CC BY
41
9. Luchickaya O.A., Lichko V.I. Vliyanie dlitelnogo primen-eniya udobrenij na soderzhanie tyazhelyx metallov i kaliya v seroj lesnoj pochve // Agroximiya. 2005. № 10. S. 31-34.
10. Mineev V.G., Gomonova N.F. Nakoplenie tyazhelyx metallov v pochve i postuplenie ix v rasteniya v dlitelnom agroximicheskom opyte // Doklady RASXN. 1993. № 6. S. 20-22.
11. Prosyannikov V.I. Ekologo-agroximicheskaya xara-kteristika pochv pashni yugo-vostoka Zapadnoj Sibiri po soderzhaniyu tyazhelyx metallov // Plodorodie. 2014. № 5. S. 41-43.
12. Protasova N.A., Gorbunova N.S. Soedineniya cinka, nikelya, svinca i kadmiya v obyknovennyx chernozemax Kamennoj stepi pri dlitelnom primenenii udobrenij i fosfo-gipsa // Agroximiya. 2010. № 7. S. 52-61.
13. Ovcharenko M.M., Shilnikov I.A., Aristarxov A.N. i dr. Tyazhelye metally v sisteme pochva-rastenie-udobrenie / Pod red. M.M. Ovcharenko. M.: Proletarskij svet, 1997. 290 s.
14. Firsov S.A., Baranova T.L., Firsov S.S. Ekologicheskij monitoring bezopasnosti pochv po soderzhaniyu tyazhelyx metallov // Agroximicheskij vestnik. 2014. № 3. S. 5-7.
15. Chernyx N.A., Ovcharenko M.M. Tyazhelye metally i radionuklidy v biocenozax. M.: Agrokonsalt, 2002. 198 s.
16. Yakimenko V.N., Konarbaeva G.A. Transformaciya fonda tyazhelyx metallov seroj lesnoj pochvoj v agrocenoze II Agroximiya. 201б. № 4. S. б1-б9.
17. Balans tyazhelyx metallov v dernovo-podzolistoj pochve pri dlitelnom primenenii sredstv ximizacii v ra-jone intensivnogo razvitiya promyshlennogo proizvodst-va I Chernyx N.A., Ladonin V.F., Chernyx I.N., Kirpichnikov N.A., Efremov V.F., Chovzhik V.N. II Agroximiya. 1994. № S. S. 5б-б5.
18. Balans tyazhelyx metallov v agrocenozax derno-vo-podzolistyx pochv I Prazdnikov S.S., Aristarxova G.G., Aristarxov A.N., Xaritonova A.F. II V sb.: Plodorodie pochv i kachestvo produkcii pri biologizacii zemledeliya. M.: Kolos, 199б. S. 294-305.
19. Evtyuxin V.F. Ekologicheskaya ocenka zagryazneniya agrolandshafta Ryazanskoj oblasti tyazhelymi metallami: av-toref. dis. ... kand. s.-x. nauk, 1998. 2б s.
20. Obuxov A.N., Popova A.L. Balans tyazhelyx metallov v agrocenozax dernovo-podzolistyx pochv i problemy moni-
toringa // Vesti Moskovskogo universiteta. Ser. 17 «Pochvove-denie». 1992. № 3. S. 31-39.
21. Sistema agroekologicheskogo monitoringa zemel sel-skoxozyajstvennogo naznacheniya / Sychev V.G., Efremov E.N., Lunev M.I., Kuznecov A.V. M.: Rosselxozakademiya, 2006. 79 s.
22. Metodicheskie ukazaniya po provedeniyu lokalnogo monitoringa na repernyx i kontrolnyx uchastkax. M.: FGNU «Rosinformagrotex», 2006. 76 s.
23. Metodicheskie ukazaniya po provedeniyu kompleks-nogo monitoringa plodorodiya pochv zemel selskoxozyajst-vennogo naznacheniya. M., 2003. 195 s.
24. Byulleten Geograficheskoj seti opytov s udobreni-yami. Vyp. 8. Plodorodie paxotnyx pochv Rossijskoj Federacii (po dannym lokalnogo monitoringa). M.: VNIIA, 2010. 52 s.
25. Byulleten Geograficheskoj seti opytov s udobreniya-mi. Vyp. 20. Podvizhnye formy tyazhelyx metallov v paxotnyx pochvax Rossii v 2002-2012 gg. (po dannym lokalnogo monitoringa). M.: VNIIA, 2015. 43 s.
