Региональный климат Рязанской области, его вековая динамика и роль в эволюции ландшафтов

·                   к 2003 году по сравнению с 1886 годом произошло повышение среднегодовой температуры более чем на 10C. При этом на протяжении XX века можно выделить периоды относительного потепления и похолодания климата, которые в принципиальных чертах совпадают с аналогичными периодами, установленными при анализе глобальной климатической динамики [8]. Если сравнить между собой периоды относительного потепления климата, можно придти к выводу, что наиболее интенсивное повышение температуры наблюдается в последнее время (коэффициент линейного тренда составил 0,40С/10 лет, тогда как в первую половину ХХ века – 0,030С/10 лет). Рост температур происходит за счет увеличения зимних температур (+50С) и некоторого снижения летних (до конца XX века). С начала XXI века наблюдается рост летних температур (+ 2 – 30С). При этом продолжительность периода со среднесуточными температурами ниже –100С и их годовая сумма наиболее резко снижались также в последние 30-35 лет. Сохранилось субширотное простирание изотерм;

·                   на протяжении XX века также наблюдался рост количества осадков. По сравнению с 1886 годом количество осадков возросло на 100 мм, главным образом за счет осадков теплого периода. При этом усилилась роль Среднерусской возвышенности как барьера на пути прохождения воздушных масс. Кроме характерного для умеренно-континентального климата максимума осадков в мае – июне, появилось еще два слабо выраженных максимума в январе – феврале и начале осени;

·                   произошло снижение среднегодовой амплитуды температур и, как следствие, коэффициент континентальности Хромова снизился на 1,5%.

·                   по сравнению с концом XIX – началом XX вв. снизилась по модулю сумма температур ниже -100C, а также сумма активных температур, что скорее всего связано с ростом циклонической активности. Однако в последние три десятилетия наблюдается рост последней величины (кроме юго-запада области). Он составил 200 – 2500С. Произошло уменьшение продолжительности периода с суммой температур ниже -100C и увеличение продолжительности периода с суммой активных температур. Сумма температур выше +150C также снизилась по сравнению с 1886 годом. Отмеченные изменения, предположительно, непосредственно связаны со снижением индекса континентальности климата;

·        по сравнению с 1965 годом увеличился коэффициент увлажнения;

·                   возросла продолжительность вегетационного периода на 5 – 10 дней.

ГЛАВА 4. Связь региональных климатических изменений с функционированием и эволюцией ландшафтов

4.1 Сток, биопродуктивность и почвообразование – важнейшие интегральные характеристики ландшафтов

Временные изменения природных режимов характеризуются разной степенью упорядоченности. Наряду с хаотическими колебаниями присутствуют и регулярные. Знание временной упорядоченности используется при прогнозировании природных процессов, в том числе неблагоприятных. Также эта информация позволяет изучить отклик различных природных компонентов на современные климатические изменения. В данном случае речной сток является наиболее доступным для изучения. Он также позволяет реконструировать влияние климата на другие компоненты, выявить цикличность такого влияния и закономерные тенденции. Изучение данных тенденций – способ изучения наиболее глубинных основ организации любых систем.

Биологическая продуктивность – одна из важнейших характеристик ландшафта. Обычно, чем выше биопродуктивность, тем устойчивее экосистемы и ландшафт в целом. Поэтому продуктивность, которая выражает совокупность природных и антропогенных влияний на экосистемы, часто используют в качестве интегрального показателя состояния ландшафта.

Докучаев В.В. называл почвы «зеркалом ландшафта», подчёркивая таким образом, что почвенный покров является зависимым компонентом биогеоэкосистем, в то время как элементы ландшафта – ведущим фактором. Тем не менее, почвы вносят огромный вклад в общее функционирование геосистем (поглощение, отражение, рассеивание поступающих в систему веществ и энергии).

