AGRIS - 

2023

Т.С. Губарева | Б.И. Гарцман | Л.Е. Ефимова | П.Н. Терский | П.А. Белякова | А.А. Казачук

Детальные исследования источников питания и механизмов формирования речного стока стали возможными в последние десятилетия благодаря развитию инструментария гидролого-гидрогеохимического анализа. С использованием трассерной модели смешения (ЕММА) и данных гидролого-гидрохимических съемок уточнены источники питания реки Велеса в бассейне реки Западная Двина и выполнена их оценка. Источниками питания являются: воды валдайского надморенного водно- и озерно-ледникового водоносного горизонта, болотные воды, атмосферные воды. Продемонстрирован специфический характер их сезонной динамики в период с мая 2017 года по июнь 2018 года. Воды надморенного водно- и озерно-ледникового комплекса – значительная и постоянно действующая составляющая речного стока. Их доля в период весеннего половодья 2018 года составила – 21%, а в периоды, следующие за сходом половодья, их доля заметно выше: в 2017 году – 31%, в 2018 году – 38%. Значительная доля атмосферных вод отмечалась в зимний период 2017 года – до 30%, что обусловлено избыточной увлажненностью водосбора в результате выпадения аномальных жидких осадков и нетипичной метеорологической обстановкой в первой половине зимнего периода 2017 года. Максимальные доли атмосферных вод (до 60%) отмечаются в теплые периоды, после схода весеннего половодья, 2017 и 2018 годах. Предшествующее увлажнение водосбора и осадки в периоды съемок были главными причинами высокой их доли. Атмосферные осадки, поступающие в результате инфильтрации в верхнюю зону аэрации практически без существенной трансформации их химического состава (верховодка), разгружаются в реку подповерхностным путем. Болотные воды преобладали в речных водах во время весеннего половодья – 46%, их доля высока и во время зимнего периода (до 35%), а в периоды начала лета – близки к нулю.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2023

В.В. Шамов | И.В. Токарев | Т.А. Михайлик | А.В. Козачек

Изотопный состав природной воды отражает ее приуроченность к различным звеньям гидрологического цикла, изменяясь в процессе фазовых переходов (испарения, транспирации, конденсации, замерзания, оттаивания), а также при взаимодействии воды с водовмещающими средами (горными породами, почвами, воздушными массами, биотой). В статье впервые на основе детальных натурных исследований, выполненных в период с 2013 по 2016 год в экспериментальных малых горных речных бассейнах, анализируется внутригодовая и межгодовая динамика содержания изотопов 2Н и 18О в основных географических типах вод, циркулирующих в летне-осенний период в типичных речных бассейнах горной страны Сихотэ-Алинь (Приморский край Российской Федерации). Показано, что для малых речных бассейнов вблизи морского побережья характерен более тяжелый изотопный состав дождевых, речных и почвенных вод. Обосновывается предварительный вывод о том, что в относительно влажные годы воды континентальных горных районов Приморья по изотопному составу в среднем легче в сравнении с районами побережья приблизительно в 1,5 раза. Для речных водосборов, расположенных прибрежно-морских районах, почвенные воды и воды устойчивых приповерхностных склоновых потоков в изотопном отношении почти неразличимы, тогда как для континентальных водосборов почвенные воды близки по содержанию 18О и 2Н к речным водам, а воды склоновых потоков отличаются чуть более легким, чем речные воды, изотопным составом. В целом близкие значения природных изотопов в почвенных и речных водах обоих районов подтверждают полученные ранее с помощью природных химических трассеров выводы о в целом преобладающей доли склоновых вод – почвенных вод и вод приповерхностных склоновых потоков – в питании малых горных рек Сихотэ-Алиня и, соответственно, относительно невысокий объем подземного питания и низкие значения доли дождевых вод в речном стоке.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2023

Г.И. Долгих | А.В. Давыдов | С.Г. Долгих | В.В. Овчаренко | В.А. Чупин | В.А. Швец

