CC BY
20НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология №3 2014
УДК 551.577
Канд. геогр. наук Н.В. Пиманкина *
ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА И ОПАСНОСТЬ СИЛЬНЫХ СНЕГОПАДОВ И СНЕГОВЫХ НАГРУЗОК В ГОРАХ КАЗАХСТАНА
КОЛЕБАНИЯ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ, КАРТЫ
В статье рассматриваются некоторые особенности современного климата горных районов Казахстана. Выполнен анализ и составлены карты распределения сильных снегопадов и снеговых нагрузок в горах масштаба 1:500 000. Анализ чрезвычайных ситуаций, связанных со снегом в Казахстане, показывает потенциально высокий ущерб от стихийных явлений независимо от потепления климата и охватывает территории с разной плотностью населения и объемом валового продукта.
Введение. В конце 20 - начале 21 века отмечено глобальное изменение климата. Повсеместно растет число чрезвычайных ситуаций, связанных с погодой, увеличивается ущерб. Вопросы, связанные с изменениями климата (в том числе в зимний период) и адаптации к ним, давно находятся в центре внимания ученых [2, 7, 11].
Данные последних лет о чрезвычайных ситуациях, вызванных сильными снегопадами и снегоотложениями в Казахстане, свидетельствуют о росте ущерба от стихийных явлений. Большие расходы государства и частных компаний связаны с расчисткой снежных заносов и завалов, восстановлением движения транспорта и эвакуацией людей. Причиной являются освоение новых территорий, возросшая мобильность населения, а также, возможно, климатические изменения. Требуется разработка методов управления риском экстремальных погодных явлений, включая создание карт опасности снегопадов, снеговых нагрузок, снежных заносов и снегоотложений.
Материалы и методы. В ходе работ по созданию Атласа природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в Республике Казахстан выполнен анализ временных рядов температуры воздуха, осадков и характеристик снежного покрова горных районов Ка-
* Институт географии, г. Алматы 34
захстана за период 1936... 1998 и частично 2010 гг. [1, 4]. Рассмотрены данные наблюдений более чем 300 метеорологических станций и временных постов, 450 снегомерных площадок Казгидромета, расположенных в диапазоне высот 600.3000 м. Произведена выборка данных о максимальном суточном количестве осадков (за холодный период), а также продолжительности и повторяемости числа дней с сильными снегопадами за период с 1966 по 1989 гг. Для составления карт опасности и риска сильных снегопадов и снеговых нагрузок использованы опубликованные данные натурных наблюдений Казгидромета, Института географии (ИГ) РК и методические разработки ряда организаций и отдельных авторов [9]. Проведена статистическая обработка величин средней температуры воздуха, осадков холодного периода, и величины средней из максимальных высот снежного покрова за год. На отдельных снегопунктах максимальные высоты пересчитаны в отклонения от среднего значения, которое выполнено, согласно рекомендациям ВМО.
Результаты и интерпретация. Отмечено повышение температуры воздуха в среднем за год и за холодный период (ноябрь - март) во всех высотных зонах хребтов Тянь-Шаня в пределах Казахстана. На рис. 1 показаны многолетние изменения средней температуры воздуха и осадков холодного периода (в отклонениях от нормы, рассчитанной за 1970.2000 гг.) на высокогорной станции наблюдений ИГ РК Большое Алматинское Озеро (БАО, Н = 2516 м н.у.м.).
а б
Рис. 1. Многолетний ход отклонения средней температуры воздуха (а) и сумм осадков (б) от нормы за ноябрь - март и их линейный тренд в пункте наблюдения Большое Алматинское Озеро (2516 м н.у.м.).
Заметно, что в ходе температуры воздуха за холодный период положительные аномалии преобладали. Менее уверенно можно указать на некоторое увеличение сумм осадков за ноябрь - март, начиная с 1990-х
35
годов. Анализ данных ряда станций показал, что и в других районах осадки холодного периода демонстрируют слабую тенденцию к увеличению.
Обобщенные данные позволяют сказать, что при большой межгодовой изменчивости существует определенная стабильность в выпадении суммарных осадков зимой в горах. В отдельные годы норма может быть превышена в 2 и более раз.
Для всей территории Казахстана нами выполнена оценка многолетних изменений сумм осадков за период залегания устойчивого снежного покрова (УСП) и рассчитаны линейные тренды. На рис. 2 представлено пространственное распределение коэффициентов линейных трендов сумм осадков, выпадающих за период УСП, за 1960. 2000 гг. Наибольший рост осадков отмечается на М Ванновка (Аул Т. Рыскулова), М Блинково (Тасарык), на отдельных станциях юго-восточного Казахстана (Асы, Жаланаш, Алматы). В этих пунктах рост сумм осадков достигает 10 % \ 10 лет и более от нормы, рассчитанной для соответствующей станции за период 35.40 лет.
