[Главная]                       [Содержание]                         [Информация]

Каспийское море

Колебания уровня  

Известно, что изменения уровня моря часто бывают связаны со сгонами и нагонами. Такие ветровые колебания уровня можно назвать случайными или непериодическими. Амплитуда колебаний в Среднем и Южном Каспии 20—50 см — и очень редко 1 —1,5 метра. В Северном же, особенно в дельте Волги, колебания могут достигать 2—3 метров.

Приливных колебаний уровня на Каспийском море практически не существует.

Интересное явление на Каспии — это многолетнее изменение уровня моря.

Издавна ученых интересовал своеобразный гидрологический режим Каспийского моря, проявлявшийся во многолетних весьма значительных колебаниях его уровня. Покрытый и сейчас водой Бакинской бухты фундамент так называемого караван-сарая, а также затопленные остатки дербентских каменоломен свидетельствуют о том, что сравнительно в недалеком прошлом уровень моря был ниже современного.

Каменоломни давали камень для постройки Дербентской крепости и стен вокруг нее. Дербент играл огромную роль в древней и средневековой стратегии. Еще Александр Македонский справедливо оценил Дербент как «Ворота Азии». Действительно, высокие горы Кавказа здесь особенно близко подходят к берегу, так что оставшийся узкий проход сравнительно легко было защитить от вторжения воинственных кочевников

Поскольку стены достраивались в VII в., можно считать, что уровень моря в то время был низким. Бакинский караван-сарай, или крепость, строился в XIII в., после чего через несколько десятилетий уровень начал подниматься. Арабский писатель, живший в начале XV столетия, так пишет о Баку: «Город омывается морем, которое в настоящее время поглотило часть башен и стен и приблизилось к мечети».

Венецианец Марино Сануто писал в это время: «...в море был омут, в который уходили воды, но вследствие землетрясения он закрылся. По этой причине вода прибывает на одну ладонь ежегодно, и уже многие хорошие города погибли».

Есть свидетельства, что крепость Терки, построенная в 1600 г. Иваном Грозным в устье Терека, была через несколько лет затоплена морем.

Когда строилась дамба через Апшеронский пролив, соединяющая сейчас остров Артема с материком, бакинский археолог Джафар-заде нашел на дне пролива, на глубине 1,5 метра, девять каменных гробов. Считают, что время захоронения — I век до нашей эры. Тут может быть два предположения: или опустилось кладбище вместе с гробами и его затопило морем, или же в то время уровень моря был значительно ниже.

В прибрежных водах Ленкорани обнаружены затопленные морем пни деревьев, которые сейчас выходят из-под воды в связи с современным понижением уровня. Подобных фактов можно привести очень много.

Падение уровня наблюдалось в период с 1933 по 1950 г.— на 1,8 м, и к 1953 г. уровень занимал самое низкое положение за последние 400 лет — 28 м ниже уровня океана.

Всякое значительное и длительное повышение или понижение уровня в большой степени отражается на хозяйстве, связанном с Каспием. Особенно сильно это заметно в северной части моря, отличающейся малыми глубинами и отмелыми берегами. 

Другое дело Средний и Южный Каспий, где глубины достигают около 1 000 м и берега приглубы. Здесь значительное понижение уровня моря сравнительно мало отражается на очертаниях и перемещении береговой линии, за исключением предустьевых отмелых участков и мелководных заливов.

Немало трудностей в связи с понижением уровня испытывает морское транспортное хозяйство. Мелеют подходные каналы, осушаются причалы, доки, появляются новые мели и подводные рифы. В условиях меняющегося уровня моря трудно планировать капитальное строительство морских прибрежных сооружений, рассчитанных на несколько десятков лет службы.

Иногда считают, что морская нефтяная промышленность заинтересована в падении уровня Каспия. Но это отнюдь не так. Понижение уровня нарушает работу многочисленного флота, обслуживающего нефтяников моря, и выводит из строя портовые, причальные и водоприемные устройства. При этом следует иметь в виду, что мало вероятно такое катастрофическое понижение уровня, результатом которого явилось бы обнажение дна на большой площади в районах морских нефтепромыслов.

