В главе 5 «Предложения по нейтрализации негативных последствий на динамику русла р. Аргунь» даны рекомендации по проведению береговых укреплений откосного типа, располагаемых в местах возможного размыва русла, которые позволят сохранить ценные пойменные земли и защитить от разрушения возведенные на берегу сооружения.

Разработка рекомендаций, связанных с предотвращением неблагоприятных проявлений русловых процессов при любых видах хозяйственного использования рек и приречных территорий, должны опираться на материалы космического мониторинга за русловым режимом, стационарных наблюдений за развитием конкретных русловых форм, на результаты совмещения карт за разные годы и за возможно более длительный период времени.

Сопоставление разновременного картографического материала и космических снимков для реки Аргунь позволило определить наиболее проблемные для современной государственной границы участки русла с точки зрения развития русловых деформаций и возможного изменения положения линии государственной границы.

Наиболее интенсивные переформирования русла реки происходят в верхнем и среднем течении реки. В верхнем течении горизонтальные деформации связаны с развитием излучин – их продольным и поперечным смещением. В ряде случаев излучины находятся на завершающей стадии их развития, вследствие чего ожидается их спрямление (при прорыве излучин) и присоединение пойменных массивов к территории КНР. Такие участки распространены на Аргуни выше впадения правобережного притока – р. Ганьхэ (с. Брусиловка, с. Среднеаргунск, с. Богдановка, с.

Дурой, п. Приаргунск).

Для среднего течения Аргуни характерно изменение положения линии максимальных глубин в связи с перераспределением стока воды между рукавами в разветвлениях русла. В случае повышения водности правобережных рукавов происходит обмеление или отмирание левобережных, в результате чего фарватер переходит к правому берегу. Такое перемещение линии максимальных глубин приводит, в конечном счете, к изменению положения границы и отходу островных систем к территории КНР. К участкам подобного потенциального изменения положения государственной границы относятся участки разветвления, сформированные островами Бакаканьдао, Лужки, Цзюшандао, Большой.

В целях стабилизации русловых процессов р.

Аргунь при выборе оптимального вида берегоукрепления были рассмотрены несколько вариантов конструкций крепления берега, из которых наиболее эффективным является сплошное крепление берега каменной наброской по слою гравийной подготовки, с банкетом. Крепление берега должно выполняться из камня диаметром не менее 20 см по слою гравийно-песчаной подготовки толщиной 20 см. Толщина крепления должна составлять не менее 60 см в нижней части и 40 см – в верхней. Для строительства береговых укреплений следует использовать природные камни изверженных, метаморфических или осадочных горных пород.

При выходе воды на пойму при паводочных расходах выше руслоформирующих в целях предотвращения размыва по верху крепления должно быть предусмотрено сооружение тюфяка из камня крупного диаметра шириной 200 см, переходящего в тюфяк из гравийно-песчаной смеси шириной 300 см.

Примерами сплошного крепления берега откосного типа каменной наброской по слою гравийной подготовки, с банкетом, достаточным для закрепления размыва в основании крепления, могут служить береговые укрепления на таких реках, как Шилка, Нерча, Хилок и Чикой.

ВЫВОДЫ

1. Специфические условия горного рельефа и резко континентального климата рассматриваемой территории оказывают определяющее влияние на характер русловых процессов р. Аргунь.

2. При сопоставлении топографических карт различных лет съемок и использовании материалов экспедиционных обследований на реке Аргунь выделено три крупных морфологически однородных участка, каждому из которых присущи свои типы русловых деформаций. На верхнем участке русло реки широкопойменное, соответствующее свободному развитию русловых деформаций. На среднем участке русло адаптированное, характерно преобладание незавершенного меандрирования.

На нижнем участке речное русло врезанное, сложенное трудноразмываемыми горными породами, соответствующее ограниченному развитию русловых деформаций.

3. Для верхнего участка типичны такие формы руслового процесса, как свободное и незавершенное меандрирование, пойменная многорукавность, существует вероятность отторжения больших территорий в пользу Китая. На среднем участке преобладают процессы незавершенного меандрирования, деформации отличаются меньшими величинами и частотой деформирующихся участков, чем на вышележащем участке. На отдельных участках реки требуются берегоукрепительные работы для исключения вероятности перераспределения стока. На нижнем участке формами руслового процесса являются ограниченное меандрирование и русловая многорукавность. Деформации русла происходят в весьма ограниченных масштабах.

4. В результате стационарных наблюдений за деформацией русла р. Аргунь в районе Большого острова за период с 2001 по 2007 гг. отмечено, что, несмотря на пониженную водность в эти годы, русловые процессы были достаточно активны и размыв левого (российского) берега составил 5,7 м.

5. Выявлено, что основными типами локальных антропогенных воздействий, влияющих на динамику русла реки Аргунь, являются:

— строительство водозабора и водопровода через пойму, для защиты которых сооружены насыпь и берегоукрепление, изменившие направление пойменного потока в сторону протоки «Старое русло», а основное русло реки Аргунь преобразовалось в старицу протяженностью около 12 км;

— берегоукрепление в виде каменной мостовой в районе с. Кайластуй, изменившее направление основного стока реки Аргунь в протоку Быстрая, повлекло за собой смещение фарватера, а, следовательно, при следующей демаркации может измениться положение государственной границы;

— в результате строительства мостового перехода в районе с. Олочи – с. Шивэй ниже по течению от него сформировался остров, который может привести к перераспределению стока воды между рукавами.

