Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Катастрофа национального масштаба

Член-корреспондент РАН Виктор Данилов-Данильян, доктор физико-математических наук Александр Гельфан (Институт водных проблем РАН)

Летнее наводнение 2013 года, охватившее огромные территории российского Дальнего Востока и северо-востока Китая, стало одним из наиболее масштабных стихийных бедствий последнего десятилетия — по продолжительности, площади распространения, числу пострадавших и экономическому ущербу. Что же вызвало это экстраординарное явление? Снизили или, наоборот, усилили масштаб наводнения гидротехнические сооружения? И как избежать тяжёлых последствий подобных катастроф в будущем?

Разрушительное наводнение, продолжавшееся более двух месяцев, вызвал дождевой паводок, сформировавшийся в июле—сентябре 2013 года на реках бассейна Амура. В Амурской, Еврейской автономных областях, Хабаровском крае были затоплены десятки населённых пунктов. Более 12 тысяч домов разрушены и более двух тысяч из них не подлежат восстановлению. По официальным данным, на середину октября 2013 года общее число пострадавших превысило 168 тысяч человек. Десятки тысяч человек переселены из зоны бедствия. Суммарный экономический ущерб на конец октября 2013 года, по официальным данным, составлял 40 млрд рублей, но есть основания полагать, что по мере уточнения эта сумма будет возрастать. Не будет преувеличением утверждать, что для нашей страны это наводнение стало катастрофой национального масштаба.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Ещё более разрушительными оказались последствия наводнения для китайской части бассейна Амура, что связано с большей численностью и плотностью проживающего там населения. Например, только в Харбине, расположенном на главном притоке Амура — реке Сунгари, проживает намного больше людей, чем на всей российской части бассейна Амура. В результате в провинции Хэйлунцзян («река Чёрного дракона» — китайское название реки Амур) погибли или числятся пропавшими без вести более 200 человек, свыше 800 тысяч человек эвакуированы, а общий ущерб от наводнения оценивается в 15 млрд долларов США.

Что же представляет собой река Амур и каковы климатические особенности этого региона?

Бассейн Амура, муссоны и паводки

Амур — одна из крупнейших рек мира. Её длина от истоков Аргуни до впадения в Амурский лиман — северную часть Татарского пролива, соединяющего Охотское и Японское моря, составляет 4440 км. Бассейн Амура площадью 1856 тыс. км2 — четвёртый по величине среди рек России (после Енисея, Оби и Лены) и десятый среди рек мира. Около 53% площади бассейна приходится на территорию России, 45% — Китая и около 2% — Монголии.

Принято выделять верхний Амур (от слияния Шилки и Аргуни до Благовещенска, 883 км), средний Амур (от Благовещенска до Хабаровска, 975 км) и нижний Амур (от Хабаровска до устья, 966 км). Основные притоки Амура — реки Зея, Бурея, Биджан, Бира, Тунгуска, Горюн, Амгунь (левые притоки), Сунгари, Уссури, Анюй, Гур (правые притоки).

Бассейн Амура — паводкоопасный район, что связано с муссонным климатом, главная особенность которого — резкое преобладание осадков летом и практически полное отсутствие их зимой. Максимальное количество летних осадков выпадает в июле (в среднем 150 мм за месяц) в бассейне среднего Амура. Несмотря на малое количество зимних осадков высота снежного покрова на верхнем и нижнем Амуре может достигать 150 см.

В нижнем течении, в районе Комсомольска-на-Амуре, по руслу реки за год проходит более 300 км³ воды. Наибольшую водность река имеет в летне-осенний сезон муссонных дождей, когда проходит более 75% от общего годового стока.

В разных частях бассейна летние дождевые паводки могут не совпадать по времени, из-за чего паводковый сезон продолжается порой до полугода. В среднем за лето и начало осени по реке проходит от трёх до восьми крупных дождевых паводков. Сток реки очень неравномерен по годам. Маловодные годы, в которые даже затруднено судоходство, чередуются с годами мощных подъёмов воды. У Хабаровска, например, наибольший расход воды в реке, зарегистрированный в августе 2013 года, и наименьший, измеренный в марте 1922 года, различаются более чем в 300 раз.

Первые сведения об амурских наводнениях встречаются в челобитной крестьян слободы Покровская (верхний Амур), датированной 1682 годом. Первое описание высокого наводнения относится к 1861 году — через три года после заключения Айгунского договора с Китаем, закрепившего левобережье Амура за Россией. Ещё через 11 лет произошло очередное выдающееся наводнение.

В среднем в этом паводкоопасном регионе заметные наводнения происходят раз в три года, а высокие — каждые 20 лет. При прохождении наиболее высоких паводков глубина воды на пойме достигает нескольких метров, ширина зоны затопления — 15—20 км, а его продолжительность — 5—6 недель. За период инструментальных наблюдений такие масштабные паводки были в августе—сентябре 1897, 1951 и 1959 годов, в июле—августе 1911, 1932, 1953 и 2007 годов.