Рис. 2. Пространственное распределение коэффициентов линейного тренда сумм осадков, выпадающих за период залегания устойчивого снежного покрова, за 1960... 2000 гг. 1 - >1,0; 2 - 0,51... 1,1; 3 - <0,5; 4 -отрицательный тренд; 5 - не определено.
Пункты с отрицательными тенденциями изменения осадков расположены в основном в межгорных долинах Алтайских гор, Калбинского хребта, Жетысу (Джунгарского) Алатау. На некоторых станциях бассейнов рек Сарысу и Торгай и в Приаралье также отмечается слабое уменьшение осадков.
36
Для анализа изменения высоты снежного покрова использованы данные маршрутных снегосъемок, проводимых в бассейнах рек Шилик, Киши Алматы и Шалкодесу. Величины высоты снега, представленные в отклонениях от среднего, были осреднены для каждого бассейна. Рис. 3 дает наглядное представление об изменчивости высоты снега в этих бассейнах. Ход Нтах в сторону положительных отклонений от базовой нормы хорошо выражен на ряде снегопунктов бассейнов среднегорной зоны.
Большая изменчивость данного параметра снежности не позволяет установить значимую трендовую составляющую в рядах данных, однако тенденций к уменьшению не наблюдается. Как показывает анализ данных наблюдений по постоянной рейке, в начале и конце холодного периода в последние годы отмечается довольно раннее и, соответственно, позднее выпадение снега, зачастую небольшой мощности и не всегда образующего устойчивый снежный покров. Однако это приводит к тому, что площадь территории, покрытой снегом, не становится меньше год от года, что вполне согласуется с выводами об усилении атмосферной циркуляции и участившихся выходах южных циклонов в осенние и весенние месяцы [5, 12].
На основании данных наблюдений Казгидромета и Института географии над снежным покровом были получены 23 эмпирические зависимости средних и максимальных снегозапасов от высоты местности, которые затем были использованы для расчета снеговых нагрузок в горных районах. Рассмотрены и нанесены на карты данные о снеговой нагрузке 5 %-ной обеспеченности, которая соответствует повторяемости веса снежного покрова, возможного 1 раз в 20 лет. Кроме того, на картах отмечены пункты (местности, урочища, участки автодорог), в которых наблюдалось опасное явление с указанием даты события, его силы, интенсивности или иной характеристики. Более подробное описание события приводится в таблицах в текстовом приложении к картам.
Подготовленные материалы позволили впервые произвести районирование горной территории. Составлены карты опасности сильных снегопадов для горных районов страны в масштабе 1:500 000, где впервые достаточно детально показано распределение средней из максимальных высот снежного покрова и прирост высоты снега за отдельный снегопад. Понятие «опасности» нами рассматривалось как ситуация, в которой происходят в данный момент или могут происходить нежелательные события, вызывающие отклонения в состоянии здоровья и жизнедеятельности человека и состоянии окружающей среды. Уточним, что опасность явления мы рассматриваем с точки зрения по-
37
тенциальнои угрозы жизни и здоровью людей, негативного влияния на жилые, промышленные, транспортные объекты, как уже в освоенных местностях с действующими сооружениями, так и в необжитых, труднодоступных, в настоящий момент, горных территориях.
(N^"40 <^0000 <^оооо
Год
40
ООО
^^^^оооо
'—I'—I'—I'—^с^с^с^с^
Год
^^^оооо ^^^оооо
Год
3
Рис. 3. Отклонения от нормы максимальной за зиму высоты снежного покрова (см) и их линейные тренды, осредненные для бассейнов рр. Киши Алматы (1), Шилик (2) и Шалкодесу (3). Отклонения рассчитаны относительно средней величины за 1970...2000 гг.
Большая часть средне- и высокогорной зоны хребтов, уже освоенных или перспективных для рекреационного освоения, строительства и эксплуатации жилых зданий и сооружений, попадает в градации значи-38
1
2
тельной и сильной степени опасности обильных снегопадов. В горной зоне число дней со снегопадами достигает максимума: хр. Каратау (Ащы-сай) - 52 случая за рассмотренный период, хр. Огем (Шуулдак) - 105, Иле Алатау (Верхний Горельник) - 54, Тарбагатай (Алексеевка) - 39, Жетысу Алатау (Аралтобе) - 46, на Алтае (Карагужиха) - 69.
