2. В числителе приведено полное, в знаменателе — безвозвратное водопотребление.
По последним оценкам (И. А. Шикломанов и др., 2004), современное водопотребление в мире составляет 3790 км3/год. В дальнейшем, согласно тем же данным, водопотребление в мире может изменяться в соответствии с двумя разными сценариями. Согласно первому из них, водопотребление будет расти на 10—12 % в каждое десятилетие с наибольшей интенсивностью в Африке и Южной Америке и наименьшей — в Европе и Северной Америке. Согласно второму сценарию, при осуществлении эффективных мер по улучшению технологии использования вод водопотребление в мире практически стабилизируется. К 2010 г. оно возрастет на 5—6 %, а затем начнет снижаться и к 2025 г. станет близким к современному.
Принято считать, что если доля полного водопотребления от возобновляемых водных ресурсов, т. е. речного стока, находится в пределах 10—20 %, то территория испытывает «умеренный водный стресс», если эта доля составит 20—40 %, то следует говорить уже о «средне-высоком водном стрессе». Если же используется больше 40 % имеющихся водных ресурсов, то возникнет «высокий водный стресс» и регион будет испытывать заметную нехватку воды. В таких условиях требуются срочные меры по управлению водными ресурсами.
В ряде случаев можно уже говорить и о почти полном исчерпании запасов пресной воды. Дефицит пресной воды создает острые проблемы в разных частях земного шара (например, в ряде районов Азии и Африки). Кое-где речь уже идет о «водном кризисе». Однако, если не хватает воды, возникают и более масштабные явления — продовольственный и энергетический кризисы.
В настоящее время (И. А. Шикломанов и др., 2004) около 40 % населения Земли живет в условиях очень низкого обеспечения пресной водой. Если рост водопотребления будет в будущем происходить по первому упомянутому выше сценарию, то к 2025 г. в критической ситуации окажется уже 60 % населения планеты.
Водопотребление в СССР. Оно росло очень быстро, особенно в послевоенные годы. С 1950 по 1990 г. полное и безвозвратное водопотребление увеличилось соответственно с 95 до 400 км3/год (в 4,2 раза) и с 52 до 226 км3/год (в 4,3 раза).
Интересно сравнить структуру водопотребления в СССР и США. Данные табл. В.1 свидетельствуют о том, что в 1990 г. доля безвозвратных потерь воды в СССР (56 %) была заметно больше, чем в США (24 %); доля полного водопотребления в промышленности в США была больше, чем в СССР.
Водопотребление в России. Распад СССР привел к тому, что России досталась относительно небольшая доля орошаемых земель бывшего СССР (главная их часть приходилась на Среднюю Азию, Казахстан, Украину). Кроме того, в 1990-х г. сказался и спад промышленного и сельскохозяйственного производства, вызванный экономической дестабилизацией.
В результате в России объем водопотребления по сравнению с тем, который был и в СССР и в РСФСР, заметно сократился. По данным РосНИИВХа, в 1991—1998 гг. потребление пресной воды уменьшилось в России на 31 %, а морской воды —на 25%.
В 2001 г. в России полное водопотребление составило 66,7 км3 (см. табл. В.1). На долю пресных вод пришлось 60,7, морских — 6,0 км3. Из поверхностных источников в этом году было использовано 51,8, из подземных — 8,9 км3 пресных вод. Главным потребителем воды была промышленность.
В 2001 г. в России 56,3 км3 отработанных вод вновь поступило в водные объекты (из них 54,7 км3, или 97 %,— в поверхностные). Объем сточных вод между отраслями хозяйства распределился следующим образом, %: на долю промышленности пришлось 63, сельского хозяйства — 11, коммунального хозяйства — 25, других отраслей— 1. Часть сточных вод была недостаточно очищена. Основной объем загрязненных сточных вод, поступающих в водные объекты, дают промышленность и коммунальное хозяйство.
В последние годы, согласно материалам VI Всероссийского гидрологического съезда (2004), величина водопотребления в России стабилизировалась на уровне около 70 км3/год.
В основе системы управления водными ресурсами России лежат следующие принципы: рациональное использование, т. е. единство процессов использования и охраны вод; территориально-бассейновый подход; государственная собственность на все природные ресурсы, включая водные, и гидротехнические сооружения. Используются три уровня управления водным хозяйством: федеральный орган (Федеральное агентство водных ресурсов); бассейновый орган, подчиняемый федеральному и представляющий интересы государства по использованию и охране водных ресурсов бассейна реки; территориальный орган, имеющий двойное подчинение: бассейновому органу и администрации территории — субъекту Российской Федерации. Научно-методическое руководство использованием и охраной вод в стране осуществляет Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов (РосНИИВХ) в г. Екатеринбурге.
Водное законодательство в России. В нашей стране действует Водный кодекс Российской Федерации, принятый Государственной Думой 18 октября 1995 г. Водный кодекс имеет силу закона и регулирует отношения в области использования и охраны природных вод.
