- •С.В. Свергузова, ж.А. Сапронова Введение в гидрологию
- •С.В. Свергузова, ж.А. Сапронова Введение в гидрологию
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •1. Общие сведения о воде и гидрологии
- •1.1. Вода в природе и жизни человека
- •1.2. Водные объекты. Понятие о гидросфере
- •1.3. Гидрологический режим и гидрологические процессы
- •1.4. Науки о природных водах
- •1.5. Методы гидрологических исследований
- •1.6. Использование природных вод и практическое значение гидрологии
- •Водопотребление в мире и некоторых странах
- •1.7. Водное законодательство в России
- •1.8. Практическое значение гидрологии
- •2. Химические и физические свойства природных вод
- •2.1. Вода как вещество, ее молекулярная структура и изотопный состав
- •2.2. Химические свойства воды. Вода как растворитель
- •2.3. Физические свойства воды
- •2.3.1. Агрегатные состояния воды и фазовые переходы
- •2.3.2. Плотность воды
- •2.3.3. Тепловые свойства воды
- •2.3.4. Некоторые другие физические свойства воды
- •3. Физические основы гидрологических процессов
- •3.1. Фундаментальные законы физики и их использование при изучении водных объектов
- •3.2. Водный баланс
- •3.3. Основные закономерности движения природных вод
- •3.3.1. Классификация видов движения воды
- •3.3.2. Расход, энергия, работа и мощность водных потоков
- •4. Круговорот воды в природе и водные ресурсы земли
- •4.1. Вода на земном шаре
- •4.2. Современные и ожидаемые изменения климата и гидросферы земли
- •4.3. Круговорот теплоты на земном шаре и роль в нем природных вод
- •4.4. Круговорот воды на земном шаре
- •4.5. Круговорот содержащихся в воде веществ
- •4.6. Влияние гидрологических процессов на природные условия
- •4.7. Водные ресурсы земного шара, частей света и России
- •5. Гидрология ледников
- •5.1. Происхождение ледников и их распространение на земном шаре
- •5.2. Типы ледников
- •5.3. Образование и строение ледников
- •5.4. Режим и движение ледников
- •5.5. Роль ледников в питании и режиме рек. Практическое значение горных ледников
- •6. Гидрология подземных вод
- •6.1. Происхождение подземных вод
- •6.2. Физические и водные свойства грунтов. Виды воды в порах грунтов
- •6.2.1. Физические свойства грунтов
- •Пористость грунтов.
- •6.2.2. Виды воды в порах грунта
- •6.2.3. Водные свойства грунтов
- •6.3. Классификация подземных вод. Типы подземных вод по характеру залегания
- •6.3.1. Классификации подземных вод
- •6.3.2. Воды зоны аэрации. Почвенные воды, верховодка, капиллярная зона
- •6.3.3. Воды зоны насыщения. Грунтовые воды
- •6.3.4. Артезианские и глубинные воды
- •6.4. Движение подземных вод
- •6.5. Водный баланс и режим подземных вод
- •6.6. Взаимодействие поверхностных и подземных вод. Роль подземных вод в питании рек. Некоторые природные проявления подземных вод
- •7. Гидрология рек
- •7.1. Реки и их распространение на земном шаре
- •Важнейшие реки Росии и зарубежного мира
- •7.2. Типы рек
- •7.3. Морфология и морфометрия реки и ее бассейна
- •7.3.1. Водосбор и бассейн реки
- •7.3.2. Морфометрические характеристики бассейна реки
- •7.3.3. Физико-географические и геологические характеристики бассейна реки
- •7.3.4. Река и речная сеть
- •7.3.5. Долина и русло реки
- •7.3.6. Продольный профиль реки
- •7.4. Питание рек
- •7.5. Водный режим рек
- •7.5.1. Виды колебаний водности рек
- •7.5.2. Фазы водного режима рек. Половодье, паводки, межень
- •7.6. Речной сток и его составляющие
- •7.7. Движение воды в реках. Распределение скоростей течения в речном потоке
- •7.8. Русловые процессы
- •7.8.1. Физические причины и типизация русловых процессов
- •7.8.2. Устойчивость речного русла
- •7.9. Термический и ледовый режим рек
- •7.9.1. Термический режим рек
- •7.9.2. Ледовые явления
- •7.10. Основные черты гидрохимического и гидробиологического режима рек
- •7.10.1. Гидрохимический режим рек
- •7.10.2. Гидробиологические особенности рек
- •8. Гидрология озер
- •8.1. Озера и их распространение на земном шаре
- •8.2. Типы озер
- •8.3. Ледовые явления на озерах
- •8.4. Основные особенности гидрохимических и гидробиологических условий. Донные отложения озер
- •8.4.1. Гидрохимические характеристики озер
- •8.4.2. Гидробиологические характеристики озер
- •9. Гидрология болот
- •9.1. Происхождение болот и их распространение на земном шаре
- •9.2. Типы болот
- •9.3. Строение, морфология и гидрография торфяных болот
- •9.4. Водный баланс и гидрологический режим болот
- •9.5. Влияние болот и их осушения на речной сток. Практическое значение болот
- •Библиографический список
- •Введение в гидрологию
- •308012, Г. Белгород, ул. Костюкова, 46.
