CC BY
60
ПРИРОДА И ЭКОЛОГИЯ
УДК 551.482.6(470.25)
Н. С. Ахмедова
МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КАРСТОВЫХ ОЗЁР ПСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
В работе исследуются морфометрические характеристики (площадь зеркала, объём, средняя и максимальная глубина и др.) котловин карстовых озёр, расположенных в Псковской области. В качестве натурных данных использованы данные по 632 карстовым озёрам, собранные в обширной авторской базе WORLDLAKE по озёрам и водохранилищам мира. Рассчитаны и проанализированы соответствующие статистические оценки.
Ключевые слова: морфометрические характеристики, карстовые озёра, площадь зеркала, объём, средняя глубина, максимальная глубина, статистические оценки, авторская база данных WORLDLAKE.
Карстовые озёра (КО) встречаются во многих районах мира: на Балканах, Пиренеях, в Альпах, Татрах, в Амазонии и др. В России КО распространены на территории Архангельской и Вологодской областей, Республики Якутия-Саха, Поволжья и др. Многочисленные КО встречается на территории Псковской области. Лимнологический режим КО заметно отличается от озёр другого происхождения, прежде всего, за счёт значительной доли подземного стока-притока в их водном балансе. Этим, в частности, объясняются «внезапные» изменения уровня и даже исчезновение КО. Тем не менее, КО и, в частности, их морфометрия, изучены недостаточно, а сведения о них не обобщены и разбросаны по литературе. В работе исследуются морфометрические характеристики котловин КО, расположенных на территории Псковской области. В качестве основных морфометрических характеристик озёр выбраны площадь зеркала (А), объём котловины (V), максимальная (Нт) и средняя (Иа) глуби-
на. Основное внимание уделено рассмотрению традиционных безразмерных лимнологических показателей (см., например, [3; 7]): коэффициенты ёмкости котловины
И
(И *=—- ), а и
И т
открытости
И
(И *=—^ )
Л112
озера.
Исходные данные
Для анализа использованы данные по 632 КО, расположенным на рассматриваемой территории, собранные в авторской базе WORLDLAKE по озёрам и водохранилищам мира [6; 9; 10]. Наряду с упомянутыми озёрами, база WORLDLAKE содержит обширные литературные лимнологические данные для
более чем 50.000 естественных и 8.000 искусственных «лимнологически изученных» озёр мира. Под последними понимаются озёра, в которых когда-либо проводились какие-нибудь лимнологические измерения [9]. База литературных источников HYDROMET, использованных для построения базы WORLD-LAKE, содержит более 5.700 наименований.
Следует заметить, что полный набор морфометрических характеристик имеется
далеко не для всех даже крупнейших из рассматриваемых КО.
Рассчитанные статистические оценки
Рассмотрим рассчитанные статистические оценки морфометрических характеристик КО. Площади КО в среднем 1-1,5 кв. км. Исключение составляет оз. Нечерце (15,5 кв. км; 56.13° с. ш., 28.51° в. д.) (табл. 1).
Таблица 1
Некоторые морфометрические характеристики крупнейших (по площади) карстовых озёр, расположенных на территории Псковской области
Озеро Область /республика A (км2) V (км3) Я (м) H (м) m х '
Нечерце Псковская обл. 15.5 0.0465 3 8
Сенницы Псковская обл. 9.62 0.0481 5 6.3
Усвай Псковская обл. 9.54 0.0382 4 6
Черное Псковская обл. 9.2 0.0202 2.2 5.2
Ширское Псковская обл. 9 0.0315 3.5 11.5
Каменное Псковская обл. 8.7 0.0261 3 7
Осино Псковская обл. 8.12 0.0325 4 10
Неведро Псковская обл. 8 0.032 4 10
Ордово Псковская обл. 8 0.048 6 9
Усминское Псковская обл. 7.58 0.0455 6 10
Рис. 1 показывает оценку интегрального статистического распределения числа озёр N (здесь N — число озёр с площадью >Ао) от их площади А. Как видно из рис. 1, число озёр следует степенному распределению: значение N обратно пропорционально их площади. Причём на участке площадей 0,210 кв. км показатель степени близок к «-1.0», что соответствует региональным и глобальному распределениям площадей озёр, рассмотренных в [4; 5; 8; 12].
Значения коэффициента ёмкости котловины КО н
н *=—-
а нт
меняются в широких пределах: от 0.06 до 3. Однако статистическое распределение значений близко к нормальному (рис. 2). Об этом же свидетельствует отчётливая мода (0.50) на гистограмме распределения значений, а также близость моды и среднего значения (0.56).
Предварительный анализ показал отсутствие статистически значимой корреля-
Рис. 1. Оценка интегрального статистического распределения числа карстовых озёр N (Ы0 — число озёр с площадью >А0) от их площади А. Анализируются 625 карстовых озёр. Кривая показывает наклон для статистического распределения площадей озёр мира из [5].
ции значений Л и И . При этом значения коэффициента открытости озера
мым (например, в результате аэрофотосъемки) значениям А (рис. 4).
н
Н *=
т а1/2
меняются от 1 до 57. Однако в отличие от распределений значений коэффициентов Н *, интегральное статистическое распределение значений Н * обнаруживает выраженный степенной характер (рис. 3).
В частности на участке значений от 1 до 57 оно хорошо аппроксимируется уравнением:
н
N =С •(—— )С (1)
а11 2’
где N - число озёр со значением >
н
С;=3095, С= -1.29 — безразмерные регрессионные коэффициенты.
