CC BY
122
УДК 556.535.6(282.256.341)
DOI 10.21285/0301-108Х-2016-55-2-103-115
ОЗЕРНО-РЕЧНАЯ СИСТЕМА оз. БАЙКАЛ - р. СЕЛЕНГА В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
© Т.Г. Потемкина1, В.Л. Потемкин2, Е.А. Гусева3
1,2Лимнологический институт СО РАН, 664033, Россия, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3. 3Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрены основные факторы глобального потепления климата и антропогенной деятельности, влияющие на гидролого-морфологические процессы озерно-речной системы оз. Байкал - р. Селенга. Проведен анализ изменений температуры воздуха, количества атмосферных осадков, стока воды и наносов рек. Определены тенденции этих характеристик и взаимосвязи между ними. Рассмотрены вопросы деградации многолетней мерзлоты, изменения уровня подземных вод, притока воды в Байкал и многолетних колебаний уровня озера.
Полученные результаты показали, что влияние глобального потепления в водосборном бассейне Байкала более значительное, чем в других регионах, так как темпы роста температуры воздуха здесь почти в два раза выше темпов роста глобальной температуры. Многолетнее изменение атмосферных осадков характеризуется преимущественно слабо выраженными трендами. Потепление, усилившееся во второй половине 1970-х гг., способствовало увеличению испарения на территории озерно-речной системы Байкала и усилению аридизации климата, уменьшению стока воды (на 12-40%) и стока наносов (на 50%) р. Селенги и ее притоков, уменьшению притока речных вод в озеро (68% от среднего значения в 2014 г.), снижению уровня воды озера, понижению уровня подземных вод (на 0,55-6,0 м), деградации вечной мерзлоты. На фоне глобального потепления увеличение антропогенного воздействия на озерно-речную систему оз. Байкал - р. Селенга может привести к нарушению или изменению ее режима (особенно в периоды экстремальных природных процессов), а также к серьезным экологическим рискам и ущербам для Байкальского региона.
Ключевые слова: озеро Байкал, глобальное потепление, антропогенные факторы, речной сток, уровень воды озера.
Формат цитирования: Потемкина Т.Г., Потемкин В.Л., Гусева Е.А. Озерно-речная система оз. Байкал - р. Селенга в условиях изменяющейся окружающей среды // Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле Российской академии естественных наук. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2016. № 2 (55). С. 103-115. DOI 10.21285/0301-108Х-2016-55-2-103-115.
THE FLUVIOLACUSTRINE SYSTEM OF LAKE BAIKAL - THE SELENGA RIVER UNDER CHANGING ENVIRONMENTAL CONDITIONS
T.G. Potemkina, V.L. Potemkin, E.A. Guseva
Limnological Institute SB RAS, 3 Ulan-Batorskaya St., Irkutsk, 664033, Russia. Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The major global warming and anthropogenic activity factors that influence hydrological and morphological processes of the lake-river system of the lake Baikal - Selenga river are reviewed. The changes in air temperature,
1Потемкина Татьяна Гавриловна, кандидат географических наук, старший научный сотрудник, тел.: (3952) 426502, e-mail: tat_pot@lin.irk.ru
Potemkina Tatiana, Candidate of Geography, Senior Researcher, tel.: (3952) 426502, e-mail: tat_pot@lin.irk.ru
2Потемкин Владимир Львович, кандидат географических наук, старший научный сотрудник, тел.: (3952) 426502, e-mail: klimat@lin.irk.ru
Potemkin Vladimir, Candidate of Geography, Senior Researcher, tel.: (3952) 426502, e-mail: klimat@lin.irk.ru
3Гусева Елена Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроительных технологий и материалов, тел.: (3952) 405147, e-mail: el.guseva@rambler.ru
Guseva Elena, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Engineering Technologies and Materials, tel.: (3952) 405147, e-mail: el.guseva @ rambler.ru
precipitation amount, river water and sediment runoff are analyzed. Trends of these characteristics and their relationships are determined. The problems of permafrost degradation, changes in the level of groundwater, Baikal inflow and long-term fluctuations of the lake level are considered.
The results have shown that the effect of global warming in the lake Baikal water catchment area is more significant than in other regions since the rate of air temperature increase in the Baikal area is almost two times higher than the rate of global temperature increase. Long-term changes of precipitation are mainly characterized by mild trends. The warming that increased in the second half of 1970s has caused a number of changes: increased evaporation in the area of the lake-river system of the lake Baikal, intensified climate aridization, decreased water runoff (by 12-40%) and sediment runoff (by 50%) of the Selenga river and its' tributaries, decreased river water inflow into the lake (68% of the average number in 2014), lowered lake water level and groundwater level (by 0,55-6,0 m), and degraded permafrost. Due to the global warming increased anthropogenic impact on the lakeriver system of the lake Baikal - Selenga river can destroy the system or change its regime (especially in the periods of extreme natural processes), as well as cause grave environmental risks and damages in the Baikal region.
Keywords: lake Baikal, global warming, anthropogenic factors, river runoff, lake water level
For citation: Potemkina T.G., Potemkin V.L., Guseva E.A. The fluviolacustrine system of lake Baikal - the Selenga river under changing environmental conditions // Proceedings of Siberian Department of the Section of Earth Sciences Russian Academy of Natural Sciences. Geology, Prospecting and Exploration of Ore Deposits. 2016. № 2 (55). Pp. 103-115. DOI 10.21285/0301-108X-2016-55-2-103-115.
