Пространственно-временные связи в проявлении цикличности в природных процессах

Пространственно-временные связи в проявлении цикличности в природных процессах
А.Н. Сажин, С.А. Петров, Ю.А. Некруткина, А.В. Судаков
Большой
научный
и
прикладной
интерес
представляет
анализ
пространственной
изменчивости в режиме увлажнения, выявление зависимости между осадками и стоком на примере
водосборных бассейнов рек, расположенных в различных регионах Евразии.
В новейшей географической истории много внимания было уделено изучению колебания
уровня Каспийского моря. Многие специалисты, особенно географической ориентации (физикогеографы, климатологи, гидрологи), склонны считать, что основной причиной этого события
являются цикличные изменения климата в пределах водосборного бассейна Волги, поскольку сток
этой реки составляет около 80 % приходной части водного баланса Каспия.
Обобщенные
данные,
определяющие
всю
совокупность
процессов
на
территории
водосборного бассейна крупнейшей реки Европы и Каспийского моря, приведены в работе Ю.П.
Переведенцева с соавторами. Основной вывод из этой работы сводится к тому, что в многолетнем
режиме основных метеорологических величин (температуры воздуха, величины осадков и стока)
наблюдаются четко выраженные длиннопериодные циклы (первые десятки лет), очевидно
обусловленные
погодно-климатическими
флуктуациями,
связанными
с
изменением
форм
циркуляции атмосферы.
Подобное мнение высказывается и другими исследователя ми. Обоснованность такого вывода
подтверждается однотипной многолетней вариацией в вековой изменчивости взаимосвязанных
гидроклиматических характеристик в разных регионах – расхода воды в Висле (Центральная Европа),
сток которой формируется в основном на северных склонах Карпат, и осадков в Нижнем Поволжье,
на крайнем юго-востоке Европы (табл. 1). Непосредственной связи между этими событиями нет, но
эти регионы расположены в зоне преимущественного воздействия циклонов полярного фронта,
определяющих количество выпадающих осадков и их изменчивость во времени.
Анализ данных табл. 1 показывает, что в целом существует прямая зависимость во
внутривековом распределении осадков и стока в водосборных бассейнах Вислы и Волги. Наиболее
высокая степень зависимости выявлена при пятилетнем скользящем осреднении осадков в Нижнем
Поволжье и расходе воды в Висле, особенно на временном интервале отдельных эпох циркуляции
(коэффициент корреляции изменяется от 0,04 до 0,9). Такая методика обработки исходных данных
позволяет нивелировать вклад наиболее редких событий. Почти синхронная внутривековая картина
изменчивости нарушена только в последние 20 лет, что можно объяснить двумя причинами:
активизацией циклонов на средиземноморской ветви ПФ, сместившейся в пространстве в связи с
глобальным потеплением, которая могла «не захватить» водосбора р. Вислы (изменилось место
выхода южных циклонов) или хозяйственной деятельностью.
Менее значима зависимость между стоком Волги и Вислы (r = 0,11–0,17), осадками в
водосборном бассейне Волги и ее стоком (r = 0,46 - 0,75) и стоком Вислы (r = 0,14 ~ 0,48). Это
обусловлено тем, что водосборный бассейн Волги, занимающий огромную площадь, расположен как
в зоне воздействия циклонов Арктического фронта (Верхняя Волга и Ока), так и циклонов полярного
фронта (Нижнее и Среднее Поволжье) или тех и других одновременно (Кама и ее притоки). Поэтому
активизация процессов в меридиональную северную или в меридиональную южную эпоху для
Волжского бассейна будет оказывать идентичное воздействие, тогда как увеличение стока Вислы и
осадков в Нижнем Поволжье возможно только в меридиональную эпоху.
Корреляционная зависимость между осадками и расходом воды
в водосборных бассейнах Волги и Вислы.
№
п/п
Парные показатели
1
Ежегодные осадки в Вопгоградской области и расход воды в Волге за 100-летний
период
Ежегодные осадки в Волгоградской области и расход воды в Висле в зональную
эпоху
Ежегодные осадки в Волгоградской области и расход воды в Висле в
меридиональную южную эпоху (1953-1985)
Осадки в Волгоградской области и расход воды в Висле по скользящим 5-легним
данным за весь 100-летний период
Осадки в Волгоградской области и расход воды в Висле по скользящим 5-летним
данным за период 1901 - 1985 гг.
Осадки в Волгоградской области и расход воды в Висле по скользящим 5-летним
данным в меридиональную северную эпоху.
Осадки в Волгоградской области и расход воды в Висле по скользящим 5-летним
данным в зональную эпоху
Осадки в Волгоградской области и расход воды в Висле по скользящим 5-летним
данным в меридиональную южную эпоху
Ежегодные осадки в водосборном бассейне и расход воды в Волге за 100-летний
период
Ежегодные осадки в водосборном бассейне и расход воды в Волге в зональную
эпоху
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Ежегодные осадки в водосборном бассейне и расход воды в Волге в
меридионалыгую южную эпоху
Ежегодные осадки в водосборном бассейне Волги и расход воды в Висле за 100летний период
Ежегодные осадки в водосборном бассейне Волги и расход воды в Висле в
зональную эпоху
Ежегодные осадки в водосборном бассейне Волги и расход воды в Висле в
меридиональную южную эпоху
Ежегодный расход воды в Волге и Висле за 100-летний период
Ежегодный расход воды в Волге и Висле в зональную эпоху
Ежегодный расход воды в Волге и Висле в меридиональную южную эпоху
Величина
коэффициента
корреляции
0,15
0,27
0,17
0,29
0,65
0,90
0,48
0,04
0,46
0,53
0,75
0,22
0,48
0,14
0,11
0,16
0,17
В пределах векового интервала времени на отдельных его отрезках в разные эпохи
циркуляции наблюдалась более тесная зависимость между различными гидроклиматическими
показателями, что является следствием более высокой повторяемости однотипных элементарных
циркуляционных механизмов.
Опубликовано: Проблемы устойчивого развития и эколого-экономической безопасности
региона. Тезисы IV региональной научно-практической конференции, г. Волжский, 30 ноября 2004 г.
– Волгоград 2004. С. 76-78.