книги из ГПНТБ / Дружинин, И. П. Космос - Земля. Прогнозы
.pdfзатем разобраться и в механизмах образования выя вившихся циклов. В настоящее время можно более или менее отчетливо показать возможность оценки случайно сти или неслучайности циклов различных процессов, что и будет сделано далее. Вскрытие же механизмов — очень сложная задача, и целесообразность ее решения должна определяться результатами этого промежуточного этапа исследований.
В качестве конкретного примера рассмотрим пред положительно солнечнообусловленные 10—11-летние со ставляющие колебаний годового стока рек в Сибири и Средней Азин [107].
Исходными для решения этой задачи являются сле дующие положения:
1. Солнечная активность может воздействовать на речной сток главным образом через атмосферную цирку ляцию.
2. Солнечная активность может формировать лишь некоторую часть колебаний атмосферной циркуляции и стока рек, а ее воздействие наиболее четким и сильным может быть или в периоды наибольшего развития, или
впериоды ослабления влияния других факторов. Первое положение определяет схему исследований:
вначале устанавливается природа 10—11-летних состав ляющих основных форм атмосферной циркуляции, опре деляющих многолетние колебания атмосферных осадков в бассейне реки, а затем природа одноименных циклов годового стока рек.
Второе положение показывает необходимость выде ления из довольно большого числа составляющих, на которые можно разложить многолетние колебания ат мосферной циркуляции и стока рек, лишь таких, которые можно полагать солнечнообусловленными, а также не обходимость дифференцированного изучения этих сос тавляющих на различных отрезках времени.
Для выделения солнечнообусловленной части коле баний используется так называемый полосовой фильтр, с помощью которого исключаются колебания с периода ми менее 7 и более 11 лет и выделяются колебания с периодами 8—11 лет. В наиболее простом варианте технически это достигается путем вычитания 11-летних скользящих средних из 7-летних скользящих средних, полученных по натурным данным рассматриваемого про цесса. Для большей объективности пока принята доволь
144
но широкая полоса частот (периоды 8—11 лет), но в дальнейшем она может быть сужена, если в этом поя вится необходимость.
В качестве основного приема оценки согласованности 8—11-летних составляющих использован аппарат взаим ной корреляции, в частности показатель когерентности [107], позволяющий оценить тесноту связи двух процес сов и разность фаз между ними на определенных часто тах. Этот показатель обычно используется тогда, когда ставится задача оценить согласованность хода двух колебательных процессов, имеющих одинаковые часто ты, но беспорядочно изменяющиеся во времени ампли туды и фазы. Если разность фаз сравниваемых колеба ний постоянна, то колебания называют когерентными, а показатель когерентности равен единице. Если фазы колебаний независимы между собой, причем разность фаз принимает различные значения за достаточно боль шое время, то колебания некогерентны и величина пока зателя равна нулю. В промежуточных случаях колеба ния называются частично когерентными. Оценка досто верности показателя когерентности производится, как обычно, по соответствующим уровням значимости [145],
Порядок предварительного выявления природы от дельных циклических составляющих может быть пред ставлен следующим образом:
а) выделяются 8—11-летние составляющие колеба ний атмосферной циркуляции (в данном случае исполь зуется Типизация Б. Л. Дзердзеевского);
б) устанавливается согласованность или несогласо ванность их хода с солнечной активностью;
в) выделяются 8—11-летние составляющие колеба ний стока рек;
г) отыскиваются формы циркуляции, которые могли бы быть ответственными за формирование 8—11-летних циклов стока рек в данном районе;
д) устанавливается согласованность или несогласо ванность Хода названных составляющих колебаний ат мосферной циркуляции и стока рек;
е) устанавливается согласованность или несогласо ванность хода названных составляющих 'колебаний сто ка рек и солнечной активности.
Втаком порядке и проведен анализ для рек Сибири
иСредней Азии.
Первым шагом в этом направлении явилось визу
145
альное сопоставление 8—11-летних составляющих коле баний атмосферной циркуляции и солнечной активности. В результате установлена их определенная согласован ность. Она выражается в четком соответствии сопостав ляемых величин (с некоторым фазовым сдвигом) или по всему ряду наблюдений, что имеет место для зональ ной западной циркуляции или на отдельных частях ряда (рис. 33). Одновременность смены фаз в разных секто рах северного полушария свидетельствует о глобально сти действующей причины, каковою и может быть сол нечная активность. Очень важно относительно близкое совпадение времени сдвига фазы с переломами тенден ции затухания на тенденцию интенсивного роста пока зателей циркуляции, и наоборот (рис. 34).
Вычисленные показатели когерентности в общем под твердили неслучайность согласованности хода солнеч ной активности 8—11-летних составляющих атмосфер ной циркуляции.
Следующий этап — выявление отдельных типов ат мосферной циркуляции, наиболее ,тесным образом увя зывающихся с колебаниями речного стока. В Сибири таковыми оказались зональная западная и меридиональ ная северная Сибирского сектора, Ц Средней Азии — сочетание меридиональной северной и зональной запад ной циркуляции Сибирского сектора.
