Климатические экстремумы Земного шара - Реферат

Известно, что во многих таких районах за год выпадает менее 1 дюйма осадков, а в некоторых даже менее 0,1 дюйма. В некоторых же районах максимальное среднегодовое количество осадков, вероятно, превышает 450 дюймов. Экстремальные температуры и количества осадков не требуют установления каких-либо новых закономерностей в гидрогеологии, но они вызывают необходимость пересмотра обычных представлений о размерах и распределении источников питания подземных вод, величинах градиентов последних, выдержанности водоносных горизонтов и характере распределения вод неудовлетворительного химического состава. Районы с очень большим количеством осадков имеют относительно малую площадь по сравнению с территориями, где наблюдаются низкие температуры или малое количество осадков. Большинство этих районов имеет редкое население, поэтому эксплуатация водных ресурсов сводится там к отбору небольших количеств воды из родников и рек и сбору дождевых вод с крыш.1-направление движения подземных вод; 2-территория, подстилаемая главным образом постнубийскими осадками; 3 - нубийские песчаники и родственные им породы; 4 - донубийские граниты Если осадки выпадают в течение года несколько раз, чередуясь с периодами засухи, когда вода теряется на испарение, необходимо большее количество осадков, прежде чем начнется питание подземных вод. 1 - затопляемая территория; 2 - территория, на которой замеры уровней воды в скважинах указывают на пополнение запасов подземных вод; 3 - направление паводочного стока С развитием отбора подземных вод происходит увеличение объема вод, циркулирующих под поверхностью земли, и градиенты становятся более резкими, что облегчает выделение зон слабой водопроницаемости (рис. Трещиноватые палеозойские породы сложной структуры достаточно водопроницаемы, чтобы служить системой естественного глубинного дренирования для данного района и обеспечивать циркуляцию подземных вод вплоть до очагов разгрузки в районе Аш-Медоуз (рис.

Климатические экстремумы земного шара еще полностью не изучены. В некоторых пустынных районах атмосферные осадки настолько редки, что даже 100-летние измерения в определенных пунктах не позволяют точно оценить среднегодовое количество атмосферных осадков. Известно, что во многих таких районах за год выпадает менее 1 дюйма осадков, а в некоторых даже менее 0,1 дюйма. В некоторых же районах максимальное среднегодовое количество осадков, вероятно, превышает 450 дюймов. На земном шаре выделяют несколько таких наиболее увлажненных районов: это гора Вайлеале на Гавайских островах, район Черапунджи в Индии и южная часть провинции Чоко в Колумбии. Колебания температур столь же велики, как и изменения количества осадков. Известны следующие рекордные значения температур: -125° F в Антарктике и 130° F в Северной Африке. Среднегодовые температуры изменяются от менее -10° F в некоторых частях Антарктики примерно до 80° F в ряде тропических областей.

Экстремальные температуры и количества осадков не требуют установления каких-либо новых закономерностей в гидрогеологии, но они вызывают необходимость пересмотра обычных представлений о размерах и распределении источников питания подземных вод, величинах градиентов последних, выдержанности водоносных горизонтов и характере распределения вод неудовлетворительного химического состава.

Районы с обильными атмосферными осадками

Районы с очень большим количеством осадков имеют относительно малую площадь по сравнению с территориями, где наблюдаются низкие температуры или малое количество осадков. Наиболее известные районы с годовым количеством осадков, превышающим 150 дюймов,- горные области острова Борнео, запад Камеруна, северо-восток Малагасийской Республики, восточная Индия, северо-восточная область Новой Гвинеи, южные районы Чили, восточная часть Колумбии и южная Бирма. Существует еще много таких районов с меньшей площадью и расположены они главным образом в горах. Внутригодовое распределение осадков здесь часто неравномерно, но исключительно засушливые периоды - редкость. Благодаря этому питание подземных вод обеспечено в течение всего года. Обширные области с умеренно высоким годовым количеством осадков (более 50 дюймов) характеризуются влажными и сухими сезонами. В таких районах, как южная Индия, северо-восточная часть Южной Америки и восточные области Центральной Африки засухи настолько сильные, что там ежегодно испытывается нехватка воды для бытового и сельскохозяйственного потребления.

Обилие атмосферных осадков должно оказывать значительное влияние на гидрогеологические условия, но изучение даже основных проблем распространения подземных вод с учетом этого влияния фактически не проводится. Большинство этих районов имеет редкое население, поэтому эксплуатация водных ресурсов сводится там к отбору небольших количеств воды из родников и рек и сбору дождевых вод с крыш. Такое примитивное водоснабжение удовлетворяет потребности в воде, кроме того, водные ресурсы здесь постоянно пополняются.

Рис. 10.1 Схемы, показывающие зависимость между положением свободной поверхности подземных вод и интенсивностью их питания при одинаковой водопроницаемости пород.а - обильнее питание; б - ограниченное питание; в - питание практически отсутствует

Можно строить только догадки о гидрогеологических условиях районов с очень большим количеством осадков, поскольку данных по этим районам почти нет. Обильное питание подземных вод позволяет предполагать, что здесь все водоносные горизонты, кроме сложенных сильно водопроницаемыми породами, полностью насыщены, т. е. породы должны быть полностью насыщены водой, за исключением водопроницаемых зон с быстрым дренированием. Как вывод из этого положения, можно утверждать, что уровень подземных вод расположен вблизи поверхности, а гидравлические градиенты значительно больше, чем в аналогичных водоносных горизонтах в других климатических условиях (рис. 10.1).

Обилие вод способствует быстрому вымыванию растворимых и слабо растворимых солей из водоносных горизонтов. Следовательно, химический состав этих вод должен быть благоприятным для потребителей. Большие количества разлагающегося органического вещества, что характерно для районов с густыми лесами, способствует увеличению содержания углекислоты и органических кислот в инфильтрующихся водах, вследствие чего в воде уменьшается величина РН и возрастает содержание марганца и железа. Ускоренная циркуляция подземных вод также способствует быстрому выносу соленых и солоноватых погребенных вод из водоносных горизонтов, обнажающихся в процессе эрозии.

Хозяйственное значение подземных вод в районах с обильными осадками в настоящее время весьма невелико. Кроме того, здесь ведется борьба с притоком воды в шахты и на строительстве. Но в будущем в районах с избыточным количеством поверхностных вод расширенное использование подземных вод будет оправдано вследствие их высокого качества.

Немногие стороны в деятельности гидрогеолога дают столько удовлетворения, как освоение крупных ресурсов подземных вод в опаленной пустыне. Хотя и справедливо утверждение, что даже обширные артезианские бассейны в таких районах рано или поздно обречены на полное истощение, когда не ограничиваются умеренной эксплуатацией, но если сельское хозяйства и промышленность могут при этом процветать даже в течение нескольких десятилетий, уже это одно имеет большое хозяйственное и социальное значение.

Аридные и полуаридные районы встречаются под всеми широтами. Конечно, засушливые районы Арктики и Антарктики нельзя считать пустынями в обычном понимании этого слова. Районы Северной Гренландии и территория вблизи пролива Мак Мердо в Антарктиде имеют замкнутые бассейны и соленые озера. Если отбросить температурный фактор, эти районы трудно отличить от пустынь более низких широт. Настоящие пустыни расположены главным образом между пятнадцатой и пятидесятой параллелями по обе стороны от экватора. Крупнейшая пустыня занимает площадь больше территории США и простирается от Атлантического океана через Северную Африку и Аравийский полуостров до Персидского залива. Другие крупные пустыни находятся в Центральной и Средней Азии, на юго-западе Северной Америки и в Центральной Австралии. В общем около 1/10 суши расположено в аридной зоне и еще столько же или немного больше - в полуаридной. Подземные и поверхностные воды, транспортируемые из других районов, обеспечивают потребность в воде в наиболее благоприятных частях аридных и полуаридных областей. Тем не менее огромные засушливые территории ожидают своего развития, и от гидрогеологов потребуются большие усилив в осуществлении этой цели.