1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Серия географическая
  4. T. 87, № 7, 2023

Известия РАН. Серия географическая, 2023, T. 87, № 7, стр. 1050-1064

Сток наносов в горах Кавказа и его тренды как отражение климатических изменений и антропогенного воздействия

В. Н. Голосов a, b, c, *, А. С. Цыпленков a

a Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова, Географический факультет
Москва, Россия

b Институт Географии РАН
Москва, Россия

c Казанский Федеральный университет
Казань, Россия

* E-mail: gollosov@gmail.com

Поступила в редакцию 23.01.2023
После доработки 25.04.2023
Принята к публикации 25.08.2023

Аннотация

Сток наносов горных рек является важной характеристикой, отражающей интенсивность денудации в различных высотных поясах, а также ее изменений. Кавказский регион, включающий Большой и Малый Кавказ, характеризуется значительной территориальной контрастностью, связанной с различиями в геологи-геоморфологическом строении, сейсмотектонической активности, климате, которые в совокупности определяют образ жизни местного населения и особенности антропогенного воздействия на ландшафты. В статье представлены результаты оценок современных темпов денудации региона, полученные на основе обработки базы данных о стоке взвешенных наносов рек по 194 постам с длительностью наблюдений свыше 10 лет. Для выявления влияния основных природно-антропогенных факторов на сток наносов рек использованы рассчитанные и опубликованные данные о пространственно распределенных показателях, характеризующих отдельные факторы или их сочетания. Проведена статистическая обработка зависимостей между отдельными показателями и стоком взвешенных наносов рек. Установлено, что средний для региона модуль стока наносов рек (SSY) составляет 446 т км–2 год–1. Максимальных значений (SSY > 1500 т км–2 год–1) он достигает на Восточном Кавказе, где в последние десятилетия он остается высоким и по ряду бассейнов продолжает расти. Для остальных частей Большого Кавказа выявлен тренд снижения стока наносов, обусловленный сокращением ледникового питания рек и, более локально, сокращением пастбищной нагрузки.

Ключевые слова: денудация, пространственно-временной анализ, взвешенные наносы, аккумуляция в водохранилищах, влекомые наносы, перигляциальная зона, Кавказ

Список литературы

  1. Абдуев М.А. Денудация в горных областях Азербайджана по данным о стоке наносов и растворенных веществ // Гидрометеорология и экология. 2011. № 4. С. 122–131.

  2. Ахундов С.А. Интенсивность денудации Азербайджанской части Кавказа // Геоморфология. 1974. № 3. С. 46–52.

  3. Беркович К.М. Русловые процессы на реках в сфере влияния водохранилищ. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2012. 163 с.

  4. Габриелян Г.К. Интенсивность денудации на Кавказе // Геоморфология. 1971. № 1. С. 22–27.

  5. Голосов В.Н., Сосин П.М., Беляев В.Р., Вольфграмм Б., Ходжаев Ш.И. Влияние ирригационной эрозии на деградацию почв речных долин в высокогорном поясе Памира // Почвоведение. 2015. № 3. С. 373–384.

  6. Курбатова И.Е. Мониторинг трансформации Краснодарского водохранилища с использованием спутниковых данных высокого разрешения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 3. С. 42–53.

  7. Лагута А.А., Погорелов А.В. Особенности заиления Краснодарского водохранилища. Опыт оценки по данным батиметрических съемок // Географический вестн. 2018. № 4 (47). С. 54–66.

  8. Лагута А.А., Погорелов А.В. Трансформация Краснодарского водохранилища (1941–2018 гг.) // Изв. ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2019. № 3. С. 45–54.

  9. Ларионов Г.А. Эрозия и дефляция почв: основные закономерности и количественные оценки. М.: Изд-во МГУ, 1993. 200 с.

  10. Маккавеев Н.И., Мандыч А.Ф., Чалов Р.С. Влияние восходящего развития рельефа на глубинную эрозию и твердый сток рек Западной Грузии // Вестн. Моск. ун-та. Серия 5. География. 1968. № 4. С. 52–58.

  11. Мандыч А.Ф. Величина твердого стока рек Западной Грузии // Вестн. Моск. ун-та. Серия 5. География. 1967. № 3. С. 134–137.

