Климат и водообеспеченность
1. Состояние проблемы изменения климата Кыргызской Республики
Климат является важнейшим непрерывно действующим фактором природной среды, каждодневно влияющим на условия проживания и жизнедеятельности людей. Климатический набор погод не остается постоянным, а непрерывно изменяется, подчиняясь сложным законам эволюции климатической системы. Если климатические условия равнинных территорий относительно хорошо изучены, то климаты гор, в том числе и Тянь-Шаня, исследованы далеко недостаточно. Но именно горные климаты обладают наибольшей сложностью и суровостью многих своих показателей. Киргизия, занимающая основную часть Тянь-Шаня, по своим высотным отметкам (средняя высота гребневой линии многих хребтов - 3,5-4 км и более) находится на 5 месте среди наиболее высокогорных регионов Мира, уступая лишь Гималаям, Каракоруму, Гиндукушу и Памиру. В то время как в зоне подножий имеются умеренно-теплые и даже близкие к субтропическим климатические условия, на высотах постоянного проживания населения (до 2,5-3 км) они становятся суровыми, а еще выше - предельно суровыми.
Отрицательным следствием увеличения высоты в горах является кислородное голодание организма. Если на уровне моря содержание кислорода в воздухе соответствует его парциальному давлению в 200 гПа, то с высотой оно быстро падает и для Киргизии может уменьшаться в полтора-два раза на высотах около 2 км и более 4 км. Это создает трудные, и даже непереносимые биоклиматические условия для многих групп населения. Другим отрицательным биоклиматическим фактором являются низкие зимние температуры в сочетании с сильным ветром. Их совместное действие можно охарактеризовать эквивалентными температурами ветрового охлаждения, приведенными в таблице 1. Как видно, температура воздуха -20°С при скорости ветра 20 м/с ощущается человеком уже как-48°С, а температура —40°С (которая нередко наблюдается во многих котловинах - Арпинской, Аксайской, Сусамырской и др.) при таком ветре будет ощущаться как-78°С, что соответствует условиям зимы во внутренних областях Антарктиды.
Таблица 1.1
Температура воздуха, °С | Скорость ветра, м/с |
2,5 | 10 | 20 |
- | Эквивалентная температура, ощущаемая при данной скорости ветра |
0 | 0 | -12 | -18 |
-10 | -11 | -26 | -33 |
-20 | -21 | -40 | -48 |
-40 | -41 | -68 | -78 |
Снежный покров в горах, играя большую положительную роль фактора аккумуляции воды для летнего стока рек, одновременно выступает как жесткий отрицательный фактор, существенно ограничивающий любое передвижение в горах в зимних условиях, усложняющий эксплуатацию автодорог, а порой делающий это даже невозможным или, по крайней мере, опасным, за счет лавинной деятельности, дорогим и неритмичным процессом.
В то же время, на целом ряде горных хребтов (Чаткальский, Атойнакский, Ферганский) годовые максимумы водозапаса снежного покрова в среднем ежегодном плане увеличиваются от 50-100 кг/м2 в области подножий до 1100 кг/м2 (т.е. в 10 раз) в верхне-гребневой зоне. Это соответствует толще снегонакопления слежавшегося снега до 2-3 м. В отдельные годы показатели водозапаса и высоты снежного покрова могут существенно изменяться в ту и другую сторону, создавая чрезвычайно многоплановую картину весенне-летнего таяния и развития паводко-селевых процессов.
Спектр солнечного излучения на уровне моря практически начинается с 0,30 мкм за счет поглощения его более коротковолновой части атмосферными газами и аэрозолями. С поднятием вверх чистота воздуха значительно увеличивается, а плотность падает, что снижает поглощение и приводит к повышению интенсивности жесткого ультрафиолетового излучения в областях УФ-А (400-315 нм) и УФ-В (315-280 нм). Это излучение обладает эритемным, канцерогенным, антимитотическим (летальным для клетки), мутагенным и другими действиями. К сожалению, в настоящее время относительно хорошо изучено только эритемное действие УФ радиации. Одновременно отсутствуют надежные климатические данные об интенсивности этой области спектра солнечного излучения в горных областях, а по Тянь-Шаню они вообще отсутствуют. От климатических условий ближайшего будущего, от их изменений будут зависеть как прямые биоклиматические условия жизни населения Киргизии, так и вся хозяйственная деятельность Республики.
