Применение космических снимков в изучении колебаний уровней озер (на примере Курганской области

(фильтровали через фильтр с порами диаметром 0,2 мкм), подкисляли до величины рН 3, барботировали в течение 30 мин воздухом и определяли его радиоактивность на счетчике [3]. Продукцию фитопланктона рассчитывали по формулам, описанным в методическом руководстве [2], с учетом темновой ассимиляции 14С водорослями и сорбции 14С фильтрами.

Результаты исследований. В течение лета 1988 г. прозрачность воды по диску Секки не превышала 1-3 м; наименьшие значения (I м) приходились на конец июня.

При изучении первичной продукции радиоуглеродным методом отсутствие данных по внеклеточным выделениям может сильно сказаться на результатах исследований. Так, 20 июня внутриклеточная продукция в столбе воды составляла 22,4 мг С/(м2ч) и была в 1,5-2 раза меньше, чем в других летних опытах (рис.1). С учетом внеклеточных выделений значения продукции превышали аналогичные показатели всего периода исследований. В это время на долю экскретируемой части первичной продукции выделений в среднем для фотосинтетического слоя водохранилища приходилось 72% включенного при фотосинтезе меченого углерода; в другое время сезона эти значения были в пределах 11-20%.

Наибольшие значения общей (внутри- и внеклеточной) продукции чаще всего наблюдали на глубине 0,5 м; у поверхности водоема она была несколько ниже, по-видимому, за счет светового ингибирования фотосинтеза водорослей.

Внеклеточные выделения на разных горизонтах водохранилища составляли 2-84% от включенного при фотосинтезе 14С. Наибольшие показатели приходились на. июнь; в это время доля прижизненно выделенного РОВ составляла 53-83% от общей продукции. В другое время сезона в окружающую среду выделялось меньшее количество РОВ; в верхнем полуметровом слое - 2-21%, а на глубине, где освещенность была минимальной, относительные значения внеклеточной продукции достигали 19-41%. Во всех опытах при наибольших значениях внутриклеточной продукции прижизненные выделения РОВ были минимальными.

Таким образом, определение внеклеточных выделений водорослей позволяет получать более корректные результаты первичной продукции.

Список литературы

1. Бульон В. В. Первичная продукция планктона внутренних водоемов. - П.: Наука, 1983,- 150 с.

2. Романенко В.И., Кузнецов С.И. Экология микроорганизмов пресных водоемов: Лабораторное руководство. - П.: Наука, 1974,- 183 с.

3. Садчиков А.П., Френкель О. А. Прижизненное выделение растворенного органического вещества фитопланктоном (методические аспекты) //Гидробиол. журн,- 1990. -T. 26.-№ I.-C. 84-87.

А.Е. Пшеничников

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,

кафедра картографии и геоинформатики; infarkh@mail.ru

ПРИМЕНЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ В ИЗУЧЕНИИ КОЛЕБАНИЙ УРОВНЕЙ ОЗЕР

For Kurgan area sharp fluctuations in a condition of water resources in this connection supervision and the forecast of a condition of water resources is actuai are characteristic. It is possible to apply results of processing of space pictures which

confirm results of hydrological supervision to these purposes. It allows to use the given processings of space pictures as separately, and together with the data of hydrological supervision with a view of revealing changes in a condition of lakes. Besides there is possible a studying of fluctuations of lake levels, and on the basis of these data forecasting of stocks of water resources in different years.

Для Курганской области характерны резкие колебания в состоянии водных ресурсов. В годы с повышенным и избыточным атмосферным увлажнением озера области находятся в удовлетворительном состоянии, а в годы с пониженным количеством осадков уровень озер снижается. При этом надо отметить, что продолжительность периодов с пониженным увлажнением больше чем продолжительность периодов с повышенным увлажнением [4]. На основе анализа литературы середины XVIII-XX веков и на основе фактических наблюдений над колебаниями уровня озер А.В. Шнитниковым установлено наличие хорошо выраженной внутривековой цикличности в режиме озер Западной Азии (рис.1). Было выяснено, что продолжительность циклов за 250 лет не выходила за пределы 19-47 лет. Трансгрессии всегда развиваются быстро и энергично, а регрессии наоборот медленно и заканчиваются рядом лет с режимом неустойчивого минимума.