  12. Мозжерин В.В., Шарифуллин А.Г. Оценка современного денудационного снижения гор по данным о стоке взвешенных наносов рек // Геоморфология. 2014. № 1. С. 15–23.

  13. Петров О.А. Анализ динамики заиления Чирюртского водохранилища на р. Сулак // Изв. Всерос. научно-исслед. ин-та гидротехники им. Б.Е. Веденеева. 2018. Т. 290. С. 47–54.

  14. Петров О.А., Саидов М.А. Анализ динамики заиления водохранилищ на р. Сулак и ее притоках // Гидротехническое строительство. 2019. № 9. С. 43–47.

  15. Побелат Д.А., Медведев А.В. Мониторинг переработки берегов Краснодарского водохранилища: сб. статей ХI Всерос. конф. молодых ученых, посвященной 95-летию Кубанского ГАУ и 80-летию со дня образования Краснодарского края. Краснодар: Изд-во Кубанский аграрный ун-т, 2017. С. 829–830.

  16. Погорелов А.В., Лагута А.А., Киселёв Е.Н. Новые сведения о заилении Краснодарского водохранилища по данным батиметрической съемки // Географический вестн. 2022. Т. 61. № 2. С. 166–179.

  17. Торопов П.А., Алешина М.А., Семенов В.А. Тенденции изменений климата Черноморско-Каспийского региона за последние 30 лет // Вестн. Моск. ун-та. Серия 5. География. 2018. № 2. С. 67–77.

  18. Харченко С.В., Федин А.В., Голосов В.Н. Темпы денудации в перигляциальных областях высокогорий: методы и результаты исследований // Геоморфология. 2021. № 1. С. 3–18.

  19. Хмаладзе Г.Н. Взвешенные наносы рек Армянской ССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1964. 246 с.

  20. Чалов С.Р., Терский П.Н., Ефимова Л.Е., Терская А.И., Ефимов В.А., Данилович И.С. Проблемы гидрологического мониторинга в бассейнах трансграничных рек Восточной Европы (на примере Западной Двины) // Инженерные изыскания. 2019. № 13. С. 32–44.

  21. Шварев С.В, Харченко С.В., Голосов В.Н., Успенский М.И. Количественная оценка факторов активизации селей в 2006–2019 годах на склоне хребта Аигба (Западный Кавказ) // География и природные ресурсы. 2021. Т. 42. № 2. С. 41–50.

  22. Abatzoglou J.T., Dobrowski S.Z., Parks S.A., et al. Data Descriptor: TerraClimate a High-Resolution Global Dataset of Monthly Climate and Climatic Water Balance from 1958–2015 // Sci. Data. 2018. Vol. 5. Art. 170 191. https://doi.org/10.1038/sdata.2017.191

  23. Al-Chokhachy R., Black T.A., Thomas C., et al. Linkages between unpaved forest roads and streambed sediment: why context matters in directing road restoration // Res. Ecol. 2016. Vol. 24. P. 589–598. https://doi.org/10.1111/rec.12365

  24. Borga M., Stoffel M., Marchi L., et al. Hydrogeomorphic response to extreme rainfall in headwater systems: flash floods and debris flows // J. Hydrology. 2014. Vol. 518B. P. 194–205. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.05.022

  25. Buchner J., Yin H., Frantz D., et al. Land-Cover Change in the Caucasus Mountains since Based on the Topographic Correction of Multi-Temporal Landsat Composites // Remote Sens. Environ. 2020. Vol. 248. Art. 111 967. https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.111967

  26. Cendrero A., Remondo J., Beylich A.A., et al. Denudation and geomorphic change in the Anthropocene; a global overview // Earth-Science Reviews. 2022. Vol. 233. Art. 104 186. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.104186

  27. DiBiase R.A., Whipple K.X., Heimsath A.M., et al. Landscape Form and Millennial Erosion Rates in the San Gabriel Mountains, CA. // Earth Planet Sci. Let. 2010. Vol. 289. P. 134–144. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2009.10.036

  28. Gabet E.J., Mudd S.M. A Theoretical Model Coupling Chemical Weathering Rates with Denudation Rates // Geology. 2009. Vol. 37. P. 151–154. https://doi.org/10.1130/G25270A.1

  29. Garcia-Ruiz J.M., Lasanta T. Land-use changes in the Spanish Pyrenees // Mountain Research and Development. 1990. Vol. 10. № 3. P. 267–279.