Введение
За последние десятилетия изменение климата, антропогенная деятельность и последствия их влияния на окружающую среду стали глобальной темой. В настоящее время эта тема весьма актуальна и для Байкальского региона. Здесь влияние глобальных и региональных природных изменений, а также антропогенных воздействий (происходящих и планируемых) на сток рек и уровень оз. Байкал могут привести к ряду негативных экологических и социально-экономических последствий.
Сегодня Байкал - это не просто участок всемирного наследия с размещением 20% мировых запасов пресной воды высокого качества. После строительства на р. Ангаре Иркутской, а затем и Братской, Усть-Илимской, Богучан-ской ГЭС Байкал из естественного водоема превратился в регулируемое водохранилище. Это означает, что уровень воды в озере зависит в основном от режима эксплуатации каскада ГЭС на Ангаре. Однако, несмотря на то, что Байкал - регулируемое водохранилище, природные процессы могут вносить изменения в режим его работы. Так, в осенне-зимний период 2014-2015 гг. в условиях начавшегося в регионе с 1996 г. маловодья уровень воды озера опустился на 14 см ниже минимального значения диапазона его колебаний - 456-457 м,
(отметки уровня воды озера представлены в Тихоокеанской системе высот (ТО)). Данный диапазон установлен Постановлением Правительства Российской Федерации от 26 марта 2001 г. № 234 «О предельных значениях уровня воды в озере Байкал при осуществлении хозяйственной и иной деятельности». Понижение уровня осложнило водохозяйственную обстановку в нижнем бьефе Иркутской ГЭС, и лишь снижение сбросных расходов через Иркутскую ГЭС до минимальных значений обеспечило бесперебойное водо-, тепло- и энергоснабжение населения и объектов экономики. Но в таких условиях невозможна высокая выработка электроэнергии.
Возникшая с уровнем оз. Байкал в осенне-зимний период 2014-2015 гг. ситуация послужила причиной подготовки Росводресурсами приказа № 131 от 10 июля 2015 г., согласно которому в 20152017 гг. будут проводиться научно-исследовательские работы по оценке связи уровневого режима оз. Байкал с его экологическим состоянием и современными социально-экономическими требованиями региона при экстремально высокой и экстремально низкой водности. Кроме того, в ближайшей перспективе серьезные опасения для российской территории бассейна оз. Байкал вызывает реализация проектов в Монголии, включаю-
щих строительство ряда ГЭС на р. Селенге и ее притоках. При наличии Монгольского каскада ГЭС сложившаяся в 2014-2015 гг. ситуация с уровнем оз. Байкал могла бы привести к более серьезным негативным последствиям. В целом эксплуатация монгольских ГЭС может повлечь изменения сложившихся природных процессов (климатических, биологических, гидролого-морфологических) в экосистемах р. Селенги и оз. Байкал. Произойдет перераспределение годового стока воды, что нанесет вред биоресурсам Селенги и, следовательно, Байкала. Сократится сток наносов реки, поскольку плотины ГЭС являются ловушками для речных наносов, что изменит русловые процессы и местообитания (например, нерестилища) ниже по течению. Усилятся процессы эрозии, увеличатся риски оползней, начнутся перестройка режима устьевой области Селенги и ее дельты, изменения водно-болотных угодий и др. Ухудшатся качество воды и условия водоснабжения. Таким образом, ввод в эксплуатацию Монгольских ГЭС будет связан как с экологическими, так и с экономическими и социально-культурными проблемами на российской территории бассейна Байкала.
В связи с указанными причинами значительно возрос научный интерес к изучению изменений в режиме стока р. Селенги, ее притоков и режиме оз. Байкал в условиях изменяющейся окружающей среды. Поэтому представленные в статье материалы будут полезны для научных, экологических и практических целей, а также для рационального природопользования и охраны водных ресурсов.
Характеристика природных условий
Водосборный бассейн оз. Байкал охватывает территорию площадью 541 тыс. км2 (без площади акватории Байкала - 31,5 тыс. км2), из которых 300,5 тыс. км2 находится на территории Монголии. Впадающие в Байкал реки приносят в среднем около 60 км3 воды в год (82,4% общего прихода в водном балансе озера), а также растворенные и
взвешенные вещества. 13,2% балансового прихода составляют атмосферные осадки в виде дождя, снега и за счет конденсации из воздуха на поверхность озера (в среднем 294 мм осадков в год непосредственно на акваторию озера, что соответствует 9,26 км3). 4,4 % приходной части баланса принадлежит подземному стоку. При этом в водном балансе самого речного стока подземный сток занимает до 30-50%, а в зимний период питание рек происходит только за счет подземных вод и частично коммунальных и промышленных сбросов [ 1].
Самая крупная река Байкала - Селенга - получает свое название после слияния рек Мурэн и Идэр (рис. 1). Истоком Селенги принято считать более водоносную и длинную р. Идэр. Селенга через оз. Байкал, рр. Ангару и Енисей относится к бассейну Северного Ледовитого океана. Площадь ее водосбора - 447 тыс. км2 (82% площади водосбора озера), на территории России - 148 тыс. км2. Длина Селенги - 1024 км, из которых 615 км принадлежат Монголии. На территории Монголии Селенга имеет ряд крупных притоков - рр. Дэлгэр-Мурэн, Эгийн-Гол, Чулутын-Гол, Хануйн-Гол, Орхон, связанные с Хубсугулским и Хангайским нагорьями, и рр. Туул, Ероо-Гол, Хараа-Гол, берущие начало на Хэнтэйском нагорье. Основные притоки на территории России - рр. Джида, Темник, Чикой, Хилок, Уда. Очень извилистое русло Селенги с интенсивно размывающимися на крутых поворотах берегами в расширениях долины часто делится на протоки. Дно реки преимущественно галечниковое, иногда галечни-ково-песчаное или илисто-песчаное. Водный режим характеризуется низким весенним половодьем, дождевыми паводками летом и осенью и зимней меженью. Ледостав - с ноября по апрель. В целом территория бассейна р. Селенги находится в зоне недостаточного увлажнения, отличается сравнительно небольшим (до 700 мм в год) количеством атмосферных осадков, которые выпадают преимущественно в теплый период года
(85-95% в мае - сентябре), и неравномерным пространственным их распределением [2, 3]. Основным источником питания рек бассейна Селенги являются жидкие осадки, и лишь в северной части бассейна в формировании стока рек увеличивается роль талых снеговых вод [4]. Доля грунтовой составляющей в годовом стоке - около 20-40% для рек хребтов Хангай и Хэнтэй и северо-востока бассейна Селенги, для остальной территории - менее 20%. В бассейне р. Селенги распространена островная многолетняя мерзлота.