Климатические условия земного шара непрерывно изменяются под действием естественных внешних астрономических и внутренних геофизических факторов. К последним в настоящее время добавилась антропогенная деятельность человека. Колебания климата Земли в прошлом достигали больших размеров, хотя и не приводили к полному исчезновению жизни. По последним научным данным в настоящее время мы находимся в периоде относительно теплого межледниковья. Однако большинство климатологов мира склоняется к мнению, что начало XXI века связано с началом существенного потепления глобального климата Земли, вызванного парниковым эффектом от увеличения содержания углекислого газа в атмосфере за счет все возрастающего объема сжигания углеродного топлива. Согласно расчетам, климат Земли должен заметно потеплеть уже в ближайшие 50-100 лет (на 2-3°, что в глобальном выводе достаточно много). Это потепление не будет выглядеть каким-то монотонным повышением температуры, а выразится, прежде всего, в «раскачивании климатической системы» и в увеличении повторяемости «климатических крайностей» -засух, наводнений, бурь и др., что самым неблагоприятным образом скажется на жизни человека.
Понимание важности текущей оценки и грядущих изменений климата для развития республики и, в частности, ее горных территорий, диктует неотложность решения проблем, связанных с динамикой климатической ситуации.
Проблема 1. Современные климатические условия Кыргызской Республики изучены (изучаются) явно недостаточно.
Например, единственное монографическое описание климата (издание 1965 г.) явно устарело, как по содержанию, так и подходу, хотя в свое время оно и соответствовало достаточно высокому уровню (Климат Киргизской ССР /Под ред. З.А.Рязанцевой. -Фрунзе: Илим, 1965.). Видимо, сказалось отсутствие в составе АН КР соответствующего научно-исследовательского института климатического профиля.
Проблема 2. Оценка и прогноз изменчивости климатических условий в горных районах Кыргызстана (Тянь-Шаня)
Как известно, эта проблема пока не решена в должной мере даже для равнинных областей земного шара, несмотря на всю мировую важность проблемы и привлечение к ее решению большого числа ученых разных стран при координирующей деятельности ООН и ее организаций (Всемирная метеорологическая организация и др.).
Основные подходы и пути решения названных проблем.
Из всей многогранной программы исследований изменчивости современных климатических условий Киргизии и их прогноза на ближайшие 1-2-десятилетия необходимо выделить первоочередные задачи, решение которых обеспечат принятие правильных хозяйственных решений на уровне министерств и ведомств. К таким первостепенным задачам относятся:
- исследование режима температуры воздуха, атмосферных осадков и их влияния на оледенение
- распределение внутригодового стока рек.
1. Изучение многолетней динамики температуры воздуха (по инструментальным рядам наблюдений за 70-110 лет):
- оценка основных тенденций в ходе изменений температуры (трендов);
- междугодовая изменчивость колебаний температуры (климатический шум);
-внутренняя и взаимная корреляционная связь температурных рядов; спектральный анализ температурных рядов;
- возможный прогноз средних годовых зимних и летних температур на ближайшие одно-два десятилетия (климатические сценарии).
2. Изучение многолетней динамики атмосферных осадков и снежного покрова (по инструментальным рядам наблюдений за 70-110 лет):
- оценка основных тенденций в ходе сумм атмосферных осадков за год, в теплое и холодное полугодия;
- междугодовая изменчивость годичных сумм атмосферных осадков и сумм по полугодиям (климатический шум);
- внутренняя и взаимная корреляционная связность рядов осадков; спектральный анализ рядов осадков;
- взаимная корреляционная связность рядов осадков с температурными рядами;
- возможный прогноз годовых сумм осадков и сумм осадков за теплое и холодное полугодия на ближайшие одно-два десятилетия;
- снежный покров - современные климатические обобщения наземных измерений и наблюдений по авиарейкам.