6. Разработка рекомендаций, связанных с предотвращением неблагоприятных проявлений русловых процессов при любых видах хозяйственного использования рек и приречных территорий, и прогнозов их изменения должна базироваться на материалах мониторинга за русловым режимом, на стационарных наблюдениях за развитием конкретных русловых форм, на результатах совмещения карт за разные годы.

7. Для нейтрализации негативных последствий локальных антропогенных воздействий, влияющих на русло реки Аргунь, предложено проведение береговых укреплений откосного типа, располагаемых в местах возможного размыва русла, которые позволят сохранить пойменные земли и защитить от разрушения сооружения, возведенные на берегу.

Уже очень давно ученые поделили Землю на пять климатических поясов: северный и южный полярные пояса, два умеренных пояса, ограниченных полярными кругами и тропиками, и тропический пояс вдоль экватора между обоими тропиками.

Эти пять климатических поясов правильнее ограничивать изотермами, так как климаты различаются главным образом по температурному режиму. Принято считать, что жаркий, или тропический, пояс лежит между годовыми изотермами +20°, одна из которых проходит в Южном, а другая в Северном полушарии. Два умеренных пояса располагаются между июльскими изотермами +20° и +10°. Два холодных, или полярных, пояса находятся к северу и к югу от июльской изотермы -|Л0о. В настоящее время ученые выделяют еще пояс вечного мороза, где изотерма самого теплого месяца в году ниже 0°.

В Северном полушарии этот пояс лежит севернее 85° с. ш., а в Южном — южнее 65° ю. ш. Однако это деление климатов по поясам очень грубое. Оно не показывает большого разнообразия климатов, которое имеется в пределах каждого пояса.

Климат, как вы знаете, имеет громадное влияние на растительный покров земного шара; поэтому характер растительности лучше всего отражает климат данного места. Учитывая это, многие ученые классификацию климатов основывают на тесной связи климата с растительностью.

Выдающийся советский ученый Л. С. Берг разработал следующую классификацию климатов Земли. Он выделил две большие группы:

1. Климаты низин.

2. Климаты возвышенностей.

Среди климатов низин Л. С. Берг выделяет одиннадцать типов:

1. Климат тундры—в Арктике и Антарктике.

2. Климат тайги

3.

Климат лесов умеренной зоны

4. Климат муссонный — на Амуре, в Маньчжурии (Северо-Восточный Китай), Северном Китае, на Южном Сахалине и в Северной Японии.

5. Климат степей

6. Климат пустынь с холодными зимами

7. Климат средиземноморских стран — на Южном берегу Крыма, юге Австралии, Калифорнии. Здесь лето жаркое, а зима хотя и теплая, но дождливая.

8. Климат субтропических лесов— в Южном Китае, Южной Японии, Северной Индии, Закавказье, Южной Африке, Юго-Востоке США и районе Ла-Платы в Южной Америке.

9. Климат пустынь с теплыми зимами — в Сахаре, пустынях Аравии и Австралии, пустыне Атакама в Чили.

10. Климат тропического лесостепья (область саванн) — в Венесуэле, Гвиане, к югу от Амазонки, в тропической Америке, на севере Австралии, на Гавайских о-вах.

И. Климат тропических влажных лесов — в бассейне Амазонки, в восточной части Центральной Америки, на Больших Антильских о-вах, на юге Флориды, в тропической Африке, на Новой Гвинее и на Филиппинских о-вах.

Климаты возвышенностей, как мы уже упоминали, повторяют основные типы климатов низин. Кроме того, на возвышенностях бывает климат вечного мороза.

Это водное пространство океанов и морей, покрывающее сплошной оболочкой значительную часть земного шара и составляющее У8СЮ его объема.

Мировой океан разделяет сушу на материки и острова, заполняя собой все понижения земной коры между ними. Средняя глубина его — 3795 м, а наибольшая — 11 022 м. Если бы воды океана покрыли земную поверхность равномерно, то мощность их слоя составила бы 2777 м.

Вопрос о времени образования океанов до сих пор во многом дискуссионен. Одни ученые полагают, что все океаны, т. е. все глубоководные бассейны с океаническим типом строения земной коры, возникли в самом начале геологической истории развития Земли, другие, напротив, считают, что все океаны «молодые» и образовались в конце палеозоя — начале мезозоя (230—240 млн. лет назад). Согласно третьей концепции, океаны делятся на две группы — древние первичные (Тихий океан) и молодые, новообразованные (все остальные). Широко распространена и концепция, по которой все океаны представляют собой новообразования, однако их возникновение происходило в несколько этапов: около 1 млрд. лет назад возник Тихий, а остальные — позднее.

Основные черты рельефа дна Мирового океана создавались вследствие вертикальных и горизонтальных перемещений коры земного шара, а также под влиянием вулканической деятельности и землетрясений. Поэтому рельеф океанического дна не только имеет много общих черт с рельефом суши, но и зачастую представляет собой его продолжение.

Формы океанического дна весьма разнообразны. Так же как и на суше, здесь есть свои горные хребты и отдельные возвышенности, высокие с крутыми склонами плосковершинные плато, остроконечные пики и котловины, узкие и вытянутые долины, ущелья и впадины. При этом глубина впадин значительно превышает высоту самых больших гор суши: например, глубина наибольшей из них — Марианской (в Тихом океане) — на 2174 м превосходит высоту самой высокой вершины на суше — Джомолунгмы.