В среднем за год Селенга приносит в Байкал около 28 км3 воды (за период наблюдений 1934-2013 гг). 46% годового стока реки формируется на территории Монголии. Средний расход воды вблизи границы Монголии и России -310 м3/сек [5]. Среднемноголетний (за период наблюдений по 2013 г. включительно) расход воды р. Селенги - рзд. Мостового (замыкающий створ) составляет 887 м3/с, расход взвешенных наносов - 54 кг/с, мутность воды - 60 г/м3.
Материалы и методы исследований
В статье использованы многолетние режимные наблюдения Росгидромета за гидрологическими и метеорологическими характеристиками в бассейне оз. Байкал, данные Сибирского филиала ФГУНПП «Росгеолфонд», картографические данные, результаты собственных исследований авторов, научные публикации.
Анализ динамики годового хода воды и взвешенных наносов р. Селенги -рзд. Мостового (замыкающий створ, 127 км от устья, территория России) проводился для периода 1946-2013 гг., так как с 1946 г. начались непрерывные режимные наблюдения за стоком наносов реки. Сток влекомого материала не рассматривался из-за отсутствия данных режимных наблюдений за ним. В многолетних рядах наблюдений за стоком воды и наносов реки были выделены два периода: 1946-1973 и 1974-2013 гг., различающиеся средними значениями и размахом колебаний возле них. Начало второго периода совпадает с наступлением
Рис. 1. Схема бассейна р. Селенги
маловодной фазы (1974-1981 гг.) в бассейне Байкала и на р. Селенге. Второй период отличается более значительным уменьшением стока наносов, чем стока воды реки. В первый период изменения стока воды и наносов в целом синхронны. Для рассматриваемых периодов вычислены коэффициенты корреляции, определены тренды.
Многолетние изменения среднегодовых уровней воды оз. Байкал представлены за период 1900-2013 гг. согласно данным режимных наблюдений Росгидромета. Для анализа изменений ежедневных и среднемесячных уровней воды озера в 2014 и 2015 гг. использованы данные Сибирского филиала ФГУНПП «Росгеолфонд».
Исследование изменений основных климатических характеристик в бассейне Байкала проводилось на основе анализа временных рядов среднегодовых значений температуры воздуха, количества осадков. Рассматривались процессы деградации многолетней мерзлоты. Изменения и тенденции климатических характеристик определялись стандартными статистическими методами.
Результаты и обсуждение
Температура воздуха. Потепление, охватившее в ХХ в. практически весь земной шар, отразилось и на процессах в водосборном бассейне оз. Байкал. При среднем глобальном потеплении на 0,75°С потепление в Прибайкалье и Забайкалье составило 1,65°С за 100 лет
а
[6]. В бассейне Байкала (в том числе в бассейне Селенги) темпы роста потепления почти в два раза превосходят рост глобальной температуры. Общей особенностью хода глобальной температуры и температуры Байкальского региона является ее повышение к началу 1970-х гг. и дальнейшее (более значительное для бассейна Байкала) ускорение повышения к концу столетия (рис. 2). При этом температура зимы, весны, лета и осени в районе Байкала увеличилась на 2; 1,4; 0,8 и 0,5°С за 100 лет соответственно [7]. За все столетие потепление в зимние месяцы было наибольшим. В районе Хубсугула (станция Хатгал) с 1963 г. среднегодовая температура воздуха увеличилась на 1,68°С, в том числе зимой - на 3,1°С, весной - на 2,1°С, летом - на 1,4°С и осенью - на 0,9°С [8]. По данным [9] за период 1940-2004 гг. среднегодовая температура воздуха в Монгольской Народной Республике увеличилась на 1,9°С, в [5] отмечено повышение среднегодовой температуры на территории Монгольской Народной Республики на 2,1°С в течение последних 70 лет. Влияние температуры воздуха на атмосферные осадки в бассейне Селенги (станция Улан-Удэ) несущественно, коэффициент корреляции - 0,18 за период 1946-2011 гг. (таблица). Влияние температуры на сток воды и наносов Селенги за этот же период имеет отрицательный знак и составляет -0,12 и -0,36 соответственно.