Пока никто еще не может дать гарантии в том, что понижение уровня не сменится его повышением. Чтобы такое повышение уровня не нанесло значительного ущерба нефтяному, портовому и прочему хозяйству на Каспии, необходимо уметь заблаговременно предсказать изменения его уровня, а для этого нужно хорошо изучить гидрологический режим этого моря.

В чем причины колебания уровня? Эти колебания связаны с тем, что Каспийское море отделено от Мирового  океана, а поэтому его уровень оказывается очень чувствительным к изменениям климатических условий в бассейне моря. Климат определяет величину стока рек, впадающих в море, а также испарение и количество осадков.

Вопрос о причинах вековых изменений уровня моря до последних дней оставался спорным. Некоторые ученые объясняли колебания Каспия изменением емкости его котловины в результате тектонических движений земной коры. Но этот взгляд оказался неправильным, во всяком случае для четвертичного периода в жизни нашей планеты (Четвертичный (современный геологический) период отличается сравнительно небольшими тектоническими движениями). 

О решающей роли климата в изменениях уровня знали давно. Так, около ста лет назад один из русских моряков писал: «Кроме того, уединенное положение этого моря могло бы послужить к объяснению многих явлений, особливо колебаний уровня моря, зависящих единственно от совокупного действия притока речных вод и атмосферных осадков».

Таким образом, уровень Каспия зависит от соотношений приходной и расходной частей водного баланса. Если приход больше расхода, баланс положителен — уровень растет и, наоборот, при отрицательном балансе уровень падает. За последние 70 лет приход был меньше расхода.

Среди элементов водного баланса особая роль принадлежит стоку Волги, которая дает около 80% всего речного стока, поступающего в Каспийское море.

Основная часть стока реки приходится на весеннее половодье. Половодье же зависит от количества снега, накопленного на всей огромной площади бассейна Каспия. Учитывая это, работники Центрального института прогнозов предсказывают будущий уровень моря на год вперед.

В годы, богатые снегом, Волга давала морю 300— 350 куб. км воды в год — уровень поднимался, море заливало берега. В малоснежные годы река приносила всего 200, а иногда и 150 куб. км воды, и уровень начинал понижаться — море отступало.

Регулятором уровня является изменение количества испаряющейся воды в связи с изменением площади испаряющей поверхности.

При понижении уровня площадь зеркала моря уменьшается, а соответственно уменьшается и объем воды, испаряющейся с поверхности моря, что «придерживает» уровень от падения. При этом большую роль играет выравнивание береговой линии, в результате отсечения мелководных заливов, таких, например, как Мертвый Култук и Кайдак, которые много испаряют воды.

Повышение уровня увеличивает площадь зеркала моря, береговая линия становится сложной, так как образуются многочисленные заливы и заливчики, испарение резко увеличивается, и рост уровня замедляется.

Крупнейший советский географ академик Л. С. Берг отметил, что в периоды потепления Арктики (а такой период  начался лет 35 назад)   уровень Каспия падает, а Аральского моря растет. При похолодании в Арктике уровень Каспия растет, а уровень Арала падает.

Эти интересные явления объясняются изменениями интенсивности общей циркуляции атмосферы. Увеличивается интенсивность циркуляции атмосферы — и южные теплые, влажные воздушные массы в виде циклонов проникают дальше на север. Считали, что сравнительно теплой, ветреной, облачной и богатой осадками циклонической погоды не может быть в районе Северного полюса, так как там область постоянного антициклона.

Наблюдения советской дрейфующей станции «Северный полюс» впервые показали, что циклоническая погода в центре Арктики в наше время не редкость.

Значит, перемещение путей циклонов к северу обусловило потепление Арктики и одновременно увеличило преобладание антициклонической погоды в холодную половину года в средних широтах и, в частности, почти во всем бассейне Каспийского моря. Отсюда — скудость зимних осадков в бассейне и уменьшение стока Волги, что и привело к падению уровня Каспия.