В Водном кодексе отмечается, что «воды являются важнейшим компонентом окружающей природной среды, возобновляемым, ограниченным и уязвимым природным ресурсом, используются и охраняются в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на ее территории, обеспечивают экономическое, социальное, экологическое благополучие населения, существование животного и растительного мира».
В Водном кодексе дается такая классификация водных объектов, юридически принадлежащих России: 1) поверхностные водные объекты — водотоки (реки, ручьи, каналы) и водоемы (озера, водохранилища, болота, пруды), ледники и снежники; 2) внутренние морские воды (расположены в сторону берега от границы территориальных вод); 3) территориальные моря России (прибрежные воды шириной 12 морских миль). Совокупность водных объектов в пределах территории Российской Федерации, включенных или подлежащих включению в Государственный водный кадастр, представляют собой «водный фонд» России.
Водный кодекс определяет, что «водные объекты могут использоваться для следующих целей: питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения; здравоохранения; промышленности и энергетики; сельского хозяйства; лесного хозяйства; гидроэнергетики; рекреации; транспорта; строительства; пожарной безопасности; рыбного хозяйства; охотничьего хозяйства; лесосплава; добычи полезных ископаемых».
В Российской Федерации устанавливается государственная собственность на водные объекты. Водные объекты принадлежат на правах собственности либо Российской Федерации (федеральная собственность), либо субъектам Российской Федерации (собственность субъектов РФ). Водным кодексом установлено, что «права пользования водными объектами приобретаются на основании лицензии на водопользование и заключенного в соответствии с ней договора пользования водным объектом».
Практическое значение гидрологии. Независимо от того, идет ли речь о водопотребителях или водопользователях, эксплуатация водных ресурсов, оценка возможности и эффективности их использования невозможны без научного обоснования и соответствующих исследований, поэтому в рациональном освоении водных ресурсов важная роль принадлежит гидрологии. Гидрологи обеспечивают водопотребителей и водопользователей данными о количестве и качестве воды, о пространственно-временных изменениях гидрологических характеристик.
Промышленность и коммунальное хозяйство заинтересованы в оценке как количества, так и качества потребляемой воды, орошаемое земледелие — в данных о режиме источника, из которого осуществляется водозабор.
Любое строительство на берегах рек (набережных, причалов и др.), а также сооружение мостов, переходов трубопроводов и линий высоковольтных электропередач (ЛЭП) через реки требует знания об уровнях воды, ледовых явлениях, скоростях течения, русловых процессах (размыва или намыва дна и берегов). Строительство на берегах морей или в прибрежной зоне, например сооружение установок по добыче нефти на шельфе, невозможно без учета данных о волнении, ледовых явлениях и других характеристиках морского режима. Предоставить такие данные проектировщикам и строителям могут только гидрологи.
Речной водный транспорт нуждается в сведениях об уровнях воды, скоростях течения, ледовых явлениях, русловых процессах. Заметим, что изучение режима многих рек России началось именно в связи с их использованием для судоходства. Морскому транспорту требуются данные о морских течениях и волнении. Океанологи нередко снабжают моряков сведениями о так называемых «рекомендованных курсах», позволяющих пересечь океан наиболее быстро и безопасно.
Гидроэнергетика нуждается в данных о современных и ожидаемых колебаниях стока воды, рыбное хозяйство — в сведениях о физико-химических характеристиках воды (температуре, солености, содержании кислорода и т. д.).
Гидрологические исследования необходимы не только для удовлетворения запросов водопотребителей и водопользователей. Велика их роль и в решении такой проблемы, как защита населенных пунктов и земель от наводнений (причем не только на реках, но и в приморских районах). Особую актуальность приобретают исследования и прогнозы наводнений на реках, вызванных дождевыми паводками или ледяными заторами, а в устьях рек и в прибрежных морских районах — штормовыми нагонами и волнами цунами.
Велика роль гидрологов в разработке кратко-, средне- и долгосрочных прогнозов состояния водных объектов (рек, озер, морей).
Важна роль гидрологии и в решении проблем охраны природы, при разработке мероприятий по защите водных объектов от истощения и загрязнения. Гидрологи ведут контроль за состоянием качества воды, разрабатывают приемы прогноза распространения загрязняющих веществ, например «нефтяных пятен» после аварий танкеров на реках и в морях.
сятся наблюдения древних египтян за колебаниями уровня воды на Ниле с помощью «ниломеров» — первых гидрологических постов.
Одновременно с началом развития других наук в Древней Греции возникли и некоторые гидрологические представления. Древнегреческий философ Фалес считал, что в основе всех явлений лежит «влажная природа», т. е. вода: все возникает из воды и в нее превращается. Другой древнегреческий философ-материалист Гераклит полагал, что в основе всего сущего лежит круговорот веществ (стихий) — огня, воздуха, воды и земли. Гераклиту принадлежит знаменитый образ реки, в которую нельзя войти дважды, поскольку она все время изменяется. Гидрологические явления вызывали большой интерес древнегреческого историка и путешественника Геродота. Он провел первые исследования древнего Нила и Дуная (Истра). К воде проявляли интерес и другие мыслители Древней Греции — Платон и Аристотель (они задумывались о происхождении рек и источников).