Рис. 2. Многолетние изменения расходов воды и взвешенных наносов р. Селенги - рзд. Мостового (а), атмосферных осадков и температуры воздуха (б)
Среднегодовые расходы воды (1) и взвешенных наносов (2) при скользящем осреднении по пятилеткам (3 и 4). Осреднение по пятилеткам годовых атмосферных осадков (5) и среднегодовой температуры воздуха (6)
Корреляционные связи между гидрологическими и метеорологическими характеристиками в бассейне р. Селенги: среднегодовыми значениями расходов воды Q и взвешенных наносов Я, температурой воздуха Т, годовыми атмосферными осадками Р
Характеристика Период, гг
1946-1973 1974-2011 1946-2011
Q-R 0,74 0,58 0,63
T-Q 0,28 -0,07 -0,12
T-R 0,40 -0,36 -0,36
T-Р 0,40 0,08 0,18
P-Q 0,68 0,43 0,49
P-R 0,63 0,22 0,32
Атмосферные осадки. Трудно четко установить влияние глобального потепления на атмосферные осадки, так как их распределение имеет высокую степень пространственной изменчивости и зависит от многих факторов (удаленность от океанов, рельеф местности, орографическое и зональное расположение ландшафтов и др.). Для всех регионов Восточной Сибири с начала-середины 1970-х гг. на фоне значительного роста температуры воздуха отмечалось общее увеличение осадков с небольшим положительным трендом [10]. В разных частях водосбора Байкала в распределении осадков также отмечаются слабо выраженные тренды [11]. В бассейне Селенги (станция Улан-Удэ) количество осадков в основном не изменилось (см. рис. 2) и лишь немного уменьшилось в лесостепной и степной зонах [5]. Влияние атмосферных осадков на сток воды р. Селенги (станция Улан-Удэ) характеризует коэффициент корреляции (см. таблицу), который за период наблюдений с 1946 по 2011 гг. составил 0,49. Связь между атмосферными осадками и стоком наносов р. Селенги низкая, за период с 1946 по 2011 гг. коэффициент корреляции равен 0,32.
В Монголии с 1961 г. количество осадков увеличилось в горном Алтае, Алтайской Гоби и в восточной части страны, а во всех остальных регионах страны оно уменьшилось на 0,1-0,2 мм/г. [12]. Согласно [10], за последние 65 лет суммарное количество осадков по регионам уменьшилось на 8,7-12,5%.
Одновременно произошло внутригодо-вое перераспределение осадков по сезонам. Количество осенних осадков возросло на 5,2%, зимних - на 10,7%, а количество летних и весенних, напротив, уменьшилось на 3,0 и 9,1%, соответственно. При этом во всех частях Монголии высока испаряемость, превышающая количество выпадающих осадков. К тому же в настоящее время происходит постепенное увеличение испаряемости с поверхности суши практически во всех природных зонах Монголии. Такая динамика увлажнения и увеличение температуры способствуют аридизации климата. Рассчитанный для Монголии индекс засушливости показывает, что только Хан-гай и Прихубсугулье могут быть отнесены к гумидным и семиаридным регионам, а более 70% территории страны относится к районам с четко выраженной аридностью [10]. Ярким проявлением аридизации климата является увеличение повторяемости засух на всей территории Монголии, наиболее сильные из которых наблюдались в 2000-2008 гг. (пересохли водные объекты, исчезли пастбища, погиб скот) [10, 3].
Подземные воды. В связи с изменением климата, в частности с долгосрочным (около 20 лет) засушливым периодом и изменением в характере атмосферных осадков (ливневые дожди), отмечается непрерывное снижение уровня подземных вод и их запасов в неглубоких водоносных горизонтах как на монгольской, так и на российской территории бассейна оз. Байкал. Например, в
лесостепной зоне (район Мурэна) за 1997-2009 гг. уровень подземных вод снизился на 0,55 м, в степной - на 3 м, а в районе Улан-Батора - на 2-6 м [13]. В результате на монгольской территории бассейна Селенги пересохло около 641 водного объекта согласно проведенной в 2011 г. ревизии поверхностных вод [5]. По нашим наблюдениям в Приольхонье и на Ольхоне в последние годы почти все небольшие минерализованные и пресные озера высохли, а у крупных значительно сократилась площадь акватории (Шара-Нур, Метеоритное, Цаган-Тырм, Нуху-Нур, Гурби-Нур, Холбо-Нур и др.).
Многолетняя мерзлота. В бассейне Байкала широко распространена многолетняя мерзлота, деградация которой вследствие глобального потепления служит для озерно-речной системы дополнительным источником питания. С потеплением климата отмечается постоянное увеличение мощности деятельного слоя многолетнемерзлых грунтов, а временной ход изменения температуры грунтов на глубине 80 и 160 см в общем подобен временному ходу температуры воздуха. В Северном Забайкалье по данным геотермических наблюдений на 30 скважинах за период 1978-2005 гг. температура многолетнемерзлых толщ на глубине 19-20 м повысилась на 0,9°С [14]. На монгольской территории бассейна Байкала многолетнемерзлые грунты с температурой 0°С находятся на глубине 10-15 м (в районе Хубсугула). Увеличение среднегодовой температуры многолетнемерзлых толщ составило в среднем 0,2-0,4^ за десятилетие, причем в течение прошедших 15 лет (с 1990 г.) таяние вечной мерзлоты было более интенсивным, чем в предыдущие 15-20 лет [15]. Деградация вечной мерзлоты косвенно влияет на уменьшение речного стока наносов. Связано это с тем, что вследствие глобального потепления и деградации мерзлоты в различных регионах мира, в том числе и в Байкальском регионе, отмечено смещение вверх на несколько десятков метров альпийских границ распространения растительности
в течение последних 60-80 лет [16]. В результате уменьшается площадь гольцовой зоны, которая является источником обломочного материала для формирования стока речных наносов и в которой расположена значительная часть речных водосборов. Растительный покров снижает подготовку обломочного материала, способного вовлекаться в водные потоки, препятствует его перемещению, тем самым создаются условия для уменьшения стока наносов рек. Деятельность человека (выпас скота, вырубка леса, лесные пожары, развитие туристического бизнеса, инженерно-технические работы) ускоряет процесс таяния мерзлоты.