4.2 Анализ физико-географических условий формирования стока на территории Рязанской области

Условия формирования стока оценивались нами по данным о стоке шести рек, протекающих по территории Рязанской области: Ока, Гусь, Пёт, Истья, Мокша и Проня. Для расчетов использовались данные, начиная с 1970 года, для того, чтобы оценить влияние современной климатической динамики на изменение годового стока. По М. И. Будыко именно начало 1970-х гг. является объективной границей, подтвержденной глобальными наблюдениями.

Для вышеперечисленных рек были рассчитаны площади бассейнов выше створов водомерных постов (Ока – с. Половское, Гусь – д. Мелюшево, Истья – д. Поповичи, Пёт – с. Потапьево, Мокша – с. Шевали-Майданы, Проня – д. Быково). Результаты расчетов приведены в таблице 3.

Таблица 3. Площади бассейнов рек выше створов водомерных постов

Истья берет начало на восточной периферии Среднерусской возвышенности и охватывает два различных природных региона с большим участием Окско–Донской равнины.

Исток Прони находится на восточном склоне Среднерусской возвышенности, а геометрический центр бассейна реки к востоку от города Михайлова, но также в пределах данной макроформы рельефа.

Геометрический центр бассейна реки Гусь находится на границе Рязанской и Владимирской областей. Бассейн реки Гусь характеризуется низкой контрастностью рельефа и высокой облесенностью, причем гидромелиоративная преобразованность сравнительно невысока. В целом сохраняются естественные условия формирования стока. Наименее трансформирован.

Для Пёта, берущего начало на Окско-Цнинском валу, характерно высокое разнообразие природных условий. Коренными породами являются глины и известняки. Распаханность бассейна меняется от почти сплошной до полного отсутствия. Продольные профили притоков Пёта не выработаны, сохранились пороги. В пределах бассейна Пёта местами развиты карстовые процессы.

Мокша также объединяет различные по природным особенностям территории, начинаясь на западном склоне Приволжской возвышенности, протекает через территорию Пензенской области, республики Мордовия. Распаханность при этом также существенно меняется: в верховьях она достаточно высока, в среднем течении менее значительна. В качестве коренных пород в верховьях выступают известняки, в среднем течении – юрские глины. На некоторых участках течение зарегулировано плотинами малых ГЭС.

Ока берет начало в центральной части Среднерусской возвышенности на границе Орловской и Курской областей. Геометрический центр бассейна реки находится в пределах Калужской области, на западном склоне Среднерусской возвышенности, который в современных условиях является аккумулятором осадков, приходящих с Атлантического океана, тогда как восточный склон характеризуется существенно меньшим их количеством, что обусловливает различия между Окой и Проней.

Юг и юго-восток Рязанской области занимает территория, где не проводится непосредственных гидрологических измерений.

Также был рассчитан объем стока за год, его минимальные, максимальные и средние значения за 1970 – 2006 годы (таблица 4).

Таблица 4. Показатели стока для рек Рязанской области за период 1970 – 2006

4.3 Региональные гидроклиматические взаимосвязи

Закономерности взаимосвязи стока различных рек. Основными факторами являются: близость расположения рек и площадь их бассейнов (рис. 1.4.3).

Рис. 1.4.3. Коэффициент корреляции многолетней динамики стока Оки и других изучаемых рек

Исходя из рис. 1.4.3, чем больше площади бассейнов и чем ближе они расположены, тем больше коэффициент корреляции многолетней динамики стока. Согласно исследованию ученых Института географии АН, в пределах 500 км коэффициент корреляции составляет не менее 0,7 у сопоставимых по площади бассейнов. Если расстояние между бассейнами составляет 1000 км, то коэффициент убывает и даже становится отрицательным, 1500 км – вновь положительный коэффициент, что, по-видимому, обусловлено характерным размером барических систем – циклонов и антициклонов. Таким образом, пространственная взаимосвязь стока в значительной степени определяется атмосферной циркуляцией, следовательно, территориальная близость весьма важна.

Модуль стока. Объем воды, проходящий через живое сечение реки за год, является важной величиной, но информативность ее ограничена. Более географичным является показатель, характеризующий интенсивность того или иного процесса, например, интенсивность водообмена (см. приложение 8). Таким показателем является модуль стока (л*сек/км2).

