Влияние изменений климата на социально-экономическую систему (стр. 5 )

,

Лимнологический институт СО РАН, г. Иркутск

Data are presented that characterize dynamics of water chemistry of the Selenga River and fluctuations in the input of chemical substances into Lake Baikal depending on the riverine water input. Variations of the chemical input to the lake due to climate warming are considered.

Потепление климата Земли и положительный тренд среднегодовой температуры в Европе в основном обеспечивался за счет повышения ее зимних значений [1]. На Байкале потепление регистрировалось во все сезоны, но наиболее значительное характерно для зимнего и весеннего периодов, соответственно на 2 и 1,4 °С за 100 лет [2]. Повышение температуры воздуха привело к изменению увлажненности в бассейне Байкала и увеличению водного стока рек в озеро, величина положительного тренда составила 300 м3/с за 100 лет. В период резкого потепления (1980-е годы) в бассейне озера отмечен параллельный рост температуры воздуха и водности рек, тогда как ранее повышение температуры воздуха, как правило, сопровождалось усилением континентальности климата [3].

Происходящие изменения водного стока должны отразиться на динамике концентраций химических компонентов в речных водах и их выносе в Байкал. Материалы многолетних наблюдений ( гг.) за динамикой химического состава воды главного притока р. Селенги, несущей в озеро более 50% растворенных веществ, позволяют рассмотреть особенности его изменений при разных условиях водности и оценить возможные изменения при потеплении климата.

Формирование химического состава вод р. Селенги на всей территории бассейна, включая Монголию, происходит в близких геологических и климатических условиях, что обусловливает его стабильность и низкую вариабельность по длине реки. Влияние антропогенных факторов на химический состав селенгинской воды в районе Улан-Удэнского промышленного комплекса за последнее десятилетие снизилось. Межгодовые и внутригодовые изменения концентраций главных ионов и минерализации воды в основном определяются колебаниями водного стока [4, 5, 6]. Связь водного и ионного стока достаточно высока (по коэффициенту корреляции выше 0,90) и лучше всего аппроксимируется степенной функцией. Описывающее ее выражение имеет вид:

Qи= 0,3473*Qв0,8667 (R2 = 0,98),

где Qи – расход ионов в кг/с; Qв – расход воды в м3/с.

При средней водности минерализация вод р. Селенги в течение года изменяется в пределах 120-289 мг/л, с максимумом в зимнюю межень и минимумом – в половодье и паводок [4, 5]. В период аномально высоких паводков эта закономерность может нарушаться, и содержание ингредиентов зависит от места формирования паводка и выхода воды на пойму [7]. Последний аномально высокий паводок, сформированный на территории Монголии, проходил по Селенге в августе 1993 г. Максимальные расходы у разъезда Мостовой достигали 6400 м3/с. Повышение уровня воды в реке в период паводка, как правило, приводит к снижению концентраций главных ионов. В этих условиях вынос ионов в озеро зависит только от величины водного стока. В 1993 г. сложилась нестандартная ситуация, несмотря на большие объемы водных масс, концентрации ионов в воде увеличились (табл.), что было обусловлено длительным затоплением поймы, поднятием уровня грунтовых вод и поступлением их в русло реки. В результате, одновременное увеличение водности и концентраций химических компонентов привело к экстремально высокому выносу ионов в Байкал.

Таблица

Концентрация главных ионов в воде Селенги в период открытой воды при разной
водности (с. Мурзино)

Компоненты	HCO3-	Cl-	SO42-	Na+	K+	Ca2+	Mg2+
мг/л
Высокий паводок	114,7	1,6	7,7	5,8	2,2	29,0	6,0
Средняя водность	97,3±5,2	1,2±0,32	9,5±3,7	6,0±2,1	1,4±0,33	20,1±4,8	5,3±1,4
Низкая водность	116	1,8	11,9	7,1	1,7	28,7	6,2

Он составил 1,23 млн. т/мес., что в два раза превышало его средние значения за август (0,6-0,7 млн. т/мес.). Сток ионов за этот год достиг 5,14 млн. т.

В годы средней водности амплитуда колебаний концентраций главных ионов в речных водах небольшая (см. табл.). В зависимости от сезонных изменений водного стока в динамике концентраций наблюдается два максимума (в зимнюю и летнюю межень) и два минимума (во время половодья и паводка). Годовой вынос ионов р. Селенгой при средней водности 29 км3 оценивается в 4,1 млн. т/год [5].