Вклад в развитие гидрологических знаний внесли древнеримские мыслители. Витрувий интересовался поиском подземных вод, Герон Александрийский первым предположил, что расход воды равен произведению площади поперечного сечения потока на скорость течения. О познаниях древних римлян в гидрологии и гидротехнике свидетельствуют и акведуки — водопроводы Рима — удивительные сооружения древнего мира.
Новый толчок в развитии гидрологических знаний приходится на эпоху Возрождения. Леонардо да Винчи (1452—1519) одним из первых нашел правильное толкование происхождения рек, отметив роль и дождевых, и подземных вод. Леонардо да Винчи провел первые наблюдения за динамикой водного потока и может считаться основоположником речной гидравлики.
Дальнейший прогресс в гидрологических знаниях приходится на XVII в. Гидрологическими явлениями интересовался французский философ и математик Рене Декарт. Первые количественные оценки в гидрологии принадлежат Пьеру Перро (брату более известного Шарля Перро, поэта и автора сказок). Он рассчитал, что дождевой воды вполне достаточно для поддержания стока рек. Подобные вычисления продолжил и развил французский физик Эдм Мариотт. Оценку роли испарения в гидрологических процессах впервые сделал английский геофизик и астроном Эдмунд Галлей, друг и соратник Исаака Ньютона. Галлей первым дал четкое представление о круговороте воды в природе и его приближенную количественную оценку.
XVIII и XIX вв. ознаменовались быстрым развитием гидравлики. Здесь необходимо упомянуть французов Антуана Шези и Анри Дарси, швейцарца Даниила Бернулли (почетного члена Петербургской академии наук), ирландца Роберта Маннинга. Достижения в области гидравлики предопределили в последующем прогресс и в различных разделах гидрологии.
Начало гидрологических наблюдений в России относится к XV— XVI вв.: в записях русских летописцев сохранились сведения о наводнениях, паводках, замерзании и вскрытии рек. Много данных о реках и озерах приведено в «Книге Большому чертежу» — приложении к одной из первых карт России (1552). В 1773 г. эти сведения были переизданы Н. И. Новиковым под заглавием «Древняя Российская Идрография, содержащая описание Московского государства рек, протоков, озер, кладезей и какие по ним города и урочища и на каком они расстоянии».
В XVII в. начались наблюдения за уровнем воды на р. Москве. При Петре I проводились первые гидрологические изыскания на Дону, Оке, Волге с целью использования этих рек для судоходства. В 1715 г. были организованы постоянные наблюдения за режимом р. Невы у Петропавловской крепости. В изучение рек заметный вклад внесли русские землепроходцы и географы XVIII в.
В XIX в. изыскания, связанные с улучшением судоходных условий на реках России, были расширены. Крупные гидрографические работы на реках провела созданная в 1875 г. при Министерстве путей сообщения Навигационно-описная комиссия. В 1881 г. были впервые опубликованы данные наблюдений за уровнем воды на реках.
Ценные материалы по гидрографии дали экспедиции П. П. Се- менова-Тян-Шанского и Н. М. Пржевальского. В конце XIX в. в России были опубликованы крупные обобщающие работы известных естествоиспытателей В. М. Лохтина, Н. С. Лелявского, В. В. Докучаева, А. И. Воейкова, заложившие основы учения о реках.
Широкое развитие гидрологических изысканий и исследований в нашей стране началось в 20-х годах прошлого столетия. Эти исследования были направлены на комплексное использование водных ресурсов страны (не только для судоходства, но и для гидроэнергетики и орошения). В 1919 г. был создан Российский гидрологический институт, который в 1926 г. преобразуется в ныне существующий Государственный гидрологический институт (ГГИ). В 1920 г. был принят план электрификации России (план ГОЭЛРО), выполнение которого потребовало проведения широких гидрологических исследований.
В 1929 г. был учрежден Гидрометеорологический комитет при Совете Народных Комиссаров СССР, на который возлагалось проведение гидрологических наблюдений и исследований. В 1933 г. этот комитет был преобразован в Центральное управление Единой гидрометеорологической службы СССР (ЦУЕГМС), а в 1936 г.— в Главное управление гидрометеорологической службы (ГУГМС) при Совете Министров СССР. В 1931 г. в нашей стране начались работы по составлению «Водного кадастра СССР» — систематизированных сведений о режиме рек, озер, морей, ледников, подземных вод.
В предвоенный период усилиями крупных ученых В. Г. Глуш- кова, Д. И. Кочерина, М. А. Великанова, С. Д. Муравейского, Б. В. Полякова, Е. В. Близняка и многих других были разработаны теоретические основы гидрологии суши. Таким образом, гидрология суши как самостоятельная наука оформилась в Советском Союзе в 20—30-е годы прошлого столетия.
