Опыт количественной гидролого-климатической индикации границ ареалов растительности в Западной Сибири

от величины атмосферного увлажнения КХ соразмерно с уменьшением атмосферного увлажнения и ростом теплоэнергетических ресурсов климата.

Анализ территориального распределения рассчитанных месячных норм климатического стока Y (рис. 3-11) показал, что максимальные месячные нормы стока наблюдаются в северной части на полуострове Ямал в июле-августе, в таежной зоне - в июне-июле, а в южной части Западной Сибири — в мае-июне среднего года. То есть область максимальных месячных значений стока смещается в летние месяцы к северу. Эта же закономерность прослеживается и на рис.2.

Представленные электронные карты позволяют наглядно отобразить выявленные территориальные и временные закономерности стока и дают территориально согласованную информацию для решения различных инженерных гидрологических задач.

Библиографический список

1. Мезенцев B.C., Карнацевич И В. Увлажненность ЗападноСибирской равнины. — Л.:Гидромегеоиздат, 1969. — 168с.

2. Карнацевич И.В. Расчеты тепловых и водных ресурсов малых речных водосборов на территории Сибири. 4.1. Теплоэнергетические ресурсы климата и климатических процессов. - Омск, Иэд-во ОмСХИ, 1989. -76с.

3. Карнацевич И.В. Расчеты тепловых и водных ресурсов малых речных водосборов на территории Сибири.4.2.-Омск: ОмСХИ,1991.-82с.

4. Мезенцева О.В., Аблова И.М., Балошенко В.И. Вклад сибирских исследователей в изучение тепловлагообмена на поверхности суши.//Омский научный вестник - 2004 - №1(26). - С. 179-182.

5. АбловаИ.М., Балошенко В.И., Игенбаева Н.О., Карнацевич И.В., Мезенцева О.В. Ресурсы и закономерности географического распределения естественного увлажнения водосборов ЗападноСибирской равнины.// Омский научный вестник. — 2004,— №1(26). - С.183-187.

6. Мезенцева О.В., Игенбаева Н.О. Структуры тепловых и водных балансов на территории Западной Сибири в средний год.// Омский научный вестник. — 2004. — №4 (29).

7. Мезенцева О.В. Криоклиматическая характеристика территории Западной Сибири.// Омский научный вестник. — 2004. -№4 (29).

8. МезенцеваО.В. Количественная оценка адвекциитепла на территории Западной Сибири.// Омский научный вестник. — 2004.- №1(26). - С. 188-189.

МЕЗЕНЦЕВА Ольга Варфоломеевна, кандидат географических наук, доцент, заведующая кафедрой физической географии.

УДК 551.58:556 1 Д. Ц. ГРИГОРЬЕВ

А. В. ДМИТРИЕВ Н. О. ИГЕНБАЕВА И. В. КАРНАЦЕВИЧ О. В. МЕЗЕНЦЕВА

Омский государственный педагогический университет

ОПЫТ

КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ГИДРОЛОГО-КЛИМАТИЧЕСКОЙ ИНДИКАЦИИ ГРАНИЦ АРЕАЛОВ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

В работе предложена индикация северных и южных границ природных зон и ареалов отдельных видов растений на территории Западной Сибири при помощи максимально возможного испарения 2т=1г/1. и коэффициента увлажнения 1н за вегетационный период года.

Еще географы древности отмечали, что теплолюбивые растения не могут существовать в холодных странах. В XIX и XX веках географы и геоботаники составили подробные карты почвенно-растительных зон, карты ареалов растений [ 1 ]. Со временем естествоиспытатели поняли, что для разных растений необходимо определенное сочетание тепла и влаги. В середине-конце XIX века географы, почвоведы, климато-

логи использовали для количественной характеристики тепловлагообеспеченности территории показатель увлажнения

Кувл = Х/2в,

гдеХ — годовая сумма атмосферных осадков, Тв — испарение с водной поверхности или испаряемость — мера тепловых ресурсов данной территории.

s

ш n

О

Рис. 1. Максимально возможное испарение за вегетационный период (май-август) среднего года.

В середине XX века считалось, что радиационный баланс — это энергетические ресурсы физико-географического процесса, энергетические ресурсы климата и суммарного испарения одновременно. Именно поэтому М.И.Будыко предложил определять испаряемость Е0 как водный эквивалент радиационного баланса [3]:

Е0 = R/L,

где L — удельная теплота парообразования.

В работах A.A.Григорьева [2] иМ.И. Будыко [3,4] сделана первая попытка количественной индикации границ растительных зон с помощью двух характеристик: радиационного баланса земной поверхности R и радиационного индекса сухости R/LX — величины обратной коэффициенту увлажнения Х/Е0. В работе [3] сформулирован периодический закон географической зональности.

Следует отметить некоторые недостатки изложенного подхода. Во-первых, радиационный индекс сухости может характеризовать лишь в целом годовой цикл, будучи ни в коей мере не применим к внут-ригодовым интервалам, поскольку не учитывает перераспределение влаги почвогрунтовой толщей, особенно в холодных странах, где в течение полугода и более зимние осадки аккумулируются в твердом виде, не участвуя в процессах стока и динамике почвенной влаги. Вторым недостатком, как выяснилось [6 - 8], является принципиальная недопустимость использования радиационного баланса в качестве меры теплоэнергетических ресурсов (ТЭР) климата Тк и испарения Tz. Дело в том, что радиационный баланс даже в годовой сумме на обширных территориях и акваториях планеты выражается отрицательными значениями, а ресурсная характеристика должна быть сугу-

бо положительно величиной или суммой положительных величин поскольку процессы испарения и нагревания могут происходить только за счет теплоты, значения количества которой в современной геофизике принято считать положительной величиной.

В работах В.С.Мезенцева и его научной школы в качестве ТЭР климата и суммарного испарения используется сумма положительного радиационного баланса R+ и отрицательного турбулентного теплообмена Р+, то есть вертикальной составляющей горизонтальной адвекции теплоты над территорией, в основном представленной адвекцией океанических воздушных масс на охлажденные континенты в холодное время года [6], В работе одного из авторов этой статьи [7,8] показано, что в холодных странах имеется всегда существенная разница между ТЭР климата Тк и ТЭР испарения Tz. Эта разница составляет в Центральной Антарктиде 90-98%, на северных побережьях Сибири до 50 %, в лесостепях Западной Сибири около 15%, а в теплых странах разница отсутствует, и Tz = Тк. Уточнение значений ТЭР испарения в начале 90-х гг. не могло не привести к уточнению географических представлений о распределении коэффициента увлажнения.

В связи с вышеизложенным можно предложить использовать для индикации границ геоботанических ареалов две наиболее универсальные величины, применимые к любому внутригодовому расчетному интервалу - ТЭР испарения (но не ТЭР климата!) и коэффициент увлажнения В.С.Мезенцева [5]

гдеН - суммарное увлажнение.

Величина Н представляет собой влагоресурсы процессов стока Y и суммарного испарения Z и может

щ

о

Рис. 2. Коэффициент увлажнения рн (май-август) =Ил/Тт (май-август).

Таблица 1

Значения абсолютной энергетической характеристики 2т=Тг/1. и соотношения теплоресурсов и влагоресурсов |}н вегетационного периода (май-август) на шйротных границах дендроареалов н границах природных зон Западной Сибири

Граница Тт, мм за вегет. период [3,, за вегет. период

Южная граница арктических пустынь 150

Южная граница тундры 250-280

Южная граница лесотундры и северная граница тайги 290-320

Южная граница кедра сибирского 480-520 0,90

Южная граница ели сибирской, и пихты сибирской 500-525 0,80

Южная граница лиственницы сибирской 480-520 0,80-1,20

Южная граница тайги 520-540 0,80

Южная граница сосны обыкновенной 600 0,55

Южная граница березы пушистой 520-550 0,60-0,80

Южная граница березы повислой 550 0,60

Северная граница ковылей 530-560 0,60-0,70

быть определена, если известно общее увлажнение КХ — истинный приход влаги к деятельной поверхности водосборов в данном расчетном интервале, а также изменение запасов влаги в почвогрунтах за расчетный интервал ^Л/, —

Уравнение водного баланса любого участка суши или водосбора за любой интервал времени записывается в виде

Н = КХ +\ЛГ, - = Т + У

Для того, чтобы вычислить по метеоданным об атмосферных осадках и тепловых ресурсах испарения расходные статьи баланса влаги X и У нужно иметь систему четырех уравнений — по числу неизвестных. Такая система, представляющая собой модель процессов преобразования влаги на поверхности водосбора под влиянием энергетической освещенности и гравитационного дренирования, была создана В.С.Мезенцевым в середине XX века [5] и успешно использовалась в 60-80-х гг. прошлого века для тепло-воднобалансовых расчетов в инженерных целях.

В основу настоящей работы положены результаты массовых расчетов всех элементов водного баланса территории Западной Сибири для среднего по увлажнению итеплообеспеченностигода, произведенных по месячным интервалам теплого периода для 238 метеостанций территории. Годовой цикл замыкается зимним периодом, который длится на юге Западной Сибири (южнее 60 градуса широты) с ноября по март включительно, севернее (до Полярного крута) зимний период длится с октября по апрель, а в тундровой зоне - с октября по май. Результаты расчетов также частично уже обсуждались в наших работах [9,10].

На территории Западной Сибири, где зима длится почти полгода, годовые значения комплексных теп-ловоднобалансовых характеристик недостаточно репрезентативны для индикации дендрологических границ; гораздо более информативны в этом отношении расчетные значения гидролого-климатических характеристик за вегетационный период среднего года. Таким периодом обычно считается (с точностью до 1 месяца) период с мая по август включительно. Соотношение теплоресурсов и влагоресурсов (3) было получено путем усреднения месячных значений за май-август, но поскольку севернее 60-й параллели величина КХ за май включает твердые осадки зимнего периода, результаты расчета суммарного увлажнения Н для станций, расположенных севернее 60-й параллели становятся несравнимыми с результатами расчета для станций южной половины территории Западной Сибири.

На рис. 1 и 2 приведены в изолиниях поля месячных сумм максимально возможного испарения Тт = = и коэффициента увлажнения Рп за вегетационный период. Если на эти карты нанести дендрологические границы (1 ], можно определить для каждой из них значения двух характеристик {Хт и Рн), определяющих положение границы. Таким путем была проведена индексация северных и южных границ

природных зон и ареалов отдельных видов растений. Результаты этой работы сведены в табл.1. Авторы надеются проследить в ближайшем будущем найденные корреляционные связи на других континентах, будучи уверены в их универсальности.

Библиографический список

1. Физико-географический атлас мира. — М.,1964. — 300л.

2. Григорьев А А Закономерности строения и развития географической среды. — М,:Мысль, 1966.

3. Григорьев А.А, Будыко М.И. О периодическом законе географической зональности. — Доклады АН СССР. — 1956. — Т.110. — №1.

4. Будыко М.И. Глобальная экология. — М.:Мысль, 1977. — 327 с.

5. Мезенцев B.C. Метод гидролого-климатических расчетов и опытего применения для районирования Западно-Сибирской равнины по признакам увлажненияи теплообеспеченности // Труды ОмСХИ. - Омск, 1957. - Т.27. - 121 с.

6. Мезенцев В. С,, Белоненко Г. В., Березников К. П. и др. Уравнение теплоэнергетического баланса процесса суммарного испарения//Науч. тр. - Омск:ОмСХИ, 1966. - Т.66. - С. 111-118.

7. КарнацевичИ.В. Расчеты тепловых и водных ресурсов малых речных водосборов на территории Сибири. Ч. 1. Теплоэнергетические ресурсы климата и климатических процессов: Учеб. пособие. — Омск: Изд-во Омского с.-х. ин-та, 1989. — 75 с.

8. КарнацевичИ.В. Расчеты тепловыхи водных ресурсов малых речных водосборов на территории Сибири. Ч. 2. Водный баланс и водные ресурсы: Учеб. пособие. — Омск: Изд-во Ом. с.-х. ин-та, 1991. - 80 с.

9. АбловаИ.М., БалогаенкоВ.И., ИгенбаеваН.О., Карнацевич И.В., Мезенцева О.В. Ресурсы и закономерности географического распределения естественного увлажнения водосборов ЗападноСибирской равнины//Омский научный вестник. — 2004. — Вып. 1 (26). - С. 183-187.

10. АбловаИ.М., КарнацевичИ.В. Режим влажности почвогрун-тов на суходолах Западно-Сибирской равнины в средний год // Омский научный вестник. - 2004. - Вып.1(26). — С. 190-191.

11. Мезенцев В. С., Карнацевич И. В. Увлажненность ЗападноСибирской равнины. - Д.: Гидрометеоиздат, 1969. — 168 с.

12. Режимы влагообеспсчонности и условия гидромелиорации Степного края/Мезенцев В. С., Карнацевич И. В., Белоненко Г. В. и др. - М.: Колос, 1974. - 239 с.

ГРИГОРЬЕВ Аркадий Иванович, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой прикладной экологии и охраны окружающей среды. ДМИТРИЕВ Алексей Владимирович, магистрант физического факультета.

ИГЕНБАЕВАНаталья Олеговна, ассистент кафедры физической географии.

КАРНАЦЕВИЧ Игорь Владиславович, доктор географических наук, профессор кафедры физической географии.

МЕЗЕНЦЕВА Ольга Варфоломеевна, кандидат географических наук, доцент, заведующая кафедрой физической географии.