Файл: Ковалевский В.С. Условия формирования и прогнозы естественного режима подземных вод.pdf

На расстоянии 55 млн. км от Земли Марс оказывается во время так называемых «великих противостояний», которые пов­ торяются через каждые 15— 17 лет. В нашем столетии такие пе­ риоды были в 1909, 1924, 1939, 1956 и 1971 гг. Интересно отме­ тить, что минимальные за многолетие уровни грунтовых вод по ряду скважин в США, по шурфу 1 в Каменной степи и дру­ гих были отмечены именно в 1924— 1925, 1939 и 1956 гг. (см. рис. 5).

Природа векового цикла солнечной активности, имеющего средний период в 80—90 лет с возможными вариациями от 70 до 100 лет, еще недостаточно изучена. Одной из гипотез его проявления предполагаются возможные воздействия на Солнце также приливных сил планет солнечной системы (Э. Броун,

В.Б. Шостакович, Т. Суда и др.).

Всоответствии с гипотезой Э. Броуна (Максимов, 1970) при­

ливные силы планет солнечной системы могут определять цик­ личность всей солнечной деятельности. В частности, приливные силы Юпитера могут определить 6- и 12-летнюю цикличность, Сатурна— 15- и 30-летнюю; Урана—42- и 84-летнюю и Непту­

пе, так и особенно по прямой) вызывает резкое увеличение чис­ ла хромосферных вспышек и генерацию протонов высоких энер­ гий на Солнце.

Резюмируя все вышеприведенное, можно отметить, что пла­ нетарные, или космогенные, факторы определяют серию взаимо-

накладывающихся циклических колебаний в режиме подземных вод, которые в той или иной мере осложняются или затушевы­ ваются воздействием других факторов. Наиболее четко фикси­ руемые космогенные циклы в режиме подземных вод приведе­ ны в табл. 1.

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Метеорологические, или, как их иначе называют, климати­ ческие*, факторы во многом определяют большинство особен­ ностей режима подземных вод, так как в данную группу факто­ ров входят режим выпадения осадков, являющихся основным источником питания подземных вод, и режим температур и влажности воздуха, определяющие размеры испарения как с поверхности земли, так и с поверхности грунтовых вод. Таким образом, метеорологические факторы влияют на величины ос­ новных элементов баланса подземных вод, что находит свое отражение в их режиме.

Одним из основных макропроцессов, определяющих режим температур воздуха и выпадения атмосферных осадков, являет­ ся атмосферная циркуляция ветров.

Многими исследователями (Вангенгейм, 1948; Дзердзиевский, 1968; Гире, 1960, 1971; А. Л. Кац, 1966, 1968 и др.) установлены многолетние закономерности атмосферной циркуляции ветров. Ими выделяются две основные формы переноса тепла и влаги: зональная и меридиональная. При этом меридиональный перенос определяется наличием градиента температур между экватором и полюсом, а зональный — градиентом температур между океа­ ном и материком. В результате смены суточных, сезонных и многолетних градиентов температур между океаном и матери­ ком в атлантическом секторе северного полушария преобладают три типа атмосферной циркуляции (по Вангенгейму и Гирсу): западный W, восточный Е и центральный С, а также соответству­ ющие им типы 3, Мі и М2 в тихоокеанском секторе. Соотношение числа дней в году с преобладанием той или иной формы цирку­ ляции и определяет погодную его характеристику. Наблюдения­ ми последних лет было установлено, что на восходящих ветвях солнечной активности усиливается меридиональный перенос, что приводит к потеплению климата, а в минимум солнечной активности, наоборот, увеличивается зональный перенос, что при­ водит к притоку холодных масс воздуха с севера и океана и к похолоданию климата.

* Употребление термина «климатические факторы» нам представляется менее удачным, так как часто противопоставляемые им гидрологические факторы также являются климатическими. Кроме того, под климатической характеристикой района обычно понимается некоторая усредненная за мно­ голетие совокупность смен атмосферных процессов (температур, осадков, влажности, ветров и т. п.), как бы постоянная для каждого района. Мете­ орологический же режим все время при этом изменяется.

Каждой форме атмосферной циркуляции соответствуют оп­ ределенные закономерности распределения термо-барических по­ лей тропосферы, а также характерное распределение метеороло­ гических элементов (осадков и температур воздуха) у поверх­ ности Земли, являющихся основными режимообразующими фак­ торами для подземных вод. В частности, отмечено, что количе­

Периодограммный анализ многолетних изменений различных форм атмосферной циркуляции, проведенный И. В. Максимовым и Н. П. Смирновым (1965), вскрыл следующую их цикличность:

В среднем выделяются периоды в 3,6; 6,6; 11,4 и 17,7 года, что в целом согласуется с соответствующей цикличностью сол­ нечной активности.

Обобщение многолетних данных по атмосферной циркуляции позволило А. А. Гирсу (1971) составить цепь смен эпох с преоб­ ладанием различных форм атмосферной циркуляции за послед­ ние 80 лет:

(W + C ) ------ у \Ѵ------ > Е -------у С -------ѵ ( £ + С ) .

1891 — 1899 19 0 0 — 1928 19 2 9 — 1939 19 4 0 — 1948 1 949 — 1968

Как видно из этой схемы, за изученный промежуток времени ■ было отмечено лишь по одной смене каждой формы, что должно настораживать при использовании связей с атмосферной цирку­ ляцией в прогнозах режима подземных вод. Однако составлен­ ные интегральные кривые атмосферной циркуляции указывают на наличие векового цикла в их колебаниях, что позволяет пред­

положить вероятность повторения (в какой-то мере) уже наб­

людавшейся цепи смей этих форм.

На основании анализа интегральных кривых за предыдущий

период А. А. Гирсом составлен прогноз развития атмосферной циркуляции до 1994 г. с указанием соответствующих лет-аналогов

вает и сопоставление нормированных разностных интегральных кривых атмосферной циркуляции и подземного стока, рассчи­ танного Б. М. Доброумовым (1969) по ряду бассейнов рек

СССР.

Аналогичным образом нами установлены высокие корреляци­ онные связи между режимом подземных вод и типами атмосфер­ ной циркуляции Б. Л. Дзердзпевского. Интересными являются также взаимосвязи режима подземных вод с открытой в 1955— 1957 гг. квазидвухлетней цикличностью в зональных стратосфер­ ных ветрах, заключающейся в закономерной смене западных ветров на восточные (Рид, Кристер, Кац, Покровская и др.) и определяющей двухлетний цикл погодных явлений. Наибольшие