26. Kabata-Pendias A., Pendias X. Mikroelementy v pochvax i rasteniyax. M.: Mir, 1989. 439 s.
УДК 63:551.506.3(571.6)
Галина Соколова,
кандидат географических наук, старший научный сотрудник, Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИВЭП ДВО РАН), г. Хабаровск
К РАЗРАБОТКЕ ДОЛГОСРОЧНОГО АГРОКЛИМАТИЧЕСКОГО ПРОГНОЗА ОПАСНЫХ ДЛЯ УРОЖАЙНОСТИ ЯВЛЕНИЙ (НА ПРИМЕРЕ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА)
В статье рассматриваются природные явления в Приамурье (наводнения, засухи с лесными пожарами) за весь период наблюдений, опасные для урожайности сельскохозяйственных культур, с целью их долгосрочного прогноза без учета прогноза погоды. На основе статистических данных впервые в агроклиматологии представлены результаты исследований по установлению циклической ритмичности в режиме паводков на Амуре, отражающем дождливые или засушливые сезоны года, а также по выявлению прогностической зависимости показателей засухи (лесных пожаров) от теплового состояния поверхности океанов — Северной Атлантики и северо-западной части Тихого океана. Основной вывод автора — возможность применения полученных результатов для разработки долгосрочного агроклиматического прогноза опасных природных явлений, важность которого обозначена в «Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации».
S u m m a r y
The article deals with natural phenomena in the Amur region (floods, droughts, forest fires) for the entire period of observation, threatening crop yields, with a view to long-term forecast, excluding the weather forecast. On the basis of statistical data for the first time in agroclimatology presented the results of studies on the establishment of a cyclic rhythm of the Amur-river, reflecting the rainy and dry seasons, and to identify prognostic indicators depending drought (forest fires) of the thermal state of the surface of the oceans — the North Atlantic and northwestern Pacific. The main conclusion of the author — the possibility of using the results to develop a long-term agro-climatic forecasting of natural hazards, the importance of which is indicated in the «Russian food security Doctrine».
Ключевые слова: Приамурье, наводнения, засухи, лесные пожары, циклические ритмы, прогностические зависимости. Keywords: Amur region, floods, droughts, forest fires, the cyclical rhythms, prognostic depending on.
Введение
В специальной литературе продолжается обсуждение вопросов, обозначенных в «Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации» 2010 г., стратегической целью которой является обеспечение граждан безопасной сельскохозяйственной, рыбной и иной продукцией и продовольствием на долгосрочную перспективу. Одна из основных задач, поставленных в Доктрине — «своевременное прогнозирование, выявление и предотвращение внутренних и внешних угроз продовольственной безопасности, минимизация их негативных последствий, независимо от изменения внешних и внутренних условий». Это относится и к особо опасным природным явлениям, таким как разливы рек (наводнения) с длительным стоянием воды на пойменных лугах, продолжи-
тельная летне-осенняя межень в период засух и лесных пожаров, возникающих в сельскохозяйственных районах, где поля граничат с лесными массивами.
Необходимость прогнозов большой забла-говременности заставляет искать иные пути решения задачи, так как существующие методы прогнозирования водности рек (наводнений и маловодий) и пожарной опасности в лесах имеют общую метеорологическую основу, то есть «прогноз на прогнозе» — метеорологическом прогнозе осадков и температуры воздуха, что существенно снижает их эффективность.
Сравнительный анализ результатов опубликованных работ в этой области за последние десятилетия с целью выявления возможности использования их для разработки долгосрочного агроклиматического прогноза возникновения
опасных явлений (наводнений, маловодий, лесных пожаров) в сельскохозяйственной зоне бассейна Амура без учета прогноза погоды является главной задачей проведенных исследований.
Состояние вопроса
Долгосрочный прогноз угрозы возникновения лесных пожаров (или отсутствие этой угрозы) в сельскохозяйственной зоне Амура, где участки примыкают к лесным массивам, основан в настоящее время только на прогнозе погоды, однако, как отмечают специалисты, «надежность долгосрочных метеорологических прогнозов осадков весьма мала и не отвечает требованиям их практического использования» [5, с. 53]. Разработанные ранее доктором сельскохозяйственных наук Л.И. Сверловой (в соавторстве) [14] методы прогноза количества очагов лесных
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 6 / 2016
www.mshj.ru
НАУЧНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННЫМ КОМПЛЕКСОМ
Ш
пожаров по отдельным лесхозам оказались не приемлемыми на практике из-за слабой обоснованности, не имеющей оценки на независимом материале, а также малых территорий, на площади которых выявление прогностической закономерности практически невозможно. Позднее Л.И. Сверлова [13] дополняет свой метод дифференцированным подходом к оценке классов пожарной опасности в лесу по условиям погоды — учет скорости ветра по разработанной ею схеме.
