Ледниковый сток в бассейне Азовского моря

1. В публикации [1] установлено, что подавляющую долю (до 95-100%) материкового притока воды в Азовское море составляет суммарный сток рек Дон и Кубань. Поскольку современное горное оледенение существует только в бассейне Кубани, задачей работы служит расчет ледникового стока Vgl в этом бассейне за 1957-2018 годы и оценка влияния Vgl на изменение уровня Азовского моря. В качестве источников для гляциологических и гидрологических расчетов использованы: а) данные топографических съемок ледников [2] и дистанционных измерений горного оледенения [3-4] со спутников Ландсат и Сентинел; б) средние месячные температуры воздуха на метеостанциях в бассейне Кубани и на сопредельной территории [5]; в) средние месячные расходы воды на гидропостах в бассейнах Дона и Кубани [7-8].
2. В общем случае объем ледникового стока Vgl с площади оледенения Sgl в речном бассейне равен произведению удельного слоя таяния Mgl на средней взвешенной высоте z0 площади оледенения Sgl на площадь Sgl, т.е. Vgl= Mgl(z0) · Sgl. В настоящее время расчет Mgl(z0) выполняется на основе уравнения теплового баланса деятельной поверхности ледника либо по эмпирическим зависимостям от характерной средней температуры воздуха. В частности, удобным вариантом расчета Mgl(z0) является, полученная в [9] региональная степенная зависимость Mgl(z0) от средней летней температуры воздуха Tsum(z0).
3. Данные каталога [2], а также результаты дистанционного спутникового зондирования оледенения Кубани [3-4] содержат определения индивидуальных параметров Sgl, начальной zbeg и конечной zend высот ледника, привязанные к 1957, 2000, 2018 годам. В перечисленных источниках принят упрощенный вариант определения средней высоты zmean в виде среднего значения суммы начальной zbeg и конечной zend высот ледника, т.е. zmean=(zbeg+zend)/2. Ежегодные значения Sgl, zbeg, zend и z0, необходимые для расчета Mgl(z0) и объема Vgl, получены автором путем линейной и полиномиальной фильтрации Sgl, zbeg, zend и z0 в интервале 1957-2018 гг. Для расчета Tsum(z0) по данным наблюдений на метеостанциях Красная поляна (566), Владикавказ (703), Зеленчукская (929), Клухорский перевал (2039), Шаджатмаз (2056), Сулак (2923) построены ежегодные зависимости Tsum=f(z), Tapr=f(z), Tsum=f(Tapr). Здесь после названия метеостанций в скобках дана высота над уровнем моря, Tsum – средняя летняя температура воздуха, Tapr – средняя температура воздуха в апреле. Коэффициент корреляции зависимостей Tsum=f(z), Tapr=f(z), в течение 1957-2018 гг. изменялся, соответственно, от -0.98 до -1.00, а для Tsum=f(Tapr) от 0.97 до 1.00.
4. Результаты, полученные в пп 2-3, позволили рассчитать объем ледникового питания и его относительный вклад за июнь-август Vgl(6-8) в стоке Кубани за лето и за год (гидропост Тиховский), который в 1957-2018 гг. изменялся за лето от 10.4% до 47.1%, а за год от 3.6 до 12.4 %, и в суммарном годовом стоке Дона и Кубани от 1.2 до 4.7 %. Градиент тренда и коэффициент детерминации за 1957-2004 гг. годового стока Дона, Кубани и объема Vgl(6-8) равны, соответственно: 0.0036,6Е-05; 0.0481, 0.0553; 0.0225, 0.0017. Для оценки степени влияния различных факторов на речной сток и составляющие водного баланса в бассейне Азовского моря получен следующий ряд корреляционных зависимостей. Использованы результаты расчета Vgl(6-8) и данные в работах [1, 7-8, 10-12].
V(Кубань)6-8=f[Vgl(Кубань)6-8]_ 1957-2000 гг_ R=-0.02; (1)
V(Кубань)year=f[Vgl(Кубань)6-8]_ 1957-2018 гг_ R=0.07; (2)
Vgl(Кубань)6-8=f[л.Гарабаши(Баланс массы)year]_ 1982-2017 гг_R =-0.12; (3)
Vgl(Кубань)6-8=f[л.Гарабаши(Абляция)year]_ 1982-2017 гг_R =0.74; (4)
∆V(Азовское море)year=f[V(Дон+Кубань)]year_1966-2018 гг_R =-0.04; (5)
∆V(Азовское море)year=f[л.Гарабаши(Баланс массы)]year_1982-2017 гг_R =0.12; (6)
∆V(Азовское море)year=f[H(Азовское море)]year_1966-2004 гг_R=0.48; (7)
H(Азовское море)year=[л.Гарабаши(Баланс массы)]year_1982-2004 гг_R =-0.54. (8)
Здесь V – объем речного стока, R – коэффициент корреляции за указанный интервал времени, ∆V – изменение объема, л.Гарабаши – условно репрезентативный ледник для Северного Кавказа, H – средний уровень Азовского моря по данным береговых станций. До 1985 г использовались данные наблюдений в пунктах Таганрог, Ейск, Приморско-Ахтарск, Темрюк, Бердянск и Геническ. С 1986 г по 1991 г полноценных наблюдений за уровнем Азовского моря не поступало. Начиная с 1991 г расчеты проводились без данных наблюдений в Бердянске и Геническе.
Заключение. а) Впервые получен многолетний ряд объемов ледникового стока в бассейне Азовского моря. б) Есть основания считать, что теснота корреляционных зависимостей (1-8) достаточно объективно характеризует влияние различных факторов на режим речного стока и составляющие водного баланса в бассейне Азовского моря. в) Высокая теснота зависимостей Tsum=f(z), Tapr=f(z), Tsum=f(Tapr) служит основанием для разработки метода прогноза ледникового стока Кубани, как это было сделано в работе [13]. Сводные результаты расчета ледникового стока Кубани приведены в Таблице.
Год Sgl
км2 м, выше уровня моря 0С мм Кубань, км3 Vgl год
Zbeg Zend Z0 T6-8(Z0) Ab(Z0) Vgl 6-8 Vol 6-8 %%
1957 214.6 3470 2631 3048 6.95 3997 0.8578 3.3094 8.04
1958 215.3 3486 2632 3058 6.31 3576 0.7700 4.9601 5.49
1959 216.0 3502 2633 3067 6.86 3940 0.8510 3.7068 8.33
1960 216.6 3518 2633 3077 5.65 3170 0.6866 5.5138 5.27
1961 217.3 3533 2634 3086 6.66 3806 0.8270 4.5573 6.70
1962 218.0 3548 2635 3095 7.11 4110 0.8958 3.7200 7.12
1963 218.6 3563 2636 3104 4.93 2764 0.6042 5.2992 3.69
1964 219.3 3577 2637 3113 5.85 3289 0.7213 4.1016 6.57
1965 219.9 3591 2638 3121 6.48 3683 0.8100 4.3480 6.68
1966 220.6 3604 2639 3129 7.39 4304 0.9496 5.6330 7.88
1967 221.3 3618 2640 3137 4.36 2464 0.5453 4.5149 4.18
1968 221.9 3630 2641 3145 5.51 3090 0.6858 3.9850 4.64
1969 222.6 3643 2642 3152 6.60 3764 0.8379 1.7805 12.35
1970 223.3 3655 2643 3160 5.41 3028 0.6760 3.1451 6.24
1971 223.9 3666 2644 3167 6.09 3439 0.7700 2.4005 7.95
1972 224.6 3678 2645 3173 6.78 3884 0.8723 3.1318 7.11
1973 225.3 3689 2647 3180 5.42 3034 0.6835 2.4482 6.84
1974 225.9 3699 2648 3186 5.20 2909 0.6573 2.8960 7.37
1975 226.6 3709 2649 3192 6.83 3918 0.8877 2.7450 8.56
1976 227.3 3719 2651 3198 6.02 3394 0.7712 3.5955 6.40
1977 227.9 3728 2652 3203 5.75 3227 0.7355 3.4127 7.20
1978 228.6 3737 2654 3209 5.63 3157 0.7216 2.4191 6.19
1979 229.2 3746 2655 3214 5.98 3368 0.7720 2.9755 7.61
1980 229.9 3754 2657 3218 6.77 3878 0.8917 3.2696 7.26
1981 230.6 3762 2658 3223 5.32 2982 0.6875 3.7147 5.24
1982 231.2 3770 2660 3227 5.03 2818 0.6516 3.6167 4.78
1983 231.9 3777 2662 3231 5.50 3082 0.7148 2.6390 8.85
1984 232.6 3784 2663 3235 5.68 3187 0.7411 3.1557 7.78
1985 233.2 3790 2665 3239 5.87 3300 0.7697 3.0338 7.95
1986 233.9 3796 2667 3242 6.26 3540 0.8281 2.4588 12.07
1987 234.6 3802 2669 3245 6.14 3469 0.8136 6.0782 5.65
1988 235.2 3807 2671 3248 5.43 3040 0.7151 5.0607 5.24
1989 235.9 3812 2673 3251 6.83 3917 0.9239 3.7916 5.77
1990 236.6 3817 2675 3254 5.21 2915 0.6897 3.3411 6.70
1991 237.2 3821 2677 3256 6.34 3595 0.8528 3.5181 8.17
1992 237.9 3825 2679 3258 4.38 2477 0.5892 5.6821 3.63
1993 238.5 3828 2681 3259 5.39 3021 0.7206 5.4116 5.11
1994 239.2 3831 2683 3261 4.49 2533 0.6059 2.5985 8.19
1995 239.9 3834 2685 3262 5.74 3224 0.7733 4.6542 6.46
1996 240.5 3836 2688 3263 6.16 3479 0.8368 4.1673 7.42
1997 241.2 3838 2690 3264 6.24 3533 0.8521 6.9264 4.99
1998 241.9 3840 2692 3265 7.55 4426 1.0706 4.7083 8.94
1999 242.5 3841 2694 3265 6.38 3618 0.8774 2.8059 7.94
2000 243.2 3842 2697 3265 7.34 4273 1.0392 3.3888 8.31
2001 240.8 3842 2699 3265 6.42 3648 0.8785 8.23
2002 238.4 3842 2702 3264 5.47 3066 0.7310 5.7655 4.30
2003 236.0 3842 2704 3264 5.32 2980 0.7033 1.8653 6.83
2004 233.6 3841 2707 3263 6.05 3410 0.7966 4.6156 5.00
2005 231.2 3840 2710 3262 6.23 3527 0.8153 4.0565 5.48
2006 228.8 3839 2712 3260 8.32 5011 1.1463
2007 226.4 3837 2715 3259 6.32 3581 0.8107
2008 224.0 3835 2718 3257 6.26 3544 0.7937
2009 221.6 3832 2720 3255 4.93 2764 0.6124
2010 219.2 3830 2723 3253 8.38 5059 1.1087
2011 216.8 3826 2726 3250 7.03 4053 0.8786
2012 214.4 3823 2729 3247 7.21 4182 0.8965
2013 212.0 3819 2732 3244 5.19 2908 0.6163
2014 209.6 3814 2735 3241 7.53 4412 0.9247
2015 207.2 3809 2738 3238 7.87 4660 0.9655
2016 204.8 3804 2741 3234 7.04 4063 0.8319
2017 202.4 3799 2744 3230 7.99 4756 0.9625
2018 200.0 3793 2747 3226 7.47 4366 0.8729