Сток воды и наносов. На долю Селенги приходится около половины поступающего в Байкал речного стока. Поэтому изменение режима стока именно этой реки существенно влияет на режим оз. Байкал, в частности на концентрацию и химический состав озерной взвеси [17, 18, 19]. Анализ многолетней динамики годовых расходов воды и взвешенных наносов р. Селенги - рзд. Мостового (замыкающий створ) показал отрицательные тренды этих характеристик (см. рис. 2). С 1974 по 2011 гг. (второй период) уменьшились годовой объем стока воды реки с 29,6 до 26 км3 (на 12 %) и годовой сток наносов с 2252 до 1132 тыс. т (на 50%) по отношению к предыдущим 1946-1973 гг. (к первому периоду) [11]. В первый период изменения стока воды и наносов реки в целом синхронны. Коэффициенты корреляции указывают на тесную связь между стоком воды и наносов за оба рассматриваемых периода, хотя с середины 1970-х гг. эта связь несколько ослабла (см. таблицу). На притоках Селенги (Чикой, Хилок, Уда) также отмечено уменьшение среднегодового стока воды на 24-39% за 2000-2010 гг. относительно предыдущего периода наблюдений [5]. Бассейн Селенги простирается далеко в южном направлении и охватывает районы с разными климатическими условиями (умеренно влажные, сухие, очень сухие, как с
положительным, так и с отрицательным трендом осадков). В Монгольской Народной Республике преобладают территории (около 80% площади бассейна реки), испытывающие дефицит влаги, который в условиях потепления климата усиливается и влияет на увлажненность территории, водоносность и сток наносов рек [10, 3]. Так, в последние 40 лет на притоках Селенги, стекающих с Хангай-ского и Хэнтэйского горных хребтов, сток воды уменьшился на 30-40% от их среднемноголетнего значения. На р. Селенге (станция Хутаг-Ундур) среднее значение стока воды снизилось на 39% за 1996-2010 гг. в сравнении с периодом 1978-1995 гг. Похожая тенденция наблюдалась и на р. Идэр, сток воды которой уменьшился почти на 44% (станция Зурх) [5].
На российской территории в бассейне Селенги во втором периоде усилилось влияние антропогенного фактора, связанного с упадком сельского хозяйства в период социально-экономической перестройки в России. Сократились площади пашней, пастбищ, уменьшились численность сельского населения и выпас скота, в то же время увеличились территории, используемые под сенокосы. К тому же для предотвращения
эрозии в степных ландшафтах, где ранее велось интенсивное сельское хозяйство, были высажены лесопосадки. В результате эрозионные процессы в бассейне реки ослабли, что отразилось на стоке наносов.
Приток воды и уровень оз. Байкал. В многолетнем режиме уровня воды озера выделяют три периода (рис. 3). Первый (1901-1958 гг.) характеризуется естественным режимом уровня, второй (1962-2000 гг.) - искусственно повышенным в среднем на 0,8 м в результате сооружения на р. Ангаре Иркутской ГЭС, третий (с 2001 г.) - ограничением колебаний уровня воды в 1 -м диапазоне (456-457 м ТО), установленном Постановлением Правительства Российской Федерации от 26 марта 2001 г. № 234. После строительства Иркутской ГЭС приток воды в оз. Байкал характеризовался маловодными и многоводными периодами. В фазу пониженной водности (1974-1981 гг.) приток рек составлял 82% от его среднего значения, в фазу повышенной водности (1982-1995 гг.) -111%, а в последующий период маловодья (1996-2010 гг.) - 92% [20]. При этом водный сток р. Селенги (станция рзд. Мостового) в маловодные периоды 1974-1981 гг. и 1996 - 2011 гг. снижался
Рис. 3. Многолетние изменения среднегодовых уровней воды оз. Байкал
Среднегодовые уровни воды в период естественного режима озера (I), зарегулированного (II) и зарегулированного с ограничением колебаний уровня в первом диапазоне (III). Среднемноголетние уровни воды за периоды естественного (1) и зарегулированного (2) режима
соответственно на 24 и 25%, а в многоводный период повышался на 14%. По данным [21] за весь период маловодья 1974-1981 гг. уровень Байкала упал почти на 80 см, что привело к уменьшению сброса в нижний бьеф Иркутской ГЭС. С 1962 г. уровень Байкала опускался ниже отметки 456 м несколько раз, а самая низкая отметка - 455,27 м - была зафиксирована в начале 1982 г. (это ниже проектной отметки уровня мертвого объема - 455,54 м ТО).
Последнее маловодье, начавшееся в Байкальском регионе с 1996 г., продолжается по настоящее время и по предварительной оценке может продлиться до четверти века. Примерами могут служить маловодья, наблюдавшиеся в регионе в конце XIX в. (1861-1870 гг.) и начале XX в. (1915-1937 гг.), причиной которых было существенное (на 2030%) сокращение количества атмосферных осадков. Последнее маловодье из указанных было уникальным по продолжительности и интенсивности снижения стока рек в регионе [21].