В послевоенные годы восстановление и дальнейшее развитие народного хозяйства страны потребовали существенного расширения гидрологических изысканий и исследований. Ведутся гидрологические работы для крупного гидроэнергетического строительства на Днепре и Волге, мелиоративных мероприятий на юге Европейской территории Союза и в Средней Азии, улучшения судоходных условий на Волге и сибирских реках. Помимо перечисленных выше ученых крупный вклад в развитие гидрологии суши внесли Б. А. Аполлов, Б. Д. Зайков, П. С. Кузин, JI. К. Давыдов, Г. В. Лопатин, А. В. Огиевский, Д. Л. Соколовский, Г. П. Калинин, М. И. Львович, Г. Г. Сванидзе, А. В. Караушев, И. А. Шикломанов и многие другие.
Исследования озер проводились Л. С. Бергом, Г. Ю. Верещагиным, Л. Л. Россолимо, Б. Б. Богословским, А. И. Тихомировым и др. В изучении новых объектов гидросферы — водохранилищ — участвовали С. Л. Вендров, А. Б. Авакян, Н. В. Буторин, В. С. Вуг- линский, В. М. Широков, Ю. М. Матарзин, К. К. Эделыдтейн и др. Ледники изучали С. В. Калесник, Г. К. Тушинский, В. М. Котляков и др. Режим подземных вод изучался А. Ф. Лебедевым, О. К. Ланге, Б. И. Куделиным, О. В. Поповым, В. А. Всеволожским и др. В исследование водного режима болот большой вклад внесли А. Д. Дубах, К. Е. Иванов и др.
В 1979 г. Главное управление гидрометеорологической службы преобразовано в Государственный комитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды, а в 1988 г.— в Государственный комитет СССР по гидрометеорологии (Госкомгидромет). В это время велись крупные гидрологические исследования по всей территории Советского Союза. Заметными вехами в развитии гидрологии суши стали пять Всесоюзных и один Всероссийский гидрологические съезды (в 1924, 1928, 1957, 1973, 1986 и 2004 гг.).
В настоящее время руководство наблюдениями и исследованиями в области гидрологии суши в Российской Федерации возложено на Федеральную службу по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). Росгидромету подчинены региональные управления гидрометеослужбы (УГМС), а им — местные центры по гидрометеорологии (ЦГМС) и разветвленная сеть гидро- метстанций и постов. По состоянию на январь 2004 г. в эту сеть входили 3068 гидрологических постов, в том числе 2717 речных и 351 — на озерах и водохранилищах. В систему Росгидромета входят крупные научно-исследовательские учреждения в области гидрометеорологии: Государственный гидрологический институт (ГГИ) в Санкт-Петербурге, Государственный океанографический институт (ГОИН) в Москве, Государственный гидрохимический институт (ГХИ) в Ростове-на-Дону, Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации (Гидрометцентр России) в Москве, Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова (ГГО) в Санкт-Петербурге, Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации — Мировой центр данных (ВНИИГМИ — МЦЦ) в Обнинске, Арктический и антарктический научно-исследовательский институт (ААНИИ) в Санкт-Петербурге и др.
В 1960-е годы значительный импульс получило международное сотрудничество в области гидрологии суши. Большой вклад в развитие гидрологии внесло Международное гидрологическое десятилетие (МГД), учрежденное ЮНЕСКО на 1965—1974 гг. С 1975 г. осуществляется постоянно действующая Международная гидрологическая программа (МГП) ЮНЕСКО, в которой активно участвуют ученые-гидрологи нашей страны из различных учреждений (Государственного гидрологического института; Института водных проблем, Института географии и Института озероведения РАН; Московского, Санкт-Петербургского университетов и др.). Важным вкладом советских ученых-гидрологов в МГП стал капитальный труд «Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли» (1974).
В последние десятилетия важной частью гидрологических исследований в России стали изучение реакции вод суши на глобальное потепление и оценка изменений режима водных объектов суши под влиянием хозяйственной деятельности.
Особо следует сказать о долгой и сложной истории исследований ледников Антарктиды. Первым, кто предположил, что «острова и матерая земля» вблизи Южного полюса покрыта снегами и льдом, был М. В. Ломоносов. Его предсказания подтвердились, когда ледяной покров Антарктиды был открыт в январе 1820 г. русской экспедицией под командованием Ф. Ф. Беллинсгаузена и М. П. Лазарева. Позже началось уже наземное изучение льдов Антарктиды американскими, французскими, английскими, норвежскими экспедициями. 14 декабря 1911г. Р. Амундсен впервые достиг Южного полюса. Широкомасштабные исследования ледников Антарктиды начались в 50-х годах XX в. Совместные исследования гляциологов СССР, США, Англии и других стран были начаты в Антарктиде во время Международного геофизического года (1957—1959 гг.). Советский Союз взял на себя исследование самых труднодоступных и совершенно неизученных районов Антарктиды. На берегу моря Дэвиса были построены поселок и обсерватория Мирный. Позже на склоне ледникового купола Восточной Антарктиды была создана
первая внутриконтинентальная научная станция «Пионерская». Исследования, проведенные на ней, позволили получить представление о природе внутренней части Антарктиды и условиях жизни и работы людей во время южной полярной ночи. Затем были созданы научные станции «Восток» на геомагнитном полюсе (эта станция работает и в настоящее время), «Полюс недоступности» и др. На станции «Восток» была измерена самая низкая температура воздуха на планете — минус 89,2 °С. В Антарктиде работает ряд научных станций других стран, в том числе станция «Амундсен — Скотт» на Южном полюсе.
