Экологические последствия колебаний уровня Мирового океана

На изменение площадей суши, морей и океанов, так же как и конфигурации берегов, определенное влияние оказывают и колебания уровня воды. Различают короткопериодные колебания, измеряемые секундами, минутами, часами и сутками, и длительные (вековые) продолжительностью от десятков до сотен тысяч и миллионов лет. Короткопериодные колебания уровня моря обусловлены преимущественно динамикой вод: волновыми движениями, градиентными, дрейфовыми, приливно-отливными течениями.

Одним из негативных экологических явлений, вызванных короткопериодными колебаниями уровня морей, являются нагонные наводнения.

При сильных западных ветрах в Финском заливе образуются дрейфовые нагонные течения, задерживающие сток воды из Невы в море. В результате в Санкт-Петербурге периодически возникают наводнения, наиболее значительным из которых было наводнение в ноябре 1824 г. (описано А.С. Пушкиным). Подьем воды выше ординара (нулевой отметки на водомерной рейке, показывающей средний многолетний уровень воды в водоеме) составил 410 см. В сентябре 1924 г. он достигал 369 см. Для борьбы с этим явлением начато и почти закончено строительство дамбы, перегораживающей Невскую губу и, как оказалось потом, повлекшей значительные экологические последствия.

Длительные (вековые) колебания уровня моря вызваны эвстатическими и тектоническими причинами. Под эвстатическими колебаниями понимают изменения уровня воды, связанные с изменениями общего количества воды в Мировом океане и проявляющиеся одновременно во всех его частях. Причина эвстатических колебаний - возникновение и таяние материковых покровных ледников, отражающееся в смене межледниковых и ледниковых эпох, или крупные изменения размеров и глубин океана. Во время великих оледенений значительный объем океанических вод перекочевывал на сушу в виде материковых ледяных щитов, а в межледниковье - при их таянии - вновь возвращался в океан.

Вертикальные тектонические движения также вызывают длительные колебания уровня моря. Причем тектонические опускания определяют трансгрессию, или наступление, морей, а тектонические поднятия приводят к регрессии, или отступлению, морей, соответственно происходят относительные повышения или понижения уровня воды по отношению к поверхности суши.

Экологические последствия трансгрессий и регрессий, а также эвстатических колебаний на территории бывшего СССР особенно заметны на побережье Черного, Азовского и Каспийского морей. В Сухумской бухте затоплены постройки греческой колонии Диоскурии, у берегов Таманского полуострова в Крыму на дне находят греческие сосуды - амфоры, у северного побережья Азовского моря, а также близ Николаева расположены затопленные скифские курганы. В 2000 г. власти Александрии (Египет) объявили о новой возможности для дайверов - разрешили подводные погружения и экскурсии к древним руинам и памятникам, обнаруженным вблизи берега Средиземного моря. Здесь можно увидеть найденный в середине 90-х г. назад Фаросский маяк - одно из семи чудес света. Позже египетские власти обещают открыть подводный доступ к дворцу Клеопатры и руинам Гераклиона, построенным более 2500 лет назад, которые оказались под водой из-за затопления берегов.

Не менее очевидны следы «погружения» берегов на западном побережье Черного моря. У Созополя близ Бургаса (Болгария) под уровнем современного моря находятся римские постройки (3 тыс. лет до н.э.), а у самого Бургаса - стоянка ранненеолитического человека (3 тыс. лет до н.э.). В определенной степени это затопление связано с послеледниковым (голоценовым) эвстатическим повышением уровня Мирового океана, что доказывается совпадением во времени фанагорийской трансгрессии и западноевропейской (фландрской).

Особенно заметно «опускается» южное побережье Северного моря близ Нидерландов. Для защиты от наступающего моря населению этой страны пришлось строить дамбы, постепенно надстраивая их. К настоящему времени высота этих дамб, постройка которых была начата в X-XI вв., достигает 15 м и более, что позволяет оценить скорость подъема уровня моря в 0,5-0,7 мм/год. Значительная часть современной территории Нидерландов находится ниже уровня моря. Несмотря на сложную систему плотин и дамб, море неоднократно вторгалось в глубь страны и затопляло населенные области. В 1282 г. море прорвало заградительные сооружения и, соединившись с озером Флево, образовало залив Зейдер-Зе. В течение XVI-X1X вв. целый ряд участков, отвоеванных у моря, неоднократно подвергался затоплению. Общеизвестно также о периодическом затоплении так называемого «Беренгийского моста» -участка суши, который соединял Азию с Америкой в районе Берингова пролива. По Беренгийскому мосту шло распространение животных и человека из Азии в Америку. В других районах Мирового океана наблюдается относительное опускание уровня воды. Развалины финикийского города и порта Утика на южном берегу Средиземного моря ныне находятся на расстоянии 12 км от берега. На Новой Земле на значительной высоте над уровнем моря располагаются рыбачьи избушки и причалы рыбаков-поморов. Такая же картина наблюдается в районе шведских и финских портов Ботнического залива.