Значительная повторяемость сильных снегопадов отмечается в хребтах Огем, Кыргызский, Баралдай, Каратау, Каржантау, в отрогах Таласского Алатау (Южно-Казахстанская, Жамбылская области), где наблюдается от 1 до 7.10 и более дней с сильными снегопадами. Максимальный прирост снежного покрова за сутки составляет 54 см (М Ащысай), 37 см (М Шым-кент). Своеобразным «полюсом снежности» Казахстана являются хребты Оби, Ульби, Холзун, Тигирецкий, Листвяга на Алтае (Восточно-Казахстанская обл.). За зиму здесь наблюдается до 10 и более дней с сильными снегопадами. В пос. Малая Ульба в 1981 г. отмечен 21 день с сильными снегопадами (по данным метеорологических ежемесячников Казгидромета).
Прирост снега за сутки составляет 39 см (Зыряновск), 35 см (Рид-дер). Сильные снегопады наблюдаются в южных отрогах хребта Тарбага-тай, на западе Жетысу Алатау (Алматинская обл.). В этих районах сильные снегопады отмечаются практически ежегодно, от 1.2 до 5.10 случаев в год. Максимальный прирост снега за сутки составляет 36 см (Бак-ты) и 33 см (Когалы).
Снеговые нагрузки в течение зимы вслед за увеличением высоты и плотности снега увеличиваются многократно, достигая максимума, как правило, весной. В Казахстане в многоснежные годы снеговые нагрузки в районах с устойчивым накоплением снега превышают средние многолетние значения на 50. 100 %. В обычно малоснежных южных районах превышение может составить 200. 300 %.
В горных районах Казахстана наблюдается наибольшая изменчивость величин снеговых нагрузок. В долине р. Громотуха (приток р. Ульби) в экстремальные по снежности годы на высоте 1400 м вес снежного покрова достигает 18 кПа за счет метелевых и снегопадных отложений.
Автором составлены карты районирования горной территории Казахстана по снеговой нагрузке в масштабе 1:500 000. В качестве примера на рис 4 показана карта опасности снеговых нагрузок для Алтая.
39
Рис. 4. Карта опасности снеговых нагрузок на Алтае. Условные обозначения: степень опасности снеговых нагрузок: слабая (менее 0,5 кПа); незначительная (0,5...0,7); умеренная (0,7...1,0); значительная
(1,0... 1,5); сильная (1,5. 3,0); очень сильная (более 3,0 кПа).
На северном склоне Иле Алатау максимальные наблюдавшиеся снеговые нагрузки с поднятием вверх от 1000 до 4000 м изменяются от 0,6.1,2 до 6,5 кПа.
В горах Восточного Казахстана наибольшая опасность снеговых нагрузок характерна для бассейнов рек Оби, Ульби, Буктырма, снеговые нагрузки в диапазоне высот от 600 до 3000 м изменяются от 1,6 до 12 и более кПа. В Жетысу Алатау наибольшей заснеженностью отличаются бассейны рек, расположенные на макросклонах западной и юго-западной ориентаций - Коксу, Каратал. На высотах 2000... 2200 м снеговые нагрузки достигают 3,0 кПа. В отрогах хребтов Кунгей и Терискей Алатау (бассейны рек Текес, Каркара, Шарын, Шалкодесу), в орографически закрытых Кегенской и Те-кесской котловинах, степень опасности снеговых нагрузок незначительная и большую опасность представляет метелевый перенос. Повышенное снегонакопление характерно для верховьев р. Темирлик.
В Кыргызском хребте наиболее заснежены бассейны рр. Мерке и Аспара. В хребте Каратау наибольшие снеговые нагрузки наблюдаются в районе рудника Ащысай. Здесь норма 1,0 кПа может быть превышена в 2.3 раза. Сильные зимние ветры перераспределяют снег, и опасность снеговых нагрузок возрастает. На западных и юго-западных склонах хребта Огем вес снежного покрова достигает больших значений и на высотах 3600.3800 м снеговые нагрузки могут составить 8 и более кПа. Большин-40
ство населенных пунктов, расположенных в предгорьях хребтов Баралдай, Каржантау, Огем, гор Алатау и Кишиаксу, находятся в зоне умеренной и значительной опасности снеговых нагрузок. В многоснежные годы средние показатели могут быть превышены в 2.. .3 и более раз.