В целом в бассейне Амура, по данным дальневосточных ученых [2, 3], на сельскохозяйственные земли приходится почти 20% территории бассейна, но основная доля обрабатываемых угодий расположена на китайской стороне Амура. Луга и кустарники занимают в совокупности также около 20% площади всего бассейна Амура. В российской части амурского бассейна основные массивы земель, используемых в сельскохозяйственном производстве, находятся в Читинской области (38,2 тыс. км2), где протекают Шилка и Аргунь, от слияния которых берет свое начало Амур, и Амурской области (25,1 тыс. км2), расположенной на левобережье Среднего Амура. Мелиорированные сельскохозяйственные земли преобладают в Приморском крае (правобережье Уссури), что связано с возделыванием риса в ряде приграничных районах края. Освоены они всего на 9,1% от всех орошаемых земель бассейна Амура (для сравнения — в Китае освоенность таких земель составляет 90,9%). Неме-лиорированные сельскохозяйственные земли (пашни, сенокосы, пастбища, залежные земли) преобладают на китайской стороне бассейна Амура (76,0%), а на российской части — всего на 23,3% всей территории амурского бассейна.
Для территории Приамурья в 1980-х годах разрабатывались методы оценки и прогноза средней урожайности сельскохозяйственных культур [10, 11, 12]. Методы прогноза основаны на расчете количественных характеристик зимней атмосферной циркуляции, которые, по мнению автора, во многом определяют агрометеорологические условия периода вегетации растений. Приводится схема «Атмосферная циркуляция — погода — урожай», по которой автором рассматривается зависимость урожая от погодных условий, а погодных условий от атмосферной циркуляции. Рассматривается динамика уровня урожайности зерновых культур и сои на территории Восточная Сибирь — Дальний Восток от солнечной активности (чисел Вольфа) с 1964 по 2000 гг. Однако методы не нашли своего практического применения в сельском хозяйстве Приамурья, так как синоптическая основа этих методов лишний раз подчеркивает необходимость учета общего прогноза погоды (осадков и температуры воздуха).
От продолжительности стояния воды на пойменных луговых почвах в долине Амура и его притоков (2-3 месяца) зависит процесс переноса тяжелых металлов в системе почвы — вода — донные отложения, отражаясь на изменчивости содержания гумуса и кислотности почв. По данным С.И. Левшиной [6], гумусовые кислоты речных вод российской части бассейна Амура в значительной степени связывают растворенные металлы. В луговых растениях, находящихся под небольшим слоем воды разлившейся реки, не прекращается процесс фотосинтеза, что подтверждается в солнечные часы выделением с
МСХЖ — 60 лет!
листовой поверхности воздушных пузырьков кислорода, которые «сбивают» с листьев на почву илистые частички, осаждающиеся на растениях при подъеме мутной воды в период дождевых паводков [22].
После освобождения поймы от воды, на ее поверхности остается слой плодородного наил-ка, который, накапливаясь из года в год, служит материнской основой формирующихся луговых почв, ценных для сельского хозяйства. При скашивании травостоя на сено в обширных луговых угодьях на пойме Амура основная часть биомассы остается в почве, обеспечивая жизнедеятельность фауны и микрофлоры, поддерживая процесс образования и накопления почвенного гумуса. Поэтому аграрникам важен гидрологический прогноз продолжительности стояния воды на пойме Амура, а не только прогноз погоды.
Очевидно, что в периоды маловодных лет с продолжительной летне-осенней меженью, которые чередуются с ритмами многоводных периодов, выявленными в режиме Амура статистически [16], пойменно-луговые почвы сильно страдают от засух. Обычно при таких засушливых условиях, неблагоприятных для сельского хозяйства, массово вспыхивают лесные пожары, охватывающие обширные территории, включая сельскохозяйственные зоны бассейна Амура [8, 19].
Для рационального использования пойменных (заливных) земель Амура в сельскохозяйственном производстве, а также планирования грузоперевозок с продуктами питания в труднодоступные населенные пункты необходимо еще весной иметь прогноз водности реки в летне-осенний период с вероятностью возникновения угрозы (или ее отсутствия) затопления верхней, средней или только низкой поймы. Обычный гидрологический метод прогноза дождевого стока, основанный на учете запасов воды в руслах рек, не может обеспечить необходимую заблаго-временность, нужны новые подходы в разработках. На это указывают гидрологи-прогнозисты Амура 1950-1980-х годов (в том числе автор данной статьи): время добегания стока для Нижнего Амура составляет 20-25 дней, а для наиболее
важного в сельскохозяйственном производстве Среднего Амура — всего 7-10 дней [20].
Заблаговременное предсказание продолжительности стояния воды на пойме (кратковременное или длительное) базируется на долгосрочном гидрологическом прогнозе наивысших годовых уровней воды, характеризующих пики дождевых паводков, как в период наводнений, так и при суровых засухах и, как следствие, возникающих лесных пожаров. Таким образом, подтверждается актуальность прогностических разработок в этом направлении, которую можно объяснить отсутствием в сельском хозяйстве «собственного» метода долгосрочного прогноза агроклиматических (агрометеорологических) условий возделывания основных сельскохозяйственных культур.
