Поиск

Современное распространение пустынь и аридных областей
18.11.2015

На первый взгляд старые картографические материалы (UHESCO, FAO) свидетельствуют, что большая часть земной суши (до 70%) находится вне аридных областей (рис. 2). Однако Австралия и Африка характеризуются даже по этим данным доминированием аридных территорий. На карте ЮЕСКО/ФАО, собственно говоря, показаны климатические пустыни и полупустыни. Если обратиться к нашей картосхеме, показывающей не только области пустынь и полупустынь, но также области, где существует постоянная вероятность засухи с частотою порядка 10-15% и выше (т.е. 10-15 лет из столетия), то могло видеть, что территории устойчивой и переменной аридизации со значительной повторяемостью засух занимают до 50-60% суши. Саванны, пампы, степи, пушты, прерии подвергаются засухам довольно часто (до 20-40 лет в столетие). Лишь области лесных и после-лесных почв с пониженным pH (менее 7), почв, выщелоченных от углекислого кальция, не насыщенных основаниями и отличающихся промывным водным режимом, могут рассматриваться как не подверженные регулярным засухам. Однако такие годы, как 1891, 1930, 1972-й, показали, что и лесные ландшафты могут оказаться в сфере сильных засух, хотя и крайне редко. И эта тенденция за последнее время усиливается. Облесенные территории Центральной и Восточной Европы (1972,1975), Англии (1959, 1974, 1975), Индонезии (1961-1962), Нигерии (1972, 1973), Норвегии и Швеции (1975) были задеты суровой засухой.

Современное распространение пустынь и аридных областей

История формирования современного климата крайне сложна. Общее мнение ученых разных стран склоняется к выводу, что климат нашего времени сложился лишь недавно и носит черты, типичные для межледникового режима, включая и наметившиеся тенденции похолодания и увеличения аридности. Начиная с третичного времени, т.е. в течение 50-60 млн.лет, климат средних широт земной планеты постепенно охлаждался со средних величин 20-30 до 10-8°C. В конце третичного периода и в четвертичную эпоху, как отмечают климатологи, история Земли вступила в холодный период многократных оледенений с крайне неустойчивым климатом. За короткий (в геологическом смысле) отрезок времени порядка 0,5-1,0 млн.лет годовая температура средних широт планеты несколько раз опускалась до -3, -2°С и вновь поднималась до +8, +10°C, отражая наступление и сокращение ледниковых покровов (рис. 3). Этот неустойчивый климатический режим ледникового периода сохранился и до современного межледникового интервала. Общепризнано, что снижение среднегодовой температуры планеты на 0,5-1°С повлечет за собою расширение ледниковых покровов. Повышение среднегодовой температуры Земли на 1° может вызвать противоположный эффект - таяние льдов Арктики, Гренландии, Антарктики.
Современное распространение пустынь и аридных областей

Современный межледниковый интервал, продолжающийся около 10 000 лет, по мнению ряда исследователей, сравнительно редкое явление в истории последнего миллиона лет. He более 8% прошлых 700 000 лет приходится на периоды этого типа или на более теплые. Особенное потепление было характерно для времени 8000-5000 лет назад после того, как закончилось оледенение Европы и Америки. Для этого же времени характерно и наибольшее послеледниковое обводнение суши пресными водами рек, озер, болот, подпочвенными водами. Об этом можно судить по данным реконструкции уровней озер Африки и Америки (рис. 4) и по огромным площадям великих аллювиальных равнин плейстоцена и раннего голоцена.
Современное распространение пустынь и аридных областей

Восемь-семь тысяч лет назад и Сахара была обводненной тропической страной с богатой растительностью. Однако в последующем наметилась общая тенденция похолодания. Особенно резко это проявилось в ХV-ХVIII столетиях, во время так называемого малого ледникового периода, отмеченного ростом горных ледников и ледников Гренландии, охлаждением Северной Атлантики, Европы и Канады. Есть указания на то, что сходные явления похолодания были за минувшие 6000 лет еще 2-3 раза (5300, 2800 и 1200 лет назад). Девятнадцатый и большая часть двадцатого века характеризуются заметным потеплением климата планеты. Наиболее теплым и благоприятным оказалось время 1930-1960 гг. (рис. 5-10). После этого вновь наметились современное похолодание и неустойчивость климата всей планеты и особенно северного полушария. Современное похолодание в какой-то мере напоминает особенности "малого ледникового периода" ХV-ХVIII веков.
Современное распространение пустынь и аридных областей
Современное распространение пустынь и аридных областей
Современное распространение пустынь и аридных областей

