диапазонов сокращается, что свидетельствует об уменьшении ледникового стока.

• В годы с низкой водностью зона максимальных значений зональных модулей стока смещается вверх. Более активное таяние ледников компенсирует недостаток поступления воды в реки с более низких высотных диапазонов в маловодные годы.

Исследование влияния сокращения оледенения на сток. В настоящее время практически во всех горных районах Земли сокращается площадь оледенения, однако скорость отступания ледников непостоянна. Данные гляциологических исследований свидетельствуют, что в начале 1970-х началось активное сокращение площади оледенения в горах Памиро-Алая (Котляков и др., 1993).

Для оценки влияния сокращения площади ледников на речной сток рассчитаны величины зональных модулей стока для выделенных районов по двум временным интервалам. Первый интервал содержал ряды наблюдений стока на гидропостах с начала наблюдений на каждом из них до 1970 г., второй - наблюдения начиная с 1970 г. Для наиболее короткого ряда продолжительность наблюдений составила 27 лет. Полученные автором результаты решения обратной задачи для двух указанных периодов показывают, как изменилась водоносность рек различных высотных диапазонов (рис. 5).

В период после 1970 г. существенно понизились величины зональных модулей стока, приуроченных к высотам 3—4 км, где они были максимальны в предыдущий период, особенно ярко это проявилось в летние месяцы. Величины зонального стока в верхних высотных диапазонах: выше 4 км - напротив, несколько увеличились, что, вероятно, связано с более интенсивным таянием ледников после 1970 г. и смещением границы фирновой линии кверху.

Район 1

л/(с-км2) а

/ >»• о.

ч

/7

0 -

4 5

Н, км

ЗО 20 10 0

у

✓

0 Н, км

90 60 ЗО О

0 ,, 4 /-/, км

л/(с-км2)

60

Рис. 5. Зональные модули стока т в зависимости от высоты Я за периоды до 1970 г. (—) и после 1970 г. (- -): а) среднегодовые; б) средние за летний период

Поскольку изменения водоносности рек в разных высотных диапазонах имеют разную направленность, очевидно, что изменения стока каждой конкретной реки зависят от распределения площади бассейна по высотам, что важно учитывать при расчетах и прогнозировании стока.

Основные результаты и выводы:

1. Исследован зональный сток рек бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи. Методом регуляризации А.Н. Тихонова для однородных районов решена задача о зональном стоке и получены средние многолетние значения зональных модулей стока для различных высотных диапазонов.

2. На изучаемой территории выделены семь гидрологических районов, однородных по характеру распределения величин зонального стока.

3. Выявлены следующие особенности изменения зонального стока с высотой. Значения зонального стока растут с высотой, начиная от высот 1.3-1.5 км, соответствующих границе предгорного шлейфа, до высот около 3-3.5 км, выше наблюдается их понижение. В нижних частях бассейнов величины зональных модулей стока уменьшаются до значений, близких к нулю, в ряде выделенных однородных районов выявляется рассеивание стока.

4. Показана возможность применения значений зональных модулей стока для определения стока неизученных рек. Наибольшие ошибки возникают в случае рек с малыми величинами модуля стока.

5. Исследован зональный сток в годы с различной водностью. В годы с высокой водностью, обусловленной повышенным количеством осадков, наблюдается смещение зоны максимальных значений зонального стока вниз, сток с верхних высотных диапазонов сокращается. В годы с низкой водностью зона максимальных значений зональных модулей стока смещается вверх. Более активное таяние ледников компенсирует недостаток поступления воды в реки с более низких высотных диапазонов в маловодные годы.

6. Исследована корреляционная связь зонального стока и климатических

характеристик. Положительная корреляция годовых сумм осадков и значений

22

зонального стока прослеживается на различных высотных диапазонах в разных районах. Связь зонального стока температурой воздуха выявлена только для одного рассмотренного района. В нижних участках бассейнов она отрицательная, в высокогорных - положительная.

7. Исследовано влияние сокращения площади оледенения на зональный сток. В период после 1970 г. в связи с более интенсивным таянием ледников и смещением границы фирновой линии кверху зона максимальных значений модулей стока сместилась наверх, особенно ярко это проявилось в летние месяцы.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах.

Статьи в российских рецензируемых журналах, рекомендуемых перечнем ВАК:

1. О высотной зональности стока рек со значительной долей ледникового питания // Лед и снег. 2011. № 1. С. 45-52. (соавтор Болгов М.В.)