Значения Л и V статистически зависимы, поскольку объём озера определяется как V=Л•Иa. Тем не менее, регрессия, связывающая значения Л и V, полезна для практических целей, поскольку позволяет оценить значения V по сравнительно легко получае-
Заключение
Проведённое исследование морфометрических характеристик карстовых озёр, расположенных на территории Псковской области, позволяет сформулировать следующие основные выводы:
1) статистическое распределение площадей озёр подчиняется обратной степенной зависимости, т. е. число озёр растёт обратно пропорционально их площади;
2) статистическое распределение значений коэффициента ёмкости котловины И* близко к нормальному с преобладающими значениями 0.06-3. Это указывает на то, что преобладающие формы озёрных котловин меняются от конусообразной до формы шарового слоя;
3) статистическое распределение показателя открытости котловин Ит* подчиняется степенному закону, т. е. в рассматриваемом регионе преобладают озёра с открытыми котловинами, что способствует их ветровому перемешиванию, а число таких озёр быстро растёт с уменьшением значения коэффициента открытости;
4) рассчитанная регрессия между значениями Л и V позволяет оценивать неиз-
250
си со о
о 200
О
® 150 8
Ц
| 100
* 50
0
N=580 озер
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2.1 2.3 2.5 2.7 Н*а, коэфффициент емкости котловины
Рис. 2. Гистограммы повторяемости значений коэффициентов (показателей) ёмкости котловины
Н *=-
(снизу) для 580 КО соответственно.
со
о
о
со
о
си
г
5
ч ч
о
и
0.1
10000 П
1000 -
100 -
10 -
1 10
Н*т, коэффициент открытости
100
Рис. 3. Оценка интегрального статистического распределения числа карстовых озёр N0 N0 - число озёр
нт нт
со значением > 1/2 ) от их коэффициента открытости Нт*= 1/2 . Анализируются 595 КО.
*
1
ю
Ai
0.0001
Рис. 4. Регрессионная зависимость между площадью зеркала А и объёмом котловины V для 585 КО
1. Ахмедова Н. С., Рянжин С. В. Морфометрические особенности карстовых озёр бассейна Верхней и Средней Волги // Известия Русского географического общества, 2009. Т. 141. Вып. 2. № 6. С. 41-47.
2. Ахмедова Н. С. Особенности морфометрического строения различных типов карстовых озёр // География: проблемы науки и образования. LXIII Герценовские чтения. Материалы ежегодной Всероссийской научно-методической конференции, Санкт-Петербург, 22-24 апреля 2010 г. СПб. : Полиграф-Ресурс, 2010. С. 360-362.
3. Китаев C. П. Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. Петрозаводск : Карельский научный центр РАН, 2007. 395с.
4. Рянжин С. В. Распределения озёр и рек мира по размерам, рассчитанные из базы данных WORLDLAKE // Охрана и рациональное использование Ладожского озера и других больших озёр. Матер. 4-го Междун. симпозиума по исследованию Ладожского озера и других великих озёр, Великий Новгород, 2-6 сентября 2002, СПб. : Изд. СПбГУ, 2003. С. 435-441.
5. Рянжин С. В. Новые оценки глобальной площади и объёма воды естественных озёр мира // До-
клады РАН. 2005. Том 401. № 2. С. 253-257.
6. Рянжин С. В., Ульянова Т. Ю. Геоинформационная система для озер мира - ГИС «Озёра Мира»
(GIS WORLDLAKE) // Доклады РАН. 2000. Том 370. № 4. С. 542-545.
7. Hakanson L. A. Manual of Lake Morphometry, Berlin. Springer, 1981. 78 pp.
8. Ryanzhin S. V Size distribution of world lakes and rivers derived from WORLDLAKE database. 2003, In: (eds.) H. Simola, Terzhevik A. Yu., M. Viljanen and I. J. Hopolainen, 4th Intern. Lake Ladoga Symposium, Velikiy Novgorod, Russia, 2-6 Sep. 2002; Joensuu : Joensuun Yliopisto, 496-502 pp.
9. Ryanzhin S. V., Straskraba M. Geographical information system of the world lakes (GIS WORLDLAKE) for limnological studies // SIL Newsletters. 1999. V. 27. P. 10.
10. Ryanzhin S. V., Straskraba M., Geller W. Developing WORLDLAKE - Database and GIS for limnological studies., In: Proc. 9th Intern. Confer. Conservation & Management of Lakes, Session 5, Otsu 10-15 Nov, 2001. P. 25-28.
вестные объёмы озёр по известным площадям зеркала;
для крупнейших по площади озёр в литературе отсутствуют данные по объёму котловин, максимальной и средней глубине, максимальной длине и ширине, длине береговой линии и т. д.
5) следует отметить недостаточную изученность озёр. В частности, данные по мор-фометрии многих озёр фрагментарны. Даже
Литература
N. S. Ahmedova
MORPHOMETRIC CHARACTERISTICS OF KARST LAKES IN PSKOV REGION
Morphometric characteristics (surface area, volume, average and maximum depth, etc.) of the karstic lakes hollows located in Pskov region. The study is based on original data on 632 karstic lakes taken from the extensive authors ’ database WORLDLAKE developed for natural and man-made world lakes. Relevant statistical estimates are calculated and analyzed.
Key words: morphometric characteristics, karstic lakes, surface area, volume, average depth, maximum depth, relevant statistical estimated, authors’ database WORLDLAKE.
