7.2 Региональное вмешательство в круговорот воды в природе

ЗАСЕВ ОБЛАКОВ

Иодид серебра и, несомненно, другие льдообразующие ядра типа чайной крошки могут "высеиваться" в кучевые, кучево-дождевые и слоисто-дождевые облака (при помощи самолетов, наземных печей или ракет) для инициации локальных осадков.

До недавнего времени попытки искусственно вызвать дождь оценивались как низко-эффективные, поскольку на тот момент времени никто не осознавал степень и длительность последствий такого засева. Недавние исследования, показали, что частота дождей в этом случае повышается на очень большой площади, а побочные явления могут длиться до нескольких месяцев, так как изменение направления и скорости ветра может привести к распространению дождей на сотни и тысячи километров (Экос, 45, Весна 1985 года). Также представляется очевидным, что наземные горелки или выброс льдообразующих ядер с земли может иметь подобный эффект. На земле иодид серебра добавляют в угольную пыль, которая затем сжигается при образовании облаков на вершинах холмов, Стратегические подветренные холмы могут создавать облака и приводить к выпадению осадков на большой площади земли.

В то же время, после инициации такого воздействия его последствия быстро остановить не получится, и даже в таких местах, как Индия или Эфиопия в итоге дождей может стать слишком много, особенно если не были продуманы системы по удержанию воды на земле. В засушливых или полу-засушливых регионах до начала засева облаков необходимо обязательно организовать противопаводковые сооружения, крупные участки низменности, большие песчаные дамбы, системы распределения воды, семена быстрорастущих растений в гранулах и, в общем, все разумные гражданские меры по защите почвы и людей от любого воздействия повышенного уровня осадков.

Изначально объем осадков (вызванных бактериальным стимулированием или использованием льдообразующих ядер) может повыситься на 30%. По истечении нескольких недель последствия таких действий в Австралии снижаются до повышения количества осадков на 19% (17% в Израиле) с последующим снижением до 8% через несколько месяцев. Система засева облаков может повысить количество муссонных или фронтальных дождей в тех регионах, где образуется достаточное количество облаков при общей нехватке осадков. Эта система может быть очень дешевой для очень обширных площадок. Для получения дополнительной информации или ознакомления с другими документами обратитесь в Лабораторию физики облаков, Подразделение атмосферных исследований, CSIRO, Канберра, Австралия.

Таблица 7.1

ВРЕМЯ ОБНОВЛЕНИЯ ВСЕЙ ВОДЫ В БАЗОВЫХ ХРАНИЛИЩАХ (морская и пресная вода) [Источник: Southwick, C.H. Ecology and the Quality of our Environment, Van Nostrand Reinhold, NY, 1976.]

МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ В ХРАНИЛИЩАХ	РАСПРЕДЕЛЕНИЕ (% от всего объема воды)	ВРЕМЯ ОБНОВЛЕНИЯ (скорость оборота, циклы)
Океан	93,8	37 000 лет
Ледники и вечные снега	1,986	16 000 лет
Грунтовые воды (до 5 км глубиной) (Активный обмен)	4,1 0,274	4 600 лет 300 лет
Озера	0,0051	13 лет
Атмосфера	0,000959	9 дней
Реки	0,00008	13 дней
Биологическая вода	0,000005	3,4 дня

Таблица 7.2

МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ ПРЕСНОЙ ВОДЫ.

Пресная вода представляет собой лишь 3% от общего объема воды на земле, и ее очень мало в круговороте, практически вся пресная вода находится в своего рода хранилищах.

ХРАНИЛИЩЕ	% ПРЕСНОЙ ВОДЫ
Лед и ледники*	75,0
Грунтовые воды на глубине более 800 метров	13,5
Грунтовые воды на глубине менее 800 метров	11,0
Озера	0.3
Почвы	0,06
Атмосфера (в круговороте в любой момент времени)	0,035
Реки	0,03
*Замерзшая земля или вечная мерзлота в настоящей таблице не учитываются, хотя они и представляют собой хранилище значительного объема (около 40% суши Канады и Советского Союза.

Поскольку подобные последствия (грозы, дожди) были зафиксированы в местах образования пыли от чайных листов с подветренной стороны плантаций в Кении, можно говорить о вероятности получения более домашних стратегий, если будет возможность установить основополагающие причины образования центров кристаллизации. Вполне вероятно, что костры и танцы древних шаманов на вершинах холмов для вызывания дождя действительно приносили свои плоды. Разумеется, сжигание определенных растений и танцы с "правильной" пылью могут вызвать засев льдообразующих ядер в облаках, вспомните хотя бы достаточно локальные дожди рядом с точками выброса дыма на промышленных предприятиях.