Используя карту расселения и откорректированную карту плотности населения страны (составленные В.П. Благовещенским), была сделана попытка анализа возможного ущерба от опасных явлений зимнего периода, связанных со снегом. Для обширных районов, обозначенных как «ненаселенные территории» и «постоянного населения нет», характерна незначительная и слабая опасность сильных снегопадов.
Это, прежде всего, пустынные и полупустынные районы, где повторяемость сильных снегопадов очень мала, и риск от возникновения данного явления низкий. Соответственно, опасность снеговых нагрузок оценивается как слабая.
Наибольшая площадь территории страны подвержена умеренной опасности сильных снегопадов. Эта территория включает как мало- и слабозаселенные районы, так и урбанизированные территории с плотностью населения более 100 чел/км2. При этом повторяемость данного явления высока в предгорных и горных районах востока, юга и юго-востока страны. Обширные области относятся к зонам повышенного и высокого риска сильных снегопадов. Это районы Восточно-Казахстанской, Алматинской и ЮжноКазахстанской областей с плотностью населения градаций «2.10» и «10.50», а также более 100 чел/ км2. Для этих же районов характерна сильная степень опасности снеговых нагрузок и снегоотложений (рис. 5).
Рис. 5. На фото справа - снеговые отложения в районе гляциологической станции «Ледник Туйыксу» ИГРК, 5 апреля 2010 г. Фото В. Мишенина. Слева - снежные заносы в пос. Поперечное (долинар. Оби, Алтай). Декабрь 2006 г. Фото Ю. С. Боева.
Полупустынные и пустынные районы, отнесенные к градациям «ненаселенные» и «постоянного населения нет», фактически являются зонами транзита, через которые проходят пути сообщения разных категорий, и независимо от плотности населения вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций здесь высока (не исключается гибель людей). Причиной
41
этого являются ветры и сильная метелевая деятельность на обширных территориях, включая равнины, предгорья и низкогорья. Даже при малом количестве твердых осадков и слабой опасности сильных снегопадов ме-телевый перенос существенно осложняет, а иногда полностью прерывает работу и эксплуатацию автомобильных и железных дорог.
Интерес представляет сопоставление карт опасности снегоотложе-ний с картой валового регионального продукта. Становится ясно, что все области Казахстана с разной плотностью населения и разным объемом валового продукта подвержены разной степени опасности снежных заносов и нарушения обычного ритма жизни. В зону постоянной опасности попадают все территории с объемом валового продукта от 1 000 до 2 000 и более млн. тенге. Ежегодно возникает и будет возникать угроза перерыва межгосударственного и внутриреспубликанского сообщения.
Сообщения, публикуемые в СМИ и на сайте Казавтодора [6, 8], свидетельствуют о ежегодно возникающих чрезвычайных ситуациях, связанных со снегом. Так, в феврале 2005 г. в Жамбылской области из-за обильных снегопадов была прервана связь с отдаленными населенными пунктами и животноводческими зимовками, останавливался городской транспорт, закрывались участки трассы, имелись человеческие жертвы. Общий ущерб составил более 4 млрд. тенге. 11 февраля 2012 г. в селах Шакпак, Жанаталап и Бестогай Байдибекского района 53 дома были занесены снегом, толщина которого достигала 5 м.
8-9 марта 2010 г. остановлено движение 9 поездов в направлении Семей - Алматы, Актогай - Достык - Урумчи, количество пассажиров - 2436 чел. [6].
Вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций велика в Южно-Казахстанской и Жамбылской областях, где высока плотность населения, находится много промышленных объектов, проходит автотрасса республиканского значения Алматы - Ташкент. Не менее 60 км общей длины трассы подвержено снежным заносам. В результате сильных снегопадов и последующего массового схода лавин в горных районах Восточно-Казахстанской, Алматинской областей движение останавливается на несколько часов или даже несколько суток, так как расчистка завалов требует много времени.
В этой связи, требует более пристального внимания учет максимальных снеговых нагрузок при проектировании курорта Кокжайлау. Согласно проекту, предполагается сооружение 3 ресторанов и около 20 зданий различного назначения при максимальном присутствии 12 тыс. чел. отдыхающих и персонала в сутки [3]. В многоснежные зимы 1966, 1969, 1987, 2004 гг. средняя толщина снежного покрова в долинах
42
рр. Верхний Горельник, Чимбулак превышала 100 см. Приращение высоты снежного покрова за снегопад на М Верхний Горельник в марте 1966 г. составило почти 60 см. Данные факты не нашли отражения в ТЭО курорта [10]. А ведь создаваемые снеговые нагрузки превышают 3 кПа, при этом возможно разрушение сборных зданий, складов, крытых стоянок, обрушение карнизов и крыш, что создает угрозу жизни людей.