Ориентируясь только на прогнозы погоды с заблаговременностью 1-3-5 дней, аграрники часто не удовлетворены их эффективностью, тем более на долгосрочную перспективу. Поиску других научных подходов в долгосрочном прогнозировании засушливых и дождливых сезонов вегетации без учета метеорологического прогноза осадков и температуры воздуха посвящено данное исследование.
Район исследований
Исследования с целью долгосрочного прогноза засушливых или дождливых сезонов года выполнены на примере территории Приамурья, включая Хабаровский край, Еврейскую автономную область (ЕАО) и Амурскую область. Источником написания этого раздела послужили, в том числе, сайты Зооинженерного факультета МСХА [21].
Бассейн Амура располагается на востоке Азии между 42-56о с.ш. и 109-141° вд протяженность его с востока на запад более 3000 км и с севера на юг около 1500 км. Площадь бассейна 1856 тыс. км2 (рис. 1). Рельеф бассейна преимущественно горный, на территории преобладают хвойно-широколиственные леса. Климат мус-сонный, характеризуется холодной сухой зимой и теплым влажным летом.
Рис. 1. Бассейн реки Амур
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 6 / 2016
Наиболее важной в сельскохозяйственном производстве Дальневосточного федерального округа (ДФО) является территория бассейна Среднего Амура, где располагаются Амурская и Еврейская автономная области. По распределению сельскохозяйственных земель ДФО Амурская область занимает ведущее место, на ее долю приходится 38% сельхозугодий и 59% пашни, а на юге области преобладают черноземные почвы. Территория Амурской области выделяется обширными равнинами. Так, в верхнем течении Зеи лежит Верхнезейская равнина, ее значительная часть затоплена водами Зей-ского водохранилища. В междуречье Амура и Зеи с Селемджой лежит Амуро-Зейская равнина, где в южной и западной части распространены лугово-черноземовидные почвы. Это наиболее пригодные для земледелия почвы, характеризующиеся высоким плодородием (гумусовый горизонт достигает 20-40 см, иногда 50 см), что по структурности и плодородию напоминает черноземы европейской части России.
Среднюю часть Амуро-Зейской равнины занимает Шимановский район Амурской области. По территории района протекают Амур (210 км) и Зея (270 км). Здесь занимаются мясо-молочным скотоводством, выращивают кукурузу на зерно.
На западе от Амуро-Зейской равнины пролегает наиболее обширная в амурском бассейне Зейско-Буреинская равнина, на которой расположен Ивановский район Амурской области. Здесь развито мясное скотоводство и птицеводство, выращивают яровые (пшеницу, ячмень), а также овес, гречиху, кукурузу на зерно, сою, картофель, овощи, кормовые травы.
На стыке Амуро-Зейской и Зейско-Буре-инской равнин расположен Благовещенский район Амурской области, где занимаются свиноводством, выращивают кукурузу на зерно, картофель. На полях Зейско-Буреинской равнины и частично Среднеамурской низменности выращивают сою. Южнее расположена Арха-ринская низменность, которая является частью обширной Среднеамурской низменности. В Ар-харинском районе занимаются мясо-молочным скотоводством, свиноводством, пчеловодством. Выращивают пшеницу, ячмень, овес, гречиху, сою, картофель, овощи, бахчевые и кормовые культуры.
На востоке Зейско-Буреинской равнины расположены Завитинский и Ромненский районы, где преобладают бурые и лесные почвы, распространены также дерново-луговые глеевые почвы. Это дает возможность выращивать яровые (пшеницу, овес, ячмень), гречиху, зернобобовые, сою, картофель, овощи, кормовые. Занимаются здесь скотоводством, свиноводством, птицеводством.
В западной части этой равнины расположен Белогорский район, граничивший с Серышев-ским районом. Здесь на безлесном пространстве, покрытом многолетней травянистой растительностью, занимаются мясным скотоводством, свиноводством, птицеводством. Выращивают зерновые (яровые), гречиху, зернобобовые, сою, картофель, овощи, кормовые.
На юго-западе Амурско-Зейской равнины расположены Свободненский и Тамбовский районы, где развито молочное скотоводство, свиноводство, птицеводство. Выращивают яровые (пшеницу, ячмень), гречиху, кукурузу, сою, картофель, овощи, многолетние травы.
На юге Зейско-Буреинской равнины расположены Константиновский и Михайловский районы, где занимаются свиноводством, разведением мясо-молочного скота, выращивают зерновые (яровые), ячмень, сою, картофель, овощи.
