CC BY
36
УДК 502.33(571.16)
1 2 О.Г. Невидимова , Е.П.Янкович
1ИМКЭС СО РАН, Томск,
2ТПУ, Томск
ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ТЕРРИТОРИИ НА РИСКИ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
В работе проанализирована пространственно-временная изменчивость полей температуры и осадков, как важнейших элементов климата. Проведена оценка гидрологической уязвимости территории и рисков водопользования в современных условиях изменениях климата Исходные данные обработаны с использованием геоинформационных технологий.
1 2
O.G. Nevidimova , E.P. Yankovich
institute of monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS (IMCES)
10/3 Academichesky Ave., Tomsk, 634055, Russian Federation The Institute of Geology and Oil & Gas Industries, Tomsk Polytechnic University 30 Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russian Federation
INFLUENCE OF CHANGING OF HYDROTHERMAL CONDITIONS OF THE TERRITORY ON WATER CONSUMPTION RISKS
In the article a research of spatio-temporal variability of temperature and precipitation was carried out, hydrological vulnerability valuation of a territory under present-day conditions of climate fluctuation was made. Initial data were processed with use of GIS Technology.
Нарастающее «давление» климатических изменений, как и увеличивающаяся вариабельность гидрометеорологических характеристик на различных уровнях пространственной локализации непосредственным образом отражается на динамике и состоянии природных объектов. Новые природно-климатические условия в свою очередь приводят к изменениям во многих сферах природопользования, влияя на освоение и развитие региона. Для разработки эффективных стратегий природопользовательских мероприятий, в частности на территории Томской области, необходимы как надежная информация об изменениях климата, так и анализ рисков, обусловленных природно-климатическими особенностями территории в совокупности со спецификой социально-экономического и экологогеографического положения.
Цель данной работы заключается в исследовании пространственновременной изменчивости полей температуры и осадков, как важнейших элементов климата, оценке гидрологической уязвимости территории и рисков водопользования в современных условиях изменения климата.
Изменение климата включает сдвиги в частотности и масштабе спорадических погодных явлений, а также непрерывное повышение температуры приземного воздуха и трансформацию влажностного режима. Повышение средней температуры поверхности на протяжении последних 50
лет, по оценке МГЭИК, составило 0,6°С. Для выявления фактического изменения метеоклиматических условий на территории Томской области были проанализированы ряды наблюдений за температурой и осадками по 22 метеостанциям и 13 гидропостам Томской области за период с 1976 по 2006 гг.
Согласно полученным оценкам, на всей территории
температуры со средней скоростью 0.34 °С за 10 лет.
равнинной области полученные повышения
Рис. 1. Изменение среднегодовых температур
отмечался рост Для обширной территорий фактически значения средней температуры за исследуемый период колеблются от 0.92 °С до 0.68 °С (рис. 1). Наиболее интенсивным потепление было в северных районах Томской области и на юго-востоке, наименее - в западных районах. Обращает на себя внимание
субмеридианально ориентированная зона,
тяготеющая к главной водной артерии области - Оби и ее крупным притокам - Томи, Парабели, Васюгану, Тыму и характеризующаяся относительно высокими значениями повышения средней температуры (до 0.85 °С).
Анализ временной изменчивости количества осадков показал, что в целом в регионе основной тенденцией является увеличение количества осадков (рис. 2). Причем, величина роста среднегодового количества осадков
в 2.5 раза превышает величину снижения количества осадков, хотя обе величины невелики и по абсолютному значению не превышают 2.8 мм за исследуемый период.
Тенденция роста сумм осадков наблюдается в центральных и южных районах области. Следует отметить, что для большинства этих территорий в последнее время отмечаются зональные активизации
опасных экзогенных
процессов: береговая,
овражная эрозии, оползни и т. д. Другим важным результатом анализа изменчивости количества осадков
Рис.2. Изменение среднегодовых сумм осадков
является выявление факта снижения этого показателя для западных и северных районов, а также достаточно значимое снижение сумм осадков для отдельных районов востока Томской области. В условиях роста среднегодовых температур, особенно при потеплении самой холодной части зимы, снижение количества осадков создает предпосылки для деградации многолетней, реликтовой мерзлоты и для активизации термокарстовых явлений.
Указанные тенденции меняют соотношение тепла и влаги, которое определяет динамику природно-климатических процессов, в том числе и режим функционирования гидросети исследуемой территории.
Поскольку гидрологические условия оказывают значительное влияние на особенности водопользования в Томской области, то для выбора оптимального варианта развития стратегии природопользования территории с учетом гидрологических ограничений необходимы комплексные, интегральные индикаторы, характеризующие уязвимость территории от гидрологических явлений. В основе предлагаемой интегральной оценки лежат показатели напряженности, где под напряженностью понимается степень опасности разрушения функциональных связей между компонентами системы, обеспечивающими целостность и устойчивое развитие системы (территории, экосистемы и пр.) [2, 3]. При построении системы показателей в рамках данного подхода учитывается характер взаимосвязей в тех компонентах геосистемы, которые обуславливают деградацию системы. Зная степень напряженности, можно оценить риск природопользования для исследуемой территории - чем выше уровень напряженности, тем более уязвима территория и больше вероятность ее разрушения в условиях нерегламентированного освоения. Гидрологическая напряженность
5
рассчитывается по формуле ЫС = '^к1/5, в которой учитываются
/=1
количественные характеристики следующих гидрологических факторов: низкий уровень воды определяется по максимальному количеству дней в году с низким уровнем; ледовые явления - комплексный показатель, в котором учитываются продолжительность ледоходов, продолжительность ледостава и раннее начало ледовых явлений; высокий уровень воды определяется по максимальной продолжительности стояния высоких вод (дней в году); сток наносов (объем перемещаемых наносов), а также сток талых вод. Коэффициенты (шкала от 0.1 до 1), соотнесенные с каждым фактором, отражают роль этого фактора в возникновении опасных ситуаций. Особенности пространственного распределения гидрологической напряженности на территории Томской области показаны в табл. 1.