Зональная западная, циркуляция обычно рассматри вается как основной тип циркуляции, формирующий осадки, а следовательно, и сток рек в отдельных райо нах. Влажные воздушные массы поступают в Сибирь из Северной Атлантики и Средиземного моря через Европу. В эпоху развития зональной западной циркуля ции Сибирского сектора (с 1928 г.) наиболее отчетливо проступает синфазность между 8—11-летними составля ющими циркуляции и стока рек Сибири (рис. 35). До 1928 г. столь четкого соответствия нет.
Меридиональная северная циркуляция или арктичес кие вторжения блокируют зональный западный перенос влажных воздушных масс, что ведет к уменьшению ко личества выпадающих осадков и, как следствие, к пони жению водности рек. Наиболее тесная связь между 8— 11-летними составляющими колебаний меридиональной северной циркуляции Сибирского сектора и стока рек отмечается только до 1933 г., когда повторяемость ее была около нормы (рис. 35). С 1934 г. эта циркуляция
146
Рис. 33. Солнечная активность (1) и 8— 11-летние сос тавляющие колебаний меридиональной северной цирку ляции:
2) Северное полушарие; 3) Сибирский сектор; 4) Тихоокеанский сектор; 5) Американский сектор; 6) Атлантический сектор
Рнс. 34. Солнечная активность (1), 8— 11-летние составляю щие колебаний (2) и 10-летнпе скользящие средние (3) зональной западной и меридиональной южной циркуляции Дальневосточного сектора
ослабла и утратила свое влияние на сток рек. Следует отметить, что характер связи 8—11-летних составляющих этого типа циркуляции и Стока рек оказывается неоди наковым на территории Сибири. В Западной Сибири они находятся в противофазе, что вполне согласуется с из ложенным представлением о влиянии этой циркуляции на сток. В Зауралье же они синфазны, что может быть
148
Рис. 35. 8— 11-летние составляющие многолетних колебаний: 1) меридиональной северной и 2) зональной западной циркуля
ции Сибирского сектора, 3) годового стока |
р. Оби у Новосибир |
||
ска, 4) Иртыша |
у |
Шульбы, 5) Иртыша |
у Усть-Каменогорска. |
6) Бии у Бийска, |
7) |
Томи у Новокузнецка |
|
объяснено пока тем, что граница циклопической (Вос точная Европа) и антпциклонической деятельности (За падная Сибирь) проходит как раз по этим районам и они получают увеличенное количество Осадков.
Неожиданные результаты о синфазном ходе 8—11- летних составляющих колебаний меридиональной север ной циркуляции и стока рек получились для Восточной Сибири. Наиболее вероятное объяснение этому факту может быть дано с учетом результатов работы С. И. Жакова [84], который считает, что арктические фронты, образующиеся при арктических вторжениях, при сопри косновении с более теплыми континентальными массами воздуха в значительной степени формируют осадки на территории Сибири в теплую часть года.
Таким образом, выполненные исследования свиде тельствуют, что ведущая роль колебаний атмосферной циркуляции в формировании рассматриваемой составля ющей колебаний стока рек сохраняется во все времена, но в различные отрезки времени связь между ними мо жет меняться.
В эпоху ослабления зональной западной циркуля ции— основного поставщика влаги для Сибири — «хо зяйкой» колебаний стока рек была меридиональная се верная циркуляция. Когда же началась эпоха зональной западной циркуляции, а меридиональная северная ос лабла, она подчинила своему влиянию 8—11-летние составляющие колебаний стока рек, приняв, таким обра зом, «полномочия» от меридиональной северной цирку ляции. Этот вывод неплохо подтверждается вычислен ными показателями когерентности.
Для Средней Азии наиболее влиятельной оказыва ется довольно сложная форма циркуляции, представлен ная в виде сочетания меридиональной северной и зо нальной западной циркуляций Сибирского сектора. Особенностью этой формы является то, что над терри торией Сибири это чистая меридиональная северная, а в Средней Азии—зональная западная. Как известно, в Средней Азии осадки формируются в основном под влиянием зональной западной циркуляции.
Таким образом, мы получили предварительный вы вод о реальности связей 8—11-летних составляющих колебаний различных типов атмосферной циркуляции и стока рек. Но выше было показано, что первые имеют связь с 10—11-летними циклами солнечной активности.
150
Следовательно, не лишена смысла попытка найти ана логичную связь этих составляющих колебаний речного стока и солнечной активности.
Такая попытка была осуществлена на примере стока рек Сибири и Средней Азии, и получены, на наш взгляд, весьма интересные результаты. Действительно, наблю дается согласованность хода 8—11-летних составляющих колебаний стока рек и солнечной активности. Но эта согласованность имеет особенности (в том числе и не постоянство) в разных районах, что объясняется в ос новном влиянием промежуточного звена — атмосферной циркуляции. Это обнаруживается при анализе разности фаз между солнечной активностью и названными состав ляющими. В Средней Азии она практически постоянна — около 180° (колебания асинфазны). Постоянной и рав ной нулю (колебания синфазны) она оказалась для рек Зауралья и Восточной Сибири (бассейн Лены).