Данные G.Kukla et. а., G.Kukla and H.Kukla весьма убедительно показывают громадное увеличение площади (на 4 млн.км2), занятой льдами и сезонным снеговым покровом в Арктике в 70-х годах (рис. 11). Наметилось также заметное продвижение границ мерзлоты к югу в Сибири.
Лучшей итоговой иллюстрацией отмеченных главных тенденций в климате планеты за минувший миллион лет являются графики (рис. 12), заимствованные из последней публикации Национальной академии наук США. Однако для проблем продуктивности земледелия, животноводства, лесного и водного хозяйства важны не только термический, но и водный режим местности, формы, величина и распределение атмосферных осадков.
Современное распространение пустынь и аридных областей

История и тенденции развития режима увлажнения и их соотношение с термическим режимом значительно менее ясны, чем история последнего. Имеется ли основание утверждать, что периоды охлаждения и ледниковые эпохи сопровождаются нарастанием сухости? Всегда ли это совпадало? Многократное увеличение и уменьшение контура, объема и толщ ледовых континентальных, океанических и горных покровов, как известно, сопровождалось колебаниями уровня Мирового океана на величины порядка +70-100 м. Эти колоссальные объемы воды крайне трудно себе представить. Между тем накопление таких масс воды в форме льда меняло сам климат, орографию и геоморфологию местности и гидрологию суши. Высота ледникового щита над уровнем моря достигала 4000 м, средняя толщина льда - 1200 м. Это значит, что на один гектар поверхности приходилось в среднем по 12 млн.м3 воды. При таянии этих масс льда с 200 км2 бассейна возникал суммарный сток порядка стока Волги, а с 1000 км2 - стока Амазонки. Эти цифры дают представление о размерах обводнения суши при таянии льдов при осцилляции их границы и о транспорте постледниковыми водами взвешенного и растворенного материала. Естественно, что все это сопровождалось изменениями в режимах выпадения осадков. Судя по исследованиям,эти изменения могли быть нескольких видов: смещение сложившихся зон увлажнения в направлении к экватору от полярных кругов; дополнительные смещения, вызванные изменениями географии и движения антициклонов, циклонов, муссонов; уменьшение общей суммы атмосферных осадков в связи с накоплением инертных ледовых масс; увеличение атмосферных осадков в периоды таяния ледовых покровов и особенно в интерстадиалы с обратным (к полюсам) смещением зон увлажнения. К этому надо добавить не всегда учитываемое обширное поверхностное увлажнение суши, увеличение объема и стока речных вод, увеличение водонасыщенности почв и ресурсов грунтовых вод, вызванное таянием ледовых масс горных глетчеров и континентальных ледовых щитов.
Современное распространение пустынь и аридных областей

Итак, следует ожидать, что кульминационные периоды оледенение (больших или малых) сопровождалась расширением и нарастанием аридности за счет территорий влажных областей с увеличением увлажнения в ранее сухих областях (последнее за счет смещения зон).
В межледниковые периоды надо предполагать возможность общего увеличения объема выпадающих осадков и частичного возврата засушливости на исконные опустыненные территории. Однако это последнее явление будет сопровождаться широким распространением на какой-то период времени и послеледниковой обводненности суши за счет поверхностного речного и подземного стока, как это подчеркнуто выше. Вероятно, реальная история режимов увлажнения еще более сложная. Ho в первом приближении можно считать, что после каждого оледенения мог быть плювиальный период, который в исконно засушливых зонах проявлялся и завершался аллювиально-делювиальным обводнением, стоком и испарением талых вод. Поэтому естественно предположить, что параллельно отмеченной выше тенденции колебательного охлаждения климата в течение последних 6-7 тыс. лет имеется тенденция колебательной аридизации и частичного (временного, периодического) опустынивания суши. Нарастание циклов аридности, формирование полупустынь и пустынь на земной планете отчетливо "записано" в геоморфологии, литологии, геохимии и почвенном покрове суши.
Современное распространение пустынь и аридных областей