Проведенный выше анализ климатических и гидрологических особенностей территории в условиях, когда меняется температурновлажностный режим, позволяет подойти к оценке той части рисков водопользования, которая возникает в результате интенсификации деятельности человека в пределах пойменно-русловых комплексов. Для более полной оценки водопользования необходимо определить социально-
экологические последствия этой деятельности или степень экологическом напряженности. В первую очередь острота ситуации зависит от особенностей расселения людей, проживающих вблизи потенциального источника
опасности, социальной,
инфраструктурной, производственно-технической реализации этих особенностей.
Применительно к
климатическим и
гидрологическим условиям территории интегральная оценка ситуации,
формирующейся в
водопользовании Томской области, осуществлялась
путем объединения оценок климатического, гидрологического и социальноэкологического содержания. Социально-экологическая напряженность в пределах определенного русла (территории) вычислялась по формуле Ш-С +М + N , где С - бальная оценка концентрации населения вдоль русел; М - бальная оценка частоты мостовых переходов; N - наличие пересечений русел с источниками повышенной экологической опасности -нефтегазопроводами.
Таблица 1 Структура опасных гидрологических явлений и гидрологическая
напряженность Томской области
Рис. 3. Риски водопользования в Томской области
Река Гидрологически й пост Количество дней с низким уровнем воды, 1ЛП ГГ ТТТ Т Ледовые явления, баллы Высокие уровни воды, баллы Объем стока наносов, баллы Интенсивность поступления талых вод, баллы гидрологическа я напряженность, баллы степень гидрологическо й напряженности,
Обь Молчаново 0,7 1,2 1,8 6 0,7 2,08 высокая
Колпашево 0,7 1 2 6 0,5 2,04
Прохоркино 0,7 1,8 1,3 6,5 0,8 2,22
Александро вск. 0,7 1,4 1,1 3,6 0,7 1,5 повышен ная
Чулым Тегульдет 1,2 1,8 1,8 0,5 0,6 1,18
Батурино 0,8 1,4 2 1 0,8 1,2
Зырянское 0,8 1,8 1,2 0,8 0,7 1,06 средняя
Томь Томск 0,9 1,4 1,3 1,3 0,8 1,14
Васюган Ср. Васюган 1 1,8 1,8 0,2 0,8 1,12
Кеть Родионовка 0,7 2,2 0,7 0,3 0,7 0,92
Тым Напас 0,3 2,6 1,8 0,1 0,7 1,1
Чузик Осипово 0,2 1,8 1,2 0,1 0,8 0,82 пониженн ая
Парабель Новиково 0,3 1,8 0,7 0,1 0,8 0,74
В результате комплексного анализа климатической, гидрологической и социально-экономической напряженности была получена общая оценка рисков водопользования. Проведенные расчеты в пределах области свидетельствуют о широком диапазоне оценок (различие на порядок). Результаты расчетов представлены на рис. 3. Степень напряженности ситуации в области определяется следующими характеристиками: более 66,5 % территории (от общей площади области) подвержены высокому и повышенному уровню риска. На 9,89 % площади риск определяется как средний. Территории, на которых риск можно оценить как пониженный и низкий занимают 23,61 % площади. В целом по области наиболее сложная ситуация складывается именно в тех районах, которые непосредственно примыкают к Оби. Несмотря на очевидную привлекательность этих районов, хозяйственное освоение территорий приводит к возрастанию риска в период высокой водности реки. Большая плотность населения на юге области (Томский, Кривошеинский, Молчановский районы), как и развитие трубопроводного транспорта в нефтегазоносных районах области (Александровский, Каргасокский, Парабельский районы) усугубленные высокой степенью гидрологической напряженности и активностью русловых процессов формируют и высокий уровень риска в этих районах. Более спокойны в этом отношении восточные районы области (Верхнекетский, Первомайский, Тегульдетский районы), где социальная инфраструктура и трубопроводный транспорт имеют самый низкий уровень в Томской области. Не очень высокая степень климатической и гидрологическая напряженности, как и невысокая густота речной сети в Бакчарском районе в совокупности с невысоким уровнем социально-экономического развития обуславливают низкий рискообразующий потенциал этого района.
Таким образом, по степени распространенности на территории Томской области риск водопользования можно отнести к массовому риску. Территориальная дифференциация данного вида рисков обусловлена в большей степени гидрологическими и социально-экономическими особенностями, чем метеоклиматическими условиями Томской области.
В заключении отметим, что проведенные исследования позволили выявить ряд особенностей климатических и гидрологических условий Томской области и на фактическом материале проанализировать влияние климатических, гидрологических и социально-экономических факторов на пространственное распределение и степень рисков водопользования.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Невидимова О.Г. Анализ природно-климатических опасностей на территории Томской области для оценки рисков природопользования [Текст]: / Невидимова О.Г., Мельник М.А., Волкова Е.С. // Экология урбанизированных территорий. - 2009. - № 2. -С. 71-77.
2. Невидимова О.Г. Подход к ранжированию территории по степени безопасности природопользования [Текст]: / Невидимова О.Г., Янкович Е.П. // ГЕО-Сибирь-2009. Т. 4.
Дистанционные методы зондирования Земли и фотограмметрия, мониторинг окружающей среды, геоэкологии. Ч. 2 : сб. матер. V Междунар. научн. конгресса «ГЕО-Сибирь» -Новосибирск: СГГА, 2009. - С. 73-78.
© О.Г. Невидимова, Е.П. Янкович, 2010
