Климат и деятельность человека

Борисенков Евгений Пантелеймонович

Более четко установлена связь между изменениями климатических условий и рыболовством во внутренних водах. Так, для большинства пород рыб повышение температуры воды и продолжительности теплого периода способствует быстрому росту рыбы. Многие виды вообще не размножаются, если вода не достигает определенной температуры. Климатические факторы, регулирующие качество воды, могут выступать в роли физиологических стимуляторов, особенно в период размножения рыбы. Большинство популяций речных рыб зависит от разлива рек в весенний период, когда рыбы размножаются и получают обильный корм. Сами же половодья практически обусловлены климатом. Характер зависимости продуктивности рыбного промысла во внутренних водоемах и реках от климатических условий достаточно сложен, но эта связь существует. Например, сахельская засуха отразилась не только на производстве зерна и

поголовье скота, но и на рыбном промысле.

Водный бассейн Сахельской зоны в основном включает реки Сенегал, Нигер, Логоне, озера Чад, Шири. Общий улов рыбы составил здесь 220 тыс. т в год. Однако с 1962 по 1973 г. из-за непрерывного дефицита осадков площадь Чада уменьшилась с 22 до 6 тыс. км². В результате улов рыбы в озере с 34 840 т в 1974—1975 гг. упал до 13 422 т в 1976—1977 гг. Последствия сказались и на реках Сенегал и Нигер: в первой улов рыбы сократился с 30 тыс. т в 1967 г. до 12 тыс. т в 1973 г., а во втором — с 9,5 тыс. т в 1967 г. до 3,6 тыс. т в 1974 г. К 1975 г. количество воды увеличилось, улов в этих реках вновь возрос до 25 тыс. и 7,6 тыс. т соответственно.

Подъем уровня озера Мверу в Замбии на 6 м в 1962—1964 гг. привел к увеличению объема рыбного промысла в 4 раза. В настоящее время улов рыбы в этом озере составляет 15% общего улова рыбы в Замбии. Но в истории этой страны были периоды, когда озеро полностью пересыхало и происходила массовая гибель рыбы, гиппопотамов, крокодилов. Такие изменения были целиком связаны с климатическими условиями.

Различные климатические изменения выступают как основной фактор рыбной популяции во всех водоемах за исключением крупных, где это влияние несколько меньше. В тех же случаях, когда на численность рыб воздействуют другие факторы, например неограниченное развитие рыболовства или загрязнение вод, даже незначительные изменения климата могут иметь серьезные последствия для структуры видов рыбного сообщества и в конечном итоге для характеристики рыбных популяций. Развитие рыболовства во внутренних водах имеет большое будущее, но планирование этого развития и само развитие, по-видимому, невозможно вести без учета влияния климата.

Климат и водное хозяйство

Трудно переоценить влияние воды на все виды хозяйственной деятельности и на самого человека. Вода — основной источник жизни на Земле, а проблема влагооборота — центральная проблема климатологии. Влагооборот включает следующие процессы: испарение влаги с поверхности суши и особенно с поверхности океана, конденсацию водяного пара и его превращение в осадки, вызванное неупорядоченными и упорядоченными вертикальными движениями в атмосфере и конденсацией влаги, выпадение влаги и ее возвращение в океан через реки и подземный сток. Этот круговорот воды в природе происходит непрерывно.

По данным Атласа мирового водного баланса (1974 г.), под действием солнечной энергии ежегодно с поверхности Мирового океана испаряется около 505 тыс. км³ воды. Из этого количества около 458 тыс. км³ попадает обратно в океан в виде осадков, 47 тыс. км³ переносится в системе атмосферной циркуляции на сушу и выпадает там в виде осадков. Кроме того, с поверхности суши, озер, рек через растительный покров испаряется еще около 72 тыс. км³ воды. В общей сложности в виде осадков над сушей выпадает около 119 тыс. км³ воды. Избыток осадков над испарением над сушей величиной 47 тыс. км³ возвращается обратно в Мировой океан через речной сток.