На Среднем Амуре от Благовещенска до Хабаровска река течет вдоль пониженного края Зейско-Буреинской равнины, затем через хребет Малый Хинган Амур выходит на Среднеа-мурскую низменность. Здесь Амур приобретает характер равнинной реки — широкая долина, русло с низкими, местами заболоченными, берегами. Нижний Амур (от г. Хабаровска) протекает по Нижнеамурской низменности, имеющей широкую (в несколько десятков километров) пойменную террасу и не менее широкую надлуговую террасу этой реки с более низкими отметками и множеством озер. На юге эта равнина сливается с Уссурийской низменностью и уходит в СевероВосточный Китай (Сунгарийская низменность).
Методы исследований
и результаты
Надежное предсказание любых параметров состояния природных систем или явлений и процессов требует новых подходов. Главной задачей здесь считается установление закономерностей формирования явлений на основе длительных режимных наблюдений, систематизация и корреляция полученных данных с многолетними рядами гидрометеонаблюдений, особенно на «вековых прогностических полигонах» [1] с периодом наблюдений более 100 лет, каким является крупная водная артерия Восточной Азии — река Амур.
Исследовательский опыт гидрологов-прогнозистов Хабаровского гидрометцентра 19601980-х годов, в том числе автора этой статьи, и полученные результаты (под руководством Е.П. Тетерятниковой [20]) оформились в настоящее время в целостную концепцию ритмичности водного режима Амура в связи с увеличением периода наблюдений до 120 лет. Суть концепции состоит в том, что водность Амура в летний период полнее характеризует дождливые и засушливые погодные условия, чем данные отдельных метеостанций (или групп), базируясь на асинхронной связи природной системы (бассейн Амура) с внешним неорганическим миром — показателями циркуляционных процессов Восточной Азии, где формируется погода в Приамурье. Несмотря на то что, согласно научным публикациям за последние годы, спе-
Н, см
500
циалисты утверждали об отсутствии цикличности и периодичности в режиме Амура [5 и др.], поиски продолжались. Ритмичность как климатический сигнал опасностей на Амуре была обнаружена в 2011 г. для целей вероятностного прогноза, однако результаты, впервые опубликованные в [15], нашли свое отражение вначале в научном отчете за тот год автора статьи, а затем в последующих публикациях [16, 18 и др.].
Разработки велись на примере Амура у г. Хабаровска, где проявляется суммарное воздействие всех основных притоков в период быстро-развивающихся паводков, по гидрологическим данным Хабаровского гидрометцентра. Метод предусматривает следующие основные этапы разработок:
I. Установление корреляционной связи между наивысшими годовыми уровнями воды, которые характеризуют паводочный режим реки, и средними месячными уровнями воды за сентябрь, усредненными по скользящим пятилеткам. Процесс выявления ритмичности предполагает использование усредненных характеристик за определенный период времени, например, средние месячные и существующий метод скользящих пятилеток, который позволяет сглаживать локальные флуктуации и определять главные.
II. Необходимость выявления подобной связи объясняется следующим. Во-первых, средние уровни за сентябрь, являясь интегральной характеристикой водного режима Амура, имеют значимую корреляцию с наивысшими годовыми уровнями (R = 0,68). Во-вторых, уровень воды в Амуре в сентябре характеризует исключительно дождевые паводки (то есть без участия талого стока), что дает возможность оценивать в паво-дочном режиме Амура периодичность многоводных лет с наводнениями и маловодных лет с продолжительной летне-осенней меженью.
III. Анализ динамики средних месячных уровней воды в сентябре, усредненных по пятилетним периодам, и построение соответствующего графика (рис. 2), на котором проявляется закономерность в смене циклов маловодных и многоводных лет, и четко выделяются ветви подъема и параллельные ветви спада групп маловодных и многоводных лет.
В этой связи установленная закономерность ритмичности многоводных лет с наводнениями и маловодных лет с продолжительной летне-осенней меженью на Амуре дает основание предполагать ситуацию в зависимости от «вхождения» Амура на ветвь спада к впадине
Рис. 2. Динамика средних месячных уровней воды Амура у Хабаровска за сентябрь, усредненных по скользящим пятилеткам, и параллельные ветви спада (пунктир) циклов групп маловодных и многоводных лет за 1896-2016 гг.
50 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № б / 2016
www.mshj.ru
НАУЧНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ АГРОПРОМЫШЛЕННЫМ КОМПЛЕКСОМ
очередного цикла маловодных лет либо на ветвь подъема к вершине цикла полноводных лет. Однако для Амура, как крупной водной артерии, обширное и длительное затопление высокой поймы в 2013 г. представляло собой естественный природный процесс возобновления (после катастрофической летней межени 2008 г.) обычного в пределах многолетней амплитуды колебания (430 см за 1896-2016 гг.) режима годовых максимумов паводочных волн.