Осенью 2014 г. на оз. Байкал и водохранилищах Ангарского каскада ГЭС сложилась неблагоприятная водохозяйственная обстановка, обусловленная маловодьем. Приток в Байкал в 2014 г. составил около 68% от среднего значения. В результате к началу октября озеро оказалось наполненным только наполовину (456,51 м ТО). С октября 2014 г. уровень воды в Байкале начал снижаться и в конце февраля 2015 г. опустился ниже минимального значения (456,0 м ТО). По данным Сибирского филиала ФГУНПП «Росгеолфонд», в апреле отмечен самый низкий уровень озера для 2015 г., который составил 455,86 м, что на 14 см меньше нижней границы установленного диапазона его колебаний. Устойчивая работа водозаборов в нижнем бьефе Иркутской ГЭС обеспечивалась за счет снижения сбросных расходов через Иркутскую ГЭС до минимальных значений (1 250 м3/с). В начале июня (6 июня 2015 г.) уровень озера превысил допустимое минимальное значение (456,01 м) и
начал постепенно расти. Средний уровень озера в июне 2015 г. составил 456,06 м, а в июле - 456,2 м, эти показатели в 2014 г. были выше на 0,19 и 0,24 м соответственно. Атмосферных осадков как в 2014 г., так и в прошедшие месяцы 2015 г. выпало значительно меньше среднего многолетнего их значения. Поэтому можно ожидать, что в 2016 г. ситуация с уровнем оз. Байкал останется напряженной.
Заключение
В настоящее время влияние глобального потепления климата и антропогенной деятельности на озерно-речную систему Байкала усиливается. Проявление этого влияния зависит как от природных условий, так и от различной по характеру и интенсивности деятельности человека. Это влияние отражается на гидролого-морфологических процессах и экологическом состоянии озерно-реч-ной системы и, в частности, р. Селенги, сток которой составляет около половины притока речных вод в оз. Байкал. Изменение режима в первую очередь этой реки влияет на режим озера.
Влияние глобального потепления в бассейне Байкала, 82% площади которого занимает бассейн Селенги, более интенсивно, чем в других регионах, так как темпы роста температуры воздуха здесь почти в два раза выше темпов роста глобальной температуры. Потепление, усилившееся во второй половине 1970-х гг., в целом способствовало увеличению испарения на территории озерно-речной системы Байкала, усилению аридизации климата, уменьшению стока воды и стока наносов р. Селенги и ее притоков, снижению уровня подземных вод, деградации вечной мерзлоты.
Атмосферные осадки на территории озерно-речной системы распределены неравномерно, и в целом многолетние их изменения характеризуются преимущественно слабо выраженными трендами. При этом на рассматриваемой территории и особенно в Монголии высока испаряемость с поверхности суши, которая превышает количество
выпадающих осадков и в настоящее время имеет тенденцию к постепенному увеличению во всех природных зонах Монгольской Народной Республики. Это способствует аридизации климата и опустыниванию в бассейне р. Селенги, увеличению повторяемости и продолжительности засушливых периодов.
В связи с продолжительным (с 1996 г.) маловодным (засушливым) периодом отмечается непрерывное снижение уровня подземных вод и их запасов в неглубоких водоносных горизонтах как на монгольской, так и на российской территории бассейна Байкала. Такая динамика увлажнения сказывается на стоке воды и наносов р. Селенги и ее притоков и на режиме уровня оз. Байкал.
Многолетний засушливый период способствовал снижению притока речных вод в Байкал (в 2014 г. - 68% от среднего значения). Сток воды р. Селенги с середины 1970-х гг. имеет тенденцию к снижению (на 12%), а с 1996 г. он понизился на 25% в замыкающем створе и на 39-44% в верховьях реки. Уменьшение стока воды наблюдается и на притоках р. Селенги (24-40%). Сток наносов в замыкающем створе реки с середины 1970-х гг. постепенно уменьшается, и к настоящему времени он сократился на 50%.
Сложившиеся в настоящее время в бассейне Байкала природные условия
способствовали возникновению ситуации с понижением уровня озера в конце-начале 2014-2015 гг. Если, предположительно, эти условия и процессы будут действовать на протяжении длительного времени, то может быть нарушен естественный (в условиях зарегулирования) режим колебания уровня Байкала и начаться его устойчивое снижение. Это снижение может привести к нарушению нормального функционирования Ангарского каскада ГЭС, к серьезным социально-экономическим и экологическим рискам и ущербам для Байкальского региона. А строительство Монгольского каскада ГЭС на Селенге и ее притоках, способствующее прежде всего сокращению стока реки из-за безвозвратных его потерь на заполнение водохранилищ, испарение с поверхности искусственных водоемов, развитие крупномасштабного поливного сельского хозяйства Монгольской Народной Республики, будет также иметь дополнительное негативное воздействие на озерно-речную систему Байкала.
Итак, современное состояние озерно-речной системы Байкала пока еще контролируется преимущественно природными процессами. Однако увеличивающееся антропогенное воздействие (особенно в периоды экстремальных природных процессов) может привести к нарушению или изменению ее режима.
Библиографический список
1. Potyomkina T.G., Potyomkin V.L. Study of the chemical composition suspended particles in lake Baikal // Lakes & Reservoirs: Research and Management. 2000. V. 5. № 3. P. 133-136.
2. Гидрологический режим рек бассейна р. Селенги и методы его расчета / под ред. В.А. Семенова, Б. Мяг-маржава. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 236 с.
3. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. М.: Росгидромет, 2008. 28 с.
4. Бабкин В.И., Вуглинский В.С.
Маловодье на реках Сибири // Человек и стихия. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. С.108-109.
5. Семенов В.А., Мягмаржав Б., Дашдэлэг Н. Основные стокообразую-щие факторы и некоторые особенности формирования поверхностного стока на территории МНР // Труды КазНИГМИ. 1973. Вып. 50. С. 126-139.