Антициклон, обусловивший скудость зимних осадков в бассейне Волги, располагается на огромной площади, включающей восточную половину европейской территории нашей страны и Западную Сибирь. По законам метеорологии циклоническая деятельность должна усилиться и на южной окраине этого антициклона, то есть в горных районах Средней Азии (бассейн Аральского моря).

Ледники Памира, питающие среднеазиатские реки, — огромные холодильники. Усиление циркуляции атмосферы в этом районе обусловливает принос со стороны все новых и новых воздушных масс, насыщенных водяными парами, что ведет к увеличению осадков в результате конденсации влаги. К тому же повышение температуры воздуха способствует более быстрому таянию ледников и снежников.

Вот почему Сыр-дарья и Аму-дарья становятся более полноводными, а уровень Аральского моря растет. Итак, одна и та же причина, усиление общей циркуляции атмосферы, приводит к противоположным результатам — падению уровня Каспия и росту уровня Арала.

Вопрос станет более ясным, если мы узнаем законы, управляющие изменением общей циркуляции атмосферы. Прежде всего нужно найти причину, вызывающую эти изменения. 

Большинство ученых считает причиной их ритмическую или циклическую деятельность Солнца, другими словами, колебания солнечной активности. Усиление этой активности ведет к оживлению общей циркуляции атмосферы и наоборот.

Доказано, что лучистая энергия Солнца изменяется по своему характеру и интенсивности ритмически, то есть испытывает во времени колебания с «непостоянным периодом».

Для изучения солнечной активности подсчитывают количество солнечных пятен, наблюдения над которыми систематически стали проводиться с 1749 года.

Известно, что число пятен подвержено ритмическим колебаниям длительностью от 8 до 14 лет, в среднем 11 лет. Некоторые ученые нашли и другие ритмы солнечной деятельности: 80—100 лет, в среднем 89 лет; 20—45 лет, в среднем 33 года (так называемый Брикнеров период, по имени русского ученого Брикнеру, открывшего его при анализе многолетнего хода метеорологических элементов, уровня Каспия и других факторов.), и, наконец, длительностью в 5 лет. Возможно, что существуют ритмы в несколько сот лет, но о них можно только догадываться, так как продолжительность наблюдений солнечной активности слишком еще мала, чтобы выявить их.

Все эти ритмы, накладываясь друг на друга, дают довольно запутанную картину колебаний солнечной активности.

Некоторыми учеными высказано мнение, что ритм в 33 года является результатом сложения пяти и одиннадцатилетнего ритма солнечных пятен.

Для нас важно подчеркнуть следующее. Если от колебаний солнечной активности, имеющей ритмический характер, зависит интенсивность общей циркуляции атмосферы, то и изменения последней также должны быть ритмическими. А раз так, то вековые колебания уровня Каспийского моря должны определяться характером атмосферной циркуляции и подчиняться какому-то ритму.

Отсюда вывод — современное большое падение уровня озера-моря (на 2 м с 1929 г.) должно смениться повышением уровня.

Жители Гурьева в сороковых годах XVIII столетия рассказывали Палласу, что в Каспийском море вода через каждые 30—35 лет прибывает и убывает, причем высокая вода сопровождается холодной, а низкая теплой погодой.

Позднее, в 1890 г., русский ученый Брикнер подтвердил это, обработав огромный материал наблюдений и исторических документов.

Он заключил, что колебания климата и уровня Каспия происходят с периодом около 30 лет, что теплые (сухие) годы группируются около 1715, 1760, 1795, 1825 и 1865 гг., а холодные (влажные) около 1745, 1775, 1810, 1844, 1880 годов.

Многие ученые занимались выявлением периодичности изменения уровня моря. Данные об изменениях уровня за много лет подвергались сложной математической обработке.

Оказалось, что строгой периодичности не существует. И это верно, так как продолжительность стояния уровня моря на одной высоте никогда не повторяется с точностью. Всегда существуют расхождения и их тем больше, чем меньше продолжительность ритма или цикла, который мы хотим найти. Но если нет периодичности, то имеется цикличность, о которой мы говорили выше.