Но паводок июля—сентября 2013 года оказался беспрецедентным даже на фоне этих выдающихся природных катастроф.

Причины катастрофы

Наводнение на Амуре 2013 года сформировалось в результате чрезвычайно редкого сочетания неблагоприятных гидрометеорологических условий. Прежде всего, это уникальная синоптическая обстановка, которая сложилась над территориями российского Дальнего Востока и северо-востока Китая в период развитой фазы летнего муссона. Бассейн Амура в течение двух месяцев непрерывно «атаковали» глубокие, насыщенные влагой циклоны, уходу которых с континента в сторону Охотского моря препятствовала блокирующая (почти неподвижная) область высокого давления над северо-западом Тихого океана.

Эти процессы привели к небывалым дождям в бассейне Амура — по объёму, продолжительности и площади распространения. Во многих частях бассейна количество осадков за июль—август 2013 года превысило годовую норму.

Подобные синоптические процессы не раз становились главной причиной катастрофических наводнений. Яркий недавний пример — формирование гигантской блокирующей области высокого давления, принёсшей аномальную жару на Европейскую Россию, Казахстан и северо-запад Китая летом 2010 года, что вызвало необычайно сильные и продолжительные дожди и, как следствие, катастрофическое наводнение на реке Инд, охватившее территорию почти 1 млн км2 и унёсшее в Пакистане жизни более 2000 человек.

Есть основания полагать, что возникновение подобных аномальных синоптических явлений связано с изменением климата, которое сопровождается увеличением количества и мощности циклонов в Северном полушарии, учащением периодов с интенсивными осадками и одновременно увеличением масштаба засух.

Другое обстоятельство, которое привело к наводнению на Амуре, — высокая насыщенность почвы водой на огромных площадях речных бассейнов к началу паводкового сезона. Причинами этого стали мощный снежный покров, сформировавшийся зимой 2012/13 года, и поздняя весна, во время которой значительная часть талой воды была поглощена почвой. Из-за критического снижения впитывающей способности почвы резко уменьшилась естественная регулирующая ёмкость речных бассейнов. В результате огромные массы дождевой воды, обрушившиеся на склоны речных долин, стекали в речную сеть, что привело к одновременному формированию паводковых волн и резкому росту расходов и уровней воды в реках бассейна. На многих участках речной сети уровень воды превысил величины, зарегистрированные за время инструментальных наблюдений в этом регионе. Так, максимальный уровень воды в Хабаровске составил 808 см (исторический максимум 1897 года — 642 см), в Комсомольске-на-Амуре — 910 см (исторический максимум 1959 года — 701 см) (см. таблицу). На всём протяжении среднего и нижнего Амура в течение трёх месяцев пойма была затоплена на глубину 3—5 м. А максимальный расход воды на пике паводка в створе Хабаровска (46 000 м³/с) почти вдвое превысил средний многолетний максимальный расход в этом створе реки.

Здесь можно провести аналогию с катастрофическим наводнением в бассейне Миссисипи летом 1993 года, когда погибли 50 человек и экономический ущерб был оценён более чем в 15 млрд долларов. Увеличению высоты дождевого паводка, сформировавшего это наводнение, также в значительной степени способствовало высокое увлажнение почвы на огромной территории. Причиной увлажнения стали экстремально сильные дожди осени 1992 года и последовавшая за ней аномально снежная зима 1992/93 года.

Спасительные водохранилища и амурские уроки

Для регулирования стока, в том числе паводкового, в бассейне среднего Амура используют ёмкости Зейского и Бурейского водохранилищ.

К началу паводкового сезона 2013 года оба водохранилища были освобождены от части воды (сработаны) до предписываемого правилами уровня. К середине июля приток воды в Зейское водохранилище вырос почти в 5 раз — с 1200 до 5500 м³/с, при этом сбросной расход (расход воды ниже плотины) не превышал 1200 м³/с. К концу июля приток воды в водохранилище вырос ещё — почти до 12 000 м³/с. Но сбросные расходы увеличились при этом лишь до 3500—5000 м³/с, то есть даже на пике паводка Зейское водохранилище аккумулировало бóльшую часть его объёма.

На Бурейском водохранилище также удалось аккумулировать значительную часть стока, особенно в начале паводкового сезона, когда приток воды в водохранилище достигал 3000 м³/с, а сбросные расходы не превышали при этом 1300 м³/с. С середины июля до конца августа Бурейское водохранилище аккумулировало около 5 км³ при общем притоке за этот период 10,5 км³.