Существующий потенциал для решения проблем климата: Эти региональные (с точки зрения мировых масштабов) проблемы должны решаться сейчас, и их решение может быть существенно продвинуто силами ученых Кыргызской Республики. Киргизгидромет располагает 70-110-летними рядами данных наблюдений за температурой воздуха, осадками и стоку рек на целой сети гидрометеостанций, анализ которых и последующий мониторинг позволят на региональном и локальном уровнях оценить происходящие изменения климата и разработать прогноз на будущее. В Кыргызско-Российском Славянском университете имеется кафедра метеорологии с коллективом высококвалифицированных специалистов, аспирантов и студентов. В Институте геологии НАН и других учреждениях сохранился научно-кадровый потенциал исследователей, который также может быть привлечен к работе по реализации проекта, имеется достаточно высокий научный задел по проблеме, отраженный в совместных исследованиях ученых кафедры метеорологии Кыргызско-Российского Славянского Университета и Института Геологии НАН.
Оледенение и проблемы с ним связанные.
Что будет с оледенением в ближайшие годы и в перспективе на несколько десятилетий? Ответ на этот вопрос можно дать, только ответив на другой вопрос: каковы будут погодно-климатические условия ближайшего будущего и будущего нескольких десятилетий? Кыргызская Республика, занимая почти всю половину западной части Тянь-Шаня и частично хребты Памиро-Алая, характеризуется хорошо развитым оледенением. На ее территории 7628 ледников занимают площадь в 8107,2 км2. В летнее время талые ледниковые воды для многих рек являются основным источником питания. На территории Кыргызстана формируют свой сток 5 самостоятельных бассейнов, оледенение по которым распределено крайне неравномерно - от 650,4 км2 (бассейн оз. Иссык-Куль) до 3496,5 км2 (бассейн р.Тарим). Доля ледниковых вод в годовом объеме меняется от 5,9% у р.Сыр-Дарьи до 48,9% у р.Сары-Джаз, в летнее время она возрастает в 2-3 раза. Но особенно велика роль ледниковых вод в поддержании водности рек в засушливые годы. Так, по р.Нарын ,при летних температурах выше нормы на 0,7 -1,4° и осадках ниже нормы на 27-44% .ледниковые воды полностью компенсируют дефицит осадков.
Проблема 3. Сокращение оледенения.
Эта проблема является , по большому счету, проблемой номер один не только для Республики, но и для региона Центральной Азии, а также для планеты и мирового сообщества в целом В настоящее время происходит повсеместное сокращение оледенения. Темпы деградации достаточно высоки, но не одинаковы по интенсивности. В Иссык-Кульской котловине типичные долинные ледники с конца 50-х годов потеряли 1/3 своего объема и ежегодно отступают в среднем на 13 метров. Крупнейшая ледниковая система Тянь-Шаня Энилчек мало изменилась в размерах своей площади, в то же время оледенение массива Акшийрак только за 1943-1977 годы потеряло 3,57 км3 своих запасов льда /Кузьмиченок, 1989/. С 1957 по 1980 гг. на Памиро-Алае площадь льда сократилась на 1216 км2 / Щетинников, 1993/, на северном Тянь-Шане (хребет Заилийский Алатау) размеры оледенения уменьшились на 29,2% /Вилесов, Увалов, 1998/. Потепление проявится не только в эволюции оледенения и объемах ледникового стока, изменится общий сток - он уменьшится. Повышение температуры воздуха на 1° ведет к росту интенсивности испарения на 16%, а это даже на фоне сохранения нормы осадков, не говоря о ее снижении, будет сопровождаться сокращением водности рек. Сценарий последствий потепления климата разработан для Иссык-Кульской котловины /Диких и др., 1999/. При потеплении на 1° площади льда на южном склоне хр. Кунгей Ала-Тоо и северном склоне хр.Терскей Ала-Тоо соответственно уменьшатся на 19% и 5%, при потеплении на 2° размеры ледников сократятся на 76% и 32%. Объемы ледникового стока на реках северного берега снизятся на 75%, а южного возрастут на 23%. И то и другое нарушение баланса стоков грозит природными катаклизмами.
Об изменении общего стока можно судить по проработкам, выполненным для бассейна р.Чон-Кызыл-Су, достаточно типичного для многих районов Тянь-Шаня. Река стекает с северного склона хребта Терскей Ала-Тоо и его центральной части, оледенелость бассейна -14,7%, а доля талых ледниковых вод в годовом объеме стока равна 29,7%, возрастая в летнее время до 40-50%. Сценарий изменения стока разработан для случаев потепления на 1° и 2° и осадках, равных норме и ниже ее на 10%.