Изменчивость уровня неодинаково отражается на озерах различных размеров. На озерах малых размеров ее проявления, как трансгрессивные, так и регрессивные, обнаруживаются быстро и в короткие сроки. На озерах крупных размеров такие явления (подъем и падение уровня) развиваются медленно. Шнитниковым было отмечено, что колебания уровней озер обладают некоторыми своего рода «индивидуальными» особенностями, зависящими преимущественно от локальных условий их бассейнов, озерных котловин [4].

По данным об уровнях озер, представленных в Гидрологических ежегодниках и Государственном водном кадастре [1,2,3], автором были составлены графики изменения уровня озер Курганской области (рис. 2а, 26).

Анализируя эти графики, можно сделать вывод, что для озер разных природных зон прослеживаются существенные различия в колебаниях уровня. На рис. 2а видно, что на озерах лесной зоны цикличность не проявляется или имеет слабовыраженный характер, связанный с различием в ежегодном количестве осадков. Для озер

степной и лесостепной зон в целом характерны резкие колебания уровня (рис. 26). Это связано с тем, что при малом количестве атмосферных осадков большую роль в водном балансе озера начинают играть грунтовые воды. В маловодные годы запасы верховодки уменьшаются, что приводит к еще большему обмелению озер.

Если сопоставить данные по осадкам за период с 1960 по 1995 гг. (рис. 3) с данными о колебаниях уровней озер (рис. 26), то можно сделать вывод о наличии некоторой связи между ними (рис. 4). Большое количество осадков в 1964 г. отразилось повышением уровня озер в 1965 г. Засуха 1965 г. и относительно низкое количество осадков в 1967 г привели к снижению уровня озер в 1968 г на 30-50 см.

JH 550

500

« п +50

и

У" +00

r_j

о iin

о

и

CJ

15 250

200

и 150

л л 1Л „ . . iv

у f\ л " Л V Л

V J ; / \r'\l

-У iV f у jTi^ J" 4 1

Г V  V i j 'J

Гон

- осадкц мм Курган

Озеро Половинное расположено в степной зоне на Ю-Ю-В Курганской области в 10 км от границы с Казахстаном. На рис. 26 видно, что до 1969 года шло понижение уровня озера, причем значительное - уровень снизился на 70 см по сравнению с 1964 годом. С 1969 по 1971 год уровень озера резко повысился на 107 см, что связано с большим количеством осадков, выпавших в 1969 и 1970 гг. (483 и 480 мм соответственно при норме 380,7 мм/год). В последующие годы шло понижение уровня озера. Количество осадков за этот период составило в среднем 368,7 мм за год, что несколько ниже нормы. Малое количество осадков и как следствие незначительные запасы верховодки привели к тому, что за 14 лет уровень озера Половинное снизился на 2 м.

Колебания уровня озера можно проследить, сравнивая площадь озера за тот или иной период (рис. 5). В ходе обработки космических снимков Landsat MSS за июль 1973 г. и июль 1983 г. было выявлено изменение площади озера с 17,24 км2 до 15,58 км2. Уменьшение составило 1,66 км2 или 9,63 % от площади озера в 1973 г. С 1984 года началось повышение уровня озера, обусловленное двумя предыдущими годами с количеством осадков выше нормы. По результатам обработки снимков, полученных с КА Ресурс и Terra за июль 1997 и 2002 годов, площадь озера равна 16,8 и 19,25 км2, то есть произошел подъем уровня.

осадкц мм ПетропашшБ ск

Рис.3. Количество осадков с 1960 по 1995 гг

В последующие годы количество осадков превышало норму и достигло максимума в 1971 году. На озерах это отразилось самыми высокими уровнями за весь исследуемый период. С 1972 по 1981 гг количество осадков было выше нормы только три раза. Столь малое количество осадков вкупе с засухой 1975 г. предопределило тенденцию к снижению уровня озер в этот период. С 1982 г. отмечается незначительная тенденция к увеличению количества осадков, что привело к началу в 1984 г новой трансгрессии, длившейся 4 года с 1984 по 1988 гг В 1989 году уровни озер начали снижаться: среднегодовые уровни были ниже прошлогодних на 5-29 см и на 5-35 см ниже средних многолетних. Результаты сравнения данных позволяют сделать вывод о том, что величина выпавших за год осадков отражается через 1-2 года на уровне озера. Рассмотрим колебания уровня на примере озера Половинное.