Относительное поднятие уровня воды в морях приводит к подтоплению прибрежных зон, что обусловлено подпором и поднятием грунтовых вод. Подтопление ведет к разрушению фундаментов, осадке строений, затоплению подвальных помещений. Подтопление увеличивает также капиллярное насыщение почв, что приводит к их переувлажнению, заболачиванию и засолонению. Именно этот процесс, связанный с продолжающейся в настоящее время трансгрессией Каспийского моря, активно развивается на Дагестанском побережье Каспия, доходя до территории Чеченской республики.

Археологи указывают на тесную связь между периодическими колебаниями уровня воды в Каспийском море и вынужденными переселениями древнего человека на Южном Урале (Г.Н, Матюшин, 1996). Б 60-70х г, XX в. при раскопках стоянок каменного века на Южном Урале было замечено, что первобытные рыболовы периодически меняли высоту своих поселений: то они жили на 15-20-метровых террасах, то спускались в поймы и длительное время обитали в тех местах, которые в современный период периодически затопляются водами рек или разливами озер. Особенно часто менялись высоты поселений между X-II тыс. лет до н.э. Так, Х тыс. лет до н.э. люди обитали на низких (ныне большей частью затопленных) террасах. В IX-VIII тыс. до н.э. древние рыболовы переселились на 20-25 м выше от среднего уровня уреза воды в реках и озерах. В конце VIII-VII тыс. лет до н.э. поселения вновь перемещаются на низкие террасы. Третье переселение произошло во второй половине VI и первой половине V тыс. лет до н. э., четвертое - в конце IV - начале III тыс. лет до н. э. и пятое - около 1125-1200 г. до н. э. Археологи предположили, что многолетние засухи заставляли людей менять места стоянок.

Временные периоды, когда древние поселения Южного Урала располагались то на высоких террасах, то на низких поймах, четко коррелируются с периодами изменения уровня воды в Каспийском море. Изучение берегов Каспия показало, что в те годы, когда люди перебирались ближе к воде - в места, которые сейчас затоплены, уровень воды в море падал на десятки метров. В первый экологический кризис (Х тыс. лет до н. э.) уровень Каспийского моря упал до 60 м, потом поднялся на 50 м (VIII тыс. лет до н. э.), затем вновь опустился - на 30 м (VI тыс. лет до н.э.). Примечательно, что и в закрытых водоемах Африки в те же периоды тоже происходили значительные колебания уровня вод. Вполне вероятно, что подъемы уровня воды воспринимались древними людьми как «потопы».

Азербайджанское побережье Каспия протяженностью в 825 км сегодня относится к зоне экологического бедствия. За последние 20 лет было затоплено около 800 км² территории, где располагались промышленные, транспортные, рекреационные объекты, а также жилые комплексы городов Баку, Хачмаз, Сумгаит, Нефтчала, Ленкорань, сельскохозяйственные земли. Поднятие уровня воды в Каспии еще больше расширило на территории Азербайджана ареалы солончаковых пустынь и полупустынь. В прибрежной полосе Ленкоранской низменности увеличились площади развития лугово-болотистой растительности (А.А. Микаилов, С.Ю. Кулиева, 2000).

В ряде случаев трансгрессии стимулируются деятельностью человека. Начавшееся затопление Венеции в 70-80-х гг. XX в. водами Адриатического моря предположительно связывается с опусканием морского дна вследствие просадок, вызванных откачкой пресных подземных вод в целях питьевого водоснабжения города.

Разрушительны цунами, возникающие в открытом океане в эпицентре землетрясений, откуда они расходятся со скоростью от 20 до 300 м/с (зависит от глубины океана). Высота волн, обрушивающихся на берега, города и поселки, достигает 30 м, скорость 72-1080 км/ч.

Типичным примером экологической роли цунами является знаменитое Лиссабонское землетрясение 1775 г. Эпицентр землетрясения располагался под дном Бискайского залива вблизи Лиссабона. После серии форшоковых толчков, продолжавшихся в течение 8 мин, во время основного толчка на набережной образовался провал, в водяную воронку которого были вовлечены люди и корабли, стоявшие у берега. На месте набережной образовался залив глубиной 200 м. В начале землетрясения море отступило, но затем огромная волна высотой 26 м обрушилась на берег и затопила побережье на ширину до 15 км. Таких волн, следовавших одна за другой, было три. То, что уцелело от землетрясения, было смыто и унесено в море. Только в гавани Лиссабона было уничтожено или повреждено свыше 300 судов.

Волны Лиссабонского землетрясения прошли через весь Атлантический океан: у Кадикса их высота достигла 20 м, на Африканском побережье, вблизи города Танжера (Марокко) - 6 м, на острове Мадейра - до 5 м. Волны ощущались и у берегов Америки на островах Мартиника, Барбадос, Антигуа.

Эффект глобального потепления. Увеличивающееся в настоящее время тепловое загрязнение атмосферы (парниковый эффект) неизбежно вызовет глобальное потепление климата и эвстатический подъем уровня Мирового океана со всеми вытекающими экологическими последствиями. Повышение произойдет в результате увеличения объема морской воды вследствие нагрева и таяния ледников.