С 1978 г. в СССР введен Государственный водный кадастр (ГВК), представляющий собой систематизированный, постоянно пополняемый и уточняемый свод сведений о водных объектах, составляющих единый государственный водный фонд, о режиме, качестве и использовании вод. ГВК состоит из трех разделов: 1) поверхностные воды (реки и каналы; озера и водохранилища; качество вод суши; селевые потоки; ледники; моря и морские устья рек), 2) подземные воды; 3) использование вод.
Данные ГВК подразделяются на архивные материалы (книжки наблюдений, таблицы и др.); долговременные технические носители информации (микрофильмы, магнитные ленты); публикуемые материалы (каталоги водных и водохозяйственных объектов, ежегодные и многолетние данные о режиме и др.). «Ежегодные данные
о режиме и ресурсах поверхностных вод суши» служат продолжением издававшихся до 1978 г. «Гидрологических ежегодников» и «Материалов наблюдений на озерах и водохранилищах». В рамках Государственного водного кадастра в настоящее время создаются банк данных о водных ресурсах и автоматизированная информационная система (АИС ГВК).
В комплексе мер, осуществляемых в России по защите водных ресурсов от истощения и загрязнения, особая роль принадлежит введенной еще в 1970-х годах системе мониторинга качества поверхностных вод. Такой мониторинг осуществляет Государственная служба наблюдений и контроля за загрязнением объектов природной среды (ГСНК).
В настоящее время в проведении исследований в области гидрологии суши помимо уже упоминавшихся выше российских организаций участвуют также Российский государственный гидрометеорологический университет (бывший Ленинградский гидрометеорологический институт), Институт географии Сибирского отделения (СО) РАН (г. Иркутск), Институт водных и экологических проблем СО РАН (г. Барнаул), Лимнологический институт СО РАН (г. Иркутск), Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов (РосНИИВХ) (г. Екатеринбург), Пермский, Иркутский, Башкирский, Дальневосточный (г. Владивосток) государственные университеты и др.
2
33
— ГидрологияИстория гидрологии морей (океанологии). Начальные сведения
о морях и океанах получили первые мореплаватели на Земле — полинезийцы, финикийцы, шумеры, египтяне, позже греки и римляне. Первые письменные документы об океане и карты появились в древней Греции (V—IV вв. до н. э.). В работах Геродота, Посидония описывались приливные колебания уровня; Аристотель указывал на различия в температуре воды и глубинах морей, течениях в проливах. Однако более систематические океанографические наблюдения в океанах связаны с эпохой Великих географических открытий XV и XVI вв. (с экспедициями Колумба, Магеллана и др.), когда были открыты основные течения Атлантического океана.
В XVIII—XIX вв. были проведены первые специальные экспедиции В. Беринга, Г. И. Чирикова, X. П. Лаптева, С. И. Челюскина, Дж. Кука, Ж. Ф. Лаперуза, И. Ф. Крузенштерна и Ю. Ф. Ли- сянского, Ф. Ф. Беллинсгаузена и М. П. Лазарева, О. Е. Коцебу и Э. X. Ленца, Ф. П. Литке и многих других. Благодаря этим экспедициям уточнялась карта Мирового океана и накапливались сведения о свойствах его вод — температуре, удельном весе (плотности), прозрачности, в том числе и на глубинах. Этому способствовали появление специальных термометров и батометра — устройства, приносившего пробу воды с глубин (его впервые использовал Э. X. Ленц). Систематические наблюдения над уровнем моря в России были начаты в 1752 г. в Кронштадте.
Появляются и первые научные обобщения полученных данных — «Физическая история моря» Марсильи (1725), классификация морских льдов М. В. Ломоносова, теория приливов П. С. Лапласа, описания ветров и течений М. Ф. Мори, труды А. Гумбольдта и Э. X. Ленца, впервые высказавших мысль о формировании глубинных вод океанов.
Первой в полном смысле научной океанологической экспедицией считают кругосветную экспедицию на английском корвете «Челленджер» в 1872—1876 гг., когда были проведены комплексные исследования в Мировом океане на 362 станциях, на которых получены новые данные о физических, химических, биологических характеристиках морских вод и геологических особенностях дна океана. Обработку уникальных результатов этой экспедиции проводили 76 ученых более 20 лет, издав собрание трудов в 50 томах.