Большая часть равнинных поверхностей континентов и особенно их низменностей покрыта водно-аккумулятивными образованиями (великими древними флювиогляциальными, аллювиальными или дельтовоаллювиальными равнинами), сформированными исчезнувшими, но в прошлом могучими блуждающими потоками, реками и водоемами. Существующие ныне реки и озера, даже крупнейшие, несравнимы с водотоками прошлого.
Может быть, только долина и дельт Амазонки и низовья Волги позволяют представить обстановку формирования равнин Сибири, Южной и Средней России, Маньчжурии, Центральной Азии, Арало-Каспийской низменности, Аравийского полуострова, Сахары, Атакамы, Северной Америки. Почти без исключения древние водно-аккумулятивные равнины, расположенные в обоих полушариях на широтах 50, -45 - 15° подверглись в последующем естественному процессу ксеротизации, остепиению и частично опустыниванию. Таковы степи, полупустыни и пустыни Центральной Азии, Индостана, Турана и Ирана, Русской равнины, Анатолии, Аравии и Северной Африки, Южной Америки. Отчетливо прослеживается генетическая связь песков пустынь Таила Макан и древнего Тарима, песчаных, глинистых, солевых отложений Арало-Каспийской низменности с древним Тургаем, Праволгой, Праамударьей, древним Манычем, песков Сахары о блуждающим древним Пранилом. Эта связь убедительно показана Б.А. Федоровичем и другими исследователями.
Современное распространение пустынь и аридных областей