По данным 2012 г. и выявленной ритмичности водного режима Амура, предполагалось, что в 2013 г. возможно зеркальное отражение летней межени 2008 г. относительно средней многолетней величины годовых максимумов. Так, в 2008 г. абсолютная величина отклонения от нормы в 430 см составила 367 см. Было сделано предположение, что в 2013 г. примерно на такую же величину от нормы может подняться уровень воды на пике наводнения — до отметки 797 см (430+367=797). В реальности амплитуда колебания годового максимума относительно нормы в 2013 г. составила 378 см (при наивысшей отметке у Хабаровска 808 см), то есть всего на 11 см больше экстремального отклонения уровня воды от нормы в 2008 г. (по абсолютной величине).
В отличие от частых наводнений (с уровнями воды более 500-600 см над нулем графика поста Хабаровск) продолжительная летне-осенняя межень с низкими по высоте волнами дождевых паводков наблюдалась за весь период наблюдений всего 6 раз (1921, 1926, 1954, 1979, 2002 и 2008 гг.). Причем в 2008 г. экстремально низкая отметка годового максимума у Хабаровска (63 см) более чем в 3 раза была ниже предыдущего экстремума (211 см в 2002 г.). В такие годы летне-осеннего маловодья на Амуре наибольшие потери в экономике имеют судоходство и сельское хозяйство.
Средняя многолетняя продолжительность ритмических циклов, выявленных нами в режиме Амура за весь период систематических наблюдений (рис. 2), составляет 20 лет. Начиная с 1950-х годов, с каждым следующим двадцатилетием число лет с затоплением высокой поймы Амура (при уровне воды > 500 см) сокращается, а годы с летне-осенним маловодьем (при уровне воды < 300 см) имеют тенденцию к увеличению их количества в периоде (рис. 3). Подобная динамика изменчивости водного режима Амура у Хабаровска по 20-летним периодам указывает на антропогенный фактор влияния в бассейне Амура с 1950-1960-х годов.
Между наводнениями и экстремальным объемом выпадающих осадков существует тесная связь, как и между аномально низкой летней меженью и длительными засушливыми условиями. Очевидно, что на всех пиках циклов полноводных лет отмечались продолжительные ливневые дожди в бассейне Амура, а соответственно на впадинах — засушливые погодные условия. Это прямая значимая корреляция. Таким образом, если ожидается пик очередного цикла полноводных лет на Амуре (рис. 2), то синоптическая ситуация летом «должна сложиться» таким образом, чтобы «обеспечить» весь бассейн Амура ливневыми осадками.
В последние десятилетия возрастает актуальность не только гидрометеорологических исследований в связи с наводнениями и засухами на территории бассейна Амура, но и лесопо-
МСХЖ — 60 лет!
жарных. Так, средняя многолетняя величина количества лесных пожаров в Хабаровском крае и Еврейской автономной области увеличилась в 2 раза по сравнению с предшествующим периодом за 1931-1965 гг. (рис. 4).
По данным мониторинга лесных площадей, пройденных пожарами, в южной части Дальневосточного региона отмечается восходящий тренд, начиная с 1960 г., указывающий на то, что в среднем площадь пожаров здесь ежегодно увеличивается почти на 9000 га [8]. Е.Б. Олейник констатирует, что более 95% всех случаев возникновения лесных пожаров (антропогенные, метеорологические, геофизические и др.) — это результат деятельности человека. Он говорит о наличии различных методик прогнозирования пожароопасной ситуации, в которых прогнозные оценки увеличения числа лесных пожаров связываются с особенностями развития погодных условий в отдельных регионах и с общим потеплением климата.
Однако сравнительный анализ результатов опубликованных работ в этой области за последние десятилетия, который приведен в работе [17], позволяет сделать вывод, что они представляют самостоятельный «метеорологический интерес», так как дают возможность по гидрологическим параметрам заблаговременно оценивать синоптичесую обстановку (дождливые или засушливые условия) без учета прогноза погоды и глобального потепления. В этой статье [17] показана возможность усовершенствования разрабатываемого метода путем введения в прогностическое уравнение другого выявленного предиктора — гидрологического параметра, характеризующего тепловое состояние поверх-
ности океанов (Северной Атлантики и северозападной части Тихого океана), где наблюдается наибольшая теплоотдача в атмосферу [4, 9, 17]. Получены комплексные зависимости средних месячных лесопожарных показателей засухи в бассейне Амура от характеристик полей температуры поверхности двух океанов и некоторых характеристик состояния атмосферы в зоне ближайшего к Приамурью центра действия атмосферы — алеутской депрессии.