Выдающуюся роль в становлении океанологии сыграл адмирал С. О. Макаров. Во время кругосветного плавания на корвете «Витязь» (1886—1889) на 262 станциях им были проведены определения температуры и удельного веса воды, измерения течений, брались пробы с глубин. Результаты были обобщены им в капитальной монографии «Витязь» и Тихий океан» (1902). Кроме того, С. О. Макаров первым определил скорости течений и водообмен в проливе Босфор.
В дальнейшем крупный вклад в развитие океанологии внесли В. Бьеркнес, В. Экман, М. Кнудсен, Ф. Нансен. Авторами одних из первых обобщающих научных трудов по океанологии были в Германии О. Крюммель, в России И. Б. Шпиндлер и Ю. М. Шокальский.
В России в 1874 г. при Главной геофизической обсерватории открылось Морское отделение, создавшее на всех морях службу штормовых предупреждений.
В конце XIX в. экспедиционные исследования океанов и морей стали дополняться стационарными, были созданы биологические станции в Севастополе, на Соловецких островах.
В советские годы морские гидрологические исследования расширились, особенно в связи с освоением Северного Ледовитого океана и Северного морского пути. В 1921 г. по декрету, подписанному В. И. Лениным, было создано первое в СССР крупное научное океанологическое учреждение — Плавучий морской научный институт (Плавморнин). Систематические исследования полярного района начали вести экспедиции на судах «Персей», «Литке», «Красин», а также научно-исследовательские дрейфующие на льду станции «Северный Полюс» (первая из них под руководством И. Д. Па- панина работала в 1937—1938 гг.). Крупный вклад в становление советской океанологии, которое также можно отнести к 20—30-м годам прошлого столетия, внесли Н. М. Книпович, Ю. М. Шокальский, В. Ю. Визе, Н. Н. Зубов, В. Б. Штокман, В. В. Шулейкин.
После Второй мировой войны начался новый этап развития океанологии. С 1948 г. в СССР начало работать новое научно- исследовательское судно «Витязь», позволившее проводить экспедиционные исследования в открытом океане. Проведены крупные океанологические работы во всех океанах и во многих морях. Особую роль в послевоенные годы сыграли исследования приантарктиче- ских частей океанов, ежегодно проводившиеся во время антарктических экспедиций. Все большую роль в океанологических исследованиях стали играть исследования с воздуха, подо льдами с подводных лодок, с подводных обитаемых аппаратов, из космоса, с помощью автономных заякоренных станций и буйков нейтральной плавучести. Развитие компьютерных технологий привело к развитию математического моделирования океанологических процессов.
В последнее время целенаправленные океанологические исследования в России ведут Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН (ИОРАН) и его отделения в Санкт-Петербурге, Калининграде, Геленджике, Государственный океанографический институт (ГОИН), Арктический и антарктический научно-исследовательский институт (ААНИИ), Всероссийский научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО), Московский, Санкт-Петербургский, Калининградский, Дальневосточный государственные университеты и др. Отечественными учеными подготовлены
и изданы крупные труды в области океанологии: Морской атлас, Атласы океанов, десятитомное издание «Океанология», семитомное издание «География Мирового океана».
Как и в гидрологии суши, в последние десятилетия в океанологии широко развернулось международное сотрудничество с активным участием российских ученых. Здесь следует упомянуть Международный геофизический год и Год международного геофизического сотрудничества (МГГ — МГС, 1957—1959). Это были согласованные исследования по всем направлениям геофизики, в том числе и по океанологии. Они охватывали весь Мировой океан и проводились силами многих государств, но наиболее интенсивно велись работы кораблями СССР, США, Японии. Опыт такой международной кооперации стал развиваться, появились новые проекты. Очень крупной была Программа изучения глобальных атмосферных процессов (ПИГАП). Большая часть исследований по этой программе проходила на океанах. Громадный материал для познания океана дали исследования на особых полигонах, первым из которых стал район исследования океанских вихрей в Саргассовом море. Изучение велось на основе советско-американской программы «ПОЛИМОДЕ» на протяжении 1974—1979 гг. на девяти кораблях СССР и на девяти — США. Осуществление международных программ продолжается. В 1980-х и 1990-х годах была проведена программа ТОГА (тропический океан — глобальная атмосфера) по изучению явления Эль-Ниньо, в 1990—2000 гг. проводилась программа ГЭЦО (глобальный эксперимент по циркуляции океана). Была разработана объединенная глобальная система океанографических станций (ОГСОС).
В настоящее время большое внимание международного сообщества уделяется океанскому компоненту изменений климата (программа КЛИВАР — климатические вариации), исследованию потоков химических элементов и соединений в океане, рациональному использованию морских биологических ресурсов; есть международные программы по мониторингу загрязнения океана и др.
В 1990-е годы в России произошло резкое уменьшение экспедиционных исследований в океанах, вызванное экономическими причинами. Большее внимание стало уделяться исследованиям прибрежной зоны морей, освоению их ресурсов. В последние годы возросло понимание важности океанологических исследований, была принята Федеральная целевая программа «Мировой океан» и Морская доктрина России, предусматривающие повышение роли нашей страны в изучении океана и освоении его ресурсов.