Заключение. Оценка изменения некоторых климатических характеристик горных территорий Казахстана дает возможность утверждать, что увеличение средней температуры воздуха в холодный сезон года не является показателем уменьшения снежности территории. За последние 10 лет в различных местах отмечены аномальные снегопады и повышенные снеговые нагрузки и снегоотложения. Районирование территории Казахстана по степени опасности сильных снегопадов и снеговых нагрузок показало, что ареалы со значительной и сильной степенью опасности приурочены к горным районам. Нанесенный ущерб зависит во многом от степени хозяйственного освоения, а также подготовленности территории и населения к экстремальным явлениям. При современной интенсивности туристско-рекреационной деятельности возможно увеличение степени опасности и риска освоения горной территории, что не всегда находит отражение в предпроектной документации. Географическое положение Казахстана не оставляет сомнения в том, что даже в условиях глобального потепления, население и хозяйство страны в ближайшие десятилетия будет подвержено воздействию опасных явлений, связанных со снегом.
Работы выполнены при поддержке программы научно-прикладных исследований МОН РК «Создание Атласа природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в Республике Казахстан».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Атлас природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в Республике Казахстан. - Алматы: Казгеодезия, 2010. - 264 с.
2. Борзенкова А.В., Шмакин А.Б. Изменения толщины снежного покрова и суточной интенсивности снегопадов, влияющие на расходы по уборке магистралей в российских городах. // Лед и Снег. - 2012. - .№2(118). - С. 59-70.
3. Горнолыжный курорт Кокжайлау. ОВОС (книга 2) [Электрон. ресурс]. -2014. - URL: http://www.almatytourism.kz (дата обращения: 24.04.2014)
4. Ежегодники по снежному покрову. - Л.: Гидрометеоиздат, Вып. 18. 1950-1964.
43
5. Кононова Н.К. Календарь смены ЭЦМ за 1899-2012 гг. [Электрон. ресурс]. - URL: http://www.atmospheric-circulation.ru (дата обращения 20.06.2013).
6. Минтранском распространил информацию по ограничениям на автодорогах [Электрон. ресурс]. - URL: http://www.kazavtodor.kz (дата обращения 20.02.2012)
7. Олейников А.Д., Володичева Н.А. Экстремальные зимы 20-21 вв. как индикаторы снежности и лавинной опасности в условиях прошлого и прогнозируемого изменений климата // Лед и Снег. - 2012. - №3 (119). - С. 52-57.
8. Происшествия за 2005 г. [Электрон. ресурс]. - 2005. - URL: http://www.inform.kz (дата обращения 31.03.2010)
9. Северский И.В., Благовещенский В.П. Лавиноопасные районы Казахстана. - Алма-Ата: «Наука», 1990. - 172 с.
10. ТЭО лыжного курорта «Кокжайлау». ПредОВОС, т.1, ред. 3.2. [Электрон. ресурс]. - 2012. - URL: http:\\www.almatytourism.kz (дата обращения 24.04.2014)
11. Шмакин А.Б. Климатические характеристики снежного покрова Северной Евразии и их изменения в последние десятилетия. // Лед и Снег. - 2010. - № 1(109). - С. 43-57.
12. Pimankina N., Kononova N.K., Yeriskovskaya L.A. Analysis of the influence of atmospheric circulation onto the fluctuations of the Tuyuksu Glacier mass balance (Ile Alatau mountains) // Abstract Proceedings. Davos Atmosphere and Cryosphere Assembly DACA-13. July 8-12, 2013. - P. 1116.
Поступила 22.05.2014 Геогр. гылымд. канд. Н.В. Пиманкина
ЦАЗАЦСТАН АУЛАРЫНДАГЫ ЦАР ЖYКТЕМЕЛЕРI, ЦАУ1ПТ1 ^ШТ1 ЦАР КЭШКШДЕР1 МЕН КЛИМАТТЫЦ ЭЗГЕР1СТЕР
Мацалада Цазацстанныц таулы аудандарындагы цаз1рг1 климаттыц б1рнеше аймырамшъглыцтары царастыръглган. 1:500 000 масштабта таулардагы цар ЖYктемелерi мен кушт1 цар квшктдертщ орналасу картасы цурыглып жэне оган талдау жасалды. ТЖ талдауы жалпы втм квлемi мен халыцтыц орналасу тыгыздыгына байланысты емес Цазацстандагы жойцын ц^былыстардан болатын жогаргы шыгынды кврсетедi.
44