Исчезновение многочисленных озер, сокращение их площади, осолонение вод сохранившихся озер Сибири, Заволжья, Центральной Азии, Ирана и Турции, Северной и Центральной Африки, Южной и Северной,Америки свидетельствует о продолжающейся общей аридизации суши. Может быть, сильное снижение уровня и уменьшение площади Аральского моря в начале XIX века было обязано значительному уменьшению атмосферных осадков в его бассейне в конце малого ледникового периода ХV-ХVIII вв. Уровень Арала стал подниматься лишь в конце XIX-XX века. В настоящее время уровень Арала и Каспия снижается, чему особенно способствует человек. Впрочем прогрессирующее сокращение Каспия началось уже в первой половине XX в., т.е. до начала крупного ирригационного и индустриального строительства в его бассейне (рис. 13).
Исчезновение Тургайского и Манычского протоков, а затем и озер, бессточность рек Зеравшана, Или, Чу, исчезновение водоемов Деште Кевира, Атакамы, иссякание древних речных русел в Африке и Аравии - все это следствие общего процесса аридизации суши.
Общеизвестна геоморфология великих аллювиальных и дельтовых равнин четвертичного и конца третичного времени. Над местностью господствуют плиоценовые высокие террасы или водоразделы; к ним прислонены или в них вложены плейстоценовые и голоценовье террасы и дельты вплоть до современных пойм и устьев. Каждое из этих водно-аккумулятивных образований по сравнению с предыдущим меньше по объему, по площади распространенности и ниже по абсолютному уровню. Уже это свидетельствует о том, что в постплиоценовое время объем и интенсивность водного стока на суше в общем скачкообразно (со значительными увеличениями) сокращались. Каждый новый период обводнения (послеледниковый?, плювиальный?) был меньше предыдущего, что и зафиксировано в геоморфологии, литологии и геохимии равнин и древних террас. Каждый период обводнения и аккумуляции новых толщ осадков, однако, сопровождался или завершался интенсивной аридизацией местности. Судя по реликтовым чертам почвенного покрова и грунтов, аридизация распространялась не менее 4-5 раз по обе стороны экватора на широтах 15-50° и, вероятно, до 60° в северном полушарии.
Аридизация вызывала преобладание испарения воды над промыванием и ее стоком. Растворы солей в речных, озерных, почвенных, грунтовых водах концентрировались, и соли выпадали в осадок в толще ранее отложенных флювиоаллювиальных, озерно-аллювиальных, дельтовых наносов. Присутствие в них значительных количеств новообразованных конкреций и прослоев углекислого кальция, гипса и легкорастворимых солей - убедительное доказательство того, что аридизация и опустынивание завершали плювиальные периоды (периоды обводнения, осадконакопления и начала почвообразования) и вновь прерывались периодом обводнения (меньшим, чем предшествующий). Исследования этого явления нами продолжаются и, вероятно, в будущем неизбежны изменения и уточнения этих обобщений. Ho уже теперь можно высказать положение о том, что периоды аридизации и опустынивания зафиксированы в виде ярусов - прослоев известковых и гипсовых конкреций и отложений в глинах, лёссах, суглинках, песках. Таких горизонтов не менее 4-5 в наиболее древних четвертичных осадках. Конечно, нужно установить их стратиграфическую корреляцию, связи и значения. Все же есть основание утверждать, что интенсивная периодическая аридизация суши в истории прошлого была столь же, а может быть, и более частой, чем плювиальные периоды обводнения.
И если плювиальные периоды нам за последние два тысячелетия неизвестны, то приходится полагать, что процесс аридизации, остепнения и опустынивания суши с колебаниями продолжается и до наших дней. Это проявляется в том, что карбонатность, засоленность и загипсованность современных гидроморфных почв, минерализация озерных и почвенных вод растут в историческое время и даже на наших глазах. По-видимому, последний плювиальный период для Сахары был между 8 и 4 тыс. лет тому назад. Сахара была страной богатой растительности и фауны. Газели, антилопы, страусы, слоны, носороги, гиппопотамы, крокодилы, жирафы населяли эту страну. За этим последовал период крайней сухости (4-3 тыс. лет назад), после чего в среднем с колебаниями сохранялся климат пустыни, близкий к современному.
Плювиальные периоды прошлого создали опресненные подземные воды пустынь Африки, Латинской Америки, Азии. Эти воды имеют возраст 4-5 тыс. лет и больше.
В обзоре истории климата Северной Америки также подчеркивается ясно выраженная тенденция нарастания сухости климата этого континента с конца третичного времени и особенно в плейстоцене (несмотря на 4 периода оледенений и периодические колебания) и в нашу эпоху (голоцен) территория, занятая пустынями и полупустынями, саваннами и степями, прогрессивно разрасталась, приближаясь к современной форме и площади (рис. 14). Дарроу отмечает, что в отдельные периоды степень аридности бывала даже большей, чем теперь. Скопления в осадочных породах и в погребенных почвах террас, в осадках озер извести (каличе) и легкорастворимых солей свидетельствуют о господстве испарения на таких территориях.
В послеледниковое время при сохранении основных площадей пустынь процессы смещения зон и перемежения холодных и засушливых периодов с влажными плювиальными неоднократно повторялись на материке Северной Америки. Особенно длительный период великих засух был между 2000 и 5500 гг. до н.э., периоды коротких засух установлены для 540 г. до н.э. и 190 г. н.э.; новый период великих засух был отмечен для 1276-1299 гг. н.э.
В пользу прогрессирующей аридизации определенных широт суши говорит ряд примеров и фактов, приведенных Брайсоном. В третьем тысячелетии до нашей эры граниты Арктики и субарктики находились значительно севернее. В это время в пределах современной пустыни Раджастан процветало земледелие, которое сложилось еще за 9400 лет до этого. В конце второго тысячелетия произошло смещение границ Арктики и субарктики к югу. Это привело к значительному смещению в сторону экватора индийского муссона с катастрофическим уменьшением осадков. Территория Раджастана подверглась опустыниванию и засолению, и древняя цивилизация погибла (рис. 15). Хотя и с колебаниями муссонного увлажнения, но пустынный режим Раджастана сохранился до нашего времени. Аналогично, по Брайсону, складывалась ситуация и в Северной Африке, Сахара и к югу от нее.
Эпизодические смещения границ Арктики к югу вызывали и здесь смещение субтропического антициклона и области муссонных дождей и расширение границ пустыни в область саванны (рис. 16). Брайсон справедливо считает, что похолодание в северном полушарии в наше время вызывает сходные явления усиления аридности в Африке и Азии.
Весьма обстоятельное исследование явлений ритмических изменений климата планеты выполнено советским ученым А.В. Шнитниковым.
Современное распространение пустынь и аридных областей
Современное распространение пустынь и аридных областей