Леса на наветренных склонах, ряды деревьев поперек направлению ветра и даже незначительные повышения уровня земли на какие-то 4-6 метров уже могут приводить к увеличению влажности воздуха, образованию облаков и даже появлению дождей за счет орографических (подъемных) воздействий на воздушные потоки. Таким образом, мы не бессильны в вопросе повышения локальной влажности, а в нашем арсенале есть ряд стратегий типа посадки деревьев, создания насыпей и инициирования образования льдообразующих ядер. Вполне вероятно, что серьезная попытка использовать такие изменения уже в ближайшем будущем сможет принести облегчение в такие регионы, как Деканское плоскогорье в Индии, Сахель и обширные территории Австралии и США, где образуются облака, но осадки выпадают крайне редко.

ОРОГРАФИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ И ВЛИЯНИЕ ЛЕСОВ

Посадки лесов даже умеренной высоты (3-20 метров (10-65 футов)) в стратегически выбранных местах поперек направлению ветра являются идеальным решением для организации так называемых древесных "конденсаторов" и гряд деревьев на пути ветров. Такие насаждения особенно эффективны, если они лежат на пути летних полуденных морских бризов с моря или в местах, где отмечается движение воздуха ночью, например, на побережье Калифорнии и в суб-тропиках. Вырубка лесов в таких зонах может привести к длительной засухе и создать более засушливые условия на расстоянии сотен километров от береговой линии.

Давно уже пора оценить влияние растительности на следующие природные явления:

• Способность создавать льдообразующие ядра типа бактерий и естественных частиц серы, а также способность эффективно конденсировать воду из воздуха в ночное время суток.

• Влияние выпадения осадков с покрытых лесами холмов, где леса превышают 6-10 метров (19-32 фута) в высоту, на выпадение осадков по причине эффекта плавного сжатия. На эффект плавного сжатия приходится до 40% выпадающих осадков, по оценке ситуации в Швеции и Австралии (в Тасмании и в штате Виктория).

• Общее влияние лесной площади водосбора. Исторические и современные данные показывают, что в случае вырубки лесов на возвышенности отмечается снижение общего объема осадков и стоков, уменьшается количество облаков. Такие явления никогда не берутся в рассмотрение при оценке вырубки или уничтожения лесов. Но эрозия и осолонение почв на территориях, где были вырублены леса, встречаются очень часто.

РИСУНОК 7.1

КРУГОВОРОТ ВОДЫ В МИРЕ (Суша и море)

Здесь опущена большая часть биологического воздействия, но приводится достаточно широкая схема круговорота воды. Мы можем влиять на все составляющие этого цикла как положительно, так и отрицательно.

Подписи к рисунку:

Осадки 23%

Испарение, транспирация и снос

Перехват

Хранилища в почве

Поверхностные хранилища

Биологические хранилища

Инфильтрационные воды

Хранилища грунтовых вод

Хранилища глубинного размещения

Стоки с поверхности

Водотоки

Сгон

Базовый поток

Море

Все политики по сохранению ресурсов будущих эффективных и информированных региональных властей будут включать изначальные исследования таких последствий, на основе которых будут оперативно создаваться национальные политики восстановления и управления лесами и водоразделами. Мы, проектировщики, рекомендуем сохранять постоянные и более старые леса на холмах поперек направлению ветра, а также на крутых склонах в направлении к морю (склон от 18 градусов или более). Кроме того, важно также сохранять альпийские или высокогорные площади поглощения.

ХРАНИЛИЩА В ПОЧВЕ

Подготовка почв, или "рыхление" (см. Главу 8), если она сопровождается посадкой деревьев, добавлением следовых элементов и неразрушающей сельскохозяйственной обработкой ухоженных естественных насаждений, а также неинтенсивным содержанием скота на пастбищах с применением методик почвозащитного земледелия повышает (до 70-85%) способность почв удерживать и поглощать воду. Земли, где уровень стоков составляет до 85%, можно сделать территорией с нулевым стоком в море за счет применения комбинации методик по подготовке почвы, заболачиванию и перенаправления потоков воды в леса.