4.2. Современные и ожидаемые изменения климата и гидросферы земли
В настоящее время человечество становится свидетелем глобальных изменений климата Земли и сопутствующих изменений состояния гидросферы. Эти изменения из области предположений перешли уже в категорию доказанных фактов: происходит общее потепление климата, тают многие ледники, повышается уровень Мирового океана.
Глобальные изменения климата и гидросферы в XX в. По оценкам Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК), средняя концентрация диоксида углерода (углекислого газа СО2) в атмосфере с 1750 по 2000 гг. увеличилась с 0,280 до 0,368 ‰, т.е. на 31 %.
Средняя глобальная температура поверхности Земли возросла в XX в. на 0,6 °С.
Количество атмосферных осадков в высоких и средних широтах Северного полушария увеличилось в XX в. на 5–10 %. Возросли осадки также и в тропиках. Однако в Северной и Западной Африке и некоторых районах Средиземноморья осадки несколько уменьшились.
Происшедшие изменения климата отразились и на состоянии гидросферы. Глобальное потепление в XX в. привело к повсеместному отступанию горных ледников; сокращению площади снежного покрова (на 10 % после 1960 г., когда начались специальные наблюдения); подтаиванию и деградации многолетней мерзлоты в некоторых полярных, субполярных и горных районах; уменьшению толщины льда в арктических морях; сокращению приблизительно на 2 недели длительности ледостава на реках в высоких и средних широтах Северного полушария.
Повышение уровня Мирового океана в течение XX в. оценено экспертами величиной 10–20 см (1–2 мм/год); при этом в разных районах величина подъема уровня океана оказалась разной.
Происшедшие изменения климата и гидросферы оказали воздействие и на другие компоненты природной среды и условия жизни людей. В Северном полушарии в течение последних 40 лет период роста растений увеличивался примерно на 1–4 дня за каждые 10 лет. Границы произрастания растений и обитания животных (насекомых, птиц и рыб) сдвинулись в Северном полушарии в сторону полюса и вверх по склонам гор. Ущербы, обусловленные климатическими и гидрологическими явлениями, в последние 40 лет увеличились.
По данным экспертов только в одном 2002 г. в мире произошло 261 значительное наводнение, причем 9 из них (в том числе наводнение на юге России) отнесены к числу экстремальных, которые случаются раз в столетие. В результате наводнений в 2002 г., по оценкам Всемирной метеорологической организации, на земном шаре пострадало свыше 17 млн жителей из 80 стран, погибло более 3 тыс человек, ущерб от бедствий составил более 30 млрд долларов. В России площадь территории, подверженной опасности только паводочных наводнений, составляет 400 тыс км2; ежегодно затопляется около 50 тыс км2. Средний ежегодный ущерб от наводнений оценивается почти в 42 млрд руб.
Прогнозы глобальных изменений климата и гидросферы в XXI в. Согласно прогностическим оценкам экспертов, средняя температура поверхности Земли повысилась с 1990 по 2100 г. на 1,4–5,8 °С. Это приблизительно в 2–10 раз больше величины потепления, наблюдавшегося в XX в. В периоды с 1990 по 2025 г. и с 1990 по 2050 г. прогнозируется возрастание температуры соответственно на 0,4–1,1 и 0,8–2,6 С. Темпы потепления климата в XXI в. могут оказаться самыми высокими за последние 10 000 лет.
С точки зрения гидрологии, очень важны оценки возможного изменения возобновляемых водных ресурсов – речного стока.
Согласно прогнозам экспертов, к 2050 г. при условии экстремального увеличения содержания СО2 до 0,643 ‰ и роста глобальной температуры на 2,5 °С по сравнению с температурой в 1990 г. ожидается увеличение годового стока рек в высоких широтах Северного полушария (в частности, в Канаде и Сибири) и Юго-Восточной Азии; уменьшение годового стока рек в Центральной Азии, южной части Африки, северной части Южной Америки, Австралии, в южной и центральной Европе.
Ледники, по прогнозам, будут в XXI в. постоянно отступать. Снежный покров на суше и площадь морских льдов в Северном полушарии будут продолжать сокращаться. Ледяной покров арктических островов и Гренландии, скорее всего, уменьшится.
В Северном полушарии продолжится сокращение площади и мощности многолетней ("вечной") мерзлоты.
Уровень Мирового океана в тоже должны возрасти. При этом темпы повышения среднего уровня океана будут возрастать.
В XXI в. прогнозируются увеличение изменчивости метеорологических и гидрологических явлений; увеличение в ряде районов интенсивности осадков; усиление засух и наводнений, связанных с явлением Эль-Ниньо; увеличение максимальных скоростей ветра и осадков при тропических циклонах и др.
В целом прогнозируемые на XXI в. изменения в гидросфере Земли могут оказать, по мнению экспертов, заметное отрицательное воздействие на население и природу в низинных прибрежных районах, дельтах и на островах (в результате затопления земель и размыва берегов).
Кроме того, в XXI в. могут возрасти ущербы от паводочных наводнений на реках, оползней, лавин, селей, от эрозии земель в речных бассейнах.