2. Особенности формирования и оценка стока реки Амударьи в условиях неопределенности климатических изменений // Природообустройство. 2011. №1. С. 63 — 67. (соавтор Болгов М.В.)

3. Оценка гидрологических характеристик в бассейне Амударьи в условиях изменения климата // Метеорология и гидрология. 2011. №10. С. 58 - 69. (соавторы Агальцева H.A., Болгов М.В., Спекторман Т.Ю., Чуб В.Е.)

В других изданиях:

4. О высотной зональности речного стока в Монголии // Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных регионов: настоящее, прошлое, будущее: материалы международной научной конференции. Горно-Алтайск, 2008.4.2. С. 211-215. (соавтор Болгов М.В.)

5. О высотной зональности речного стока в верховьях Амударьи // Генетические и вероятностные методы в гидрологии: проблемы развития и взаимосвязи: труды международного семинара, посвященного 100-летию со дня рождения А.Н. Бефани. М., 2009. С. 183 -192. (соавтор Болгов М.В.)

6. Формирование питания подземных вод за счет рассеивания стока горных рек Центральной Азии // Ресурсы подземных вод. Современные проблемы изучения и использования: материалы международной научной конференции. М., 2010. С. 253-261. (соавтор Болгов М.В.)

7. Зональный сток рек Центральной Азии в годы с различной водностью // Современные проблемы стохастической гидрологии и регулирования стока: труды Всероссийской научной конференции, посвященной памяти выдающегося ученого-гидролога, профессора А.В. Рождественского. М., 2012. С. 461-469.

8. Altitude Zoning of River Runoff in Mountainous Areas - an example of Mongolia // Hydrology and Climate Change in Mountainous Areas. Kathmandu, Nepal - SOHAM. 2008. P. 82-87. (соавтор Bolgov M.)

9. Glacier shrinkage and river runoff // Proceedings of the First International Conference on Economics and Management of Water in Arab World and Africa (EMWAWA 2009), Assiut, Egypt. 2009. P. 269-275. (соавтор Bolgov M.)

10.Hydrological background of water dividing in Central Asia // Proceedings of the regional workshop "Strengthening the collaboration between the AASA Clean Water Programme and the IAP Water Programme". Barnaul, 2009. P. 16-30. (соавторы Bolgov M., Olsson O.)

11. Impact of climate change on the run-off formation zone // Interstate water resource risk management. Towards a Sustainable Future for the Aral Basin (JAYHUN). London, IWA Publishing, 2010. P. 33-48. (соавторы Bolgov M., Agaltseva N., Shevallier P., Pouyaud В., Mojaisky M.).

Заказ № 379-І/05/12 Подписано в печать 16.05.12 Тираж 100 экз. Усл. п.л. 1,2

ООО "Цифровичок", тел. (495) 649-83-30 www.cfr.ru; e-maitzak@cfr.ru

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Трубецкова, Марина Дмитриевна, Москва

61 12-11/201

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ВОДНЫХ ПРОБЛЕМ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На правах рукописи

Трубецкова Марина Дмитриевна

ЗОНАЛЬНЫЙ СТОК РЕК ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА

Специальность: 25.00.27 - гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель -д.т.н. Болгов М.В.

Москва-2012г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................................................................4

ГЛАВА 1. Физико-географическая характеристика бассейна Верхней

Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи..........................................................................................9

1.1 Этапы изучения водных ресурсов Центральной Азии................................................-

1.2 Природные условия в регионе..........................................................................................................11

1.2.1 Географическое положение................................................................................................-

1.2.2 Рельеф....................................................................................................................................................13

1.2.3 Климат....................................................................................................................................................15

1.2.4 Оледенение........................................................................................................................................25

1.2.5 Гидрографическая характеристика бассейна......................................................27

1.2.6 Почвы и растительный покров........................................................................................28

1.3 Характеристика условий формирования водных ресурсов в

горно-ледниковых условиях........................................................................................................................29

ГЛАВА 2. Подход к решению задачи о зональном стоке..........................................38

2.1 Постановка задачи о зональном стоке......................................................................................-

2.2 Обратные задачи в гидрологии........................................................................................................44

2.3 Метод А.Н. Тихонова для решения некорректно поставленных задач... 46 ГЛАВА 3. Зональный сток рек бассейнов Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи......................................................................................................................52

3.1 Характеристика исходных данных................................................................................................-

3.2 Методика определения величин зонального стока........................................................56

3.3 Вычисленные значения зонального стока в однородных районах бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи....................................................63

3.4 Определение стока рек для неизученных водосборов с использованием

значений зонального стока.................................................................................80

ГЛАВА 4. Исследования изменений зонального стока..........................................83

4.1 Корреляция зонального стока с метеорологическими........................