Таблица 2.1. Изменение водности р.Чон-Кызыл-Су при потеплении климата
Пояс | Сток, млн м3 |
Норма | Потепление на 1° | Отклонение от нормы, % | Потепление на2° | Отклонение от нормы, % |
Высокогорный | 110,8 | 110,8 | 0,0 | 119,3 | +7,6 |
Среднегорный | 32,2 | 25,8 | -19,9 | 19,2 | -40,6 |
Сумма | 143,0 | 136,6 | -4,5 | 138,5 | -3,2 |
Уменьшение осадков на 10% |
Высокогорный | 101,6 | 100,9 | -0,7 | 108,4 | +6,7 |
Среднегорный | 24,7 | 18,2 | -26,3 | 11,7 | -52,6 |
Сумма | 126,3 | 119,1 | -16,8 | 120,1 | -16,1 |
Наибольшая деградация оледенения проявится на хребтах с максимальными отметками до 4200-4500 м при потеплении на 2°. По прогнозу /Будыко, 1987/ на такую величину температура может повыситься к 2025 г. В этом случае до 50% своей площади могут потерять ледники бассейна р.Нарын и только около 3% оледенения массива пиков Хан-Тенгри и Победа. Но это весьма предварительный прогноз, в котором не учтены региональные особенности изменения температур воздуха и осадков.
Сокращение оледенения проявляется неоднозначно. В бассейнах с оледенелостью менее 5-7% водность уменьшается, там где она больше - возрастает. На вопрос, как долго ледники будут поддерживать высокую водность, можно ответить только при выявлении региональных количественных зависимостей режима развития оледенения от температуры воздуха и осадков в условиях потепления климата.
Проблема 4. Возрастающая загрязненность поверхности ледников.
На темпы распада ледников существенным образом влияет их антропогенное загрязнение. Необходимы исследование причин, оценка степени загрязнения ледников и его влияния на темпы деградации ледников и таяния снега. В результате происходящего иссушения Арала и опустынивания равнинных и предгорных территорий количество ежегодно поднимающейся в атмосферу пыли возросло с 45 млн.т в 1982 г. до 90 млн.т. в 1990 г. /Григорьев, Кондратьев, 1996/. Значительная часть этой пыли оседает на ледниках. За счет активизации горнодобывающих работ в высокогорной зоне возрастает доля антропогенного загрязнения поверхности ледников. Наиболее показательны в этом разработки золоторудного месторождения «Кумтор».
Пути изучения динамики таяния ледников.
- анализ имеющейся метеорологической информации,
- обработка аэро- и космоснимков разновременной съемки с целью выявления характера и размеров деградации оледенения в различных регионах,
- изучение интенсивности изменения температуры воздуха и осадков в высокогорной зоне, где образуются основные объемы поверхностных вод.
Полученные ранее результаты убеждают в необходимости проведения таких исследований. Некоторые примеры. Только в различных районах Внутреннего Тянь-Шаня среднегодовая температура за 1949-1988 гг. повысилась на 0,04 - 1,8°. Велика территориальная разница и в осадках. В одних районах они возрастали по 0,40 мм/год (долина р.Арпа), в других уменьшались по 1,96 мм/год (бассейн оз.Чатыркуль) /Отчет Кыргызско-Российского Славянского Университета и Института Геологии HAH KP, 1999/.
Задачи исследований:
- Оценить современный режим оледенения в районах с различной интенсивностью изменения температур воздуха и осадков.
- Выявить территориальные и высотные особенности проявления изменения температур воздуха и увлажнения.
- Оценить многолетнюю и внутригодовою динамику водности рек с различными типами преобладающего питания.
- Разработать прогноз развития оледенения Кыргызстана на ближайшие 10- 20 лет с оценкой вероятного изменения водности.
- Выявить и оценить степень антропогенного и естественного воздействия на загрязненность поверхности ледников, обусловливающих ускорение их деградации.
Материалы подготовили:
Диких А.Н, д.г.н., руководитель лаборатории гляциологии— Институт геологии HAH KP
Подрезов О.А., д.г.н., проф заведующий кафедрой, метеорологии, экологии и охраны окружающей среды - Кыргызско-Российского Славянского университета.