К катастрофическим явлениям Земли надо отнести извержения вулканов, которые иногда приводят к гибели людей, но в основном к значительным экономическим потерям. В качестве яркого примера большой катастрофичности данных явлений можно привести события, связанные с извержением вулкана Кракатау, начавшееся в мае 1883 года и завершившееся серией мощных взрывов 26 и 27 августа 1883 года, в результате которых большая часть острова Кракатау была уничтожена. Это извержение вулкана считается одним из самых смертоносных и разрушительных в истории: около 36 417 человек погибли в результате самого извержения и вызванного им цунами, были полностью уничтожены 165 городов и поселений. Совсем недавно произошло примерно такое же событие, но мощность его была гораздо меньше мощности извержения и взрыва вулкана Кракатау. 20 декабря 2021 года на острове Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай на архипелаге Тонга началось извержение вулкана, а 15 января 2021 года в 04:15 UTC извержение перешло в активную взрывную фазу, на заключительном этапе которой вулкан взорвался. Центральная часть кальдеры вулкана площадью примерно 5 км2 находилась на глубинах от 150 до 200 м. По оценке специалистов NASA мощность взрыва составила 10 мегатонн в тротиловом эквиваленте. После взрыва образовалась ударная волна, которая несколько раз обогнула Землю, возбуждая на своём пути региональные колебания отдельных слоёв атмосферы, сейши морей и их частей, упругие колебания земной коры в инфразвуковом диапазоне частот. Кроме того, по отдельным данным были возбуждены атмосферные волны Лэмба, а на отдельных акваториях Тихого океана – волны цунами. В статье основное внимание уделено возбуждению инфразвуковых колебаний в системе «атмосфера – гидросфера – литосфера», вызванных проходящим атмосферным импульсом, сгенерированным при взрыве вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2023

В.А. Иванов | С.Р. Чалов

Мутность воды, или концентрация взвешенных наносов, является одной из основных характеристик водного потока. Данный параметр является необходимой водохозяйственной характеристикой речного потока для прогнозирования русловых переформирований. Мутность воды является нормативной характеристикой качества воды для хозяйственного использования, поскольку с частицами взвеси переносится множество патогенных микроорганизмов и сорбируются тяжелые металлы, а повышенные значения мутности губительны для многих видов водных организмов. Данная высокая социально-экономическая и гидролого-экологическая значимость актуализирует изучение точности оценок взвешенных наносов и их пространственного распределение внутри поперечного сечения реки. В данной статье были рассмотрены особенности распределения мутности воды и их гидравлических факторов на реках России (Лена, Обь, Енисей, Колыма, Дон, Кубань, Терек, Селенга). Так, были обработаны 78 измерений поперечных профилей потока, выполненных Акустическим Доплеровским Профилографом Течений RiverRay 600 kHz, в сумме составивших 40 079 вертикальных распределений обратного рассеяния лучей прибора по глубине, переведенных в единицы весовой мутности. Для всех измерений был выполнен расчет среднего числа Рауза для поперечного профиля, и далее – для частных вертикалей через введение переводного коэффициента. В результате были получены 78 моделей вертикального распределения мутности как функция глубины вертикали, скорости потока и диаметру частиц. Для 8 моделей коэффициенты корреляции к измеренным значениям составили более 0,9. Для произведения данных расчетов авторами статьи было разработано программное обеспечение на языке программирования R, для которого входными параметрами являлись сырые данные измерений, а результатом расчетов являлись мутностные и гидравлические характеристики потока. Указанные модели, полученные при помощи машинного обучения, рекомендованы для дальнейшего применения при изучении особенностей движения взвешенных наносов больших рек.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2023

А.Ю. Виноградов | В.И. Каширский | И.Ю. Лободенко | О.В. Зубова | И.А. Виноградов | Е.А. Парфенов | А.В. Кучмин | А.А. Банщиков | А.С. Войтенко

Для связных грунтов, к которым относятся глинистые, суглинистые и супесчаные грунты, характерна структура, в которой важное место занимают агрегаты – конгломерат «слипшихся» элементарных почвенных высокодисперсных частиц, характеризующихся большими удельной поверхностью и поверхностной энергией. Поскольку агрегаты как первичная устойчивая к размачиванию единица связного грунта предположительно целиком смываются потоком воды, правильная оценка их прочности и линейных размеров позволит делать физически обоснованные расчеты размывов дна, в том числе водопропускных, водоотводных инженерных сооружений лесных дорог и мелиоративных каналов. В статье приведен разработанный авторами подход к оценке значения сцепления грунта, основанный на измерении линейных размеров и плотности агрегатов связного грунта. В качестве примера представлены расчеты размеров агрегатов супесей различных связных пород четвертичных грунтовых горизонтов Приильменской низменности (разрез и лабораторное апробирование выполнены авторами в 2020 году на правом коренном берегу старицы реки Порусья, Приильменская низменность, Поддорский район, Новгородская область), таких как супесь красно-коричневая, пятнистая супесь, бордовая супесь, серо-голубая плотная супесь. Рассмотрены простейшие из плотнейших упаковок агрегатов в теле грунта – гексагональная и кубическая. В качестве рабочей гипотезы сделано предположение, что взаимное расположение агрегатов находится в гексагональной плотноупакованной решетке. Сравнительный анализ результатов усредненных измерений и рассчитанных значений линейных размеров агрегатов по предложенной методике и методике, изложенной в СП 32-102-95, показал, что прямая линейная зависимость между значением сцепления грунта и размерами агрегатов, приведенная в указанном нормативном документе, не отвечает эмпирическим данным. С падением плотности грунта его сцепление уменьшается, размеры агрегатов для большинства связных грунтов увеличиваются, при этом их прочность падает, в дальнейшем они разрушаются на более мелкие и устойчивые.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2023