Вечно движущиеся массы воды размывают возвышенности на дне океана, сглаживают их очертания и переносят смытый материал в более пониженные части, постепенно заполняя их. Вместе с тем под влиянием вулканической деятельности и землетрясений на океаническом дне создаются новые формы рельефа — в виде конусообразных поднятий или глубоких впадин.

При всем разнообразии рельефа океанического дна в нем все же можно выделить четыре наиболее крупных элемента. Это материковая отмель (или континентальный шельф), материковый склон, ложе океана и глубоководные впадины.

Материковая отмель (шельф) занимает около 7 % всей площади Мирового океана (это площадь, равная Европе и Южной Америке, вместе взятым).

Там, где горные хребты близко подходят к побережьям, шельфы вовсе отсутствуют и берег «обрывом» сразу уходит в морскую пучину. У низменных побережий ширина шельфов значительно возрастает и может достигать 1500 км; в среднем она составляет 78 км.

Материковые отмели образовались в процессе длительного взаимодействия океана и суши: постепенного разрушения берегов наступающими водами, сглаживания заливаемой поверхности, смывания наносов, покрывающих материнские породы. Такое происхождение материковой отмели определяет и очень выровненные формы ее поверхности: отдельные небольшие возвышенности округлой формы, неглубокие ложбины и желоба.

Незначительная глубина материковой отмели, позволяющая пронизывать здесь воду солнечным лучам, а также соседство суши, с которой реки приносят много питательных веществ, создают благоприятные условия для существования живых организмов. Поэтому в пределах шельфов расположены важнейшие рыбопромысловые районы мира (Баренцево море, Ньюфаундлендская банка, Северное море и др.). Но современный повышенный интерес к изучению материковой отмели определяется и тем, что эти районы океана можно использовать для добычи нефти и газа (подробнее об этом см. в главе 14).

Обычно краем материковой отмели считают изобату (линию, соединяющую точки с одинаковым значением глубины) в 200 м.

Материковый склон — это наклонная поверхность дна, соединяющая внешний край шельфа с ложем океана. Нижнюю границу материкового склона принято проводить по изобате в 2500 м. Крутизна склона значительно ббльшая, чем материковой отмели, — в среднем 4—7°; иногда она доходит до 20—40°, что приводит к сползанию массы рыхлых осадочных пород на глубину, и тогда обнажается скалистое дно.

Подводные вулканы местами покрыли склон лавовыми потоками; на пологих участках он сложен осадочным материалом, сползшим с материковой отмели. Его поверхность изобилует невысокими грядами гор и холмов, местами есть плато, котловины и сложно расчлененные участки, в том числе глубоко врезанные ущелья и каньоны.

Ниже материкового склона начинается собственно океаническое ложе. Оно занимает 77% общей площади Мирового океана — почти половину поверхности планеты.

Ложе всех океанов пересекают срединные океанические хребты. Они представляют собой, как уже упоминалось, горные сооружения, располагающиеся в осевых частях океанического ложа и образующие единую планетарную систему. Это Срединно-Атлантический и Ин-доокеанский хребты, хребет Гаккеля в Ледовитом океане и Восточно-Тихоокеанское поднятие.

Общая протяженность всех серединных океанических хребтов — около 80 тыс. км, а средняя ширина—2,5 тыс. км. Их отдельные вершины поднимаются в виде островов Вознесения, Св. Елены, Тристан-да-Кунья и др. Общая площадь, занимаемая срединными хребтами Мирового океана, равна суммарной площади всех материков!

Вдоль оси хребтов прослеживаются глубокие и узкие впадины — рифтовые долины. Их образование связывают с разломами. Для рифтовых долин характерна высокая тектоническая и вулканическая активность.

Такие долины можно встретить не только в океане, но и на суше в тех материковых районах, в формировании которых принимали участие разломы и сбросы.

Например, Восточно-Африканская и Западно-Аравийская рифтовая зона — это длинная цепь узких и глубоких впадин, занятых реками, озерами, в частности, Мертвым морем.

Нередко подводные хребты представляют собой продолжение рельефа материков или островных участков суши. Таковы, например, порог Нансена между Шпицбергеном и Гренландией и ЮжноАнтильский порог, протянувшийся от Огненной Земли к Земле Грейама и поднимающийся на поверхности в виде острова Южной Георгии и некоторых других.

Происхождение различных форм рельефа океанического ложа связано со многими факторами, среди которых основную роль играют тектонические движения земной коры и вулканизм. Большое влияние оказывают также процессы образования и перемещения донных осадков.

Во многих местах ложе опускается значительно ниже 7000 м, переходя в так называемые глубоководные впадины, или глубоководные желоба. Как правило, это происходит у крутых склонов материков, у гряд островов или между подводными хребтами. Таких впадин (желобов) в Мировом океане в настоящее время насчитывается 19 (Марианская, Пуэрто-Рико, Тонга, Яванская и др.), причем в основном они сосредоточены в южном полушарии, большую часть которого занимает Тихий океан.

На разных глубинах в океане накапливаются различные отложения. Шельф является областью интенсивного накопления галечников, песков, песчанистых илов. На глубинах от 200 до 2000 м, преимущественно в пределах материкового склона, накапливаются терригенные илы, которые образовались из продуктов, вынесенных реками в море, а в глубоководных впадинах идет накопление органогенных илов и глубоководных глин.

