Пространственно-временная изменчивость залегания снежного покрова в ландшафтах южной тайги (Томская область)

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЗАЛЕГАНИЯ СНЕЖНОГО ПОКРОВА В ЛАНДШАФТАХ ЮЖНОЙ ТАЙГИ

Н.С. Евсеева, А.И. Петров

Рабога посвящена сравнительной оценке формирования снежного покрова (СП) в различных ландшафтах, дан ашлю распределения СП в разные по снежяоста ГОДЫ.

Актуальность темы обусловлена рядом практических и научных задач: составление прогнозов объема весеннего половодья, определение запасов весенней влаги в почвах пашни, развитие водной эрозиии почв, устойчивости и изменчивости функционирования ландшафтов, поскольку СП играет важную роль в механизме их развития. В последние годы Институт географии РАН возобновил исследования планетарных и региональных особенностей СП. Главное внимание уделяется межгодовьхм и многолетним вариациям площади и водозапаса СП в зависимости от изменения окружающей среды. Работы А. Н. Кренке, Д. М. Китаева и др. (1997) показали, что применение дистанционных методов изучения СП высветило проблему занижения толщины СП и его водного эквивалента (в.э.). Расхождение в толщине снега возрастает от 20-25 см (около 50 мм в.э.) в редкой западно-сибирской тайге с болотами и до 50-60 см (100-150 мм в.э.) в плотной европейской тайге. Сравнение дистанционных и наземных данных может быть использовано для разработки методов внесения поправок в дистанционные данные для учета микроволновых излучений снеговой воды и выступающих над снегом деревьев.

Успешная реализация поставленных задач возможна при условии проведения многолетних стационарных наблюдений за СП, особенно на уровне микромасштаба.

Нами с 1989 г проводится регулярное изучение СП на Лучановском стационаре (20 км к юго-востоку от г. Томска, бассейн р. Басандайки). Площадь стационара - 50 га. Снегомерные съёмки проводятся в микромасштабе (расстояние между точками 2,5-20 м) по профилям, начиная с I декады марта и до схода СП. Плотность снега определяется по профилям в 23-кратной повторности через 50-200 м.

Изучение СП проводится в разных урочищах -кедровом лесу, поляне в лесу, на пашне у лесополос, на пашне распахиваемой ложбины глубиной до 23 метров в устье (полевой водосбор), суффозионной депрессии на пашне, поросшей осиной и березой.

Характеристика территории, промежуточные результаты опубликованы в ряде работ (Петров, Евсеева, 1995; Евсеева, Петров, 1996,1996а).

В данной статье более подробно рассматриваются характеристики СП за 1990-1999 г. Наблюдения показывают, что за последние 10 лет большинство зим

Т я блица 1

Характеристики снежного покрова за 1990-1999 гг в разных экосистемах Лучансвского стационара

Год Срсднм высота снежного покрова Ц см

Кедровый лес Южный склон

1990 64 42 21 19

1991 70 40 57 24

1992 58 42 53 35

1993 63 55 54 32

1994 64 55 62 39

1995 68 61 60 46

1996 46 26 30 18

1997 72 74 78 62

1998 59 47 6* 37

1999 56 54 62 24

Среднее много- летнее 62 50 54 34

были среднеснежными (40%), малоснежной была зима 1996 г., многоснежными- зимы 1991,1997 гг. (рис. 1).

Наибольшие вариации высоты СП за период наблюдений отмечены на пашне: от минимальной высоты 0 см (1990, 1991, 1994-1996, 1998 гг.) до 203 и 211 см (1998 г.) при средней многолетней 52 см. Б кедраче минимальная высота 19 см зафиксирована в 1996 г., а максимальная 106 см - в 1990 г., при средней многолетней - 62 см.

При сравнении данных по средним высотам СП (табл. 1) отмечается значительное изменение коэффициента вариации (Cv) по площади: Cv на пашне -в 2,8-5,3 раза выше, чем в кедраче (табл. 2).

Таблица2

Изменчивость высоты снежного покрова за 1990-1999 гг. в разных экосистемах Лучановского стационара

Год Значение коэффициента аариадин Cv

Кедровый лее Южный склон

1990 0,22 0,81 0,50 1,21

1991 0,17 0,91 0,56 1,33

1992 0,15 0,72 0,48 0,82

1994 0,18 0,62 0,51 0,73

1994 0,13 0,43 0,54 0,83

1995 0,10 0,55 0,54 0,67

1996 0,19 0,91 0,67 0,95

1997 0,15 0,42 0,44 0,57

1998 0,09 0,79 0,42 1,ОК

1999 0,07 0,70 0,43 0,82

Среднее много- летне* 0,14 0,69 0,51 0.»

Полевой водосбор на южном склоне

Рис. I. Колебание высоты снежного покрова за 1990-1999 гг. на Лучановлаэм стэциотре

Т а 6 л и ц а 3

Средняя плотность снежного покрова 1990-199? гг. в разных экосистемах Лучановского стационара

Год Средам плотность снежного покрова, р г/см3

Кедро- вый лес Южный склон

1990 0,22 0,23 0,25 0,30

1991 0,20 0,25 0,26 0,25

1992 0,22 0,26 0,27 0,25

1993 0,23 0,30 0,30 0,30

1994 0,22 0,27 0,30 0,27

1995 0,19 0,25 0,21 0,23

199« 0,20 0.23 0,23 0,31

1997 0,21 0.26 0,26 0,26

1998 0,17 0,26 0,23 0,27

1999 0,21 0,31 0,29 0,29

Среднее много- летнее 0Д1 0,26 0,26 <1,27

Та бли ц а 4 Влягиитасы снежного покрова за 1990-1999 ГГ. й разных экосистемах Лучановского стационара

Влагозаласы в снежном покрове мм

Год Кедровий лес Южный склон

1990 140 97 53 58

1991 140 100 149 60

1992 127 110 142 87

1993 146 164 162 97

1991 141 148 185 106

1995 129 154 127 106

1996 93 61 68 54

1997 152 194 203 160

199* 101 123 157 99

1999 129 167 180 70

Среднее много- 13« 130 140 92

летнее

Различия в высоте СП зависят от условий поступления твёрдых осадков, от мезо- и микрорельефа поверхности, наличия леса, колков, лесополос как механических барьеров и экранов, состояния почвы, ме-телевого переноса снега, большего испарения с открытых участков и со склонов южной экспозиции Наибольшее количество СП накапливается на пашне в депрессиях разного генезиса, на границе пашни и леса и у лесополо с (до 211 см), что оказывает большое влияние на среднюю высоту СП на пашне.

Плотность снега на пашне также выше, чем в лесу (табл. 3) и варьирует от 0,22 до 0,31 г/см-. Наибольшие значения плотности снега характерны для возвышенных участков пашни с минимальной толщиной СП, где снег в марте часто сильно уплотнен в результате влияния ветра, оттепелей. В разрезе снежной толщи встречается до 2-3 прослоек льда, мощность которых колеблется от 3-5 до 15 мм.

Различия в высоте СП и его плотности сказываются на запасах влаги в снеге (табл. 4).

Анализ таблицы показывет, что наименьшие вариации запаса воды в снеге характерны для кедрового леса - от 93 мм в малоснежный 1996 г. до 152 мм в многоснежную зиму 1997 г. при среднем многолетнем влзгозапасе - 130 мм, значение Су составляет (»,12 (табл. 5).

На пашне (склон северной и южной экспозиции) запасы влаги в снеге изменяются от 53 мм (1990 г.) до 203 мм (1997 г.) при среднем многолетнем - 135 мм. Значения Су колеблются в пространстве от 0,42 до 0,91 при среднем многолетнем - 0,29.

Таблица5

Основные характеристики снежного покрова за характерные по снежности годы в разных экосистемах

Лучановского стационара

Краткое описание ПТК - урочища Н^.см Су р г/см3 Б, мм

Многоснежная зима 1997 год

Кедровый лес 72 0,15 0,21 152

Пологий склон южной экспозиции (пашня) 74 0,42 0,26 192

Пологий склон северной жшозяции (пашня) 78 0,44 0,26 203

Распахиваемая ложбина на склоне южной экспозиции 62 0,57 0,26 161

Малоснежная зима 1996 год

Кедровый лес 46 0,19 0,20 93

Пологий склон южной ЭКСПОЗИЦИИ (палшя) 26 0,91 0,23 60

Пологий склон северной экспозиции (пашня) 30 0,67 0,23 69

Распахиваемая ложбина на склоне южной экспозиции 17 0,95 0,23 39

Средние значения СП за период наблюдений

Кедровый лес 62 0,12 0,21 130

Пологий склон южной экспозиции (пашня) 50 0.27 0,26 130

Пологий склон северной экспозиции (пашня) 54 0,31 0,26 140

Распахиваемая ложбина на склоке южной экспозиции 34 0,40 0,27 92

Таблидаб

Средние многолетние характеристики СП за весь период наблюдений и их измеин'пшисть

Краткое название ГПК Высота снежного покрова, см Коэффициент вариации. Су Плотность, г/см3 Запасы воды в снежном покрове, мм

Пологий склон, ельник-черничник, зеленомошник (по Дьяконову и др. 1993 ) 35,8 0,29 0,24 85

Вершинная поверхность, сосняк а |Щ я кии зепеномошный (по Дьяконову и др. 1993 ) 43,4 0,27 0,24 79

Томская область кедровый лес 62 0,15 0,20 124

Накопление и сход СП в разных урочищах весной происходит разновременно: вначале СП сходит на склонах пашни южной экспозиции, затем на северных склонах, позднее — в депрессиях и у лесополос и, наконец, в лесу.

Ошибка расчетов коэффициента вариации по различным экосистемам - в пределах нормы, она колеблется от 2 до 10%. Срсднеквадратическая ошибка расчета среднего изменяется от 4 до 13% При этом для кедрача, северного и южного склонов она не превышает допустимого значения (до 10%), а для полевого водосбора составляет 12-13%. Это связано с коэффициентом изменчивости, длиной ряда наблюдений, которые. в свою очередь, в значительной степени зави-

сят от подстилающей поверхности, метелевого переноса и других факторов.

Сравнение наших наблюдений с результатами исследований К.Н. Дьяконова и А.Н. Иванова (1993) в ландшафтах Центральной Мещеры (табл. 6) показали, что средняя высота СП в хвойном лесу южной тайги Западно-Сибирской равнины в пределах Томской области выше, средняя плотность - ниже, а запасы влаги — также выше.

Полученные результаты имеют важное научное и практическое значение, в частности, для оценки прогноза весеннего половодья на средних и малых реках, анализа развития водной эрозии почв, расчета стока твёрдых наносов и др.

Литература

1. Дьяконов К.Н., Иванов А.Н. Пространственно-временная изменчивость характеристик снежного покрова в ландшафтах Центральной Мещеры // Вестник Моск. ун-та.. Сер. 5. География. 1993. Кг 6. С. 43-51.

2. Евсеева Н.С., Петров А.И. Роль снега в развитии водной эрозии почв на Томь-Яйском междуре'п.е Н Проблемы геологин Сибири. Т. 2. Томск, 1996. С 299.

3 Евсеева Н.С., Пепров А.И., Пашнева ГЕ. Изучение залегания снежного покрова в подтайге Западно-Сибирской равнины на уровне микромасштаба // География н природные ресурсы. 1996. № 3. С. 70-73.

4. Кренке А.Н., Китаев Д.М., Турков Д.В. Изменения снежного покрова и их климатическая роль // Криосфера Земли 1997. Том. 1 С. 39-46.

5. Петров АН, Евсеева Н.С Проблемы и некоторые итоги изучения эрозионных процессов * бассейнах малых и средних рек при их агропромышленном освоении I/ Десятое межвузовское кординац. совещание по проблемам эрозионных, русловых и устьевых процессов. Вологда, 1995. С. 94-95.