характеристиками................................................................................................................................................-

4.2 Зональный сток в годы с различной водностью..............................................................95

4.3 Исследование влияния сокращения оледенения на сток..........................................100

Основные результаты и выводы......................................................................................................110

Список литературы............................. ................................................................................112

Приложения............................................................................................................................................................121

Приложение 1. Список гидропостов...................................................-

Приложение 2. Изменение модуля стока после 1970 для бассейна Верхней

Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи..................................................................................................126

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. В настоящее время особую актуальность приобретают проблемы, связанные с использованием водных ресурсов трансграничных рек. Бассейн Амударьи делится между пятью государствами Центральной Азии. Верховья притока Амударьи: Кызыл су - входит в состав Кыргызстана. Основной сток Амударьи формируется на территории Таджикистана, затем река протекает вдоль границы Афганистана с Узбекистаном, пересекает Туркменистан, вновь возвращается в Узбекистан и впадает в Аральское море. Воды реки используются в основном для орошения и нужд гидроэнергетики, и устойчивое развитие бассейна Амударьи невозможно без урегулирования различных аспектов управления водными ресурсами всего региона. Наблюдающееся в современный период быстрое изменение климата создает неопределенность в прогнозировании будущего состояния водных ресурсов. После жестокого маловодья 2000 - 2001 г., когда низовья Амударьи частично остались без воды, стало ясно, что в изменяющихся климатических и гидрологических условиях увеличились риски обеспечения населения и промышленности водой. Горная часть бассейна Амударьи является зоной формирования стока, и изучение его особенностей в изменяющихся климатических условиях чрезвычайно важно для развития методов прогнозирования и регулирования стока всего бассейна.

В горных районах гидрологические посты расположены, как правило, в створах рек в среднем и нижнем течении, и измерения на них характеризуют лишь среднюю удельную водоносность всего бассейна и не отражают высотную поясность в ее распределении, т.е. основную природную закономерность, типичную для горных территорий. Для целей анализа и прогноза гидрологических процессов в горных районах требуется более детальное изучение распределения стока по высотным зонам, поэтому развитие методов исследования зонального стока горных рек весьма актуально с методической точки зрения.

Цель работы - исследование особенностей зонального стока горных рек бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи и его изменений в условиях изменяющегося климата.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

• Выделить на изучаемой территории гидрологические районы, однородные с точки зрения изменения зонального стока с высотой.

• Вычислить величины зонального стока для каждого из выделенных районов.

• Выявить общие закономерности в изменении зонального стока с высотой.

• Рассмотреть специфику климатических изменений на территории бассейнов Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи

• Оценить влияние изменений климатических факторов и сокращения площади оледенения на зональный сток рек.

Методы и объекты исследования

Объектом исследования являлся сток рек бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи и его высотная зональность. Использовались данные наблюдений за месячным стоком на 85 гидрологических постах, данные о распределении площадей водосборов по высоте, данные по температуре воздуха и количеству осадков на наземных метеостанциях. Для вычисления величин зонального стока использовался метод регуляризации А.Н. Тихонова для решения некорректно поставленных обратных задач.

Научная новизна работы:

1. Впервые для бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи решена обратная задача о зональном стоке и вычислены значения зональных модулей стока для различных высотных диапазонов. Выполнено районирование территории бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи по характеру изменения зонального стока с высотой.

2. Выявлено и проанализировано влияние климатических изменений на сток с различных высотных диапазонов.

3. Проанализированы колебания величин зонального стока в годы с различной водностью.

4. Рассмотрено влияние деградации горного оледенения на зональный сток бассейнов Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи.

Защищаемые положения

1. На территории бассейна Верхней Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи выделено семь однородных районов в соответствии с характером изменения величин зонального стока с высотой, вычисленных методом регуляризации А.Н. Тихонова для решения некорректно поставленных обратных задач.

2. Выявлено, что изменение величины зонального стока с высотой в однородных районах бассейна Амударьи, Зеравшана и Кашкадарьи имеет сложный характер: при выходе рек на равнинную территорию величина стока близка к нулю, с высотой модуль стока растет до определенной величины, затем в верхних высотных диапазонах модуль стока снова понижается.

3. Доказана возможность определения стока неизученных рек с помощью вычисленных значений зонального стока.

4. Выявлена корреляционная связь зонального стока и годовых сумм осадков на различных высотных диапазонах в выделенных районах исследуемой территории.