Исторически низкой водностью отличался июль 2003 г. Расходы воды в реке снизились до 700 м3/с, в питании Селенги увеличилась доля более минерализованных подземных вод, что привело к повышению в воде абсолютных концентраций ионов (см. табл.). Однако их вынос в озеро снизился и составил 0,34 млн. т., при средних значениях 0,48-0,51 млн. т/мес. Ввиду низкой водности последних лет гг. существенно снизился вынос ионов в Байкал 3,90; 3,30; 3,60; 3,13; 3,14 млн. т/год соответственно. Таким образом, в результате изменения водного стока размах колебаний выноса ионов р. Селенгой в озеро Байкал отличается от среднего приблизительно на ±1 миллион тонн.

Динамика концентраций биогенных элементов и их вынос в озеро в отличие от главных ионов зависит не только от водности, но и от интенсивности биологических процессов. Максимум концентраций нитратного азота, минерального фосфора и кремния отмечен зимой, когда развитие фитопланктона крайне низкое. В период же открытого русла по мере увеличения численности и биомассы фитопланктона содержание их снижается. Минимальные концентрации аммонийного азота в селенгинской воде наблюдается зимой, когда его поступление с водосборной территории ограничено, а максимум во время половодья.

Максимальное содержание биогенных элементов наблюдалось в период высокой воды, особенно при выходе ее на пойму. Так, в 1993 г. концентрации аммонийного азота в селенгинской воде были на 80% выше, чем при средней (2001 г.) или низкой водности (2003 г.), что обусловлено поступлением его с водосборной территории, а также из затопленных почв и растительности. В отличие от периода паводка в условиях средней и низкой водности на изменение концентраций в селенгинской воде определяющее влияние оказывает интенсивность развития фитопланктона. Наиболее низкие абсолютные концентрации биогенных элементов регистрировались в 2003 г., когда уже в мае их содержание снилось до минимума.

Вынос биогенных элементов р. Селенгой в условиях средней водности составляет: растворенного кремния 114 тыс. т, нитратного азота 6,1 тыс. т, аммонийного азота 2,6 тыс. т, минерального фосфора 608 т/год [8]. При высоком речном притоке поступление в Байкал нитратного азота, фосфора и кремния возрастает на 20-40%. Сток же аммонийного азота может быть значительно выше. За август 1993 г. вынос биогенных элементов по р. Селенге составил более половины их среднегодовых величин, а по аммонийному азоту превышал почти в 2 раза [7]. В условиях низкой водности и при минимальных абсолютных концентрациях вынос фосфора колебался от 340 до 490 т, азота – от 3,3 до 5,2 тыс. т, кремния – от 67 до 91 тыс. т/год.

Таким образом, полученные результаты показали, что изменение водности оказывает влияние на динамику абсолютных концентраций химических компонентов в воде р. Селенги и определяет их поступление в Байкал. При высоких расходах воды, несмотря на особенности изменения абсолютных концентраций отдельных компонентов главных ионов и биогенных элементов, их вынос в озеро зависит от объема речного стока. В условиях низкой водности содержание главных ионов растет, что несколько компенсирует их пониженный вынос. Концентрации же биогенных элементов из-за потребления фитопланктоном снижаются, тем самым еще более ограничивается их поступление в озеро.

Анализируя полученные результаты можно сказать, что динамика концентраций и вынос химических компонентов в Байкал будут зависеть от влияния потепления на водный сток. Предполагается два варианта событий, если при потеплении усилится континентальность климата и снизится водный сток, то, в первую очередь, это приведет к снижению поступления в Байкал биогенных элементов, что может повлиять на интенсивность развития фитопланктона. Например, снижение стока кремния может привести к дефициту его в озере, что отразиться на развитии диатомовых водорослей. Несмотря на то, что основное обеспечение кремнием осуществляется за счет глубинных вод [9], его низкое поступление не будет восполнять необходимые потребности. Если, исходить из того, что повышение температуры воздуха будет сопровождаться увеличением количества осадков, что может приводить к наводнениям, то вынос химических компонентов с речными водами увеличится. В этом случае, значительное поступление биогенных элементов в озеро, при повышении температуры воздуха и воды может способствовать интенсификации развития водорослей, в первую очередь, в приустьевой области Селенгинского мелководья.

Литература

1. , , Шабалова различия в длинных рядахприземной температуры воздуха в Европе // Меорология и гидрология, 2000. – № 7. – С. 33-41.

2. , , Цехановский и гидрологические процессы в бассейне оз. Байкал в XX столетии // Меорология и гидрология, 2002. – № 3. – С. 71-78.