6. Potemkina T.G., Potemkin V.L. Sediment load of the main rivers of Lake Baikal in a changing environment (East Siberia, Russia) // Quaternary International. V. 380-381. Р. 342-349.
7. Синюкович В.Н., Сизова Л.Н.,
Шимараев М.Н., Курбатова Н.Н. Особенности современных изменений притока воды в озеро Байкал // География и природные ресурсы. 2013. № 4. С. 57-63.
8. Nandintsetseg B., Goulden C.E., Greene J.S. Recent climate change study near Lake Hovsgol, in Changes in Climate, Ecology and Patterns of Pastoral Nomadism in Lake Hovsgol National Park, Mongolia. Ulanbaatar: Admon Publ., 2006. Р. 25-26.
9. Об особенностях климата на территории Российской Федерации: доклад Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за 2010 год [Электронный ресурс]. URL: http://www.meteorf.ru (дата обращения: 12.10.2015 г.).
10. О состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2013 году: государственный доклад. Иркутск: Изд-во Сибирского филиала ФГУНПП «Росгеолфонд», 2013, 459 с.
11. Chemical composition of suspension in water body of Lake Baikal / T.G. Po-tyomkina, A.M. Grachev, V.L. Potyomkin, V.B. Baryshev // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 1998. V. 405. № 2-3. Р. 543-545.
12. Ресурсы подземных вод в неглубоких трансграничных водоносных горизонтах в бассейне озера Байкал: современный уровень знаний, охрана и управление. Отчет для трансграничного диагностического анализа бассейна озера Байкал. Россия - Монголия: UNESCO-IHP, 2013. 77 с.
13. Mongolia: Assessment Report on Climate Change 2009. Ulaanbaatar: Ministry of Environment, Nature and Tourism, 2009. 228 р
14. Batima P., Natsagdorj L., Erdenetsetseg B. Observed climate change in Mongolia // AIACC Working Paper. 2005. № 12. Р. 4-26.
15. Яшина Т.В. Программа
1. Potyomkina T.G., Potyomkin V.L. Study of the chemical composition
мониторинга изменений климата и экосистем в Катунском биосферном заповеднике // Возможности адаптации к климатическим изменениям в Алтае-Са-янском экорегионе: материалы науч.-практ. семинара (31 мая - 3 июня 2011 г.). Барнаул, 2011. С. 138-143.
16. Гунин П.Д., Казанцева Т.И., Бажа С.Н., Данжалова Е.В., Дробышев Ю.И. Экологические последствия влияния аридизации климата на экосистемы Центральной Монголии // Изменение климата Центральной Азии: социально-экономические и экологические последствия. Чита: Изд-во ЗабГГПУ, 2008. С. 71-84.
17. Потемкина Т.Г. Литодинамика прибрежной зоны озера Байкал: автореф. дисс. ... канд. геогр. наук: 11.00.04. Иркутск, 2000. 17 с.
18. Шимараев М.Н., Куимова Л.Н., Синюкович В.Н., Цехановский В.В. Климат и гидрологические процессы в бассейне оз. Байкал в XX столетии // Метеорология и гидрология. 2002. № 3. С. 71-78.
19. Davaa G. Climate Change Impacts on Water Resources in Mongolia. IGES Conference Report-Regional Centre-2011-01 // Proceedings of Consultative Meeting on Integration of Climate Change Adaptation into Sustainable Development in Mongolia (17-18 June, 2011). Ulaanbaatar, 2011. Р. 30-36.
20. Сергеев Д.О., Ухова Ю.А., Станиловская Ю.В., Романовский В.Е. Температурный режим многолетнемерз-лых толщи сезонноталого слоя в горах Северного Забайкалья (возобновление стационарных наблюдений) // Крио-сфера Земли. 2007. Т. XI. № 2. С. 19-26.
21. Sharkhuu N., Etzelmuller B., Heggem E.S.F., Nelson F.E., Shiklomanov N.I., Goulden C.E., Brown J. Permafrost monitoring in the Hovsgol mountain region // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. F02S06; doi: 10.1029/2006JF000543.
suspended particles in lake Baikal. Lakes & Reservoirs: Research and Management,
2000, vol. 5, no. 3, pp. 133-136.
2. Semenova V.A., Miagmarzhava B. Gidrologicheskii rezhim rek basseina r. Selengi i metody ego rascheta [The hydro-logical regime of the river Selenga basin and its calculation methods]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1977. 236 p.
3. Ocenochnyj doklad ob izmeneni-jah klimata i ih posledstvijah na territorii Rossijskoj Federacii. Obshhee rezjume [Assessment Report on climate change and its after-effects on the territory of the Russian Federation. A general review]. Moscow, Rosgidromet Publ., 2008. 28 p.
4. Babkin V.I., Vuglinskii V.S. Malovod'e na rekakh Sibiri [Low water level in Siberian rivers]. Chelovek i stikhiia [The man and the elements]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1983, pp. 108-109.
5. Semenov V.A., Mjagmarzhav B., Dashdjeljeg N. Osnovnye stokoobrazujush-hie faktory i nekotorye osobennosti formi-rovanija poverhnostnogo stoka na territorii MNR [Basic streamflow formation factors and some formation features of surface runoff on the territory of Mongolia]. Trudy KazNIGMI [Proceedings of Kazakh Scientific Research Institute of Hydrometeorol-ogy], 1973, no. 50, pp. 126-139.
6. Potemkina T.G., Potemkin V.L. Sediment load of the main rivers of Lake Baikal in a changing environment (East Siberia, Russia). Quaternary International, vol. 380-381, pp. 342-349.