На основании очень глубокого комплексного анализа исторических, археологических, географических, гидрологических и других данных А.В. Шнитников приходит к выводу о существовании 1850-летних циклов увеличения и уменьшения сухости. Он проследил в сложной послеледниковой истории северного полушария несколько таких циклов. По Шнитникову, с ХVI-ХVIII веков наметилось снижение степени горного оледенения, начало общего понижения уровней океана и озер, а в XIX-XX веках - ясно выраженная тенденция уменьшения атмосферного увлажнения, усыхания торфяников, ксерофитизация растительности.
Наша эра, по Шнитникову, почти полностью вписывается в этот большой современный цикл. Двадцатый век в основном приходится на длительный период режима усыхания (рис. 17). Отсюда вытекает важное заключение о возрастающей вероятности засух в предстоящем будущем и о необходимости ориентации земледелия и животноводства на преодоление возможных осложнений этого рода.
Современное распространение пустынь и аридных областей

Ламб также отмечает, что первое тысячелетие нашей эры сопровождалось засухами, похолоданием и катастрофическими наводнениями. Так, III и IV века в позднем Риме характеризовались потеплением и сухостью; VI век был характерен мягким влажным климатом. Для VIII в. рыли типичны континентальность и сухость. Еще сильнее это выражено в X в., хотя VI век отличался пониженной температурой и влажностью. Ламб, как и ряд других исследователей, считает, что, несмотря на противоречивость и сложность связей, все же намечаются циклы погоды и климата, в числе которых циклы 5-6 лет, 22-23 года и особенно 50 и 200 лет являются наиболее важными. Уже многие годы обсуждается и оспаривается вопрос о связи засух и урожаев зерновых и трав с солнечной активностью, с 11-, 22- и 33-летними циклами увеличения и уменьшения солнечных пятен. Как сложна и дискутабельна эта связь, видно из рисунка 18. Можно лишь утверждать, что существует неправильная и малопредсказуемая ритмичность и в числе солнечных пятен, и в количестве атмооферных осадков.
Современное распространение пустынь и аридных областей

Прогноз изменения климата сейчас привлекает внимание ученых и практиков. Действительно ли мы вступили в сухой период длительного климатического цикла? Есть ли тенденция к похолоданию, ненормальной сухости и более частому проявлению засух? Или климат становится холоднее, но годовое количество осадков меняется от года к году в весьма широких пределах? Расхождение точек зрения по этим вопросам поразительное.
На основании собственных наблюдений, полученных на равнинах и в горах Евразии, Африки и Южной Америки, автор полагает, что выраженная тенденция аридизации степей, саванн, прерий очевидна. Естественными факторами ксеротизации и аридизации (не считая количества и режима осадков) являются: 1) прогрессирующее понижение уровня грунтовых вод; 2) медленный, но поддающийся оценке общий тектонический подъем равнин; 3) врезание и увеличение дренирующей роли рек и оврагов; 4) подъем границы вечных снегов в горах и уменьшение пополнения рек и грунтовых вод в низменностях.
Процесс ксеротизации ускорился из-за широкого использования грунтовых вод на бытовые, промышленные и транспортные нужды. Обезлесивание территории, общее увеличение испарения и поверхностного стока, уничтожение травянистого покрова также внесли свой вклад в понижение уровня грунтовых вод. Понижение уровня грунтовых вод даже на 50-75 см значительно усиливает отрицательные последствия метеорологических засух. Вспомним, что территории стабильно высокой продуктивности находятся обычно на равнинах с черноземно-луговыми почвами и близко расположенными пресными грунтовыми водами.
И все же на фоне общей аридизации суши наблюдается явление ритмичности, сложной, неправильной, нерегулярной и потому труднопредсказуемой.
Многолетние наблюдения советских ученых на юге и юго-востоке европейской части России показывают, что в условиях России можно ожидать циклических смен засушливых лет более влажными через 3, 5, 8, 11 и даже 20 и 50 лет. Ho эти циклические ритмы очень неравномерны, скачкообразны, почти непредсказуемы. И даже в лучшие по увлажнению годы, какими были 1922-й и 1973, отдельные регионы и области юга России недополучают необходимую влагу.
Растущая аридизация ига и юго-востока европейской части России сказалась на стоке рек Каспийского и Черноморского бассейнов. Уровень Каспия стал заметно опадать с конца XIX - начала ХХ в. Особенно снизился уровень Каспия после 1930 г. (рис. 13). Строительство водохранилищ на Волге и Куре, использование вод на городское хозяйство, для орошения и индустрии способствовали продолжение этого процесса. Средний уровень Каспия с отметки -25,5 м в прошлом приближается ныне к отметке - 28,5 м. Снижение уровня Каспия на 3 м, естественно, снизило и снижает уровень грунтовых вод обширных пространств.
Если обратиться к последним одному-двум столетиям, то можно отметить явно выраженное увеличение количества атмосферных осадков во второй половине XIX в., прерванное сильными засухами в последнее десятилетие с коротким влажным периодом начала XX в. Период 20-х и особенно начала 30-х годов отмечен еще более значительными засухами, создавшими катастрофическую обстановку с продовольствием в ряде стран. После этого между 30-ми и 60-ми годами в среднем на планете, включая Евразию, Африку, Америку, был период не только потепления, но и относительно благоприятного увлажнения (рис. 19 и 19а). В 60-х и особенно 70-х годах, как отмечено выше, начался период заметного похолодания, осложненного резкими колебаниями и, главное, уменьшением количества атмосферных осадков, частыми суровыми длительными засухами.
Современное распространение пустынь и аридных областей