- Isbn 978-5-06-005815-4 © фгуп «Издательство «Высшая школа», 2007
- Предисловие
- Введение
- Вода в природе и жизни человека
- Водные объекты. Понятие о гидросфере
- Гидрологический режим и гидрологические процессы
- Науки о природных водах
- Методы гидрологических исследований
- Использование природных вод и практическое значение гидрологии
- 2. В числителе приведено полное, в знаменателе — безвозвратное водопотребление.
- Глава 1 химические и физические свойства природных вод
- Вода как вещество, ее молекулярная структура и изотопный состав
- 1.2. Химические свойства воды. Вода как растворитель
- 1.3. Физические свойства воды 1.3.1. Агрегатные состояния воды и фазовые переходы
- Плотность воды
- Тепловые свойства воды
- Некоторые другие физические свойства воды
- Глава 2 физические основы гидрологических процессов
- Фундаментальные законы физики и их использование при изучении водных объектов
- Водный баланс
- Баланс содержащихся в воде веществ
- Тепловой баланс
- Основные закономерности движения природных вод
- Классификация видов движения воды
- Расход, энергия, работа и мощность водных потоков
- Силы, действующие в водных объектах
- Уравнение движения водного потока
- Вертикальная устойчивость вод
- Глава 3 круговорот воды в природе и водные ресурсы земли
- Вода на земном шаре
- Современные и ожидаемые изменения климата и гидросферы земли
- Круговорот теплоты на земном шаре и роль в нем природных вод
- Круговорот воды на земном шаре
- И водные ресурсы Земли», 1974)
- Вод в грунтах
- Круговорот содержащихся в воде веществ
- Влияние гидрологических процессов на природные условия
- Водные ресурсы земного шара, частей света и россии
- Та блица 3.6. Средние многолетние (1930—2000) водные ресурсы России*
- Глава 4 гидрология ледников
- Происхождение ледников и их распространение на земном шаре
- Типы ледников
- Образование и строение ледников
- Питание и абляция ледников, баланс льда и воды в ледниках
- Режим и движение ледников
- Роль ледников в питании и режиме рек. Практическое значение горных ледников
- Глава 5 гидрология подземных вод
- Происхождение подземных вод и их распространение на земном шаре
- Физические и водные свойства грунтов. Виды воды в порах грунтов
- Физические свойства грунтов
- Виды воды в порах грунта
- 5.2.3. Водные свойства грунтов
- Классификация подземных вод. Типы подземных вод по характеру залегания
- Воды зоны аэрации. Почвенные воды, верховодка, капиллярная зона
- Воды зоны насыщения. Грунтовые воды
- 5.3.5. Другие типы подземных вод
- Движение подземных вод
- Водный баланс и режим подземных вод
- Водный баланс подземных вод
- 5.5.2. Водный режим зоны аэрации
- Режим грунтовых вод
- Провинции: а — кратковременного питания, б— сезонного питания, в — круглогодичного питания (I—XII — месяцы)
- Взаимодействие поверхностных и подземных вод. Роль подземных вод в питании рек.
- Практическое значение и охрана подземных вод
- Глава 6 гидрология рек
- Реки и их распространение на земном шаре
- Водосбор и бассейн реки
- По линии а — б:
- Сток; 8 — русла рек
- Морфометрические характеристики бассейна реки
- Физико-географические и геологические характеристики бассейна реки
- Река и речная сеть
- Долина и русло реки
- Продольный профиль реки
- Плес; Пр — перекат
- Питание рек
- Виды питания рек
- Классификация рек по видам питания
- Расходование воды в бассейне реки
- Водный баланс бассейна реки
- Уравнение водного баланса бассейна реки
- Структура водного баланса бассейна реки
- Водный режим рек
- Виды колебаний водности рек
- 1 Числитель — данные за 1942—1955 гг., знаменатель — за 1956—1969 гг. 2 Данные за 1941— 1967 гг. 3 Данные за 1968—1987 гг. Прочерк означает отсутствие данных.