На рисунке 5, где представлена корреляционная матрица, сканированная на географическую карту, показано влияние температуры поверхности Атлантического океана в зоне Азорских островов (Д Т) в мае на показатели засушливых условий Приамурья в июле. Это подтверждает научно доказанный (еще в 1940-х годах) Н.А. Ширкиной (Гидрометцентр СССР) факт, что ядра азорского происхождения достигают тер-риториию Приамурья, о чем сказано в [4, 9, 17].
В итоге для каждой климатической зоны бассейна Амура и каждого месяца вегетационного периода (с апреля по октябрь) получены комплексные прогностические уравнения с учетом океанических и тропосферных предикторов [4, 9, 17], которые имеют общий вид:
ЛПЗ,, = ((В„ ; В,т . ; X.),
У * л(Атпантака) п(Тихии океан/ г
где ЛПЗ — средний месячный лесопожарный показатель засухи; I — номер месяца; ] — номер климатической зоны: В — коэффициент разложения по естественным ортогональным функциям полей температуры поверхности океана; п — номер этого коэффициента разложения; А — долгота пересечения западной границы алеутской депрессии.
N. число лет 25
1896-1909 1910-1929 1930-1949 1950--1969 1970-1989 1990-2009 2010-2016(2029]
Рис. 3. Динамика частоты (N1 затопления поймы Амура и наступления летнего маловодья по 20-летним циклическим ритмам
1 — низкая пойма (Н>300 см); 2 — средняя пойма (Н>400 см); 3 — высокая пойма (Н>500 см); 4 — летне-осеннее маловодье (Н<300 см)
20
15
10
5
0
Число лесных пожаров
Рис. 4. Динамика числа лесных пожаров за пожароопасные сезоны с 1931 по 2011 гг. в Хабаровском
крае и ЕАО [17]
Точками показана воссозданная по метеоданным динамика пожаров. Горизонтальные линии на графике — среднее многолетнее значение за данный период
- 51
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 6 / 2016
Месяц июль-май
Район 1 (Тырминское, Побединское, Куканское, Биробиджанское]
Рис. 5. Количественные показатели зависимости засушливых условий Приамурья (район 1) в июле от теплового состояния поверхности Северной Атлантики в районе Азорских островов в мае, сканированные на географическую карту [4, 9, 17]
Эффективность метода S/a, как отношение средней квадратичной погрешности проверочных прогнозов (S) к среднему квадратичному отклонению искомой величины от нормы (a), равна 0,64, что эффективнее допустимого превышения 0,80. Другие показатели качества прогностических зависимостей: коэффициент множественной корреляции R=0,657; общая оправдываемость проверочных прогнозов (Р, %) за 1980-2009 гг. по всем уравнениям (с учетом допустимой ошибки прогноза бдоп) составила 72,1% (от 62 до 90%); заблаговременность прогнозов от 1 до 5 месяцев. Природная обеспеченность метода прогноза (на основе оценки климатических прогнозов по норме) составила в среднем для всех климатических зон и месяцев 57%, что указывает на преимущество разработанного метода прогноза над климатическим [4, 9, 17].
Заключение
Таким образом, предлагается к разработке долгосрочного агроклиматического прогноза использовать гидрологические методы и подходы, а также непосредственно те характеристики, в которых фактически «заложено» отражение выпавших осадков в бассейне Амура, вместо учета объема атмосферных осадков по метеопрогнозу погоды.
На основе результатов статистического анализа паводочного режима Амура (на примере гидрологического поста Хабаровск) за теплый период года, который отражает дождливые и засушливые сезоны вегетации, установлено:
• средняя многолетняя продолжительность групп полноводных лет с наводнениями и маловодных лет с продолжительной летне-осенней меженью равна 20-летнему периоду;
• базовой гидрологической характеристикой для вероятностного долгосрочного агроклиматического прогноза засушливых или дождливых вегетационных сезонов являются
циклические ритмы водного режима Амура (рис. 2, 3) [16]; • в текущем 20-летнем периоде (2010-2029 гг.) предполагается: еще 4-5 маловодных лет (при годовом максимуме < 300 см); еще 1 год с затоплением высокой поймы (при годовом максимуме > 500 см). В другие годы пики дождевых паводков будут достигать отметок в пределах между 300-500 см. Впервые для Дальневосточного региона получены комплексные прогностические зависимости средних месячных лесопожарных показателей засухи в Приамурье от характеристик полей температуры поверхности двух океанов (Северной Атлантики и северо-запада Тихого океана) и некоторых характеристик состояния атмосферы в зоне алеутской депрессии. Согласно действующим инструкциям Росгидромета [7], выполнена авторская проверка прогнозов по разработанным зависимостям, которая показала эффективность методики.
Литература
1. Агафонов Б.П. Вековые прогностические полигоны // Геологические и экологические прогнозы. Новосибирск: Наука, 1984. С. 78-82.