Всего же, по оценкам ОАО «РусГидро», Зейское и Бурейское водохранилища аккумулировали более 50% воды, поступившей в них за время паводка 2013 года.

Водохранилища повлияли на высоту паводка только на участках Амура непосредственно после впадения в него рек Зея и Бурея. На обширных территориях бассейна ниже впадения этих рек изо дня в день продолжали выпадать непрерывные дожди. Сотни малых рек и крупнейшие притоки — реки Сунгари и Уссури — несли огромные массы воды в Амур, что вызвало небывалые по высоте и продолжительности затопления участков нижнего Амура.

Означает ли это, что в бассейне Амура необходимы новые водохранилища? Целесообразны ли реконструкция существующих гидротехнических сооружений и создание новых защитных дамб вблизи населённых пунктов? Нужно ли управлять процессами переформирования русла? Как оценить, какие защитные и профилактические мероприятия будут эффективны в долговременной перспективе?

Чтобы ответить на эти вопросы, надо иметь представление об опасности по-вторения подобных стихийных бедствий. О том, какие природные процессы могут привести к увеличению частоты и масштаба катастрофических наводнений, как может повлиять на опасность их возникновения хозяйственная деятельность человека. Необходимо, наконец, понимать, насколько точно и за какое время можно прогнозировать развитие подобных природных катастроф.

В последние десятилетия создано новое поколение методов оценки опасности и прогнозирования наводнений, основанных на математических компьютерных моделях. Такие модели позволяют воспроизводить особенности произошедших стихийных бедствий и рассчитывать возможные сценарии развития будущих. В экономически развитых странах они становятся основным инструментом для принятия решений о мерах защиты от наводнений.

Но зарубежные компьютерные модели для большей части территории России не могут эффективно работать. Проблема в том, что процессы формирования речного стока, описываемые этими моделями, значительно отличаются от процессов, характерных для России с её климатическими особенностями. Но главная проблема — недостаток данных гидрометеорологических измерений для большинства речных бассейнов России, без которых любые математические модели бесполезны. Этот вопрос стал особенно острым с 1990-х годов, когда в нашей стране резко сократилось число измерительных станций и постов.

Создание моделей для основных речных систем России, воспроизводящих особенности формирования стока и ориентированных на имеющиеся данные измерений, — первоочередная задача. Эта работа должна быть подкреплена восстановлением и расширением сети гидрометеорологических наблюдений, внедрением новых технологий сбора информации.

А пока специалистам предстоит воспроизвести с помощью математических моделей картину формирования в бассейне Амура катастрофического паводка 2013 года, его распространения по речным руслам. На базе этих моделей предполагается создать технологии оценки опасности будущих наводнений, прогнозирования паводкового стока для подверженных затоплениям участков бассейна Амура.

Сотрудники Института водных проблем РАН одними из первых в стране приступили к этим работам и уже разработали соответствующие физико-математические модели. Проведённые на их основе численные эксперименты показали, например, что Зейское водохранилище внесло весомый вклад в ослабление по-следствий наводнения. Благодаря Зейской ГЭС расходы воды на пике паводка в начале августа 2013 года в районе Благовещенска оказались снижены более чем на 7500 м³/с. Без регулирующей роли Зейского водохранилища уровни воды в Благовещенске и ниже по течению Амура были бы выше на 0,5—1,5 м.

***

Катастрофические наводнения, происходившие в экономически развитых странах, всегда стимулировали долговременные инвестиции в научные исследования этих природных явлений, в создание новых институтов и лабораторий. Национальные академические сообщества привлекались к разработке программ защиты от наводнений. Так было после катастрофического наводнения 1953 года в Нидерландах, унёсшего жизни почти 2000 человек. Тогда в этой стране создали одну из наиболее эффективных в мире систем защитных гидротехнических сооружений, возникли ставшие впоследствии ведущими институты и научные школы. Так было после упоминавшегося выше наводнения 1993 года на реке Миссисипи, когда радикально модернизировали систему гидрологических прогнозов в США. Так было после катастрофических паводков середины 2000-х годов в Европе, когда Европей-ский парламент обязал страны Евросоюза разработать и согласовать до 2018 года национальные программы оценок риска наводнений. Чрезвычайно важно, чтобы стихийное бедствие в бассейне Амура не только способствовало проведению противопаводковых мероприятий в этом регионе, но и дало импульс государственной поддержке работ по созданию научно обоснованной стратегической программы защиты от наводнений для всех паводкоопасных регионов России.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Грозные силы природы»

Детальное описание иллюстрации

Карта района исследований с обозначением границ водосборов водохранилищ (чёрные линии) и гидрологических постов (чёрные треугольники). Данные этих постов использовались в расчётах речного стока в бассейне среднего Амура. Источник: Институт водных проблем РАН.