Изменение уровня по сравнению с самым низким уровнем (в 1984 г.) составило 23,56%. Естественно, что колебания уровня озера отражаются не только в площади водоема, но и в его контуре. Наглядно это можно увидеть на рис. 6. При сопоставлении данных о площади и уровне озера прослеживается определенная связь: во время понижения уровня площадь озера уменьшается, и наоборот, (рис. 7).

Рис. 6. Изменение контура озера Половинное

СЕРИЯ «ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ», ВЫПУСК 1

65

Год

- Уровень

14. Эдельштейн К.К. Водные массы долинных водохранилищ. - М.: Изд-во МГУ, 1991.

15. Гидрологический ежегодник 1966 - 1980. -Т.6.-Вып. 4-6, 8,9. -Свердловск, 1974.

16. Гидрологический ежегодник 1966 - 1980. -Т.6.- Вып. 7. -Свердловск.

17. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши 1982-1992.- Ч.1-2.-Т.1.- Вып.11,-Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД.

18. Шнитников А.В. Внутривековая изменчивость компонентов общей увлажненности. - Л., 1968.-С.1-246.

Площадь

Рис. 7. Связь между уровнем и площадью озера Половинное

Анализируя график колебаний уровней озер с 1700 г по 1950 г (рис.1) и принимая величину цикла, равную в среднем 35-40 лет, можно предположить, что следующий минимум уровня должен быть в 1980-1985 гг., а максимум в 1995-2000 гг. По материалам, приведенным выше, известно, что минимум уровня был в 1984 г Фактические данные об уровне озера Половинное с 1988 г. отсутствуют, поэтому были взяты значения площади, так как выше автором была установлена связь между уровнем озера и значением его площади. Данные о площади озера Половинное в 1997 и 2002 гг, а также полученные в ходе обработки космических снимков, полученных с КА Ресурс и Terra, значения площадей других озер степной и лесостепной природных зон Курганской области в 19722002 гг подтверждают предположение о максимуме уровня в 1995-2000 гг При сравнении значений площадей озер в 1999, 2000 и 2002 гг видно, что максимальные значения приходятся на 1999 и 2000 гг, следовательно, и наивысшие значения уровня были в эти года. В 2002 году уровень начал снижаться, что говорит о начале новой регрессии. А исходя из полученных данных можно предположить, что минимальные уровни озер будут в 2019-2024 гг

Таким образом, можно сделать вывод, что результаты обработки космических снимков подтверждают результаты гидрологических наблюдений. Это позволяет использовать данные обработки космических снимков как отдельно, так и вместе с данными гидрологических наблюдений в целях выявления изменений в состоянии озер. Кроме того, становится возможным изучение колебаний озерных уровней, а на основе этих данных прогнозирование запасов водных ресурсов в разные года.

Список литературы

1. Андреева М.А. Озера Среднего и Южного Урала. -Челябинск, 1973.

2. Берлянт А.М. Карта рассказывает. - М., 1980.

3. Викторов А.С. Математическая морфология ландшафта. - М.,1998.-180 с.

4. Егоров В.П., Кривонос Л.А. Почвы Курганской области. - Курган, 1995.

5. Еремеева М.Н., Черняева Л.Е., Черняев А.М. Гидрохимическая зональность Урала // Водные ресурсы. - 1973. - №1. - С. 43-54.

6. Заволокин Ю.В., Шляхова Л.А., Родзин В.И. и др. Неконтактные методы контроля качества вод // Труды ГГИ.- 1981.- Вып. 285.-С. 127-134.

7. Земляницына Л.А. О грунтовом питании озер Северного Казахстана //В кн.: Озера полуаридной зоны. - М. - Л., 1963.-С. 118 - 144.

8. Кондратьев К.А., Брук В.В., Дружинин Г.В. и др. Возможности использования космической информации для изучения процессов загрязнения и эвтрофирования озерных систем // Исследование Земли из космоса. -1988. -№4. -С. 49-57.

9. Кравцова В.И. Космические методы картографирования / Под ред. Ю.Ф. Книжникова. - М.: Изд-во МГУ, 1995. - 240 с.

10. Миллс Ф. Статистическиеметоды.-М.:Госстатиздат,1956.- С. 776.

11. Муравейский С.Д. Очерки по теории и методам морфометрии озер. //В кн.: Реки и озера. - М., 1960.

12. Товизи Г. Определение характеристик гидрологических объектов дистанционным методом // Труды ГГИ.- 1981.- Вып. 285. -С. 25-28.

13. Черняева Л.Е. Лимнохимическая зональность. Урал и Приуралье.-Л., 1983.