а)

б)

Рис. 2.4.3. Распределение средней величины модуля стока по территории Рязанской области за период: а) 1970 – 2006; б) 1990 – 2006

           < 4,0                                   4,5 – 5,0                                  5,5 – 6,0

4,0 – 4,5                                        5,0 – 5,5                                  > 6,0

Как показано на рисунке 2.4.3 (а), модуль стока зависит и от климатических, и от геолого-геоморфологических факторов. Максимальных величин данный показатель достигает на западном склоне Среднерусской возвышенности и северо-западной Мещере. На востоке возвышенности, в бассейне Прони он существенно меньше, что связано, по нашему мнению, не только с меньшим количеством осадков (рис 4.3.3), но и с запитыванием поверхностными водами Прони горизонтов подземных вод, приуроченных к известнякам. Характер падения известняков и морфология долины Прони весьма способствует подобным утечкам поверхностных вод. То же можно сказать и про сток Истьи.

Модуль стока Мокши, бассейн которой в значительной степени находится в пределах более континентальных районов Русской равнины достаточно близок к минимальным значениям.

Поверхностный сток с Окско-Цнинского вала и Мещеры близок к максимальным значениям. Этому способствует высокое количество осадков на северо-востоке региона (рис. 4.3.3) и выпуклая конфигурация кровли коренных пород Окско-Цнинского вала.

Если сопоставить данные рисунка 2.4.3 (а) с данными по последним 15 годам (рис. 2.4.3 (б)), когда эффект потепления и увлажнения климата проявляется особенно четко, можно отметить рост модулей стока рек, который в той или иной степени проявляется почти везде, кроме бассейна Мокши. Особенно значительно увеличение модуля стока в северной части Мещеры и западе Среднерусской возвышенности. В данном обстоятельстве проявляется нарастание контрастности климата Русской равнины в условиях роста интенсивности западного переноса (запад – все более увлажнен, восток – проявляется аридизация). Причиной может служить увеличение количества осадков, однако рост температуры способен нивелировать данное увеличение.

Для всех рек, за исключением Мокши, характерно увеличение модуля стока во времени (таблица 5).

Таблица 5. Линейный тренд модуля стока в разные десятилетия

Модули стока – такие показатели, которые позволяют количественно охарактеризовать различия между изучаемыми бассейнами и степень значимости этих различий. Для этого был использован метод дисперсионного анализа, смысл которого заключается в том, чтобы сгруппировать данные, например, модули стока рек по различным бассейнам, и оценить степень значимости имеющихся различий на основании сравнения дисперсии, то есть величин колебания модуля стока от года к году. Данный метод ценен тем, что даже при одинаковых средних модулях, но существенно различающихся дисперсиях, фиксируются различия между группами, поскольку в данном случае действительно имеют место различные природные режимы. Анализ только средних величин не позволяет зафиксировать имеющиеся в реальности различия.

Таблица 6. Результаты оценки значимости различий модуля поверхностного стока по бассейнам

Результаты расчетов, приведенные в таблице 6, показывают, что значимость позиционного фактора в целом невелика и составляет в большинстве случаев менее 20%, а остальные 80% следует отнести на счет климатической нивелировки и различных случайных факторов.

Наибольшая значимость различий наблюдается при присутствии дисперсии комплексных данных по Оке, как реке, имеющей множество специфических особенностей формирования стока: Ока формирует свой сток за пределами Рязанской области, в том числе под влиянием Московского региона и обладает значительной водностью.

Внутри региона различия измеряются 15% и менее, причем исключение из комплексов данных по Среднерусской возвышенности снижает различия до 12%, а исключение данных по Мещере и учет рек только Окско-Донской равнины вообще делает различия незначительными. Это подтверждает литературные данные о принципиальных различиях поверхностного стока в пределах основных морфоструктур Русской равнины и свидетельствует о том, что ведущий фактор подобных различий в пределах небольших регионов – геолого-геоморфологический, даже при таком сравнительно малоконтрастном рельефе, как в Рязанской области.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11