Значительно большая по сравнению с сушей теплоемкость воды и ее способность передавать при перемешивании тепло в глубины ведут к более медленному поглощению и более медленной отдаче тепла в атмосферу. Вследствие этого и суточные и годовые колебания температуры над океаном значительно меньшие, чем над сушей, и его климат в целом существенно отличен от климата материков.

Средняя годовая температура поверхностного слоя океанических вод постепенно убывает от 25° у экватора до 0° и даже ниже в полярных областях (точка замерзания соленой воды —2°); для всего Мирового океана в среднем она составляет 17,54°.

Следует иметь в виду также, что часть солнечного тепла, поступающего на океаническую поверхность, тратится на испарение (60 ккал на каждый квадратный сантиметр); ежегодно с океана испаряется слой воды мощностью 100 см.

Изменение температуры воды в океане с глубиной зависит от географической широты; но и на одних и тех же широтах наблюдаются существенные различия, что связано с течениями.

На огромных экваториальных и тропических пространствах температура быстро понижается до глубины 300—500 м, затем до 1200—1500 м понижение идет медленнее, а глубже 1500 м она почти не меняется и в придонных слоях держится обычно между 2 и 0 и.

В умеренных областях падение температуры с глубиной менее значительно, так как сама поверхность меньше прогрета.

В приполярных же областях до глубины в 50—100 м идет понижение температуры, а затем до 500 м она даже несколько повышается (вследствие привноса более теплых и соленых вод из умеренных широт), после чего медленно понижается до дна.

Характерная особенность океана состоит в том, что его воды в ходе циркуляции перемешиваются. В слое до 150—200 м циркуляция вызывается главным образом господствующими воздушными течениями, а глубже зависит преимущественно от разности плотностей (связанной с неодинаковой температурой и соленостью) в различных толщах воды и различных районах океана. Поэтому и общая схема поверхностных течений в океане имеет сходство с общей циркуляцией атмосферы. Так, пассатам соответствуют два океанических течения — северное и южное пассатные (или экваториальные). Западным воздушным течениям умеренных широт отвечают два юго-западных течения северного полушария (Карибское — Гольфстрим — Северо-Атлантическое — Норвежское в Атлантическом океане и Куро-Сиво в Тихом) и кольцо западного течения южного полушария. Вокруг Антарктиды преобладает система восточного течения.

Совершенно особая циркуляция водных масс характерна для той части океана в северном полушарии, которая прилегает к южному побережью Азии. Сезонная смена муссонов вызывает здесь и сезонную смену течений: зимой — от материка в сторону океана, летом, наоборот, — с океана к материку.

Течения имеют большое значение в перераспределении температуры и солености водных масс. Направленные из более низких широт в высокие, они несут более теплые воды и создают положительные температурные аномалии. Это — теплые течения. Направленные же из высоких широт в низкие, они имеют относительно низкие температуры. Это холодные течения.

Одно из наиболее замечательных теплых течений — Гольфстрим в северной части Атлантики. Его скорость — 5,5 км/час, т. е. больше скорости пешехода! Гольфстрим смягчает климат стран Северной и Северо-Западной Европы, который в противном случае едва ли отличался бы от климата Гренландии, расположенной на той же широте. Наш единственный на севере незамерзающий порт Мурманск также обязан своим сравнительно теплым климатом одной из ветвей Гольфстрима.

Там, где встречаются два противоположно направленных течения, возникают мощные вертикальные потоки, в которых воды уходят в глубину. Напротив, в тех зонах, где течения расходятся, в образующихся вертикальных потоках глубинные воды поднимаются.

Вертикальные перемещения водных масс порождают подводные компенсационные течения. Они движутся в сторону, противоположную поверхностному горизонтальному течению. Известен мощный подводный поток, проходящий под Южным Экваториальным течением. Он направлен на восток от Новой Гвинеи к побережью Эквадора. Обнаружено подводное течение и под Гольфстримом.

Кроме ветровых в океанах существуют приливно-отливные течения. Они вызываются силами притяжения Луны или Солнца (приливообразующая сила представляет собой равнодействующую силу притяжения Луны или Солнца и центробежной силы вращения Земли). Луна находится ближе и поэтому оказывает большее воздействие. Повышение уровня воды наступает одновременно и на стороне земного шара, обращенной к Луне, и на противоположной стороне. При этом взаимное расположение Земли, Луны и Солнца может либо усиливать, либо ослаблять действие каждого из приливообразующих тел.

Наибольшие приливы наблюдаются во время полнолуния или при новолунии, когда Луна и Солнце действуют «согласованно», вызывая в одних местах поднятия, а в других — падения уровня воды. Приливы и отливы повторяются изо дня в день с большой правильностью (чаще всего дважды в сутки).

Помимо непосредственного воздействия Луны и Солнца на величину прилива влияет также конфигурация береговой линии. На некоторых ограниченных и узких ее участках, в бухтах, проливах высота приливной волны может превышать 15 м, а ее скорость — 5 м/сек.” Наибольшие приливы наблюдаются в заливе Фанди в восточной Канаде, в Пен-жинской губе Охотского моря и в Бристольском заливе. В знаменитом заливе Фанди приливное течение перемещает более 100 млрд. т воды в сутки, а ее подъемы достигают 18 м. Существуют и такие районы, где прилив почти не ощущается. Это, например, Средиземное, Адриатическое, Балтийское моря и Мексиканский залив.

