Некоторые проблемы современных гидрологических исследований на Алтае

Примечаниеот автора: Статья дополнена табличными данными, которых нет в бумажной публикации. Первопубликация статьи: Пошелюжин А.В. Некоторые проблемы современных гидрологических исследований на Алтае // Актуальные проблемы современной науки: Тр. 1-го Международног
Загрузить архив:
Файл: ref-23032.zip (17kb [zip], Скачиваний: 41) скачать

УДК 556.5.04/08

Некоторые проблемы современных гидрологических исследований на алтае *

Пошелюжин А.В. (АлтГУ, Барнаул), e-mail: katun@ab.ru

(Научный рецензент к.г.н., доцент Галахов В.П.)

Думать – не развлечение, а обязанность.

А. и Б. Стругацкие

Для изучения гидросети часто самым приоритетным методом исследования выбирается статистический метод. Понятно, что для любой подобной работы необходим, прежде всего, сам статистический материал, т.е. ряды различных инструментальных наблюдений. Такие наблюдения за динамикой рек в Алтайском крае ведутся более чем на 100 водомерных постах. На некоторых реках период наблюдений продолжается около 100 лет. Например, гидрологический пост на реке Оби у города Барнаула начал регулярные наблюдения в 1922 году, у Камня-на-Оби такой пост открыт в 1893, на реке Бии у Бийска – в 1894, и т.д. Иными словами для больших рек мы имеем почти вековые наблюдения, и по этим наблюдениям можно построить графики, различные линии тренда, сделать ближайший прогноз и многое другое. Однако взглянем на такие графики. Мы видим, что они не плавные, они очень сильно изрезаны, амплитуды колебаний на них из года в год могут быть совершенно различными. Таким образом, появляется закономерный вопрос: насколько показательны те же линии тренда для таких графиков? Ведь если мы начнем варьировать период наблюдений, то будем получать и совершенно разные тренды. И вряд ли зная общую тенденцию можно предсказать, хотя бы весьма приблизительно, каков, например, будет уровень какой-либо реки в следующем году, в ближайшие два, три года. Но и говорить о многовековой динамике реки/рек на основе лишь векового ряда наблюдений нельзя, т.к. он (ряд) является лишь одним локальным участком на общей временной шкале, а при уменьшении периода наблюдений линии тренда сильно меняются, поскольку они отражают тенденции всё наиболее «микроскопичного» временного уровня. И если увеличить этот период, то вполне можно обнаружить такую особенность, что начало графика, где происходил, скажем, упадок среднего годового уровня воды, на самом деле входит в период его возрастания, но – на более «макроскопичном» временном отрезке. И это обязательно необходимо учитывать при вопросах, касающихся многовековых, да и многолетних, тенденций.

Нужно также отметить и следующее. Часто многие используют средние значения, в том числе и среднее многолетнее. Но при сравнении средних многолетних разных объектов всегда необходимо учитывать, что они могут быть подсчитаны для разных периодов и тогда сравнение будет неверным.

Однако вековые наблюдения чаще имеются на постах больших рек или рек главного хозяйственного значения. Для рек же относительно мелких статистические наблюдения в Алтайском крае как правило начаты в 30-х годах прошлого века, а еще чаще – в 50-60-х. Стало быть, и сужаются возможности для исследователя. Помимо того, как оказалось, часто ряды наблюдений могут прерываться. Это вызвано разнообразными причинами. Например, 23 июля – 3 августа 1965 в долине реки Актру (Ак-Туру) наблюдались селевые потоки, которые разрушили установленный в июне самописец уровня воды. В сентябре был поставлен новый самописец, однако в течение месяца русло реки сместилось и отошло от заложенных в нем подводящих труб. Приведем также цитату из «Гидрологического ежегодника» за 1975 касательно поста на р. Обь у села Усть-Чарышская Пристань: «До 12/I 1974 г. пост находился на северо-восточной окраине села на территории пристани, в 8 км ниже впадения р. Чарыша. Ввиду того, что старый пост оказался отрезан от основного русла реки побочнем шириной до 0,6 км и связь с руслом реки прекращается при уровнях ниже 450 см, водомерный пост 28/IX 1974 г. перенесен выше на 1,04 км». А вот еще цитата оттуда же, но относящаяся к посту Новосибирского водохранилища, деревня Ерестная: «Из-за неисправности самописца уровня воды «Валдай», сведения об уровнях воды по самописцу не публикуются». Сейчас самописцы не пользуются популярностью в Алтайском крае, хотя их использование достаточно удобно, поскольку всё измеряет автоматика, а человек лишь один раз за некоторый период (за неделю, за месяц) приезжает на пост и снимает показания самописца. Однако при таком привлекаемом удобстве понижается контроль над измерениями, и, кроме того, сильно понижается степень сохранности приборов. Поэтому сейчас характерно предпочтение «живого» работника на водомерных постах, а не механического.

Другой причиной прерывности наблюдений может быть и временное отсутствие работников на посту, вызванное удаленностью поста от заселенных районов. Главным образом это относится, конечно, к горным территориям.

Таким образом, по наименее изученным районам теряется ценнейшая научная информация, но проблема заключается также и в доступности уже имеющихся результатов наблюдений. Первоисточник статистических данных – это, конечно, водомерные посты. Данные, полученные на них, публикуются в гидрологических ежегодниках, но эти ежегодники во-первых, малодоступны, во-вторых, публиковались лишь до начала 1990-х. Более поздняя информация не публиковалась (за исключением отдельных сведений).

Впрочем, наличие самой научной информации еще не означает объективную трактовку каких-либо явлений в динамике рек. Приведем пример. В статистике широко применяется такой показатель как корреляционная связь. Она выражается линейным коэффициентом корреляции, который принимает значения в интервале от –1 до +1. Принято считать, что если коэффициент корреляции |r| < 0,3, то связь между двумя рядами наблюдений является слабой, при |r| = (0,3+0,7) она является средней, при |r| > 0,7 – сильной или тесной. В случае |r| = 1 связь становится функциональной, но таковой в природных процессах не встречалось. Если же |r| < 0, то линейная связь вообще отсутствует.

Таблица 1

Корреляция между осадками по ГМС Актру и расходами некоторых рек в 1966г. [по 1; 2]

Месяц

Среднее количество осадков по ГМС Актру, мм

Расход реки,м3/сек

Чуя, с. Белый Бом

Обь, с. Фоминское

Обь, г. Барнаул

1

33,4

13,0

342

240

2

34,9

10,3

295

208

3

27,6

11,6

263

233

4

44,8

24,4

1810

1510

5

99,8

44,3

5750

3530

6

48,3

169

6270

5460

7

41,5

126

3650

2550

8

77,1

97,7

1850

1600

9

60,9

55,7

1070

986

10

68,3

31,0

741

674

11

53,6

17,5

413

337

12

16,7

13,4

335

237

Среднегодовое

50,6

51,2

1900

1460

Связь расходов с осадками (коэффициент корреляции)

0,23846

0,49402

0,41693

В долине реки Актру трудами алтайских ученых в 1966 была открыта гидрометеорологическая станция (закрыта в 1995). Имеется ряд наблюдений по этой станции за осадками. Одновременно с этим имеются измерения по гидрологическим постам на реках, в которые вода из реки Актру впоследствии попадет. Это реки Чуя и Обь у села Фоминское и других пунктах. Между осадками Актру и расходами Оби у села Фоминское для одного года (1966) был рассчитан |r|, который равен 0,49 (Таблица1). Связь с расходами у Барнаула выражается |r| = 0,42. А вот связь с расходами Чуи у села Белый Бом выражена |r| = 0,24. Получается, что данные осадки имеют хорошую связь с динамикой Оби, но в то же время – слабую связь с динамикой той реки, в которую сама Актру впадает непосредственно. И это просто непонятно. Таким образом, можно делать вывод, что работать со статистикой необходимо весьма и весьма осторожно.

Таблица 2

Связь стока Оби с осадками на ГМС Актру [по 1, с.104-105; 2 и др. изд.]

Год наблюдений

Среднегодовой расход р. Оби у г. Барнаула, м3/сек

Среднегодовые суммы осадков по ГМС Актру, мм

Коэффициент корреляции

Суммы годовых осадков, мм

Коэффициент корреляции

1966

1900

50,4

0,23365

611,9

0,20498

1967

1320

35,1

420,7

1968

1170

52,2

626,1

1969

2160

47,8

544

1970

1710

37,1

445,7

1971

1540

40,9

490,8

1972

1460

43,4

520,6

1973

1830

40,8

489,3

1974

1090

31,7

380,8

1975

1480

44,2

530,9

1976

1400

52,8

634,1

1977

1600

47,9

574,9

1978

1370

39,3

471,3

1979

1520

40,2

481,9

1980

1320

49,6

592,5

1981

1100

39,1

459,1

1982

1240

42,2

496

1983

1490

42,2

506,3

1984

1700

49,7

596

1985

1600

39,4

472,3

1986

1350

47,7

572,1

1987

1540

51,1

613,2

1988

1500

46,4

557,2

1989

1260

45,6

546,7

1990

1500

51,4

616,2

1991

1270

46,5

557,4

1992

1590

39,4

472,7

1993

1740

52,1

609,5

1994

1490

51,0

611,8

Таблица 3

Связь расходов воды некоторых притоков Оби с ее стоком у г. Барнаула (1966 год) [по 2]

Река

Коэффициент корреляции

Алей

0,552

Ануй

0,590

Бия

0,990

Большая Речка

0,416

Каменка

0,562

Катунь

0,939

Лебедь

0,765

Майма

0,500

Песчаная

0,676

Чарыш

0,892

Чуя

0,755


Библиографическийсписок

1Галахов В.П. Колебания ледников и изменение климата в позднем голоцене по материалам исследований ледников и ледниковых отложений бассейна Актру (Центральной Алтай, Северо-Чуйский хребет) / В.П. Галахов, А.Н. Назаров, Н.Ф. Харламов. – Барнаул: Изд-во Алт. Ун-та, 2005. – с.104-105.

2Гидрологический ежегодник: 1966 г. Т.6. Бассейн Карского моря (западная часть); выпуск 0-3. Река Обь и ее бассейн до устья р. Чарыша / Под ред. Ж.С. Поповой. – Новосибирск, 1968. – с.16.

3Гидрологический ежегодник. 1975 г. Т.6. Бассейн Карского моря (западная часть); выпуск 0-3. Река Обь и ее бассейн до устья р. Чарыша / Под ред. Ж.С. Поповой. – Новосибирск, 1977. – с.15.

4Статистика: Учебное пособие / Харченко Л.П., Долженкова В.Г., Ионин В.Г. и др.; Под ред. конд. экон. наук В.Г. Ионина. – Изд. 2-е, переработ. и доп. – М.: ИНФРА-М, 2002. – с. 160-162. – (Серия «Высшее образование»).


* Статья дополнена табличными данными, которых нет в бумажной публикации. Первопубликация статьи: Пошелюжин А.В. Некоторые проблемы современных гидрологических исследований на Алтае // Актуальные проблемы современной науки: Тр. 1-го Международного форума (6-й Международной конференции) молодых ученых и студентов. Естественные науки. Ч.5-7: Физика. Науки о Земле. География / Науч. ред. проф. А.С. Трунин, Е.А. Андреев. – Самара, 2005. – с.68-70.