В Западной Сибири и на юге Восточной Сибири (бассейны верхнего Енисея, Ангары и озера Байкал) разности фаз оказались переменными в различных эпо хах развития атмосферной циркуляции. Для эпохи зо нальной западной циркуляции Сибирского сектора (с 1928 г.) разности фаз между солнечной активностью и 8—11-летними колебаниями стока рек оказались близ кими к нулю в Западной Сибири и на Дальнем Востоке
и 90° — в бассейнах озера Байкал |
и Енисея. |
Мы кратко рассмотрели .лишь |
одну группу состав |
ляющих многолетних колебаний атмосферной циркуля ции и стока рек (с продолжительностью циклов 8—11 лет) и получили довольно уверенные оценки неслучай ности согласованности их хода с колебаниями солнеч ной активности. Это можно рассматривать кай один из начальных этапов на пути выявления природы отдельных циклических составляющих колебаний земных процес сов. Его, видимо, целесообразно испытать в других ус ловиях. Но при этом следует иметь в виду, что основная роль в формировании других составляющих будет при надлежать, возможно, другим типам атмосферной цир куляции.
Целесообразность такого рода исследований очевидна. Только комплексное решение всей проблемы циклич ности позволит получить необходимые данные для прак тического использования закономерностей циклических колебаний природных процессов на Земле.
5
Многолетние изменения
вразвитии растений
Впредыдущих главах было показано, что атмосферные
игидрологические условия Земли во многом определя ются состоянием космических факторов, и прежде всего солнечной активности. Естественно, что колебания тем пературы и влаги окружающей среды сказываются на развитии растений, поэтому, когда речь идет о засухах или других погодных явлениях, фактически дело каса ется урожайности. Следовательно, успешность прогноза урожаев тесно связана с долгосрочными прогнозами в гидрометеорологии. Прогнозы метеослужбы являются обязательным элементом управления во всех звеньях сельского хозяйства.
Весьма интересна история, предшествовавшая появ лению декрета об организации метеорологической служ бы в нашей стране.
6 ноября 1920 г. В. И. Ленин послал наркому земле делия С. П. Середе следующую записку:
«Т. Середа!
Присланные Вами мне статейки Михельсона считаю
архиважными. Необходимо:
1. Тотчас дать их (исправив стиль, соединив в одну статью, отредактировав) в «Известия» и «Правду».
2.Снабдить В а ш и м послесловием: выводы (практи ческие выводы).
3.Краткое извлечение дать в РОСТА для рассылки по России.
4.Включить Вам сие обязательно а) в Ваш печат ный доклад для съезда Советов 20.XII, б) в Ваш уст ный доклад (суть и практические выводы). Надо все сие заранее подготовить и вовремя заставить спецов сделать все подготовительные к Вашему докладу работы.
Ском. приветом Ленин»
1 В . И . Л е н и н . Поли. собр. соч., т. 52, стр. 2.
152
Что это за статьи, по поводу которых В. И. Ленин предложил наркому Земледелия принять столь экстрен ные меры?
Оказывается, известный метеоролог того времени, профессор Петровско-Разумовской сельскохозяйственной академии, которая ныне носит имя К. А. Тимирязева, В. А. Михельсон направил С. П. Середе две статьи: «Важное предостережение» и «О брикнеровском пери оде». В первой из них он предупреждал о возможности засухи в предстоящем 1921 г., а во второй обосновывал свой прогноз, исходя из анализа периодичности влажных и засушливых лет в России в основном в связи с коле баниями активности Солнца.
Согласно указанию В. И. Ленина, 17 ноября 1920 г. «Известия ВЦИК» опубликовали статью «Важное пред остережение», а на следующий день в той же газете бы ла помещена статья наркома земледелия, в которой были рассмотрены необходимые меры по борьбе с не урожаем в 1921 г. В РОСТА по этому поводу также была размножена краткая заметка.
В. И. Ленин в трудный год становления Советской власти не раз возвращался к вопросу о грозящей засухе. 25 апреля 1921 г. он направляет заместителю наркома земледелия записку следующего содержания:
«Тов. Теодоровичу (Копии: НКпрод, Брюханову 1 » ВСНХ, Милютину
Ввиду крайней неотложности вопроса о мерах борь бы с засухой прошу Вас созвать немедленно совещание представителей заинтересованных наркоматов с тем, чтобы проект декрета мог быть внесен, в разработанном и согласованном виде, не позже среды, 27.IV.1921, в СТО.
Пред. СТО В. Ульянов (Ленин)»1
27 апреля 1921 г. на заседании Совета Труда и Обо роны обсуждался представленный заместителем народно го комиссара земледелия И. А. Теодоровичем проект постановления о мерах борьбы с засухой. 29 апреля СТО принял все постановление в целом. В первом его пункте подчеркивалось: «Признать борьбу с засухой делом первостепенной важности для сельскохозяйствен
1 В . И . Л е н и н . Поли. собр. соч., т. 52, стр. 166.
153