По расчетам специалистов, в будущем средние темпы потепления будут выше, чем за любой период последних 10 000 лет. Атмосфера уже содержит на 25 % больше углекислого газа, чем было накоплено в последние 160 000 лет. Однако, в силу значительной природной изменчивости климата темпы потепления могут ускоряться или замедляться в отдельные годы или десятилетия. Вследствие инерционных свойств океанических водных масс, которые нагреваются медленнее, чем суша, температура будет повышаться и после 2100 г., даже если содержание парниковых газов в атмосфере к этому времени стабилизируется. Ожидается подъем среднего уровня Мирового океана к 2100 г. на 500 мм при допустимом разбросе значений от 150 до 950 мм. Рабочая группа IPCC считает, что повышение уровня моря всего лишь на 1 м в конце будущего столетия, которое приводится в одном из прогнозов как максимально возможное, привело бы к перемещению человеческих поселений, разрушению инфраструктуры городов, лежащих в низменностях, затопило бы арабские страны, загрязнило бы воду в системах водоснабжения и у берегов. Прямое воздействие подъема уровня воды в океане - перемещение береговой линии и влажных земель районов прилива и вторжение фронта соленых вод в устья рек, а также засолонение пресноводных прибрежных акваторий. Все эти процессы глубоко затронуг человеческое общество, особенно, густонаселенные прибрежные районы. При повышении уровня моря всего на 1 м море зальет 15 % площади Египта и 14 % урожайной земли Бангладеш [19].

Эффект "Эль-Ниньо" (по-испански - младенец) - разрушительный феномен природы, связанный с теплыми течениями в экваториальной части Тихого океана, которые определенным образом воздействуют на мировой климат, приводя к стихийным бедствиям и природным катастрофам в самых разных уголках Земли.

Эффект "Эль-Ниньо" возникает, когда в силу естественных колебательных процессов перераспределения энергии в океане ослабевает сила пассатов, дующих вдоль экватора с востока на запад. Если обычно эти ветры заставляют теплую воду скапливаться у берегов Индонезии, где ее температура на 7-9 °С выше, чем на противоположном конце у побережья Эквадора, то в годы "Эль-Ниньо" она устремляется через океан в обратную сторону. В тропиках Тихого океана на огромной территории, протяженностью примерно 7000 км длины и 1100-1200 км ширины, возникает аномалия теплой воды.

Изменение направления теплого экваториального течения на противоположное приводит к тому, что тепловая аномалия смещается к берегам Чили и Перу. В годы "Эль-Ниньо" термоклин смещается к востоку. Холодная вода, богатая питательными веществами, не может подняться на поверхность. В перегретой воде гибнет от недостатка кислорода планктон и зарождающаяся молодь рыбы, происходит нарушение пищевых цепей. Теплые области в океане выделяют огромную термальную энергию, происходит испарение воды и образуются совершенно новые облачные и штормовые фронты. Климат на разных континентах меняется местами. Засуха в Новой Гвинее, на востоке Австралии и в Индонезии, лесные пожары на Филиппинах и в Таиланде соседствуют с необычайно большим количеством осадков в Чили - самом засушливом уголке планеты - и наводнениями в гористых областях Перу.

Когда вода в тропической зоне нагревается до 28-29 °С, начинаются процессы формирования сильнейших циклонов, которые потом оборачиваются такими стихийными бедствиями, как тайфуны и ураганы. Так самый мощный за последние полвека "Эль-Ниньо" 1982-1983 гг. унес жизни более 2 тыс. человек и причинил ущерб свыше 13 млрд. долл.

"Эль-Ниньо" ощущается и в широтах, расположенных на значительном удалении от экватора. Под воздействием событий, происходящих в Тихом океане, траектории пассатов искривляются, изменяются направления сухих и влажных ветров, а вслед за ними смещаются и привычные зоны осадков.

Предположительно в связи с "Эль-Ниньо" 1997-1998 гг. вновь стал расти уровень Каспия, из-за обильных дождей на 20 % увеличился сток Волги, из-за некоторого изменения траекторий океанских течений происходит смена традиционных мест скопления промысловых рыб.

С начала века ведутся наблюдения за этим феноменом природы. Их анализ показывает, что если прежде классический полный цикл явления (связанный, по мнению ученых, с циклами накопления солнечной энергии в океане) составлял 11 лет, то в последние полвека его периодичность значительно возросла. Эффект "Эль-Ниньо" возникает каждые 4-7 лет. Цикл развития "Эль-Нипьо" занимает примерно два года.

Наблюдением за "Эль-Ниньо" занимается сеть научных институтов в рамках принятой после катастрофы 1982-1983 гг. Всемирной программы изучения климата (ВПИК). Разработана специальная система контроля за тропической частью Тихого океана. Создана сеть буйковых станций, ведущих непрерывные наблюдения за различными параметрами внутри водяной толщи и на ее поверхности: температурой, соленостью, плотностью. Измеряются скорость ветра и атмосферное давление. Кроме того, задействована спутниковая система контроля, которая позволяет следить сверху за изменением пространственной картины происходящего.