3. , , О проявлении на Байкале глобальных изменений климата в XX столетии // Доклады академии наук, 2000. – Т. 383. – № 3. – С. 397-400.

4. , , Толмачева рек бассейна озера Байкал. – М.: Наука, 1965. – 495 с.

5. , , Чубаров ионного стока Селенги в современных условиях. – Водн. Ресурсы, 2000. – № 5. – С. 560-565.

6. , , Погодаева ионов в дельте р. Селенги в условиях малой водности // Метеорология и гидрология. – 2006. – С. 87-95.

7. , , и др. Экологические особенности реки Селенги в условиях наводнения // География и природные ресурсы. – 1995. – № 4. – С. 64-70.

8. , , и др. Поступление биогенных элементов и органических веществ в оз. Байкал с речными водами и атмосферными осадками // Метеорология и гидрология– № 4. – С. 78-86.

9. , Домышева и многолетняя динамика содержания кремния в водной толще озера Байкал // Геология и геофизика, 2004. – № 3. – С. 310-316.

Климат – составляющая часть процесса функционирования
Забайкальской железной дороги

Забайкальская железная дорога, г. Чита

Забайкальская железная дорога, как и каждая из 17 дорог компании «Российские железные дороги», имеет свои особенности. Начинаясь у ст. Петровский Завод (Забайкальского края) по главному ходу Транссиба продолжается до ст. Архара (Амурская области), протяженность составляет 2300 км.

В границах Забайкальского края климат резко континентальный. В Амурской области (особенно от ст. Шимановская и Восточная) – муссонный, дальневосточный. По южному ходу дороги: Карымская – Забайкальск, Карымская – Борзя – Соловьевск (Юго-Восток Забайкальского края) – это климат полупустыни.

Яблоновый перевал – Мировой водораздел, высшая точка Транссиба 1019 метров над уровнем моря.

Железнодорожный транспорт работает непрерывно во времени, и климат региона для работников дороги в полном смысле является фактором производства.

Подготовка к работе в зимних условиях начинается с мая – июня: принимаются приказы и мероприятия президента компании, начальников дорог и отделений дорог. Организуется обучение «первозимников», выполняются работы по подготовке основных фондов. Особо необходимо отметить: железнодорожный путь переводится на работу в режиме зимних морозов – выполняются разгонка и регулировка зазоров рельсового хозяйства, укладка инвентарных рельсов, закрытие водопропускных труб земляного полотна и другие.

Зимние температуры в регионах опускаются до градусов и могут держаться неделями. Температура на металле ниже на 10-12 градусов. При низких температурах, на участках с нестабильным земным полотном ограничивается скорость движения поездов. Организуются дополнительные обходы пути.

В период низких температур требуется особое мастерство при вождении поездов по Забайкальской железной дороге, имеющей сложные план и профиль пути. Нарушение плавности хода поезда приводит к порыву автосцепки (в отдельные годы на январь приходилось до 10 таких порывов).

Весна по климатическим условиям всегда сложное и ответственное время для Забайкальской дороги. Высок суточный ход температур (до 20-22оС). Это обусловливает линейное расширение металла (прежде всего рельсов). Забайкалье – территория вечной мерзлоты. Проблемы этого времени года – вероятность выплесков пути. Весной на всем протяжении дороги выполняются работы по переводу на летний период эксплуатации: разгонка и регулировка зазоров рельсового хозяйства, укладка инвентарных рельсов, устранение сезонных неисправностей земляного полотна и другие работы.

Лето в Забайкалье, на Дальнем Востоке – также период экстремальных климатических явлений. Жара 2000-х годов продиктовала железнодорожникам свои требования организации труда. Когда температура воздуха держится неделями на отметке 32-35, доходя до 37 градусов, солнце раскаляет головку рельса до 60 градусов. По времени, с рубежа XX-XXI веков на дороге укладывается бесстыковой путь. Рельсовые плети имеют километровую длину. При таких температурах, для обеспечения безопасности движения поездов, необходимы четкое соблюдение технологии содержания пути и повышенное внимание к его состоянию. Опыт эксплуатации бесстыкового пути еще нарабатывается. В 2008 году случались и драматические события, связанные со сходом поездов.