С.Р. Чалов | В.М. Морейдо | К.Н. Прокопьева | К.Н. Прокопьева | В.А. Ефимов

Размыв обнажений многолетнемерзлых пород (едома) в бортах долин крупных рек Арктики рассматривается как важный источник поступления взвешенных наносов и углерода в природные воды рек Лена, Колыма, Яна, Индигирка и далее в Северный ледовитый океан. В ходе экспедиционных исследований ледового комплекса едомы Дуванный Яр – крупнейшего внутриматерикового обнажения многолетнемерзлых пород, расположенного в нижнем течении реки Колыма – в период с 2019 по 2021 год проведены оценки его влияния на сток речных взвешенных наносов. Для оценки дальности распространения шлейфа мутности от ледового комплекса анализировались данные дистанционного зондирования со съемочной системы Landsat за период с 1995 по 2021 год (обработано более 60 снимков за период открытой воды с июня по сентябрь). Для оценки баланса взвешенных наносов использовались натурные измерения мутности, в том числе с использованием акустического доплеровского профилографа течений. Благодаря этим измерениям впервые удалось количественно оценить баланс взвешенных наносов на участке между впадением крупных притоков реки Колыма – рек Омолон и Большой Анюй. Выявлено увеличение мутности воды реки Колыма в пределах 20% в период летней межени на нижерасположенном бесприточном участке. Проведена оценка поступления взвеси за счет таяния склонов ледового комплекса в жаркие летние дни в формирующейся сети мутьевых водотоков – величиной более 5 кг/с. Эффект термического разрушения ледового комплекса подтверждает статистически значимая связь между длиной шлейфа мутности, распространяющегося от едомы Дуванный Яр вниз по течению реки Колыма, с температурой воздуха в этом районе. Таким образом, впервые получены количественные данные, подтверждающие роль активизации разрушения многолетнемерзлых пород в формировании стока наносов.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2022

С.В. Яковенко | В.А. Швец | С.С. Будрин

В работе подтверждена сильная взаимосвязь пространственных свойств инфрагравитационных волн и характеристик волн зыби. Показано, что уровень энергии инфрагравитационных волн зависит от географических условий и местных особенностей. При обработке большого массива данных по вариациям гидросферного давления, полученных в ТОИ ДВО РАН с помощью лазерно-интерференционных донных измерительных систем, обнаружено, что поверхностные ветровые волны и зыбь в окрестностях мыса Шульца Японского моря усиливают амплитуды инфрагравитационных волн с периодами от 20 до 300 с. То есть, установлено соответствие возрастания амплитуды ветровых волн и зыби возрастанию амплитуды инфрагравитационных волн. Замечено, что это правило работает и в обратном порядке, т.е. снижение амплитуды ветровых волн и зыби соответствует снижению амплитуды инфрагравитационных волн. При этом рост амплитуды инфрагравитационных волн сопровождается возрастанием периода ветрового волнения. Данные инфрагравитационные волны распространяются в виде волновых цугов, границы которых практически не меняются со временем, при этом период отдельных волн внутри цугов может меняться, однако характер и параметры этих изменений не зависят от характеристик породивших их волн. В то же время обнаружено, что инфрагравитационные волны подвержены изменению своей спектральной структуры в случае влияния на них местных колебательных процессов. Так, в бухте Витязь инфрагравитационные волны имеют в спектре боковые максимумы, обусловленные модуляционным воздействием сейшевого колебательного процесса бухты. Периоды инфрагравитационных и ветровых волн, регистрируемых в бухте Витязь, могут быть промодулированы также приливно-отливными колебаниями, характеристики которых, очевидно, зависят от местных условий. Отмечено также, что спектральные максимумы, регистрируемых в бухте инфрагравитационных волн, имеют дискретную структуру, обусловленную модуляционным воздействием более низкочастотных волн.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2022