7. Sinjukovich V.N., Sizova L.N., Shimaraev M.N., Kurbatova N.N. Osoben-nosti sovremennyh izmenenij pritoka vody v ozero Bajkal [Characteristics of current changes in water inflow into lake Baikal]. Geografija i prirodnye resursy = Geography and Natural Resources, 2013, no. 4, pp. 57-63.
8. Nandintsetseg B., Goulden C.E., Greene J.S. Recent climate change study near Lake Hovsgol, in Changes in Climate, Ecology and Patterns of Pastoral Nomadism in Lake Hovsgol National Park, Mongolia. Ulanbaatar, Admon Publ., 2006, pp. 25-26.
9. Ob osobennostjah klimata na ter-ritorii Rossijskoj Federacii: doklad Feder-
al'noj sluzhby po gidrometeorologii i moni-toringu okruzhajushhej sredy za 2010 god [On climatic features of the Russian Federation: Report of the Federal Service for hy-drometeorology and environmental monitoring in 2010]. Available at: http://www.meteorf.ru (accessed 12 November 2015).
a. O sostoianii ozera Baikal i me-rakhpo ego okhrane v 2013 godu: gosudar-stvennyi doklad [On Lake Baikal state and measures for its protection in 2013: a state report]. Irkutsk, Sibirskii filial FGUNPP "Rosgeolfond" Publ., 2013. 459 p.
10. Potyomkina T.G., Grachev A.M., Potyomkin V.L., Baryshev V.B. Chemical composition of suspension in water body of Lake Baikal. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1998, vol. 405, no. 2-3, pp. 543-545.
11. Resursy podzemnyh vod v ne-glubokih transgranichnyh vodonosnyh gor-izontah v bassejne ozera Bajkal: sovremen-nyj uroven' znanij, ohrana i upravlenie. Otchet dlja transgranichnogo diagnostich-eskogo analiza bassejna ozera Bajkal [Groundwater resources in shallow trans-boundary aquifers in the basin of Lake Baikal: the current level of knowledge, protection and management. Report for the Transboundary Diagnostic Analysis of the basin of Lake Baikal]. Russia - Mongolia, UNESCO-IHP Publ., 2013. 77 p.
12. Mongolia: Assessment Report on Climate Change 2009. Ulaanbaatar, Ministry of Environment, Nature and Tourism, 2009. 228 p.
13. Batima P., Natsagdorj L., Gom-bluudev P., Erdenetsetseg B. Observed climate change in Mongolia. AIACC Working Paper, 2005, no. 12, pp. 4-26.
14. Jashina T.V. Programma monitoringa izmenenij klimata i jekosistem v Katunskom biosfernom zapovednike [Monitoring program for climate and ecosystems change in the Katun biosphere reserve]. Materialy nauch.-prakt. seminara "Vozmozhnosti adaptacii k klimaticheskim izmenenijam v Altae-Sajanskom jekore-
gione" [Proceedings of the Workshop „Climate change adaptation possibilities in the Altai-Sayan ecoregion"], 31 May - 3 July 2011. Barnaul, 2011, pp. 138-143.
15. Gunin P.D., Kazanceva T.I., Ba-zha S.N., Danzhalova E.V., Drobyshev Ju.I. Jekologicheskie posledstvija vlijanija aridi-zacii klimata na jekosistemy Central'noj Mongolii [Environmental effects of climate aridization on Central Mongolian ecosystems]. Izmenenie klimata Central'noj Azii: social'no-jekonomicheskie i jekologicheskie posledstvija [Climate change in Central Asia: socio-economic and environmental impacts]. Chita, ZabGGPU Publ., 2008, pp. 71-84.
16. Potemkina T.G. Litodinamika pribrezhnoj zony ozera Bajkal. Avtoref. Diss. kand. geogr. nauk [Lithodynamics of the Lake Baikal coastal area: Abstract of the Dissertation of the Candidate of Geography]. Irkutsk, 2000. 17 p.
17. Shimaraev M.N., Kuimova L.N., Siniukovich V.N., Tsekhanovskii V.V. Klimat i gidrologicheskie protsessy v basseine oz. Baikal v XX stoletii [Climate and hydrological processes in the basin of lake Baikal in XX century]. Meteorologiia
i gidrologiia = Meteorology and hydrology, 2002, no. 3, pp. 71-78.
18. Davaa G. Climate Change Impacts on Water Resources in Mongolia. IGES Conference Report-Regional Centre-2011-01. Proceedings of Consultative Meeting on Integration of Climate Change Adaptation into Sustainable Development in Mongolia (June 17-18, 2011), Ulaanbaa-tar, 2011, pp. 30-36.
19. Sergeev D.O., Uhova Ju.A., Stanilovskaja Ju.V., Romanovskij V.E. Temperaturnyj rezhim mnogoletnemerzlyh tolshhi sezonnotalogo sloja v gorah Severnogo Zabajkal'ja (vozobnovlenie stacionarnyh nabljudenij) [The temperature regime of permafrost seasonal thawing layer in the mountains of Northern Transbaikalia (resumption of stationary observations)]. Kriosfera Zemli = Earth Cry-osphere, 2007, vol. XI, no. 2, pp. 19-26.
20. Sharkhuu N., Etzelmuller B., Heggem E.S.F., Nelson F.E., Shiklomanov N.I., Goulden C.E., Brown J. Permafrost monitoring in the Hovsgol mountain region. J. Geophys. Res., 2007, vol. 112. F02S06; doi: 10.1029/2006JF000543.
Статья поступила 20.01.2016 г. Article received 20.01.2016.
