4Uchinchi renessansyosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current _Challenges, Innovations and Prospects
ВЛИЯНИЕ УСЫХАНИЯ АРАЛЬСКОГО МОРЯ НА КЛИМАТ ЮЖНОГО ПРИАРАЛЬЯ
Б.С.Тлеумуратова
д.ф.-м.н., зав.лаб. КК НИИ ЕН, Э.П.Уразымбетова
базовый докторант КК НИИ ЕН.
Узбекистан.
Усыхание Арала - это не только сокращение акватории, но и образование соляной пустыни Аралкум, с которой выносится значительное количество солей и песка. С точки зрения воздействия на климатические процессы наиболее активным компонентом ветрового выноса является сульфатный аэрозоль [1], мелкодисперсная фракция которого служит также ядрами конденсации. Сульфатный аэрозоль оказывает охлаждающее влияние, изменяет альбедо облачности и влияет на осадкообразование.
Таким образом влияние усыхания Аральского моря (УАМ) на климат -это системные воздействия сокращения площади акватории (СА) и выноса солей (ВС). Влияние сокращения акватории Аральского моря на климат для разных периодов времени и разными методами исследовано в работах [2, 3, 4, 5]. В данной статье исследуется системное влияние СА и ВС на такие климатические характеристики как температура и относительная влажность воздуха, годовое количество осадков в периоде 1966-2015гг. Поскольку ВС практически не происходит при достаточно увлажненной почве, т.е. в ноябре-марте, а влияние в это время года акватории моря на климат Приаралья достаточно исследовано [4, 5, 6], в данной работе исследуется лишь многолетняя динамика климатического форсинга УАМ для теплого сезона (апрель-октябрь).
Для оценки влияния УАМ на климат используется система численных моделей ZONE, SALTTR, RAIN и RAD, [3]. В подмодели ZONE вычисляется влияние сокращения акватории на температурные и влажностные поля. Подмодель SALTTR [8] используется для вычисления среднегодовой весовой концентрации солей в атмосфере. Вклад рассеивающего солевого аэрозоля с постаквальной суши Аральского моря в изменения температуры воздуха вычисляется по подмодели RAD в двух аспектах:
406
May 15, 2024
Uchinchi renessans yosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current _Challenges, Innovations and Prospects
- уменьшение солнечной радиации при рассеянии (прямое воздействие);
- изменение альбедо облаков (косвенное воздействие);
Первый эффект оценивается для ясных дней, второй - для пасмурных. Для полуясных дней ДТ=0,5ДТя + 0,5АТп. Суммарный аэрозольный эффект для конкретного месяца вычисляется как взвешенная сумма, причем весовые функции выражают частоту наблюдения в данном месяце ясных, полуясных и пасмурных дней.
В подмодели RAIN [9] вычисляется влияние солевого аэрозоля постаквальной суши Аральского моря на процессы осадкообразования.
Глобальный для всей системы моделей период моделирования - 19662015 г.г. - делится на десятилетия.
Область моделирования имеет более сложную структуру. Прежде всего -
это глобальная область (ГО) моделирования, (рис.1). В ней выделяется область моделирования климатических изменений (ОКИ, нижний квадрат, 300х300км). Разрешение как ГО, так и ОКИ - 25х25км. Кроме того, свою трехмерную область моделирования имеют модели ZONE, SALTTR, RAIN и RAD. Понятно, что результаты реализации всех подзадач синхронизируются и адаптируются к узлам ОКИ.
Рис.1 Расчетная область системы моделей.
Результаты. По модели SALTTR вычислены среднемесячные концентрации солевого аэрозоля (мкг/м3) в атмосфере (табл.1) и динамика общего объема выноса солей с ОДА.
Таблица 1. Годовой ход (апрель-ноябрь) загрязненности атмосферы солевым аэрозолем
407
May 15, 2024
Uchinchi renessansyosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current Challenges, Innovations and Prospects
Примечание: *хмакс - осредненная за год удаленность от источника
максимума концентрации.
Системное воздействие УАМ на температуру воздуха на всем протяжении периода моделирования остается охлаждающим, меняется только соотношение вкладов СА и ВС. В 1966-1975гг. ввиду незначительности ВС как отчетливо видно на рис.1, преобладало влияние акватории моря. В среднем по региону охлаждающее влияние усыхающего моря равно 2К.
В 1986-1995гг. площадь акватории остается еще значительной (38,2 кв.км), ВС усилился до 15,5 млн.т/год [7]. Соответственно усиливается системное охлаждающее влияние в среднем по региону до 2,5К. Область максимального воздействия остается в Муйнаке с уменьшением охлаждающего эффекта на 2К. Вместе с тем возникают локальные максимумы, связанные с особенностями пространственного распределения солевого аэрозоля [8], и области с нулевым воздействием на юге.