М.С. Пермяков | Т.И. Клещёва | Е.Ю. Поталова

В работе по данным глобальной сети локализаций молний (WWLLN) представлены сведения о молниевой активности в области тайфуна Лекима, который пересёк северо-западную часть Тихого океана со 2 по 14 августа 2019 года и оказал прямое и косвенное разрушительное влияние на страны восточной Азии. Показано, что молниевая активность, которая определяется суточным числом молний, существенно варьирует на различных стадиях эволюции циклона и в области с радиусом 1 000 км имеет два максимума. Первый максимум был зафиксирован 2 августа 2019 года на стадии тропической депрессии и составил 14 161 разряд. Второй максимум отмечен в день наибольшей интенсивности, 8 августа 2019 года, на стадии тайфуна и составил 13 066 разряд, что почти в два раза больше чем в два предшествующих дня углубления циклона и является типичной для тайфунов закономерностью в изменчивости молниевой активности. Анализ суточных композиций молниевых разрядов относительно центра циклона в области с радиусом 1 000 км показал, что формирование кольцевых и спиралевидных структур молний из бесформенных образований началось в дни быстрого углубления циклона до стадии тайфуна, а в день наибольшей интенсивности появилось скопление молний в центральной области радиусом 100 км, которое идентифицирует облачную стену «глаза». Наличие в этой области кольцевых структур позволило продемонстрировать ранее опубликованный метод оценки характеристик облачной стены по данным WWLLN – координат центра облачной стены и её радиуса, а также радиусов внешней и внутренней границ облачной стены. Представлены результаты сравнения полученных оценок со структурами облачной стены глаза тайфуна на спутниковом изображении, а также с такими характеристиками тайфуна, как координаты его центра, радиусами глаза и максимального ветра, полученным по данным скаттерометра ASCAT и данным бест-треков JMA и JTWC.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2022

Г.И. Долгих | С.Г. Долгих

Наряду с цунами волны-убийцы относятся к катастрофическим явлениям Мирового океана, которые приносят колоссальные потери людей и морских объектов, созданных руками человека. Мы называем их более умеренно – морские экстремальные поверхностные возмущения. Такое название связано с тем, что название волны-убийцы на наш взгляд больше соответствует цунами. В классическом представлении волнового возбуждения они слабо подходят под название волны. Тем не менее общепринятое их название – волны-убийцы. В статье обсуждаются результаты обработки участков записей лазерного измерителя вариаций гидросферного давления, установленного на шельфе Японского моря на глубине 27 м, в которых выделяются морские возмущения, по внешнему виду похожие на волны-убийцы: «одна сестра», «две сестры», «три сестры». При обработке полученных экспериментальных данных за июнь 2007 года выделены основные моды ветрового волнения и инфрагравитационных морских волн, ответственных за формирование наблюдаемых волн-убийц. Экстремальные поверхностные возмущения на фоне ветрового волнения сильно выделяются по амплитуде и форме. Величина этого возмущения (от минимума до максимума) в несколько раз больше усредненного морского прилива в этом регионе Японского моря. Межмодовая перекачка энергии в наблюдаемом пакете волн по своему поведению напоминает модифицированный возврат Ферми-Пасты-Улама, характерный для осцилляторов-геоблоков земной коры. Перекачка энергии происходит между модами различных волновых пакетов, имеющих различную природу образования. Так в рассматриваемых экспериментальных данных первый волновой пакет соответствует ветровому диапазону, а второй инфрагравитационному диапазону. Инфрагравитационный диапазон связан с собственными колебаниями водной массы шельфовой области зоны расположения лазерного измерителя вариаций гидросферного давления. Наиболее энергонесущими при этом возбуждении являются максимумы, соответствующие колебанию инфрагравитационного диапазона и основному максимуму ветрового диапазона.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2022

Л.С. Лебедева | В.В. Шамов | А.М. Тарбеева | Н.А. Павлова

Степень изученности процессов миграции воды и растворенных веществ в арктических и субарктических мерзлотных ландшафтах крайне низкая. В нашем исследовании на основе гидрохимических данных, полученных в ходе экспедиций в 2019 и 2020 годах, делаются выводы об источниках питания и механизмах формирования стока трех ручьев в арктической тундре в низовьях реки Лены. Исследованные природные воды контрастны по химическому составу. Максимальные концентрации химических веществ, вплоть до солоноватого типа вод, характерны для высачиваний подземных вод, состав которых формируется при длительном взаимодействии с материнскими породами. Наиболее пресные воды приурочены к органогенным горизонтам почвенного профиля. Воды в истоках ручьев ультрапресные, холодные и иногда показывают слабокислую реакцию, что говорит об их формировании в обедненном минеральными веществами органогенном почвенном горизонте сезонно-талого слоя по контакту с кровлей многолетнемерзлых пород. На участках активного врезания русла в коренные породы воды ручьев обогащаются минеральными соединениями. Ниже по течению происходит прогрев воды в русле и приток ультрапресной воды со склонов, сформированной в верхней грубогумусной части сезонно-талого слоя. Истоки и слабоминерализованные притоки ручьев формируются за счет вытаивания льда сезонно-талого слоя. Взаимодействие воды и горных пород определяет химический состав воды исследованных ручьев. Сведения о химическом составе природных вод позволяют делать выводы об источниках и путях движения воды на водосборах, что необходимо для разработки моделей и прогнозирования природных процессов.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden