Мировой водный баланс

В основе современного метода расчетов водного баланса Земли лежит система уравнений, которую применял еще Э. Брикнер (1905). Эти уравнения следующие:

для периферийной части суши -

E_p = P_p – R_p (1)

для областей, лишенных выхода к морю (бессточных), -

Е_а = Р_а (2)

для Мирового океана -

E_m = P_m + R_p (3)

для всего земного шара -

E = E_t + E_m = P (4)

где Е_р - испарение с периферийной части суши,

Р_р - атмосферные осадки на периферийную часть суши,

R_p - речной сток с периферийной части суши,

Е_а и Р_а - испарение и осадки в областях, лишенных стока в океан,

Е_т и Р_т - испарение и осадки Мирового океана,

Е и Р - испарение и осадки на всем земном шаре,

Е_t - испарение с поверхности всей суши.

Эта система уравнений позволяет наиболее экономно решать задачи мирового водного баланса. Так, из десяти элементов, фигурирующих в уравнениях, достаточно располагать данными о четырех, чтобы получить все остальные. В вариантах расче­тов, произведенных разными авторами, в числе этих четырех исходных принимаются различные элементы. Так, водный ба­ланс периферийной части суши можно рассчитать, зная осадки и сток или испарение и осадки. Как показано в предыдущем разделе, первый из этих вариантов следует предпочесть.

Для замкнутых областей суши нужно знать один из двух элементов этого соотношения - предпочтительнее осадки, по­скольку их учет более точен, чем испарения.

Что касается третьего уравнения, то для океана атмосфер­ные осадки оцениваются весьма приближенно, так как остров­ные дождемерные станции имеются не везде и они не всегда отражают условия открытого океана. Судовые же наблюдения, по понятным причинам, трудно обобщать, не говоря уже об их неполноте. Столь же недостаточно совершенный характер носят и расчеты испарения. Наиболее надежен учет притока речных вод в океан, который прежде оценивался в 100 мм, а теперь в 110 мм, но этот элемент баланса составляет менее 10% расхода воды на испарение с поверхности океана, и не от него зависит точность расчетов баланса этого звена круговорота воды. В целом же водный баланс океана изучен еще недостаточно, но для оценки достоверности его основных элементов не существует вполне твердых критериев. В дальнейшем вполне возможны существенные уточнения данных об осадках, выпадающих в океане, а отсюда и испарения.

Следует, однако, отметить, что все известные данные по этой проблеме в настоящее время несоизмеримо надежнее, чем в прошлом. Существенную роль здесь сыграло появление карт осадков и речного стока. Заслуживают также внимания в этом отношении исследования М. И. Будыко (1956, 1971), который в своих расчетах совмещает решение теплового и водного балан­са. Такой подход служит для взаимного контроля элементов теплового и водного баланса, что в теоретическом отношении предпочтительно, хотя этот метод по указанным выше причинам не всегда обеспечивает необходимую точность при определении речного стока, особенно если он относится к отдельным частям суши.

Данные табл. 9 отражают результаты моих последних рас­четов мирового водного баланса. Расчеты произведены по приведенным четырем уравнениям. Осадки для суши определены по мировой карте, опубликованной под редакцией О. А. Дроздова (Кузнецова и Шарова, 1964), с некоторыми дополнениями по материалам и картам для тех районов, на территории которых осадки были прежде наиболее слабо изучены.

В сравнении с предыдущим вариантом, опубликованным в Физико-географическом атласе мира (1964 г.), наиболее сущест­венные изменения отдельных элементов мирового водного ба­ланса коснулись материкового звена круговорота воды. В ре­зультате использования новых данных для некоторых районов данные об осадках для периферийной части суши увеличились на 5000 км³, или приблизительно на 5%, что представляет собой довольно существенное уточнение, особенно если учесть, что в последние десятилетия осадки для суши довольно хо­рошо изучены. При этом увеличение данных об осадках не менее чем на 1000 км³ произошло за счет Антарктиды. Но оказалось также, что осадков выпадает больше, чем предпо­лагалось прежде, в Европе, Азии и Южной Америке. Вместе с тем представления об осадках по Африке и Северной Амери­ке были несколько преувеличены. Увеличение данных о речном стоке периферийной части суши немного больше чем на 4400 км ³ произошло в основном (почти на 2500 км³)за счет новых, хотя еще и не вполне надежных данных по стоку Амазонки, почти на 1140 км³ - по стоку Антарктиды, приблизительно на 1200 км³ с лишним - по стоку Европы (в том числе за счет учета стока Исландии и уточнения стока на Скандинавском полуострове), Азии и Северной Америки. В то же время данные о стоке Африки уменьшились на 430 км³.

Все эти уточнения в оценке стока произошли в результате появления новых исходных данных, более тщательного карто­графирования, особенно в засушливых районах, где в дополне­ние к прежде принятой минимальной изолинии стока в 50 мм в последнем варианте карты речного стока введены изолинии 20 и 10 мм. Кроме того, некоторого уточнения величин стока уда­лось достигнуть в горных районах, особенно в СССР, в Альпах, от­части в Скалистых горах и в Андах. Конечно, новые данные представляют существенный шаг вперед в развитии представ­ления о мировом водном балансе, но главный результат я вижу в том, что в основе нового варианта расчетов мирового стока лежит комплексный метод, который позволяет глубже проана­лизировать происхождение и пути преобразования речного сто­ка, по существу впервые получить представления о возобно­вимых в процессе круговорота подземных водах, а также о ресурсах почвенной влаги. Всем этим вопросам посвящена сле­дующая глава.

Сток воды и льда в океан с Гренландии и Канадского Арк­тического архипелага, по последним расчетам, оказался близ­ким к принятому мною в расчетах 1940 и 1964 гг. Такое совпа­дение не случайно, так как уже в 30-х годах для Гренландии имелись довольно полные представления об осадках. Если принять коэффициент стока для этого района покровных ледни­ков в 0,9, то слой стока получится равным 180 мм, а годовой объем стока - 700 км ³.

Таблица 9

Дата добавления: 2015-07-13