  30. Garcıa-Ruiz J.M., Lana-Renault N. Hydrological and erosive consequences of farmland abandonment in Europe, with special reference to the Mediterranean region – a review // Agr. Ecosyst. Environ. 2011. Vol. 140. P. 317–338. https://doi.org/10.1016/j.agee.2011.01.003

  31. Giardini D., Grünthal G., Shedlock K.M., Zhang P. The GSHAP Global Seismic Hazard // Int. Handbook of Earthquake and Engineering Seismology. 2003. P. 1233–1239.

  32. Hartmann J., Moosdorf N. The new global lithological map database GLiM: A representation of rock properties at the Earth surface // Geochem. Geophys. Geosyst. 2012. Vol. 13. Q12004. https://doi.org/10.1029/2012GC004370

  33. Hartmann J., Moosdorf N., Lauerwald R., et al. Global Chemical Weathering and Associated P-Release – The Role of Lithology, Temperature and Soil Properties // Chem. Geol. 2014. Vol. 363. P. 145–163. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2013.10.025

  34. Hengl T., de Jesus J.M., Heuvelink G.B.M., et al. SoilGrids250m: Global Gridded Soil Information Based on Machine Learning // PLoS One. 2017. Vol. 12. e0169748. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0169748

  35. Kozak J. Forest cover change in the Western Carpathians in the past 180 years // Mountain Research and Development. 2003. Vol. 23. № 4. P. 369–375. https://doi.org/10.1659/0276-4741(2003)023[0369: FCCITW]2.0.CO;2

  36. Panagos P., Borrelli P., Meusburger K., et al. Global Rainfall Erosivity Assessment Based on High-Temporal Resolution Rainfall Records // Sci. Rep. 2017. Vol. 7. Art. 4175. https://doi.org/10.1038/s41598-017-04282-8

  37. Potapov P., Li X., Hernandez-Serna A., et al. Mapping Global Forest Canopy Height through Integration of GEDI and Landsat Data // Remote Sens. Environ. 2021. Vol. 253. Art. 112165. https://doi.org/10.1016/j.rse.2020.112165

  38. Raup B., Racoviteanu A., Khalsa S.J.S., et al. The GLIMS Geospatial Glacier Database: A New Tool for Studying Glacier Change // Glob. Planet. Chang. 2007. Vol. 56. P. 101–110. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2006.07.018

  39. Remondo J., Soto J., González-Díez A., et al. Human impact on geomorphic processes and hazards in mountain areas in northern Spain // Geomorphology. 2005. Vol. 66. P. 69–84. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2004.09.009

  40. Schirpke U., Tasser E., Leitinger G., et al. Using the Ecosystem Services Concept to Assess Transformation of Agricultural Landscapes in the European Alps // Land. 2022. Vol. 11. № 49. https://doi.org/10.3390/land11010049

  41. Schliep K., Hechenbichler K. kknn: Weighted k-Nearest Neighbors, 2016.

  42. Schmidt L.K., Francke T., Rottler E., et al. Suspended sediment and discharge dynamics in a glaciated alpine environment: identifying crucial areas and time periods on several spatial and temporal scales in the Ötztal, Austria // Earth Surf. Dyn. 2022. Vol. 10. P. 653–669. https://doi.org/10.5194/esurf-10-653-2022

  43. Schwanghart W., Scherler D., Bumps in River Profiles: Uncertainty Assessment and Smoothing Using Quantile Regression Techniques // Earth Surf. Dynam. 2017. Vol. 5. P. 821–839. https://doi.org/10.5194/esurf-5-821-2017

  44. Syvitski J., Restepo-Angel J., Saito Y., et al. Earth’s sediment cycle during the Anthropocene // Nature Reviews Earth & Environ. 2022. Vol. 3. P. 179–196. https://doi.org/10.1038/s43017-021-00253-w

  45. Tielidze L.G., Nosenko G.A., Khromova T.E., et al. Strong acceleration of glacier area loss in the Greater Caucasus between 2000 and 2020 // Cryosphere. 2022. Vol. 16. P. 489–504. https://doi.org/10.5194/tc-16-489-2022