- Фазы водного режима рек. Половодье, паводки, межень
- Расчленение гидрографа по видам питания
- Классификация рек по водному режиму
- Типы: а — дальневосточный (р. Витим, г. Бодайбо, 1937 г.); 6 — тянь-шанский (р. Терек, с. Казбеги,
- 1937 Г.) (I—XII — месяцы)
- Речной сток
- Составляющие речного стока
- Факторы и количественные характеристики стока воды
- Пространственное распределение стока воды на территории снг
- Движение воды в реках
- Распределение скоростей течения в речном потоке
- Динамика речного потока
- Закономерности трансформации паводков
- Движение речных наносов
- Происхождение, характеристики и классификация речных наносов
- Частиц, мм 1,0 0,5 0,2 0,1 0,05 0,01 0,005 0,001
- Движение влекомых наносов
- Движение взвешенных наносов
- Сток наносов
- И связи между ними (б):
- Русловые процессы
- Физические причины и типизация русловых процессов
- Микроформы речного русла и их изменения
- Мезоформы речного русла и их изменения
- Макроформы речного русла и их изменения
- Деформации продольного профиля русла
- Устойчивость речного русла
- Термический и ледовый режим рек 6.12.1. Тепловой баланс участка реки
- Ледовые явления
- Основные черты гидрохимического и гидробиологического режима рек
- Гидрохимический режим рек
- Гидробиологические особенности рек
- Устья рек
- Факторы формирования, классификация и районирование устьев рек
- С блокирующей косой
- Особенности гидрологического режима устьевого участка реки
- Особенности гидрологического режима устьевого взморья
- Практическое значение рек. Влияние хозяйственной деятельности на режим рек
- Практическое значение рек и типизация хозяйственных мероприятий, влияющих на речной сток
- Влияние на речной сток хозяйственной деятельности на поверхности речных бассейнов
- Влияние на речной сток хозяйственной деятельности, связанной с непосредственным использованием речных вод
- 2 4 6 8 1012141618202224 Часы
- 6.15.4. Гидролого-экологические последствия антропогенных изменений стока рек
- Глава 7 гидрология озер
- 7.1. Озера и их распространение на земном шаре
- Профиль берега
- Водный баланс озер
- Уравнение водного баланса озера
- Структура водного баланса озера
- Водообмен в озере
- Колебания уровня воды в озерах
- Термический и ледовый режим озер
- Тепловой баланс озер
- Термическая классификация озер
- Термический режим озер в условиях умеренного климата
- Ледовые явления на озерах
- Основные особенности гидрохимических и гидробиологических условий. Донные отложения озер
- Гидрохимические характеристики озер
- Гидробиологические характеристики озер
- Наносы и донные отложения в озерах
- Водные массы озер
- Изменения гидрологического режима каспийского и аральского морей
- Проблемы, связанные с судьбой Каспийского и Аральского морей
- Каспийское море
- Влияние озер на речной сток. Хозяйственное использование озер
- Глава 8 гидрология водохранилищ
- Назначение водохранилищ и их размещение на земном шаре
- Типы водохранилищ
- Основные характеристики водохранилищ
- Водный режим водохранилищ
- Термический и ледовый режим водохранилищ
- Гидрохимический и гидробиологический режим водохранилищ
- Заиление водохранилищ и переформирование их берегов
- Водные массы водохранилищ
- Влияние водохранилищ на речной сток и окружающую природную среду
- Глава 9 гидрология болот
- Происхождение болот и их распространение на земном шаре
- Типы болот
- Строение, морфология и гидрография торфяных болот
- Развитие торфяного болота
- Фазы: 7 —низинная; 2—переходная; 3— 6— верховая;
- Водный баланс и гидрологический режим болот
- Влияние болот и их осушения на речной сток. Практическое значение болот
- Глава 10 гидрология океанов и морей
- Мировой океан и его части. Классификация морей
- Происхождение, строение и рельеф дна мирового океана. Донные отложения
- Происхождение ложа океана
- Рельеф дна Мирового океана
- Донные отложения
- Водный баланс мирового океана
- Солевой состав и соленость вод океана
- Солевой состав вод океана
- Распределение солености в Мировом океане
- Термический режим мирового океана
- Тепловой баланс Мирового океана
- Распределение температуры в Мировом океане
- 2,7 3,8 5,5 4,4 2,9 2,2 Южное полушарие
- Факторы, определяющие плотность морской воды
- Распределение плотности в Мировом океане
- Морские льды
- Ледообразование в море
- Физические свойства морского льда
- Движение льдов
- 10.7.4. Ледовитость океанов и морей
- Оптические свойства морской воды
- Акустические свойства морской воды
- Волны зыби
- Деформация волн у берега
- Волны цунами
- Внутренние волны
- Приливы
- Основные элементы приливов
- Приливообразующая сила
- Статическая и динамическая теории приливов. Строение приливной волны и приливные течения
- Разложение уравнения приливной волны. Гармонические постоянные. Таблицы приливов
- Приливы в ограниченном водоеме. Сейши
- Морские течения
- 10.12.1. Силы, формирующие течения. Классификация морских течений
- Теория ветровых течений
- Течение
- Плотностные течения
- Циркуляция вод в Мировом океане
- Уровень океанов и морей
- Кратковременные колебания уровня
- Сезонные колебания уровня
- Водные массы океана
- Основы учения о водных массах
- Основы г, s-анализа водных масс
- Водные массы Мирового океана
- Взаимодействие океана и атмосферы. Океан и климат
- Ресурсы мирового океана и его экологическое состояние
- Ресурсы Мирового океана
- Литература Основная
- Богословский б. Б. И др. Общая гидрология,— ji.: Гидрометеоиздат, 1984,—356 с.
- VI Всероссийский гидрологический съезд. 28 сентября — 1 октября 2004 г. Санкт- Петербург. Тезисы докладов. СПб.: Гидрометеоиздат, 2004.
- Типы рек