А. И. Михалевский, работавший на Каспии, отмечал:

«Первый резкий минимум был в 1843 г.; через 70 лет, в 1913 г., повторяется второй минимум, такой же резкий. В 1847 г. вскакивает резко выраженный максимум; через 70 лет, в 1917 г., имеем второй максимум, что соответствует двойному Брикнерову периоду».

Известный географ Г. И. Танфильев также поддерживает идею о периодичности в колебаниях уровня моря, учитывая, однако, что речь идет не о строгой периодичности.

Л. С. Берг писал: «Ни о каком беспрерывном падении уровня Каспия за историческое время не может быть и речи. Период низкого стояния, начавшийся после 1820 г. и продолжающийся и поныне, должен, по всем видимостям, смениться периодом высокого стояния».

Берг составил кривую хода уровня Каспия, начиная с 1550 года. Для периода 1550—1830 гг., когда не было еще наблюдений по водомерной рейке, он использовал старые карты и разные исторические документы. Эту кривую мы воспроизводим в нашей книге. Внимательно рассматривая ее, можно прийти к выводу, что годы с наибольшим уровнем группируются около 1650, 1770 и 1900 и годы с низким уровнем — около 1590, 1710, 1840.

Вековой ход уровня Каспия у города Баку

Выходит, что длительность ритма (цикла) примерно 120 лет. Заглядывая вперед, к низким уровням можно отнести годы 1960 и 2080 и к высоким — 2020 и 2140 годы.

Сейчас уровень Каспия находится в периоде временной стабилизации. Можно полагать, что лет через десять уровень начнет подниматься.

Какова будет абсолютная величина уровня в ближайшие годы максимума? Не превысит ли она значений максимума 1900 г., который мы охарактеризовали на кривой Берга словами — «относительно высокий»? Можно ли надеяться, что природа подарит нам в ближайшем будущем десяток-другой многоснежных и дождливых лет? На все эти вопросы нелегко ответить.

Существует мнение, что уровень Каспийского моря будет еще понижаться. Так, например, профессор Б. А. Аполлов считает, «что в течение предстоящих 10—20, а возможно и 100 лет надо ожидать дальнейшего снижения уровня Каспийского моря». При этом он учитывает не только будущее изменение климатических условий, но также и деятельность человека.

Достаточно сказать, что заполнение Куйбышевского и Сталинградского морей волжской водой понизит уровень Каспия почти на 20 см (объем этих водохранилищ около 75 куб. километров).

Кроме того, сток рек в половодье уменьшается в результате орошения, снегозадержания, глубокой вспашки и прочих мероприятий передовой агротехники.

Но вопрос о влиянии человека не так прост. Действительно, вся сумма агротехнических, мелиоративных и гидроэлектротехнических мероприятий ведет к значительному увеличению испарения, а это, в свою очередь, должно сказаться на увеличении осадков как над зеркалом моря, так и в его бассейне, что уже входит в положительную часть баланса вод Каспийского моря. Кроме того, эти мероприятия ведут к увеличению запасов грунтовых вод, что благоприятно отражается на стоке рек.

Вопросы долгосрочных предсказываний уровня моря, климата, да и погоды еще мало разработаны.

Прогнозы уровня Каспия на несколько десятков лет вперед имеют очень большое значение для народного хозяйства, но как бы они ни были точны, не в них заключается решение задачи.

Представим себе, что в 1955 г. нужно построить капитальное портовое сооружение, рассчитанное на 100 лет службы.

По прогнозу известно, что через 30 лет уровень моря поднимется на 4 м, а затем опустится на 3 м (по отношению к уровню 1955 г.). При таких условиях перед морскими инженерами-строителями встанет нелегкая задача. И не раз они будут задавать себе вопрос: а совпадет ли предсказанный ход уровня с действительным его ходом и нет ли ошибки в прогнозе.

Вывод напрашивается сам собой. Необходимо осуществить такие мероприятия, которые поддерживали бы уровень моря на определенной отметке.