5. Выявлено увеличение зонального стока в верхних высотных диапазонах, и смещение вверх зоны наибольших значений стока, произошедшее после 1970 г. в результате изменений климата и деградации оледенения в горных районах Центральной Азии.

Практическая значимость. Вычисленные зональные модули стока для бассейна Амударьи, Кашкадарьи и Зеравшана дают возможность получить оценки современного состояния водных ресурсов данного региона. Произведенное районирование исследуемой территории позволяет более точно оценивать сток неизученных рек. Выявленные корреляционные связи

зонального стока и климатических характеристик и влияние деградации оледенения на зональный сток важны для гидрологического прогнозирования.

Апробация работы

Результаты работы были представлены на следующих российских и международных научных форумах, семинарах и конференциях: Central Asia Symposium, Scientific Workshop "Emerging needs in the Aral Sea basin" (Wageningen, the Netherlands, 2008), «International Conference on Hydrology and Climate Change in Mountainous Areas» (Kathmandu, Nepal, 2008); XII World Water Congress (Montpellier, France, 2009), международном семинаре «Генетические и вероятностные методы в гидрологии: проблемы развития и взаимосвязи» (Одесса, 2009), First International Conference on Economists & Management of Water in Arab World and Africa (Assiut, Egypt 2009), международной научно-практической конференции «Социально-экологические проблемы сельского и водного хозяйства» (Москва, 2010 г.), международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Б.И. Куделина «Ресурсы подземных вод: Современные проблемы изучения и использования» (Москва, 2010); международной конференции Sixth World FRIEND Conference «Global Change: Facing Risks and Threats to Water Resources» (Fez, Morocco, 2010); всероссийской научной конференции «Современные проблемы стохастической гидрологии и регулирования стока», посвященной памяти проф. А.В. Рождественского (2012), на совместном научном семинаре отделов гидрологии и гляциологии ИГ РАН (2011), на научных семинарах лаборатории моделирования поверхностных вод ИВП РАН (2010, 2011).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 работ, включая 3 статьи в реферируемых журналах из списка ВАК и 8 работ в других изданиях, включая раздел коллективной монографии.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.т.н. Михаилу Васильевичу Болгову за научное руководство работой, помощь,

ценные советы и рекомендации. Хочется также поблагодарить сотрудников Лаборатории моделирования поверхностных вод ИБП РАН гл. спец. М.К. Филимонову, д.т.н. A.B. Фролова, к.с.-х.н. А.П. Демина, к.т.н. К.Ю. Шаталову, д.г.н. Г.Ф. Красножона, вед. инж. Е.С. Евдокимову и весь коллектив Лаборатории за моральную поддержку и внимание, а также важные замечания при обсуждении работы.

ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ БАССЕЙНОВ ВЕРХНЕЙ АМУДАРЬИ, ЗЕРАВШАНА И КАШКАДАРЬИ

1.1 Этапы изучения водных ресурсов Центральной Азии

Первые гидрологические исследования Амударьи были начаты в 1873 г. Амударьинской экспедицией Столетова [Ресурсы..., 1971]. Тогда впервые были оборудованы водомерные посты на реке у г. Нукус, у г. Турткуль и у Питняка [Шмидт, К.И., Дорант Ф. Б., 1878] и были подсчитаны расходы воды Амударьи у г. Нукус за 1874 - 1876 гг. В 1879 - 1884 гг. обширные гидрологические исследования Амударьи проводились экспедицией А.И. Глуховского, был составлен ориентировочный водный баланс реки от Тюямуюна до устья [Глуховский, 1893]. В 1886 г. был установлен водомерный пост у г. Чарджоу и начаты измерения расходов воды и систематические промеры русла. В 1910 г. в Средней Азии была организована Гидрометрическая часть Отдела земельных улучшений. На Амударье был открыт ряд постов, материалы уровенных наблюдений публиковались в отчетах Гидрометрической части и Бюллетенях [Отчеты..., 1913-17]. Сразу после революции 1917 года в связи с гражданской войной объем гидрометрических работ существенно сократился, и в 1922 -1923 г. работал один пост: Чарджоу. С 1924 г. сеть уровенных и стоковых постов начала возрождаться и расти, и в 1959 г. на реке действовало тридцать уровенных постов, на двенадцати из них велся учет стока воды, а на одиннадцати - учет стока наносов. Материалы многолетних наблюдений сети станций послужили основой для целого ряда обобщений по режиму реки. В 1971 году в рамках издания материалов водного кадастра СССР «Ресурсы поверхностных вод СССР» вышел том «Средняя Азия. Бассейн р. Амударьи», в котором содержатся наиболее полные материалы наблюдений над режимом поверхностных вод по 1966 г. и их научное обобщение [Ресурсы, 1971]. Самые длинные ряды наблюдений за стоком, приведенные в этом труде, начинаются в 1914 г. (р. Зеравшан - мост Дупули, р. Магияндарья - кишл. Су джина).

В начале 90-х гг. сеть водомерных постов резко сократилась. В многолетних рядах гидрологических характеристик практически на всех гидропостах имеются пропуски в период 1990 - 2000 г. В [Национальный..., 2003] приведены следующие данные о состоянии сети пунктов гидрометеорологических наблюдений в Таджикистане. До 1985 г. гидрологические измерения проводились на 11 станциях и 138 постах. После 1985 г. резко уменьшилось количество гидропостов и сократились объемы выполняемых на них работ: почти вдвое сократилось количество постов, производящих измерение расходов воды, самописцы уровня воды из 53 постов к началу века работали только на 4. Долгое время не проводились наблюдения на малых реках длиной 10-25 км. Прекратился выпуск гидрологических ежегодников.

Такая же ситуация сложилась и в отношении метеорологических наблюдений: за период 1991 - 2002 гг. наблюдательная сеть в Таджикистане по сравнению с 1980-ми годами уменьшилась на 20%. Целый ряд станций закрылся ввиду отсутствия необходимых специалистов. Труднодоступные метеостанции, как, например, станция им. Академика Горбунова на леднике Федченко (4168 м над у.м.) прекратили работу из-за отсутствия средств на их содержание. Сократился объем наблюдений за метеорологическими характеристиками. Аналогичная ситуация сложилась и в других государствах бывшего СССР, расположенных в бассейне Амударьи. После 2000 г. ситуация начала улучшаться, возобновился выпуск ежегодников, были опубликованы данные наблюдений за ряд предыдущих лет, однако эти данные труднодоступны.

В настоящее время возросла интенсивность исследований водных ресурсов

Центральной Азии [Проблемы деградации..., 2008, Влияние изменения... 2009,

Дренаж..., 2004]. Это вызвано изменением политической структуры

Центральноазиатского региона, которое повлекло за собой серьезное

обострение проблем водопотребления для всех государств, расположенных в

его пределах. Большое внимание стало уделяться восстановлению сети

10

наблюдений за климатом. Определены потребности в улучшении сбора и контроля качества климатических данных, их обмена и архивации, признана необходимость в оптимизации сети гидрологических станций в Центральной Азии, восстановлении гидрологических постов на главных реках и возобновлении работы гидрологической сети на крупных озерах [ГСНК, 2004]. Был организован ряд международных проектов, посвященных изучению водных ресурсов бассейна Амударьи и разработки рациональных методов их использования, таких, например, как проект Европейской Комиссии «Джайхун» и др. [Interstate..., 2010]. Государства приняли специальные программы мероприятий по борьбе с последствиями изменения климата в бассейне Амударьи [Национальная программа...2000, Национальная программа... 1999, Национальный план...2003].

1.2 Природные условия в регионе

1.2.1 Географическое положение

Амударья является самой крупной рекой в Центральной Азии, ее длина от истоков реки Пяндж составляет 2540 км. Площадь горной части составляет 255100 км2, включая бассейны Зеравшана и Кашкадарьи, которые по гидрографическим признакам относятся к бассейну Амударьи, но не доносят до нее свои воды и могут рассматриваться как самостоятельные реки. В горной области граница бассейна проходит по гребням горных хребтов: Нуратау, Туркестанского, Алайского, восточной части Заалайского до стыка его с Сарыкольским хребтом, затем по Сарыкольскому до границ с Афганистаном, далее водораздельная линия в пределах Афганистана проходит по хребтам Гиндукуш, Баба, Тирбанди-Туркестан и по возвышенностям Карабиль, исчезая в Каракумах. Название Амударья река получает после слияния Пянджа с Вахшем. На долю Пянджа приходится 60 %, а Вахша - около 40 % всего объема стока. Три крупных правых притока (Кафирниган, Сурхандарья и Шерабад) и один левый (Кундуз) впадают в Амударью в среднем течении (рис. 1.1).

Аральское море

припиши

Кашкадарьи

% Ш ■ # # «

гЛ

Пяпд.ж

Рисунок 1.1 Гидрографические границы бассейна Амударьи.

Бассейн Ам