Поскольку почвы могут содержать в несколько раз больше воды, чем открытые хранилища или водотоки, также увеличивается объем протекающей жидкости, подземного питания и доставки воды к растениям. После этого активизация КРУГОВОРОТА воды посредством испарения и транспирации также приводит к увеличению количества дождей. Для подготовки почвы сейчас нужно приступить к насаждению деревьев по всем землям, которые используются современными сельскохозяйственными предприятиями. В частности, для активизации поглощения воды нужно начать садить деревья на пустошах, которые использовались в качестве сельскохозяйственных нив. Деревья играют решающее значение в предотвращении заболачивания и осолонения почв в долгосрочной перспективе.

ИНФИЛЬТРАЦИЯ ЧЕРЕЗ ЗЕМЛЯНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Недорогие широкомасштабные земляные системы и большое количество менее значительных форм земляных сооружений могут существенно повысить инфильтрацию потоков воды по суше. ЯМЫ, КОТЛОВИНЫ и МЕТОДИКИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ являются ключевыми средствами для обеспечения передачи пресной воды в более глубокие хранилища для долгосрочного использования, равно как и для повышения объемов подземных стоков. Перенаправление потоков воды с поверхности в песчаные бассейны, дюны, на низины и в сточные траншеи в пахотных полях позволяют создавать резервы воды для урожайных культур и деревьев, а также накапливать влагу в долгосрочных хранилищах для последующего использования в более сухое время.

Водозадерживающие канавы и их соответствующие клапаны, желоба, перегородки, впускные устройства и системы ирригации обеспечивают эффективный сбор воды, ее хранение и оперативное использование воды на низменности, на холмистой и засушливой местности. Они также могут использоваться для избавления песчаных бассейнов и болотистой местности от избыточных потоков воды, а также для тушения наших случайных лесных пожаров.

ХРАНЕНИЕ ВОДЫ В ПРУДАХ И С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЛОТИН

Если объем осадков превысит потребности транспирации и испарения, количество небольших платин, подтопленных территорий и болот может быть увеличено. Все они выступают в качестве длительных накопителей воды и дикой флоры и фауны на ландшафте. Благодаря инвестированию средств в контурные или подобные системы сохранения воды многие землевладельцы в Австралии смогли защитить свои участки от вероятности засухи на их территории. Подобные методики описываются в целом ряде превосходных технических руководств (см. ссылки в конце данной главы).

Плотины и пруды могут также стать площадками для развития прудового хозяйства, поэтому возможность разведения разных растений, видов рыб и водоплавающих птиц также можно рассматривать уже на этапе организации таких плотин. Во влажном климате такие хранилища воды могут занимать до 20% территории и обеспечивать широкое разнообразие сортов рыб и водных продуктов, одновременно являясь средством защиты от засух и половодий.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ХРАНИЛИЩА

Обширные леса и биологические хранилища воды в форме фруктов и орехов (например, кокос) являются основой распространения форм жизни в тех условиях, где вода в "свободном" состоянии практически не встречается. В частности, животные, которые питаются веточным кормом, насекомые и грибы используют такие биологические древесные запасы в круглогодичном режиме в то время как они также выполняют целый ряд других полезных функций в любой экосистеме. На атоллах и засушливых островах с зыбучими песками биологические резервы являются основными запасами воды в природе. Про этот момент часто забывают, но только не те живые организмы, которые зависят от воды, содержащейся в фруктах или орехах. У многих растений наподобие кактусов, пальм, агав, есть даже особые органы или ткани для хранения воды.

В локальном микроклимате вода в растительности существенно уравновешивает избытки холода и тепла и использует воздушные потоки как для удаления излишков воды, так и для поглощения недостающей влаги. Жизненно важные растения типа маниоки дают плоды в соответствии с влагой, которую отдают окружающие растения, так что даже такое побочное явление является весьма производительным (New Scientist от 29 мая 86 года).

ХРАНИЛИЩА В ВИДЕ РЕЗЕРВУАРОВ

Воду можно собирать с крыш домов, дорог и других замощенных территорий для последующего использования в качестве питьевой воды, для мытья или для полива, при условии, что существует возможность сохранить ее. Вода с крыш содержит меньше всего загрязнений и не требует интенсивной очистки для питья и приготовления еды в домах, в то время как более грязные или загрязненные стоки с дорог и парковок могут направляться в грядки для сельскохозяйственных нужд.