Современное общее состояние увлажнения, пожалуй, лучше всего представлено обобщенными данными и выводами английского климатолога Ламба и американского исследователя Брайсона. Вследствие заметного общего похолодания северного полушария планеты, смещения сложившейся системы зональности, изменения атмосферной циркуляции и морских течений благоприятная обстановка, типичная для 30-60-х годов, сменилась в среднем увеличением на 20% атмосферных осадков в зоне экватора, смещением метеорологического экватора к игу почти на 10°, увеличением увлажнения в высоких широтах (выше 40-30°) обоих полушарий на 5-10% и уменьшением увлажнения в низких широтах (10-25 и 12-42°) северного и южного полушарий на 5-8% (рис. 20).
Современное распространение пустынь и аридных областей

Еще сложнее фактическая неосредненная картина сложившихся изменений режима увлажнения в 70-х годах (рис. 21). Амплитуда отклонения суммы осадков от того, что было в последние 30 лет, составляет 25-150%. Засушливые и переувлажненные области соседствуют иногда непосредственно. Низкое увлажнение порядка 50-75% от уровня последних декад охватило обширные территории Северной, Центральной и Южной Америка, Африки (от Эфиопии до Сенегала), Центральной и Южной Азии, Сибири, Центральной Австралии. Именно эта ситуация 70-х гг. принесла трудности с урожаями, продовольствием, запасами зерна и корнов, ресурсами оросительной и питьевой воды.
Обсуждение состояния климата, погоды, урожайности полей и пастбищ на научных заседаниях 1973-1975 гг. приводит специалистов к выводу, что сейчас невозможно предсказать, как скоро и в каком направлении изменится или как долго сохранится этот неблагоприятный для человечества период. Следует ожидать, что этот режим может сохраниться ряд лет, может быть, 10-20, а может быть 100 и 200.
Современное распространение пустынь и аридных областей

Большинство климатических прогнозов, по крайней мере до 1985 г., неблагоприятно. Ожидается период засух и общеконтинентального уменьшения количества атмосферных осадков. Это уже сказывается на реках Средней Азии, Кавказа и на уровнях Арала и Каспия. Предполагается, что заметное сокращение стока русских рек усилится к 2000 г. до 90-130 км3/год и составит 18-25% современного суммарного поверхностного стока. Наоборот, на равнинах Западной Сибири и Северного Казахстана возможно увеличение осадков северного происхождения.
Есть и противоположные мнения. Увеличение ледовитости на севере может сместить антициклон к югу и усилить "суховейность" русских степей.
Сейчас необходимы глубокие комплексные исследования процессов аридизация и опустынивания как прошлого, так и настоящего. Все средства науки и техники, организации и управления должны быть мобилизованы на создание резервов и на введение агротехники и гидротехники, максимально способствующих накоплению, сохранению и целесообразному использованию влаги на пастбищах, полях, в оросительных и осушительных системах, водохранилищах и подземных бассейнах. Необходимо создавать также резервы продовольствия, кормов, растительного сырья. Готовность встретить и преодолеть засуху и ее последствия целесообразна. А повышенные запасы влаги в почве всегда будут использованы хозяйством в земледелии или животноводстве.