Материал: Федосеев, Иван Андреевич (1909-1998). Развитие гидрологии суши в России

щающих проблему круговорота воды, дали участники экспеди­ ций 1768—1774 гг. П. С. Паллас, И. И. Лепехин, С. Г. Гмелин.

В XIX в. окончательно рушится средневековое заблуждение, будто реки берут начало из подземных каналов, вбирающих в себя воду из океана. Благодаря исследованиям многих ученых окончательно вырабатывается правильное представление о кру­ говороте воды на земном шаре. Особенно выдающимся в этом

отношении явился труд А. И. Воейкова «Климаты земного шара,

в особенности России» (1884), в котором он высказал основное положение научной гидрологии, что реки являются продуктом климата, т. е. что сток рек представляет собой результирую­

щую величину осадков и испарения.

Итогом развития представлений о круговороте воды на зем­ ном шаре явилась схема круговорота, опубликованная в 1905 г.

Брикнером в статье «Баланс круговорота воды на земле» 36.

В этой статье Брикнер писал: «Круговорот воды на земном шаре совершается двояко. С поверхности морей происходит испарение воды, пары сгущаются в атмосфере в облака и частью выпадают в виде осадков на море же, т. е. возвращаются в океан непосредственно. Это — малый круговорот воды. Но часть водя­

ных паров переходит на сушу и выпадает только здесь на зем­

лю; поскольку эти осадки снова не испаряются, они поступают через реки в море, совершая таким образом большой кругово­ рот воды». В балансе круговорота воды, составленном для сред­ него года, должны быть учтены следующие величины (в обозна­ чениях Брикнера):

годовое количество -испарения с океанов и морей Vm; годовое количество осадков над океанами и морями 7?т;

годовое количество водяных паров в атмосфере, пере­ ходящих с океанов на сушу, Dm;

годовое количество испарения с суши Vi ; годовое количество осадков на суше ;

годовое количество водяных паров в атмосфере, пере­ ходящих с суши на океаны, Dl :

годовое количество воды, приносимое реками в океан, F.

Приняв за исходное положение, что общее количество влаги на Земле остается постоянным и, следовательно, количество воды, поступающей с океана на сушу, возвращается в океан

«не уменьшенным и не увеличенным», Э. Брикнер выразил ба­ ланс круговорота воды в следующих двух равенствах:

Vm — Dm -j- Dr = Vm — (-Dm — Fj) = Vm — F\

36 Э. А. Брикнер. Баланс круговорота воды на земле. «Почвоведе­ ние», 1907, т. .7, № 3.

205

В схему, предложенную Бриннером, в последующем не было внесено каких-либо поправок. Очевидно, эта схема правильно отображает сущность влагооборота, его основные звенья, хотя

она и не лишена недостатков. К ее недостаткам относится,

в частности, отсутствие в ней члена, учитывающего подземный сток в океан. Но Брикиер не только дал схему круговорота воды, но и количественно выразил входящие в нее элементы.

При этом три величины в уравнениях были приняты как при­

близительно известные: это — количество осадков на суше (7?i), испарение с океанов и морей (Бт) и объем речного стока (F). Другие величины получались из уравнений.

В течение многих веков вырабатывалось представление о влагообороте в природе. Но еще более трудную задачу пред­ ставляло количественное выражение элементов водного балан­ са Земли., Эта задача решалась по мере накопления фактических данных и развития научных методов наблюдений и исследо­ ваний.

Баланс круговорота воды был представлен Брикнером сле­ дующими данными:

Величину осадков на суше (7?i) Брикнер принял по вычис­ лениям Д. Меррея (1887), произведенным на основании карты

206

осадков Е. Лумиса (1883). Объем стока он также взял по вы­ числениям Меррея, которые последний произвел по данным о

расходах 33 больших рек земного шара. Обе эти величины вско­ ре же, в 1906 г., были уточнены учеником Брикнера Р. Фриче37.

Подсчитав осадки на суше по более полной карте А. Зупана,

на основании данных о расходах 52 различных рек. Испарение с океана Брикнер подсчитал, воспользовавшись небольшим чис­ лом данных об испарении с прудов и озер.

Мы не будем далее останавливаться на том, как постепенно уточнялись величины осадков на суше и испарения с океанов. Скажем лишь, что в настоящее время эти величины принимают­

ся округленно равными: осадки на суше — 107 тыс. км3 (99 тыс. км3 в периферических частях и 8 тыс. км3 в бессточных частях); испарение с океанов — 449 тыс. км3.

Коротко остановимся на истории определения величины реч­

ного стока в океан.

Ж. Л. Бюффон предполагал, что все реки земного шара в 812 лет доставляют в океан массу воды, равную объему воды в океане38. В настоящее время считается, что масса воды Мирового

океана составляет более 1300 млн. км3. Следовательно, чтобы доставить в океан столько воды в 812 лет требуется, чтобы го­

довой сток рек составлял не 36 тыс. км3, как принимается в на­ стоящее время, а в 44 раза больше, т. е. примерно 1600 тыс. км3.

Мы приводим это весьма далекое от действительности предпо­ ложение французского естествоиспытателя, чтобы показать, что еще во второй половине XVIII в. сток рек и объем воды в океа­ не не были известны даже приблизительно.

Определение стока рек земного шара с приемлемым при­ ближением к действительности было произведено (ранее 1867 г.) Меткальфом и К. Джонсоном. В своих подсчетах оба они исходили из количества осадков, выпадающих на суше, при­ нимая определенную величину коэффициента стока. Меткальф получил сток равным 48 тыс. км3 в год, а Джонсон — 63 тыс. км3 в год39.

37 Реферат его статьи, составленный Е.В. Опоковым, см. в журнале «Почвоведение», 1907, т. 9, № 2.

38 Ж. Б ю ф ф о и. Всеобщая и частная естественная история, ч. II.

СПб., 1811, стр. 23.

39 А не 56 тыс. км3 в год, как у А. И. Воейкова в «Климатах земного шара», так как 200 тыс. м3/сек (среднегодовой расход всех рек по Джон­ сону), умноженные на 31,6 X 10s секунд в году, дают 63 тыс. км3 в год.

201

Э. Реклю, находя числа Меткальфа и Джонсона преувели­ ченными, произвел (1867) подсчет стока, пользуясь иным мето­ дом, а именно, положив в основу подсчета фактические данные о расходах 26 крупных рек земного шара, бассейны которых составляют почти 7s периферических областей суши. Приняв, далее, количество воды, приносимой реками в море, пропорцио­ нальным площади суши, он нашел, что общий расход всех рек равняется примерно 1000 тыс. м3/сек, а объем стока, следова­ тельно, 31,5 тыс. км3 в год 40, т. е. в два раза меньше, чем у Джон­

сона.

А. И. Воейков считал преувеличенными объемы стока не только у Джонсона, но и у Реклю.

Он полагал, что общий расход рек, для которых не имелось

фактических данных о стоке, должен б'ыть принят не пропорцио­ нальным водосборной площади этих рек, а значительно мень­ шим.

Принимая по новым подсчетам Реклю (1883), относившимся к значительно большему числу крупных рек с водосборной пло­ щадью около 7з периферической части суши, суммарный расход рек равным 350 тыс. м3/сек, А. И. Воейков считал, что реки остальных 2/з суши доставляют ежесекундно в океан лишь 7/ю этого количества. Получив таким образом размер годового стока рек равным 16,8 тыс. км3, он допускал, что и в его подсчете имеется преувеличение.

На самом же деле А. И. Воейков ошибался в сторону пре­ уменьшения стока ровно в два раза 41.

Отметим , что, по подсчетам Реклю, среднее значение коэф­ фициента стока оказалось равным приблизительно 7з — вели­ чине, которую долго считали неизменной также применительно к отдельным бассейнам.

Не останавливаясь на дальнейших уточнениях объема годо­

вого стока рек в океан, так как они относятся ко времени, вы­ ходящему за рамки рассматриваемого периода (Г. Вюст — 1922;

В. Мейнардус, В. Хальбфасс — 1934; А. В. Вознесенский —

1938; М. И. Львович — 1940), укажем, что в настоящее время речной сток в океан принимается равным, примерно 36 тыс. км3 в год, причем единовременный запас воды в реках всего земного шара приблизительно определяется 42 в 1200 км3.

Перейдем к истории проблемы стока в отдельном речном бассейне. Как уже говорилось, эта проблема имеет очень важ-

40 Э. Реклю. Земля. I. Суша. СПб., 1872.

41 Если число 16,8 исправить на 18,6, так как 600 тыс. м3/сек. X 31,5 X X Ю6 = 18,6 тыс. км3.

42 Водный баланс земного шара по современным данным представля-

208