Уровень, м * Хмакс, Км Месяцы года
IV V VI VII VIII IX X XI
2 0,1 98 76 45 43 31 41 54 20
600 30 83 66 33 31,2 28,1 39 44 15
1000 70 79 57 26,2 26 16,4 24 38,2 12
1500 90 65 44 13,7 13,4 11,3 12 24,1 9
2000 100 53 32,5 8,6 7,41 6,1 8,2 12 5,1
В 2006-2015гг. площадь акватории сокращается до 14,2 кв.км., ВС возрастает до 78,7 млн.т/год. Увеличение воздействия ВС почти полностью компенсируется уменьшением влияния акватории и среднее охлаждающее влияние остается на уровне 1986-1995гг. Область максимального воздействия смещается в область максимальной интегрированной по высоте концентрации солевого аэрозоля, области с нулевым воздействием практически исчезают.
Увеличение по Южному Приаралью с 60-х годов количества осадков хорошо коррелируется с увеличением в атмосфере концентрации солей с ПС: для Муйнака коэффициент корреляции равен 0,78, а для Чимбая - 0,76. Вклад СА в осадкообразование нулевой. Пространственное распределение отклонений, обусловленных ВС, зависит от концентрации солей на уровне конденсации. Область максимальных концентраций на этом уровне удалена от
408
May 15, 2024
Uchinchi renessans yosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current Challenges, Innovations and Prospects
источников выноса солей на 70-100 км. Поэтому максимальные отклонения в количестве осадков приходятся на Чимбайский и Нукусский районы [9].
Отклонения количества осадков, вызванные УАМ достигают максимума при значении концентрации солей С-100 мкг/м3 на уровне конденсации (19861995гг.), затем начинают уменьшаться, далее аэрозольный эффект снижается до 5 мм/год и выражается в торможении стока и увеличении жизни облаков, но область влияния как видно на рис.1, непрерывно расширяется.
В ходе численных экспериментов выяснилось, что прямое влияние ВС на относительную влажность воздуха менее 0,5%, но косвенное влияние (через понижение температуры воздуха) несколько (до 1,5-2%) компенсирует уменьшение относительной влажности воздуха, обусловленное сокращением акватории моря. Динамика влияния УАМ на относительную влажность воздуха устойчиво отрицательная.
Наблюдаемые МС изменения годового количества осадков подтверждают результаты моделирования [4], хотя могут быть ниже модельных ввиду происходящих вследствие высоких летних температур воздуха, разрушения облаков и испарения, выпадающих из них капель. Отмечаемое в работе [4] увеличение количества пасмурных дней также согласуется с нашими выводами о торможении стока и увеличении жизни облаков при превышении критической концентрации сульфатов.
Результаты же по температуре и относительной влажности воздуха не могут верифицироваться с данными МС, поскольку последние отражают суммарный эффект всех факторов, в том числе глобальное потепление, деградация растительного покрова, влияние окружающих пустынь (эффект Воейкова для запыленных зон) и др.
Достаточная длительность периода моделирования - 50 лет, позволяет говорить о существенных климатических изменениях в Южном Приаралье под влиянием УАМ.
REFERENCES
1. Гинзбург А.С., Губанова Д.П., Минашкин В.М. Влияние естественных и антропогенных аэрозолей на глобальный и региональный климат// Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2008, т. LII, № 5, с.112-119
2. Кувшинова К.В. Климат Приаралья и его возможные изменения в связи с усыханием моря / Погодообразующие факторы и их роль в биоклиматологии // МФГО СССР, 1980. - С. 17 - 27.
May 15, 2024
409
Uchinchi renessansyosh olimlari: zamonaviy vazifalar,
innovatsiya va istiqbol Young Scientists of the Third Renaissance: Current Challenges, Innovations and Prospects
3. Тлеумуратова Б.С. Математическое моделирование влияния трансформаций экосистемы Южного Приаралья на почвенно-климатические условия. Дисс. ... д-ра физ.-мат. наук. - Ташкент, 2018. -209 с.
4. Субботина О.И., Чанышева С.Г. Климат Приаралья.-Ташкент:НИГМИ, 2006.-170с.
5. Чуб В.Е. Изменение климата и его влияние на природно-ресурсный потенциал Республики Узбекистан.- Ташкент: САНИГМИ, 2000.- 252с.
6. Кузнецова Л.П., Иванов Л.Ю., Нехоченинова В.И. К вопросу о влиянии Аральского моря на местный и региональный влагооборот // Изв.АН СССР, сер. геогр. - 1980. - №6. - С. 17 - 27.
7. Кубланов Ж. Ж., Тлеумуратова Б. С. Оценка эффективности антропогенных воздействий на осушенном дне Аральского моря по ослаблению выноса солей //Universum: химия и биология. - 2023. - №. 2-1 (104). - С. 15-20.
8. Тлеумуратова Б.С. Математическое моделирование переноса аэрозоля в нижних слоях атмосферы: Дисс..канд. физ.-мат. Наук.-Ташкент, 2004.-138с.
9. Тлеумуратова Б.С. Влияние солепылепереноса на осадкообразование в Приаралье //Аридные экосистемы. - 2009. - том 15. - №3(39) . - с.28-35.
410
May 15, 2024