Есть много проектов пополнить убыль воды. В одном из них, например, говорится, что нужно воды Днепра, Дона и даже северных рек направить в Каспийское море. Это, конечно, очень заманчиво, но как быть в том случае, если море начнет «переливаться через край». Вряд ли это лучше, чем падение уровня.

Так, с 1926 по 1929 г. уровень Каспия повысился на 61 сантиметр. Поднялись подпираемые морской водой грунтовые воды. В некоторых городах это привело к разрушению фундаментов и обвалу зданий.

Брать воду из Дона и Днепра для пополнения Каспийского моря нецелесообразно, поскольку пресная вода нужна на месте для орошения южных степей Азово-Чер-номорского бассейна.

Проект дополнительного питания Каспийского моря водами рек Печоры, Вычегды и Онеги не возмещает и половины требуемого количества воды.

С другой стороны, в Сибири имеются реки значительно более многоводные, сток которых без ущерба для народного хозяйства можно уменьшить в несколько раз за счет переброски воды для орошения в степи Казахстана и пустыни Средней Азии, а также в Каспийское море. Енисей и Обь — вот эти реки. За год они способны заполнить такой водоем, как Аральское море.

Соответствующие проекты начали появляться с 1900 г.; последний, наиболее совершенный вариант принадлежит инженеру М. М. Давыдову.

Ниже устья Иртыша, на реке Оби, предполагается возведение плотины высотою 80 метров. Водохранилище будет в четыре раза превышать площадь Аральского моря. Вода из него пойдет по реке Тобол к Тургайским воротам — понижению между Казахской горной складчатой страной и Мугоджарами.

Здесь проходит водораздел между бассейном Северного Ледовитого океана и бессточным Арало-Каспийским. На этом месте в третичное время был широкий пролив, соединявший Арало-Каспийское море с морским бассейном, покрывавшим тогда Западную Сибирь.

Пройдя водораздел, по руслу реки Тургай воды Оби и Енисея пойдут в Аральское море и Сарыкамышскую котловину, а затем по сухому руслу Узбоя — в Каспийское море. Длина этого пути, считая от водохранилища, составит около 4 000 километров.

Для орошения Средней Азии и Казахстана и для регулирования Каспия потребуется в год столько воды, сколько составляет годовой сток Оби, то есть около 350 куб. километров. Поэтому-то и нужна помощь Енисея. Для подачи енисейской воды в Обь необходимо также построить плотину. Из Енисейского водохранилища через реку Кеть вода пойдет в Обь и далее в Обское водохранилище.

Этот проект хорош для регулирования уровня Каспийского моря, ибо питающий канал включает в свою систему и Аральское море. Мы уже знаем, что уровни этих морей колеблются в противоположных фазах. В годы, когда уровень Каспия падает, уровень Арала растет.

Значит, когда в Каспий нужно подавать много воды, Арал не будет нуждаться в воде Оби и Енисея.

Таким образом, проект М. М. Давыдова разрешает одновременно задачи регулирования уровней Каспия и Арала и орошения больших площадей в Казахстане и Средней Азии. Нужно сказать, что проект этот очень дорог и потребуется много времени для его осуществления.

Можно было бы для регулирования уровня моря создать водохранилище где-нибудь в низовьях Волги. Расчеты показывают, что объем такого водохранилища должен быть около 1 000 куб. км, что почти в три раза превышает объем Азовского моря. Водохранилище объемом в 250 куб. км обеспечило бы только уменьшение размаха колебаний уровня моря до одного метра в ту или другую сторону от средней величины, даже при условии перекрытия пролива Кара-Богаз-гол. Можно, наконец, ограничиться регулированием уровня в отдельных частях моря, в его наиболее ответственных бухтах и заливах, ограждая их дамбами, как это предлагает Б. А. Аполлов.

Осуществление всех этих проектов вполне возможно в нашей стране, обладающей самым многочисленным в мире парком землеройных и прочих строительных машин.

Б.А. Шлямин. Каспийское море. 1954