Одно из важных свойств вод Мирового океана состоит, как известно, в их солености. Если извлечь из океанической воды всю соль и равномерно рассыпать ее по поверхности Земли, то она покрыла бы планету слоем в 150 м.

Основная часть растворенных в океанической воде солей приходится на долю хлоридов (около 89%) и сульфатов (почти 11%), значительно меньше карбонатов (0,5%), а всего в ней содержится свыше 50 химических элементов. Океан дает нам соли магния, натрия, калия, йода, брома; в различных количествах обнаружены в нем железо, золото, медь, никель, кобальт, марганец. Ведутся исследования, цель которых — разработать наиболее рациональные методы извлечения всего этого богатства.

Замечательная особенность воды океана — постоянство ее солевого состава. Это результат непрерывного перемешивания вод. Однако, хотя состав солей всюду один и тот же, их концентрация (соленость) колеблется, что очень важно, так как с увеличением солености понижается растворимость в водах океана кислорода, столь необходимого для живых организмов.

Сравнительно недавно были обнаружены на дне всех океанов и морей железо-марганцевые конкреции. Особенно много их на глубинах, превышающих 3 тыс. м, и главным образом в Тихом океане. По.-подсчетам геологов, площадь, занимаемая здесь железо-марганцевыми конкрециями, составляет несколько десятков миллионов квадратных километров, на которых содержится не менее 300—350 млрд. т руды. Уже ведется интенсивная добыча железной руды со дна моря в Канаде, близ острова Ньюфаундленд, эксплуатируются подводные залежи в Токийском заливе.

Многие специалисты полагают, что, несмотря на трудности и дороговизну подводной добычи железа, в недалеком будущем она станет соперником разработок на суше.

В СССР наиболее перспективны для добычи конкреций северная часть Тихого океана, Баренцево и Карское моря.

Человек уже широко использует запасы нефти, расположенные под неглубокими водами материковых отмелей.

И естественно, что в поисках «черного золота» люди будут все больше обращаться к морским глубинам. По подсчетам специалистов, под дном морей хранится около 1 400 млрд. т нефти, а общая площадь водных пространств, где ее можно найти, составляет 40 млн. кв. км (а на суше — 30 млн.).

Среди богатств Мирового океана есть много и других полезных ископаемых — каменный уголь, фосфориты, сера, ракушечник, руды цветных металлов, алмазы. В будущем морская вода может стать и источником термоядерной энергии. Хотя на каждые 6 тыс. частей морской воды приходится лишь одна часть «тяжелой воды», содержащей изотоп водорода — дейтерий, общие ее запасы в Мировом океане достигают 50 млн. т. При термоядерной реакции это даст практически неисчерпаемое количество энергии. Уже используется энергия морских приливов. Пбдсчитано, что суммарно она составляет на земном шаре 1 млрд.

кВт — на 150 млн. кВт больше, чем энергия всех рек мира.

В Африке, около Абиджана, строятся первые гидротермальные станции, в основу действия которых положена разница в температурах между верхними и нижними слоями морской воды.

Как известно, Мировой океан разделяется на четыре «отдельных» океанических бассейна: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый. Каждая из них отличается степенью изоляции материковой и островной суши, рельефом дна, системами течений и атмосферной циркуляции, характером горизонтального и вертикального распределения температуры и солености воды и др.

Тихий океан — самый большой (50 % Мирового), самый глубокий и самый теплый: средняя температура его поверхности более чем на 2° выше средней температуры поверхности Атлантического и Индийского.

Особенность Тихого океана — изре-занность западных берегов и богатство островами этой части акватории. Линия же восточных его берегов, наоборот, выровненная, она не образует морей; нет в этой части океана и крупных островов. Тихий океан свободно сообщается с водами Индийского между Новой Зеландией и Антарктидой и с Атлантическим через широкий пролив Дрейка; водообмен с Северным Ледовитым затруднен узостью и малой глубиной Берингова пролива.

Океанический тип земной коры развит в Тихом океане в наибольшей степени. По современным представлениям, на тихоокеанском дне существует около 10 000 вулканов с высотой более 1000 м, а объем изверженного ими лавового материала за последние 100 млн. лет втрое превышает объем лав, изверженных на всех материках. Окаймляющая тихоокеанскую впадину суша тоже изобилует вулканами.

Атлантический океан значительно уже Тихого, но столь же протяженный по меридиану. По площади он занимает второе место (25% Мирового). На севере Атлантика широкими и глубокими проливами сообщается с Северным Ледовитым океаном. Островов в ней относительно немного; береговая линия сильнее изрезана в северной половине, где находится большинство значительных морей и заливов.

Характерная особенность этого океана — огромный подводный Срединно-Атлантический хребет, протянувшийся от Исландии на севере до острова Буве (около Антарктиды) на юге. В плане хребет этот имеет вид буквы S, как и сам океан. Вдоль осевой линии хребет прорезан рифтовой долиной, дно которой лежит на глубине 3500—4000 м. К западу от срединного хребта глубины составляют 5500—6000 м, а недалеко от острова Пуэрто-Рико достигают 9219 м; в восточной части глубины более 6435 м неизвестны.

Индийский океан по площади занимает третье место (около 21% Мирового) и почти весь лежит в южном полушарии. Береговая линия его довольно проста, особенно на материках Африки и Австралии. Островов сравнительно мало. Для северной, более молодой части характерна значительная неустойчивость — интенсивная вулканическая деятельность и частые землетрясения. В южной и восточной частях подводные хребты чередуются с глубоководными котловинами, наибольшая из них — Яванская впадина — 7450 м.

Северный Ледовитый океан намного меньше трех остальных (только 4% площади Мирового океана). Он сильнее, чем они, обособлен от своих соседей — Тихого и Атлантического, от которых отгорожен подводными порогами. Значительную площадь в нем занимает материковая отмель, идущая вдоль северных берегов Евразии и Америки. Над отмелью располагаются неглубокие окраинные моря.

В районе Северного полюса глубины превышают уже 4000 м. Эту околополярную впадину пересекают подводные хребты; главный из них — Ломоносова, идущий от Гренландии к Новосибирским островам. Максимальная глубина — 5449 м — зарегистрирована к северу от Шпицбергена, во впадине Литке.

Климат Северного Ледовитого океана суровый: средняя температура воздуха редко, превышает 0°. Поверхность центральной части бассейна в течение всего года покрыта льдом.

Обработка космических снимков проводилась в программе ScanEx Image Processor v2.0. Так как границы затопления, полученные по космическим снимкам, необходимо сравнивать между собой, совмещать с картой местности, то необходимым условием является их метрическая точность. В виду отсутствия более точного картографического материала космические снимки привязывались к цифровой топографической карте Нижегородской области масштаба 1 : 200 000. В качестве опорных точек использовались, как правило, пересечения дорог. После того как достигалось наиболее четкое изображение, оно сохранялось в формате BMP с географической привязкой в формате ГИС MapInfo Professional.

В программе ScanEx Image Processor v2.0 производилась автоматическая векторизация зон затопления по снимкам в инфракрасных каналах, после чего они редактировались в ГИС MapInfo Professional на этапе создания геоинформационной базы данных зон затопления прирусловых территорий рек Волга и Ока. Прирусловые территории рек Волга и Ока были поделены в зависимости от местоположения гидропостов на участки так, чтобы гидропост находился на середине участка, как показано на рис. 1.

Рис. 1. Схема участков паводкового контроля и размещения гидропостов

Для этих слоев была создана и заполнена атрибутивная таблица. Структура таблицы атрибутивных данных отражена в табл.1.

Таблица 1 – Структура таблицы атрибутивных данных

Обеспеченности максимальных уровней воды рассчитывались в соответствии с СП 33-101-2003 «Определение основных расчетных гидрологических характеристик».

Геоинформационная база данных затопления территорий позволяет производить совмещение границ урезов воды при различных уровнях воды, как показано на рис. 2. При этом можно выделить зоны опасности затопления и определить их площади. Важным условием при определении площадей затопления является учет прибрежных озер.

Рис. 2. Совмещение зеркал воды на участке V1

Геоинформационная база данных затопления территорий, полученная по космическим снимкам, обладает преимуществами: объективностью и достоверностью; имеет и значительный недостаток – ограниченное число моделей затопления, которое зависит от наличия космических снимков на территорию при различных уровнях воды. Для преодоления названного недостатка возможно применение методов интерполяции между имеющимися урезами воды и экстраполяции за их приделами с использованием цифровой модели рельефа. Модель рельефа в этом случае лучше всего иметь в виде грида. Для данного исследования использовался грид, полученный в результате обработки матрицы высот, предоставленной для исследования Главным управлением МЧС России по Нижегородской области. На рис. 3 показано совмещение урезов воды и изображения рельефа, полученного по гриду.

Рис.3. Сочетание зеркал воды с изображением рельефа по способу ступеней высот

Красным цветом показана территория, затапливаемая при превышении уровня воды обеспеченностью 50 % на 2,5 метра. Данные, полученные методом экстраполяции, в этом случае имеют справочный характер и зависят от актуальности и точности модели рельефа.

Таким образом, используя ЦМР для тестовых участков V1 и V2, были смоделированы зоны затопления при обеспеченности уровня воды 25% и 10%. После чего получены их геоинформационные модели в ГИС MapInfo Professional.

Атмосферу называют голубой кровлей Земли. И хотя масса атмосферы ничтожна — всего одна миллионная массы планеты — значение ее для жизни огромно.

Возникла атмосфера на самой ранней стадии геологической истории Земли в результате выделения газов из мантии (в среднем около 1 млн. т в год).

Первоначальная газовая оболочка состояла из углекислого газа, водяного пара, аммиака, водорода; затем, после появления 3 млрд. лет назад растений, она была переработана фотосинтезом в современную атмосферу, содержащую кислород. Вот ее состав у поверхности Земли (по объему): азота—78,08%, кислорода—20,95, аргона — 0,93, углекислого газа — 0,03, неона — 0,0018% и еще в меньших долях некоторые другие газы.

Атмосфера разделяется на несколько слоев; тропосферу, стратосферу, мезо-сферу, ионосферу (термосферу) и экзо-сферу; каждый из них имеет специфические геофизические и геохимические свойства. Границы между этими слоями нерезкие, и в зависимости от широты лежат на разных высотах. Самый нижний «этаж» атмосферы — тропосфера — сосредоточивает около 4/5 всей ее массы. Она простирается, как уже было сказано, в среднем до высоты 12 км и отделяется от следующего «этажа»—стратосферы— так называемой тропопаузой.

Тропосфера богата азотом и кислородом, насыщена парами воды и углекислотой. Здесь протекают важные погодные процессы, образуются облака, т. е. зарождаются осадки. Температура в тропосфере быстро падает с высотой — в среднем на 6° на каждый километр.

Однако это падение прекращается на втором «этаже», в стратосфере, которая занимает слой до высоты 45—55 км. Здесь количество азота и кислорода уменьшается, а водорода, гелия и других легких газов, напротив, увеличивается.

Между тропосферой и стратосферой располагается озонный слой. Он обладает способностью поглощать наиболее энергично действующие ультрафиолетовые коротковолновые лучи Солнца и тем самым защищает органический мир Земли от их гибельной дозы. Под воздействием ультрафиолетовой радиации Солнца часть молекулярного кислорода распадается на атомы, которые «пристраиваются» к целым молекулам, образуя озон (его молекула состоит из трех атомов кислорода). На создание озонового слоя расходуется почти весь приток ультрафиолетовых лучей.

В следующем слое атмосферы — ме-зосфере продолжается падение температуры с высотой до —70—80°. Мезосфе-ра расположена на высотах 55—95 км и пока еще мало изучена.

Еще выше начинается ионосфера (или термосфера) — зона сильно разреженного и сильно нагретого воздуха. Молекулы газов здесь ионизированы космическим излучением, т. е. лишены верхних электронов, и поэтому обладают положительным зарядом. Как и всякий сильно ионизированный газ, воздух в ионосфере хорошо проводит электричество. У ионосферы есть замечательное свойство: она отражает радиоволны и делает возможной дальнюю радиосвязь на Земле.

На высоте около 1000 км ионосфера переходит в экзосферу — внешний слой земной атмосферы. Характерная особенность ее — преобладание газов уже в атомарном состоянии и очень малая их плотность. Здесь наиболее легкие газы покидают атмосферу и рассеиваются в Космосе.

Запуски искусственных спутников Земли, ракет и пилотируемых космических кораблей позволили получить новые данные о свойствах верхней атмосферы и прилегающего к Земле космического пространства. Эти данные представляют и научный и практический интерес, в частности для изучения климата и предсказаний погоды, а также для освоения Космоса.

Роль атмосферы, и прежде всего ее нижнего слоя, тропосферы, огромна для всех природных процессов, протекающих на поверхности Земли. От количества, характера и периодичности атмосферных осадков, от частоты и силы ветров и особенно от температуры воздуха зависят интенсивность разрушения горных пород, перенос образующегося материала и сама жизнь на нашей планете.

Температура и влажность воздуха, облачность и осадки, ветер — все это вместе характеризует и погоду, т. е. непрерывно меняющееся состояние атмосферы, и климат, т. е. режим погоды за много лет.

Климат различен в разных районах земного шара; когда в одних бушуют метели, в других с безоблачного неба светит палящее солнце, и растения страдают от засухи.

Такое разнообразие климатических условий обусловлено в первую очередь неодинаковым поступлением солнечной радиации на разных широтах. Чем отвеснее падают солнечные лучи, тем короче их путь через атмосферу и тем большее количество энергии доходит до земной поверхности. Поэтому низкие широты — экватор и тропики северного и южного полушария — в течение года получают больше тепла, чем умеренные и особенно высокие широты.

Летом радиационный баланс всюду положительный: на всех широтах поступление солнечной радиации больше ее расхода на нагрев земной поверхности, испарение и тепловое излучение. При этом экваториальные широты получают энергии, конечно, больше, чем умеренные и высокие. Но все же разница между температурой на полюсе и на экваторе в это время меньше, чем зимой, так как в это время года в высоких широтах приход солнечной энергии больше ее расхода.

В результате междуширотных различий в температуре воздуха образуются области с разным атмосферным давлением, что в свою очередь вызывает непрерывное движение воздушных масс, воздушные течения планетарного масштаба — общую циркуляцию атмосферы.

Если бы не было такого постоянного воздухообмена, то на экваторе стояла бы нестерпимая жара — в среднем около 39°, а на севере умеренного пояса трещали бы сильнейшие морозы. В действительности же средняя годовая температура в экваториальных широтах равна 26—27°, а на широте Ленинграда — лишь — 1°.

Как же идет этот междуширотный воздухообмен?

В приполярных районах, где атмосфера прогрета слабо, располагаются холодные области с повышенным давлением; в приэкваториальных, наоборот, атмосфера сильно прогрета, и там формируется пояс пониженного давления. Области относительно повышенного давления господствуют и в тропических широтах обоих полушарий, так как в их сухом жарком воздухе давление убывает с высотой значительно медленнее, чем во влажном жарком воздухе экваториальных районов. В умеренных широтах проходит пояс пониженного давления, так как проносящиеся здесь атмосферные вихри — циклоны и антициклоны —отклоняются соответственно в более высокие и низкие широты. Отклоняет их сила вращения Земли, названная по имени открывшего ее французского ученого силой Кориолиса. Это она заставляет в северном полушарии реки сильнее подмывать правые берега, а воздушные потоки отклоняться вправо. Потому и циклоны, в которых ветры дуют против часовой стрелки, «уходят» в более высокие широты, а антициклоны с направлением ветров по часовой стрелке — в южные, усиливая пояс высокого давления под тропиками.

В южном полушарии картина аналогичная, но отклонения имеют обратное направление.

Образование циклонов и антициклонов происходит при встречах холодных и теплых, влажных и сухих воздушных масс. Эти гигантские «атмосферные вихри» достигают диаметра в 1000—2000 км, высота их невелика — 2—4, редко 15—20 км.

В циклоническом вихре атмосферное давление понижено, с чем связано восходящее движение воздуха. Поднимаясь, воздух охлаждается, и водяной пар, содержащийся в нем, конденсируется, образуются облака, и выпадают осадки.

В антициклонических вихрях атмосферное давление, напротив, повышено и движение воздушных масс нисходящее. При опускании водяной пар нагревается, т. е. удаляется от состояния насыщения, облака рассеиваются, осадков нет, наоборот, возможны засухи.

Повторяемость циклонов и антициклонов в разных районах неодинакова. В результате преобладания в том или ином районе антициклонов или циклонов возникают устойчивые центры действия атмосферы. Они бывают постоянные или сезонные. К постоянным относятся области с пониженным давлением в умеренных широтах (Исландский и Алеутский минимумы), тропические максимумы (Азорский, Гавайский, Южно-Атлантический, Южно-Индийский, Южно-Тихоокеанский), экваториальная депрессия, полярные области повышенного давления (особенно мощная — Антарктическая).

Различия в поступлении и отдаче тепла, в переносе его циркуляционными потоками определяют существование на Земле климатических поясов.

Жаркий пояс лежит примерно между 30° с. ш. и 30° ю. ш.

Этот пояс получает более 60% всей солнечной радиации, приходящей к Земле.

Тепловой режим здесь весьма благоприятен для развития жизни: заморозков не бывает (радиационный баланс очень велик — 65—75 ккал/кв. см в год); при наличии влаги круглый год может развиваться самая теплолюбивая растительность. Жаркий пояс часто сравнивают с паровым котлом, который приводит в движение «атмосферный механизм» нашей планеты.

Между тропиками и экватором лежит область устойчивых воздушных течений — пассатов. Они возникают из-за разницы давления и направлены в северном полушарии на юго-запад, а в южном — на северо-запад (опять мы сталкиваемся с отклоняющим действием силы Кориолиса). Пассаты несут жаркий и сухой тропический воздух.

В приэкваториальной полосе весь год господствуют экваториальные массы воздуха, облачно и часто идут ливневые дожди.

Умеренно жаркие поясы лежат между 30 и 40° в северном и южном полушариях. Количество поступающего от Солнца тепла здесь несколько меньше, чем в жарком поясе (радиационный баланс равен 50—65 ккал/кв. см в год), а главное, оно изменяется по сезонам: происходит смена воздуха — тропический поступает летом, умеренный — зимой. Большая часть осадков выпадает в зимний период.

На восточных окраинах материков дуют муссоны: летом — с океана на сушу, зимой — в обратном направлении, поэтому именно летом чаще выпадают осадки. Хотя средняя температура самого холодного месяца выше 4°, возможны заморозки и даже небольшие морозы. Растения уже имеют короткий, но все же заметный период вегетационного покоя. При вторжениях полярных масс воздуха (что бывает несколько раз в десятилетие) морозы достигают 10°, и тогда вечнозеленая растительность может погибнуть.

Умеренные поясы простираются между 40 и 60° в северном и южном полушариях (в Европе почти до 70°). Здесь уже отчетливо выражена сезонность теплового режима с длительным холодным периодом, что приводит и к сезонности развития растительности (радиационный баланс — 25—50 ккал/кв. см в год). Для этих поясов характерны умеренные воздушные массы, но иногда вторгаются арктические (в южном полушарии — антарктические) и тропические массы. Преобладает, однако, западный перенос умеренного воздуха. Частые циклоны способствуют выпадению значительного количества осадков, особенно на западных приокеанических окраинах материков. Восточные периферии материков в этих поясах подвержены действию муссонов.

Между 60 и 70 е в северном и южном полушариях располагаются умеренно холодные поясы (радиационный баланс лишь 10—25 ккал/кв. см в год). Температура самого теплого месяца не поднимается выше 10° (но и не опускается ниже 5°). Это позволяет расти только кустарникам, мхам, лишайникам и некоторым травам. Летом господствует умеренный воздух и часты осадки; зимой, при антициклональном состоянии атмосферы, здесь сухо и холодно.

Окружающие полюсы Земли холодные поясы имеют крайне неблагоприятные для развития органической жизни тепловые условия. Вода — один из важнейших источников жизни — здесь большую часть года находится в виде снега и льда. В связи с повышенным давлением отсюда идет отток холодного воздуха в приполярные широты.

Огромное значение для формирования климата имеет распределение суши и воды. При поглощении одинакового количества тепла океан нагревается в 2—3 раза медленнее материков и охлаждается тоже медленнее. Это определяет противоположный годовой ход давления на воде и на суше.

В зависимости от того, где происходит формирование воздушных масс — над материками или над океанами, климат может быть континентальным или морским.

В районах с континентальным климатом сезонные и суточные колебания температур больше: зима и ночи холоднее, а лето и дни теплее, чем в районах с морским климатом.

Не менее важную роль в формировании климата играют океанические течения: теплые — повышают температуру воздуха и способствуют выпадению осадков; с холодными, наоборот, связано понижение температуры, а так как воздух, став более холодным, хуже отдает влагу, уменьшается и количество осадков.