Цикл влагооборота (испарение—осадки—сток) замкнут. Однако замкнутость эта относительна. Небольшие коррективы вносят инфильтрация влаги, идущая на пополнение подземных грунтовых вод, и человеческая деятельность, связанная с добычей и использованием подземных грунтовых вод. Отклонения от замкнутости в этом цикле могут быть связаны также с накапливанием влаги, выпадающей в Антарктиде, Гренландии в виде снега и льда. В обозримом будущем отток воды из Антарктиды и Гренландии в виде айсбергов и накапливание твердых осадков, вероятно, будут компенсировать друг друга. Однако для оценки длительных тенденций изменений климата эти статьи прихода—расхода должны быть приняты во внимание.

В ледниковую эпоху уровень Мирового океана был, как известно, на 85 м ниже, а влага из океана была перекачена в ледники посредством влагооборота. Любое таяние

ледников приведет к повышению уровня Мирового океана [3] . Масштабы данных процессов в прошлом составляли столетия и тысячелетия. Значит, в ближайшем будущем около 40 тыс. км³ пресной воды — это тот устойчивый естественный резерв, не считая континентальных льдов типа Антарктиды и Гренландии, которым человечество будет располагать как источником пресной воды.

3

Подводные террасы на шельфе до сих пор являются живыми свидетелями границ суши и океана в период ледниковой эпохи.

Необходимое потребление человеком воды в будущем оценивается от 900 до 1400 м³ в год. Если согласно прогнозу население земного шара на рубеже 2000 г. составит около 8 млрд. человек, то на душу населения придется около 5 тыс. м³ пресной воды, что примерно в 4—5 раз больше приведенной нормы. Однако вода распределена крайне неравномерно. Есть районы, где ее не хватает уже сейчас, это — зоны повышенной испаряемости. Именно здесь потребуются ирригационные работы. Простейшие оценки показывают, что для производства 1 т зерна или риса на поливных землях необходимо соответственно около 1—3 тыс. т воды. Исходя из нормы 1 т зерна на трех человек, для населения в 8,1 млрд. человек нужно производить 2,7 млрд. т в год, по нормам же развитых стран (800 кг в год на человека) потребуется около 6,5 млрд. т зерна в год, что в 5 раз выше, чем сейчас. Полагая, до некоторой степени оптимистически, что около 40% этого количества будет производиться на орошаемых землях, специалисты подсчитали, что таких земель должно быть порядка 650—660 млн. га, в настоящее время их около 200 млн. га. Потенциальное количество земель, пригодных для орошения, оценивается в 470 млн. га. Если считать среднюю продуктивность орошаемых земель порядка 4 т зерна с 1 га (предполагаемая продуктивность неорошаемых земель к этому времени 1,8 т с 1 га), то при расходе 2200 м³ воды на 1 т зерна потребуется к 2000—2015 гг. изымать из стока 5850 км³ в год. Не меньше 90%, если не изменится система орошения, пойдет на испарение. Сюда следует добавить, что на промышленные цели израсходуется около 4100 км³ воды, исходя из нормы 500 м³ в год на человека [4] . Всего, таким образом, из стока нужно будет изымать около 10 тыс. км³ воды в год, что составит около 25% годового стока.

4

Эта норма соответствует уровню расхода воды на промышленные цели в одной из развитых стран мира — Швеции.

Рассмотрим теперь, как климатические изменения влияют на влагооборот вообще и на сток. В гидрологии существует такое понятие, как соотношение между средней годовой потребностью в воде для данного района и необходимой емкостью водохранилища в процентах от среднего годового стока. Связь эта нелинейная. Так, при годовой потребности в 60% необходимая емкость водохранилища может составлять 20—30%, и здесь обычно не возникает серьезных проблем при расчете. Однако при годовой потребности 70—80% и более необходимая емкость водохранилища может достигать 100% и более. А это существенно меняет весь подход к проектированию и эксплуатации водохранилищ, особенно если речь идет о крупных.

Достаточно привести такой пример. В Бразилии на Рио-Гранде имеется каскад электростанций, в верхней части которого, в Фурнасе, расположено большое водохранилище емкостью 15 млн. м³, площадь водосбора около 54 тыс. км². При использовании всей воды водохранилища можно выработать 22 770 МВт/мес энергии (почти 50% всей производимой энергии в районе). Однако зависимость расчетов от климатических данных такова, что при потребной выработке электроэнергии с использованием 80% среднего годового стока различные модели расчетов дают необходимую емкость водохранилищ от 48 до 84%. В первом случае в строительстве других электростанций и водохранилищ нет необходимости, во втором — есть, и это будет связано с большими экономическими затратами.