  46. Tielidze L.G., Wheate R.D. The greater Caucasus glacier inventory (Russia, Georgia and Azerbaijan) // Cryosphere. 2018. Vol. 12. № 1. P. 81–94. https://doi.org/10.5194/tc-12-81-2018

  47. Toropov P.A., Aleshina M.A., Grachev A.M. Large-scale climatic factors driving glacier recession in the Greater Caucasus, 20th–21st century // Int. J. Climatol. 2019. Vol. 39. № 12. P. 4703–4720. https://doi.org/10.1002/joc.6101

  48. Tsyplenkov A., Golosov V., Belyakova P. How did the suspended sediment load change in the north Caucasus during the Anthropocene? // Hydrological Processes. 2021. Vol. 35. № 10. Art. 14403. https://doi.org/10/1002/hyp.1403

  49. Tsyplenkov A., Vanmaercke M., Collins A.L., et al. Elucidating suspended sediment dynamics in a glacierized catchment after an exceptional erosion event: The Djankuat catchment, Caucasus Mountains, Russia // Catena. 2021. Vol. 203. Art. 105285. https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105285

  50. Tsyplenkov A., Vanmaercke M., Golosov V., et al. Suspended Sediment Budget and Intra-Event Sediment Dynamics of a Small Glaciated Mountainous Catchment in the Northern Caucasus // J. Soils Sediments. 2020. Vol. 20. P. 3266–3281. https://doi.org/10.1007/s11368-020-02633-z

  51. Turowski J.M., Rickenmann D., Dadson S.J. The partitioning of the total sediment load of a river into suspended load and bedload: a review of empirical data // Sedimentology. 2010. Vol. 57. P. 1126–1146. https://doi.org/10.1111/j.1365-3091.2009.01140.x

  52. Vanacker V., von Blanckenburg F., Govers G., et al. Transient River Response, Captured by Channel Steepness and Its Concavity // Geomorphology. 2015. Vol. 228. P. 234–243. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2014.09.013

  53. Vanmaercke M., Poesen J., Verstraeten G., et al. Sediment yield in Europe: Spatial patterns and scale dependency // Geomorphology. 2011. Vol. 130. P. 142–161. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2011.03.010

  54. Vezzoli G., Garzanti E., Limonta M., et al. Focused Erosion at the Core of the Greater Caucasus: Sediment Generation and Dispersal from Mt. Elbrus to the Caspian Sea // Earth-Sci. Rev. 2020. Vol. 200. Art. 102987. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.102987

  55. Volodicheva N. The Caucasus. The Physical Geography of Northern Eurasia / M. Shahgedanova (Ed.). Oxford, UK: Oxford Univ. Press, 2002. P. 350–376.

  56. Vorosmarty C.J., Meybeck M., Fekete B., et al. Anthropogenic sediment retention: major global impact from registered river impoundments // Glob. Planet. Chang. 2003. Vol. 39. P. 169–190. https://doi.org/10.1016/S0921-8181(03)00023-7

  57. Wiesmair M., Otte A., Waldhardt R. Relationships between plant diversity, vegetation cover, and site conditions: implications for grassland conservation in the Greater Caucasus // Biodivers Conserv. 2007. Vol. 26. P. 273–291. https://doi.org/10.1007/s10531-016-1240-5

  58. Wobus C., Whipple. K.X., Kirby E., et al. Tectonics from Topography: Procedures, Promise, and Pitfalls // GSA Special Papers. 2006. Vol. 398. P. 55–74.

  59. Yamazaki D., Ikeshima D., Sosa J., et al. MERIT Hydro: A High-Resolution Global Hydrography Map Based on Latest Topography Dataset // Water Resour. Res. 2019. Vol. 55. P. 5053–5073. https://doi.org/10/1029/2019WR024873

  60. Zalasiewicz J., Waters C.N., Williams M., et al. When did the Anthropocene begin? A mid-twentieth century boundary level is stratigraphically optimal: The Quaternary System and its formal subdivision // Quat. Int. 2015. Vol. 383. P. 196–203. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2014.11.045

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Серия географическая

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал