Водный баланс и колебания уровня Байкала

Воды наполняют котловину Байкала с древнейших времен на протяжении многих геологических периодов. Но это не значит, что воды озера так же древни, как его котловина.

Единственный исток Байкала — Ангара — ежегодно выносит из озера около 61 км 3 воды. Еще 10 км 3 воды каж­дый год испаряется с его поверхности. Таким образом, на удаление всей воды из котловины потребовалось бы всего около 305 лет — ничтожно малое время по сравнению с возрастом Байкала. Но этого не происходит. Взамен уте­рянной воды в Байкал ежегодно вливают около 58 км? воды 336 его притоков, на поверхность озера выпадает около 9 км 3 осадков в виде дождя и снега и 3 км 3 прихо­дит с подземным стоком. Кроме того, около 1 км 3 влаги дает конденсация водяных паров из атмосферы на холод­ной поверхности озера. В байкальской котловине соверша­ется непрерывный обмен вод. Само собой разумеется, что в водообмене в равной мере участвует не вся водная масса Байкала — поверхностные воды обмениваются быстро, а глубинные, наоборот, очень медленно.

Основной источник водного питания Байкала — это его многочисленные притоки, собирающие воду с огромной поверхности суши (557 500 км 2 ), окружающей озеро.

Из рис. 23, где показаны границы водосборной площа­ди, или бассейна Байкала, простирающегося в основном к юго-западу, югу и юго-востоку от озера, видно, что подав­ляющая часть —82,8% — этой огромной площади занята бассейном р. Селенги. Бассейн второго по величине прито­ка, р. Верхней Ангары, составляет всего 4,0%, а на долю бассейнов всех прочих притоков вместе взятых приходится 13,2% водосбора. Не удивительно, что около 51% водного питания Байкала обеспечивает сток Селенги. В. Ангара и Баргузин дают соответственно 13,6 и 7,3%. Остальные 28,4% притока воды поступают от небольших речек, сте­кающих со склонов гор, окружающих котловину озера. Этот приток распределен неравномерно: поступление воды в озеро от рек, берущих начало со склонов, обращенных к северу и западу, почти в 3 раза превышает речной сток со склонов прибайкальских горных хребтов, обращенных к югу и востоку.

Водосборная площадь Байкала

Неодинаково распределяется в разных частях озера и количество влаги, получаемой с осадками и теряемой при испарении. Вдоль восточного и юго-восточного побережий осадков выпадает в 1,5 раза больше, чем на западном и северо-западном берегах. Наибольшее годовое количество осадков выпадает в Южном Байкале, особенно вблизи хребта Хамар-Дабан (до 911 мм), а наименьшее — в Среднем Байкале, в районе острова Ольхон (165 мм на юге острова). Холодные и сухие потоки воздуха, распро­страняющиеся в холодное полугодие с берегов на водную поверхность, увеличивают испарение в прибрежных рай­онах на 15—30% по сравнению с удаленными от берегов частями озера. Испарение убывает от южной части озера к северной.

Если бы удаление воды из Байкала (сток Ангары + + испарение) все время равнялось ее поступлению (при­токи + атмосферные осадки и др.), то объем воды в озере оставался бы постоянным, а следовательно не изменялся бы и уровень водной поверхности. На Байкале это не наб­людается. Его уровень постоянно изменяется.

Колебания уровня, связанные с изменением объема вод, происходят в Байкале регулярно в течение года и за­висят главным образом от сезонных изменений количества воды, приносимой притоками, т. е. от изменений речного стока. Уже в апреле таяние снегов на равнинах приводит к увеличению стока, в мае сток еще более увеличивается, достигает максимума в июне и держится до сентября уже за счет влаги, поступающей от тающих снегов в горах. В октябре сток резко уменьшается и остается небольшим с ноября до марта. На рис. 24 для построения этой кривой взяты средние для каждого месяца объемы стока всех при­токов. Эти объемы представлены в виде слоев воды на всю поверхность озера и выражены в миллиметрах высо­ты слоев.

Годовой ход составляющих водного баланса Байкала

Сравнение сезонных изменений всех компонентов ба­ланса позволяет уяснить причины сезонных колебаний уровня Байкала. Взаимное расположение кривых показы­вает, что приблизительно с конца сентября до третьей де­кады апреля отток через Ангару больше, чем приток в Байкал, т. е. в это время воды поступает меньше, чем уда­ляется, а потому объем воды в озере уменьшается и уро­вень падает. С конца апреля до конца сентября, наоборот, приток будет значительно больше, чем отток. Объем воды в озере будет увеличиваться и уровень подниматься.

Все это подтверждают непосредственные наблюдения на водомерных постах, расположенных по берегам Байка­ла. По их показаниям наивысшего положения уровень до­стигает в сентябре, затем идет понижение до апреля, когда уровень наиболее низок, Такой ход уровня свойст­вен озерам с водным питанием за счет таяния снегов в горах.

Таким образом, колебания уровня Байкала в течение года определяются, главным образом, соотношением между приходом воды в озеро от рек и расходом ее через Ангару. Но в отдельные периоды года на положение уровня заметно влияют и другие составляющие водного баланса. Так, в октябре — декабре возрастает испарение, вследствие чего уровень Байкала быстро понижается.

В ходе сезонных колебаний, выражающих изменение соотношений притока и оттока, разность между наивыс­шим и наинизшим уровнем в разные годы бывает очень различна и также зависит от многих условий. В среднем она составляет около 82 см, но в редких случаях дости­гает 140 см.

С некоторыми любопытными сторонами водного режи­ма Байкала знакомит рис. 24. Оказывается, что сезонные различия байкальского стока сравнительно невелики и со­ответствуют небольшим годовым колебаниям уровня озе­ра. Значительно более велики различия притока, соответствующие резким сезонным колебаниям стока рек, питаю­щих Байкал. Максимум и минимум оттока наступают мно­го позднее, чем максимум и минимум притока. Все это свидетельствует о том, что Байкал с его огромной водной поверхностью является мощным естественным регулято­ром стока Ангары.

Изменение соотношений притока и оттока в течение года вызывает сезонные колебания уровня Байкала. Вмес­те с тем наблюдения показывают, что его уровень может изменяться также и от года к году. Эти изменения зависят от колебаний количества осадков (дождя и снега), выпа­дающих в пределах водосборной площади Байкала и на поверхность озера. За последние 70 лет разница средне­годовых уровней для наиболее полноводного и маловодно­го года -— около 80 см. Наибольшая амплитуда колеба­ний уровня по разовым наблюдениям значительно пре­вышает его сезонные и межгодовые изменения. Так, раз­ница между наивысшим уровнем в отдельные моменты за последние 50 лет составила 194 см, а за последние 500 лет — около 300 см.

Колебания уровня Байкала, зависящие от изменения объема вод, происходят медленно и могут быть обнаружены путем регулярных наблюдений. Однако, помимо этих сезонных и многолетних изменений, постоянно отмечают­ся и более быстрые, измеряемые минутами и часами, ко­лебания уровня. Последние вызваны не изменением объ­ема вод, а нарушением положения уровенной поверхности в отдельных частях озера под влиянием различных сил. Уровень может на короткое время повыситься или пони­зиться под действием ветра, приводящего в зависимости от его направления к сгону вод у одних берегов и нагону у других (рис. 25). К такому же эффекту приводит резкое изменение атмосферного давления над отдельными частя­ми Байкала. Обе причины, вызывающие сгонно-нагонные явления, действуют, как правило, совместно, но размах колебаний, обусловленных изменением атмосферного дав­ления, более значителен. Сгонно-нагонные изменения уровня относятся к разряду непериодических колебаний, прекращающихся с исчезновением причины, вызвавшей их.

Различные нарушения уровня Байкала

Уровень Байкала может нарушаться и периодически. Если в какой-либо части озера под влиянием временно действующих причин (ветер, перепад давления, обильные осадки и пр.) произойдет нарушение положения уровня, то повышение у одного берега будет неминуемо сопровож­даться понижением у противоположного. С прекращением действия силы, вызвавшей нарушение, уровень будет стре­миться к своему прежнему положению. При этом в силу инерции возникнут колебания, охватывающие всю водную массу озера. Со временем размах их будет затухать.

Такие колебания уровня называются сейшами. Огром­ная протяженность озера и резкое различие гидрометео­рологических условий по его акватории — причина очень частого возникновения сейш. Они охватывают как все озеро (продольные сейши), так и отдельные его части или крупные заливы Баргузинский, Чивыркуйский, Малое Море. Для Байкала наиболее характерна сейша с перио­дом 4 час 38,5 мин. Сейши с другими периодами отме­чаются на Байкале реже.

На Байкале, как и в океанах и морях, отмечаются ре­гулярные приливо-отливные колебания уровня с периодом в 12 час 25 мин, но их амплитуда ничтожна и не превы­шает 2 см.

Итак, водный баланс и уровенный режим Байкала, вы­работавшиеся и установившиеся в течение очень длитель­ного времени, позволяют рассматривать озеро с его огромной водной поверхностью как мощный регулятор стока. Именно это и определяет исключительно важное значениеБайкала в комплексе гидросооружений на Ангаре и Ени­сее — он играет роль естественного водохранилища, обес­печивающего регулярную работу всей системы. Вот поче­му важно сохранять существующий водный баланс и уро­венный режим Байкала: нарушение того и другого может иметь очень тяжелые последствия.