2. Бакланов П.Я., Ганзей С.С. Основные этапы и тенденции развития землепользования в бассейне Амура // География и природные ресурсы. 2004. № 4.
3. Ганзей С.С., Ермошин В.В., Мишина Н.В., Шираива Т. Современное использование земель в бассейне р. Амур // География и природные ресурсы. 2007. № 2. С. 17-25.
4. Гинзбург Б.М., Соколова Г.В. Влияние температуры поверхности океанов и алеутской депрессии на лесопо-жарную обстановку в районах Дальнего Востока // Метеорология и гидрология. 2014. № 7. С. 52-62.
5. Крыжов В.Н., Вильфанд Р.М. Макрометеорологиче-ские условия формирования сильных осадков в бассейне р. Амур в июне-сентябре 2013 г. и успешность их прогнозирования // Экстремальные паводки в бассейне р. Амур: причины, прогнозы, рекомендации. М.: Росгидромет, 2014. С. 40-53.
6. Левшина С.И. Роль гумусовых кислот в миграции металлов в речных водах Приамурья // Водные ресурсы. 2015. Т. 42. № 6. С. 635-646.
7. Наставление по службе прогнозов. Разд. 3, ч. 1. Прогнозы режима вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 198 с.
8. Олейник Е.Б. Вопросы мониторинга и оценки лесных пожаров в Дальневосточном федеральном округе // Вестник ТГЭУ. 2009. № 3. С. 23-31.
9. Проект МНТЦ № 4010. Методика прогноза опасности лесных пожаров в Хабаровском крае, Еврейской автономной области и Амурской области на основе учета аэросиноптических и спутниковых материалов // Итоговый технический отчет по Проекту о выполнении работ в период с 01 сентября 2010 г. по 31 августа 2012 г. / Руководитель Г.В. Соколова. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2013. 75 с.
10. Сверлова Л.И. Сельскохозяйственная оценка продуктивности климата Восточной Сибири, Дальнего Востока и трассы БАМ для ранних яровых культур. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 183 с.
11. Сверлова Л.И. Методы прогноза средней краевой урожайности и валового сбора сельскохозяйственных культур для территории Приамурья. Хабаровск: ХФ ГМЦ СССР, 1985. 60 с.
12. Сверлова Л.И. Теоретические основы использования сезонной циркуляции в тропосфере при долгосрочном прогнозировании урожайности сельскохозяйственных культур. Хабаровск: Хабаровское краевое управление по статистике, 1992. 107 с.
13. Сверлова Л.И. Метод оценки пожарной опасности в лесах по условиям погоды с учетом поясов атмосферной засушливости и сезонов года. Хабаровск: ДальНИИ; ДВ УГМС, 2000. 42 с.
14. Сверлова Л.И., Костырина Т.В. Засуха и лесные пожары на Дальнем Востоке. Хабаровск: Хабаровское книжное издательство, 1985. 120 с.
15. Соколова Г.В. Наводнения, лесные пожары и рубки, влияющие на изменчивость ландшафтов // В сб.: Регионы нового освоения: теоретические и практические вопросы изучения и сохранения биологического и ландшафтного разнообразия. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2012. С. 320-324.
16. Соколова Г.В. Анализ водного режима Амура за период до катастрофического наводнения в 2013 г. // Метеорология и гидрология. 2015. № 7. С. 66-69.
17. Соколова Г.В. Применение гидрологических методов в прогнозировании опасности лесных пожаров на территории бассейна Амура (краткий обзор) // Региональные проблемы. 2016. Т. 19. С. 12-21.
18. Соколова Г.В., Бабурин А.А., Верхотуров А.Л. Водный режим Амура и динамика лесопокрытой площади на речных водосборах в условиях изменяющегося климата // Водные и экологические проблемы, преобразование экосистем в условиях глобального изменения климата: сборник докладов Всероссийской конференции, 29 сентя-бря-3 октября 2014 г., г. Хабаровск. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2014. С. 141-145. Режим доступа: http://Ivep.as.khb.ru/, свободный. Заглавие с экрана.
19. Соколова Г.В., Макогонов С.В. Разработка методики лесопирологического прогноза (на примере Дальнего Востока) // Метеорология и гидрология. 2013. № 4. С. 12-18.
20. Тетерятникова Е.П. Проблемы долгосрочных гидрологических прогнозов в бассейне р. Амура на основе учета аэросиноптических материалов. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1985. 104 с.
21. http://www.actIvestudy.Info/terrItorIya-xarakter-relefa-I-geologIcheskoe-proshloe-prIamurya/
22. http://www.agrien.ru/reg/амурская.html
З2
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № б / 20l6
www.mshj.ru