Железная дорога идет по долинам рек, у скальных прижимов. Колебания климата и защита пути от сползания скалы – значимый участок работы железнодорожников. Так, в июле 2004 г. на перегоне Туринская – Дарасун произошло сползание пласта скальной породы на путь. Благодаря профессиональным действиям локомотивной бригады, обнаружившей породу на пути, драматических последствий не было. Ситуация сложилась так: несколько дней стояла жаркая погода. 26 июля во второй половине дня прошел дождь. 27 утром температура воздуха составила +8°, днем – около +30°. В результате попадания воды в трещину скального массива и значительного перепада температуры произошло сползание пласта скальной породы с нарушением габарита пути.

Для предотвращения чрезвычайных ситуаций ведутся осмотры скально-обвальных участков. На неблагополучных участках устанавливаются наблюдения, проводится очистка и уборка полосы отвода скальных массивов и другие работы.

В целом на дороге на летнее время выделяется техника, концентрируется неснижаемый запас материалов, создаются специальные поезда для проведения мер, связанных с водоборьбой – защита железной дороги от ливней, длительных дождей и обусловленных ими подтоплений, размывов.

На полигоне Забайкальской железной дороги наблюдаются частые грозы. Поэтому повсеместно, как на стационарном, так и на подвижном оборудовании устанавливается грозозащита. Создается необходимый запас оборудования. На предприятиях подготовлены мобильные бригады работников, оперативно выезжающих на устранение повреждений.

Отдельная и очень большая часть работы железнодорожников – эксплуатация и развитие дороги в условиях вечной мерзлоты. Со времени начала строительства Забайкальской железной дороги – части Транссиба, здесь накоплен значительный опыт адаптации транспорта к вечной мерзлоте. Применительно к теме выделим: за более чем вековую историю этот опыт научно исследован и обобщен в ряде опубликованных работ. Разработки ученых и специалистов применены при строительстве и реконструкции дороги, наука и практика соединены в инструкциях и указаниях по организации работы на вечномерзлотных участках пути.

На Забайкальской железной дороге действует сила, требующая к себе уважительного, основательного и достойного отношения, не терпящая безалаберного подхода к производству, сурово наказывающая за отсутствие предусмотрительности. Имя этой силе – Климат Забайкалья и западной части Дальнего Востока. Для обеспечения безопасности движения поездов, перевозки пассажиров и грузов в условиях нашего климата выполняется комплекс мер.

При обучении рабочим профессиям в дорожно-технических школах, на предприятиях изучаются особенности работы в условиях местного климата.

Во всех структурных подразделениях (предприятиях) постоянно ведется техническая учеба. Работникам в обязательном порядке напоминаются требования к организации работы при смене времени года.

Все «первозимники» обучаются по специальной 40-часовой программе (дифференцированной по хозяйствам дороги).

Выполняется система мер по переводу хозяйств дороги для работы в летний и зимний периоды.

Степень готовности проверяется начальником дороги (с участием специалистов хозяйств) дважды в год – весной и осенью, во время комиссионного осмотра пути и сооружений, с принятием конкретных мер по ликвидации выявленных недостатков.

На экстремальные периоды (ледоход, водоборьба, снегоборьба, грозовые дожди) разрабатываются, принимаются в виде приказа (по компании, дороге, отделению дороги) соответствующие организационно-технические мероприятия. Их выполнение контролируется руководством. Создается неснижаемый запас ресурсов, готовится техника, работники проводят специальные тренировки.

Важное значение имеет накопленный в коллективах опыт, который передается молодым в процессе работы.

 

ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ:
СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ
ПОСЛЕДСТВИЯ

Материалы международного симпозиума

24 октября 2008 г.

Чита

Отпечатано с оригинал-макета составителей

Материалы печатаются в авторской редакции

Балуев

Подписано в печать 15.10.08.

Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Способ печати оперативный.

Усл. печ. л. 11,8. Уч.-изд. л. 11,4. Заказ № 000. Тираж 50 экз.

______________________________________________________________________

Забайкальский государственный гуманитарно-педагогический

университет им.

29

[1] См.: Revised IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories 1996 ("Руководство по инвентаризации межправительственной группы экспертов по проблеме изменения климата"[1]))

[2] В основе расчёта лежит следующая формула для оценки потребления топлива в регионе: фактическое потребление топлива = добыча в регионе + ввоз в регион – вывоз из региона– международный бункер – изменение запасов топлива в регионе.

[3] См.: Стратегия Республики Бурятия. ДВО РАН. Хабаровск, 2004.

[4] В связи с общей тенденцией экономического роста в РФ.

[5] Древесные гранулы - это наиболее безопасный, экологически чистый, дешевый вид топлива; они дольше горят, дают больше тепла и не выделяют при сжигании никаких вредных веществ.