Наука и жизньНаука

Можно ли прогнозировать колебания уровня Каспийского моря?

Доктор технических наук Михаил Болгов, Институт водных проблем РАН.

Каспийское море — крупнейший внутренний водоём планеты, не имеющий связей с Мировым океаном. На протяжении веков море испытывает колебания уровня воды с большой амплитудой. Колебания эти происходят главным образом из-за климатических изменений, а также, начиная с середины ХХ века, под влиянием хозяйственного использования водных ресурсов в бассейнах впадающих рек. Между тем уровень Каспийского моря оказывает сильнейшее воздействие на состояние экосистемы Каспия и его прибрежной части — исчезают места обитания множества видов птиц и рыб, происходит опустынивание, образование болот и др. Не меньший эффект он производит и на экономику прибрежных государств, использующих природные ресурсы региона, и на хозяйственное освоение прибрежной полосы. Очевидно, что изменения уровня воды в Каспии будут и впредь, поэтому мониторинг и прогнозы его колебаний крайне важны. С их помощью можно оценивать риски нарушения прибрежных экосистем и предотвращать техногенные катастрофы. Но какие прогнозы нам доступны сегодня?

Первые наблюдения уровня Каспийского моря относят к 1837 году, произведены они были в Баку. Но систематические инструментальные измерения начались лишь в 1890 году. Поэтому для оценки того, как менялся уровень Каспия в далёком прошлом, прибегают к палеореконструкции. В голоцене (10 тысяч лет назад) амплитуда колебаний уровня была довольно большой. Море поднималось до отметки –20,0 м и опускалось до –30,0 м*. Погрешность этих значений, скорее всего, велика, но, опираясь на них, географ-геоморфолог, профессор МГУ им. М. В. Ломоносова Георгий Иванович Рычагов выделил зону риска (так называется диапазон изменения уровня моря, выход за пределы которого может привести к негативным последствиям для прибрежных территорий и объектов инфраструктуры), соответствующую субатлантическому климатическому периоду голоцена**. Это диапазон –26 — –29 м.

* Относительно уровня Мирового океана.

** Субатлантическая эпоха началась с первого тысячелетия до н. э. и длится до настоящего времени.

Уровень Каспия в силу динамических колебаний (нагоны, сейши, течения) довольно сильно меняется по акватории, поэтому при оценках и прогнозах используют значение, осреднённое по четырём пунктам наблюдений: Баку, Махачкала, Туркменбаши, Форт Шевченко. Интересно отметить, что в среднем снижение уровня моря с севера на юг составляет примерно 20 см.

Ввиду естественной климатической изменчивости составляющих водного баланса — стока рек, атмосферных осадков, испарения с поверхности моря — уровень Каспия подвержен квазициклическим изменениям. За период инструментальных наблюдений амплитуда колебаний уровня Каспия составила около 4 м, он изменялся от –25,3 м в восьмидесятых годах XIX столетия до –29,0 м в 1977 году. Отмечались периоды снижения уровня моря с катастрофической скоростью (почти на 2 м с 1930 по 1941 год), относительной стабилизации (с 1957 по 1970 год), резкого повышения уровня Каспия (с 1978 по 1995 год — на 2,5 м). С конца первого десятилетия XXI века прослеживается тенденция очередного понижения уровня воды Каспийского моря, который на середину 2024 года был –28,85 м, и это падение пока продолжается.

При прогнозе уровня моря важно учитывать безвозвратные потери воды в бассейне Каспия. Эти потери включают испарение с поверхности водохранилищ, безвозвратное изъятие стока для орошения, промышленного и коммунального водоснабжения. Их объём (с учётом потерь на испарение с поверхности водохранилищ) в части бассейна Каспия в пределах СССР с 1970 по 1980 год изменялся с 32 до 47 км³ в год, далее оставался стабильным до 1991 года, позднее снижался, достигнув к 2001 году 34 км³ в год. В последние годы в целом для указанной части бассейна Каспийского моря этот показатель оценивается на уровне 43 км³, что довольно много — 10—15% среднего притока. При этом надо отметить, что величины безвозвратного водопотребления в Иранской части бассейна Каспия в современный период практически неизвестны.

Прогноз колебаний уровня Каспийского моря — сложнейшая геофизическая задача, несмотря на кажущуюся очевидность влияющих факторов и механизмов. В гидрологии — науке, изучающей водные объекты суши, — основной метод исследования колебаний — метод водного баланса, отражающий закон сохранения массы. Поступающая в водоём со стоком рек вода и атмосферные осадки, выпадающие на водную поверхность, образуют приходную часть водного баланса моря. Испарение с морской поверхности — это расходная часть баланса. Для Каспия важна и такая расходная составляющая водного баланса, как отток воды в залив Кара-Богаз-Гол. Величина этого оттока зависит от уровня моря и составляет не более 20 км³ в год. При уровне моря, равном примерно –30,5 м, отток в залив прекращается. Разница между приходной и расходной частями идёт на накопление водной массы или на её сокращение, если испарение превышает речной приток и осадки. Приток и испарение в литературе называют побуждающими процессами, так как они определяют (или побуждают) возможные колебания уровня моря.