Том 51, № 4 (2024)

Работа посвящена 300-летию Академии наук России и 80-летию создания Института озероведения АН. Представлены основные итоги изучения озер России, полученные в Академии наук за три столетия. В XVIII в. Императорской Академией наук организованы первые “физические” экспедиции по обследованию озер, озерных регионов, а также Арала и Каспия. В 1916 г. при Императорской Санкт-Петербургской академии наук создана Комиссия по изучению оз. Байкал. После 1917 г. исследование озер значительно расширилось в связи с практическими запросами развития страны. В 1928 г. Президиум Академии наук преобразовывает Байкальскую экспедицию в Байкальскую лимнологическую станцию. В 1944 г. в Ленинграде была создана Лаборатория озероведения Академии наук, а в 1971 г. – Институт озероведения АН СССР. В 1970–1980-х гг. выполнены комплексные исследования озер и озерно-речных систем Европейской территории СССР по проектируемой трассе перераспределения водных ресурсов страны. В 1970–1980 гг. АН СССР участвовала в решении глобальных проблем лимнологии – эвтрофирования, закисления и загрязнения озер. В конце ХХ – начале ХХI вв. особое внимание уделяется диагнозу состояния, разработке прогнозов изменения экосистем водоемов при разнообразных климатических и антропогенных воздействиях. Изданы обобщающие монографии об истории исследования озер в разных регионах страны, разработаны комплексные атласы крупных озер России. Открытие в Антарктиде приледникового оз. Восток, полученные научные результаты – выдающиеся достижения науки второй половины ХХ в. Показано, что исследования озер Академией наук России внесли значительный вклад в фундаментальную науку, решение практических задач экономики страны, значимы для разработки проблем гидрологии вод суши.

На основе разработанной авторами данной статьи модели взаимодействия подстилающей поверхности суши с атмосферой SWAP проведены многолетние расчеты характеристик снежного покрова для лесных и полевых участков основных регионов азиатской части России: Западной Сибири, Восточной Сибири и Дальнего Востока для исторического периода (1967–2019 гг.). Сопоставление результатов моделирования с соответствующими данными маршрутных снегомерных съемок на метеорологических станциях азиатской территории РФ показало, что SWAP удовлетворительно воспроизводит динамику снегозапасов, высоты и плотности снежного покрова на открытых участках и под пологом леса на указанных объектах. Для всех участков, расположенных в районах снегомерных съемок, получены климатические значения характеристик режима формирования снежного покрова для двух типов подстилающей поверхности (лес, поле) и двух климатических периодов (1967–1992 и 1993–2019 гг.), что позволило выявить тенденции изменения этих характеристик в течение исторического периода. Показано, что направленность изменений климатических значений характеристик снежного покрова на лесных и полевых участках Западной Сибири, Восточной Сибири и Дальнего Востока совпадает и соответствует прогнозам на XXI в., полученным на основе климатических моделей.

В представленном исследовании выполнена оценка влияния четырех наиболее часто применяемых в гидрологических моделях методов расчета потенциального испарения – Пенмана–Монтейса, Пристли–Тэйлора, Одина и Харгривза, которые отличаются по степени требовательности к составу исходных метеоданных, – на эффективность и результаты моделирования динамики компонентов водного баланса. В качестве методической основы гидрологического моделирования использована широко известная концептуальная модель HBV, в которой актуальное испарение связано с текущим состоянием емкости, имитирующей динамику почвенного влагозапаса. Объекты исследования – 18 водосборов площадью от 2.4 до 755 км², расположенных в пределах бывшей Приморской воднобалансовой станции, материалы которой были использованы для расчетов и моделирования. При сопоставлении результатов моделирования с данными наблюдений станции оказалось, что модельные величины испарения при использовании физически обоснованных методов в большей степени соответствуют методике определения потенциального испарения Будыко и данным водных испарителей на станции. Анализ чувствительности модели к входной потенциальной эвапотранспирации показал, что применение физически обоснованных методов расчета потенциального испарения в целом не влияет на эффективность моделирования гидрографа стока исследуемых водосборов. В то же время при использовании эмпирических моделей эвапотранспирации неопределенность результатов расчета потенциального испарения необходимо компенсировать за счет менее физически обоснованных параметров модели, что, в свою очередь, может привести к искажению динамики компонентов водного баланса и генетических составляющих стока.

Выполнен обзор современных методов измерения расхода донных наносов в реках с мелким аллювием. Выделены четыре группы методов: измерение батометрами, повторное продольное эхолотирование однолучевым эхолотом, повторное продольное эхолотирование многолучевым эхолотом и измерение при помощи акустических Допплеровских профилографов течений. Рассмотрены сильные и слабые стороны каждого метода. В связи с тем, что транспорт донных наносов происходит в грядовой форме, наиболее перспективными представляются методы, основанные на использовании эхолотов, так как они позволяют непосредственно учесть целостность грядовых образований.

Исследовано содержание главных ионов (HCO₃^–, Cl^–, SO₄^2–, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ и K⁺) в водах притоков оз. Телецкого (Северо-Восточный Алтай) в 2016–2020 гг. Установлена сезонная изменчивость ионного состава вод притоков озера и его связь с биогеохимической обстановкой их водосборных бассейнов. Выявлено, что воды восточных и западных притоков, дренирующие различные по геологической и ландшафтной структуре берега, отличаются как по содержанию, так и по соотношению главных ионов. Показано, что большинство изученных притоков относится к одной гидрогеохимической фации и несет воды бикарбонатно-магниево-кальциевого типа. Рассчитаны показатели ионного стока трех притоков озера; оценена химическая денудация в их водосборных бассейнах.

Принята к публикации 22.02.2024 г.

Изучена динамика физико-химических свойств и гидрохимических показателей воды р. Дубны с 18.04 2021 по 04.07.2021. Обнаружены повышение pH с ростом температуры воды и значительные колебания в ней концентраций ионов аммония, нитрита и фосфата. Показана перспективность использования математической обработки УФ-спектров проб воды по методу Гаусса, модельных биологических систем на основе природных липидов (низкотемпературное окисление лецитина и его способность к спонтанной агрегации в полярной среде) для оценки качества природной воды и ее влияния на регуляцию процессов окисления биообъектов. Так, анализ УФ-спектров выявил наличие в ней гидрофобных органических соединений в течение всего срока наблюдений, соединений с сопряженными двойными связями и N-содержащих соединений в конце апреля, свободных жирных кислот, органических соединений с карбонильной группой и P-содержащих соединений в конце мая и увеличение в пробах воды разнообразия компонентов в конце июня. Пробы воды, взятые в летний период, увеличивали интенсивность окисления лецитина более чем в 1.8 раза, а в течение всего периода наблюдений вызывали стадийные изменения размера сформированных им агрегатов и оказывали существенное влияние на величины их дзета-потенциала.

Показаны возможности использования центрифугирования при сепарации взвешенных форм от растворенных и коллоидных при химическом анализе речных вод на примере рек юга Дальнего Востока РФ. Для характеристики содержания коллоидных и взвешенных частиц в нефильтрованных водах, а также в центрифугатах и фильтратах использован метод динамического рассеяния света (ДРС). Исходя из сравнения интенсивности ДРС в центрифугатах и в фильтратах 0.45 мкм рассчитана нативная плотность пелитовых и крупно-коллоидных частиц речной взвеси, что позволило соотнести режимы центрифугирования с размером осаждающихся частиц в диапазоне от 0.45 до 3 мкм. Химический анализ супернатантов речных вод, полученных при различных режимах центрифугирования, позволил оценить распределение химических элементов между растворенными/коллоидными (< 0.45 мкм), крупно-коллоидными (0.45–1 мкм) и пелитовыми (1–3 мкм) фракциями. Обнаружена значимая линейная связь между интенсивностью ДРС и концентрацией в центрифугатах Fe, Al, Ti, Th, Sc, РЗЭ–химических элементов с высокой долей крупно-коллоидных и взвешенных форм, что подтверждает возможность оценки содержания коллоидных частиц в центрифугатах по интенсивности ДРС. Недостаток центрифугирования – сложность его использования в полевых условиях.