Единой закономерности в изменениях количества осадков на земном шаре не отмечено, что предопределено значительной неоднородностью атмосферных полей в разных физико-географических зонах и разнообразием факторов и условий, которые приводят к их образованию и выпадению.
Атмосферные осадки являются основным источником увлажнения суши. В условиях современного изменения климата необходимо постоянно контролировать их количество. От достоверности определения количества осадков зависит точность расчетов, относящихся к уравнениям водного баланса суши, связи теплового и водного балансов, водохозяйственным расчетам, в том числе к оценке урожайности. Современные климатические изменения, а именно повышение температуры воздуха имеет решающее значение для формирования количества фактической природной влаги в границах одной страны или объединенного региона. Сегодня все новые отрасли народного хозяйства становятся потребителями информации об атмосферных осадках [1, 2].
Чрезвычайно возросшие потребности в воде диктуют жесткие требования к мониторингу количества и качества природной влаги. Экономический ущерб от опасных явлений погоды может быть вызван ростом повторяемости и интенсивности ливневых осадков либо уменьшением количества осадков летнего и особенно зимнего периода.
Мавритания – одна из стран Африки, наиболее пострадавших от отсутствия осадков. Уменьшается не только количество дождей, но и осадки мало распространены на территории страны. Исследования осадков в Мавритании проводятся редко, поэтому данные практически отсутствуют. Чтобы понять распределение осадков на территории страны, нами проведено исследование их динамики в 1990–2000 гг.
Применение картографического метода в изучении указанной проблемы является попыткой компенсировать недостаток фактических данных. Этим объясняется выбор периода (1990–2000 гг.), обеспеченный допустимо необходимым объемом климатической информации.
Целью исследования является картографическая оценка динамики осадков Исламской Республики Мавритания за 1990–2000 гг. Программа работы предусматривает составление разновременных карт осадков страны, отображающих их количество, в наиболее репрезентативные месяцы разных периодов 1990, 1995, 2000 гг. и сравнение результатов.
Специфика работы связана с учетом климатических особенностей страны, выражающихся в существовании в течение года влажного и сухого периодов, которые продолжаются соответственно с июля по сентябрь и с октябрь по июнь.
Рис. 1. Географическое положение Мавритании
Материалы и методы исследования
В работе использована географическая литература по Мавритании с акцентом на биоклиматические зоны и типы климата.
Для создания карт получены климатические данные WorldClim, доступные на веб- сайте климатической службы Великобритании (https://worldclim.org/). Это набор пространственных данных в виде растровых изображений, каждая ячейка которого содержит информацию о значении того или иного климатического показателя. Набор включает минимальную, максимальную, среднюю температуру, количество осадков за каждый месяц, комплекс результирующих характеристик BioClim, а также цифровую модель высоты, прошлые, будущие климатические данные. При создании набора WorldClim в качестве исходной информации использованы результаты наблюдений с метеорологических станций всего мира за 1950–2000 гг. [3].
При построении изогиет и шкал работа выполнялась в программах: Arcgis, ArcMap 10.4, Qgis и Adobe Illustrator.
Для определения изогиет был использован модуль извлечения полигона. В этой части должен быть определен интервал линий контура. Этот модуль используется для получения контуров разных значении (ступеней) шкалы.
Результаты исследования и их обсуждение
Мавритания отличается географическим положением между Сахарой и Сахелем и характеризуется тремя типами климата:
– пустынный климат сахарского типа, связанный с количеством осадков менее 150 мм/год и охватывающий более 80 % территории страны;
– климат сахело-сахарского типа, характеризующийся высокой температурной амплитудой, сухим сезоном от 9 до 10 месяцев и дождем от 150 до 300 мм в центре страны;
– сухой тропический климат сахело-суданского типа: он относится только к ограниченному району реки на юге страны и характеризуется 8 сухими месяцами и осадками порядка 400 мм/год [4].
Исходя из особенностей климата страны, динамика распределения осадков показана на согласованных взаимосвязанных и сопоставимых картах дифференцированно для сухого и влажного периодов.
Для проектируемой серии карт выбран масштаб 1: 7 500 000 – оптимальный для отображения территории страны и тематического содержания. Как основной источник проектирования общегеографической основы использована справочная карта Мавритании масштаба 1:2 500 000.
По объему содержания легенды создаваемых карт отображают одну тему – характер увлажнения территории с характеристикой количественного показателя осадков и их размещения.
Задача выбора способа изображения решена применением шкалы изолиний с указанием интервалов, через которые они проведены, а также из показателей крайних величин и при необходимости характерных точек. Для этого установлена степень подробности выделяемых градаций изолиний – изогиет (с учетом обеспеченности данными).
Проведение изолиний выполнено с применением географической интерполяции, основанной на физико-географическом анализе количественных данных и установлении взаимосвязей климатических показателей между собой и с другими компонентами природы.
Сухой период длится на протяжении 9 месяцев с октября по июнь.
Самый засушливый месяц в Мавритании – май, количество осадков в этом месяце очень низкое. В мае 1990 г. наблюдается их минимальное количество – от 1 до 7 мм (рис. 2).
В отличие от 1990 г. в мае 1995 г. наблюдались осадки с более высокими значениями по сравнению с маем 1990 г, но с очень неравномерным распределением по территории страны. Эти осадки были более сконцентрированы вокруг Селибаби, Немы, Киффы и Тиджикджи (рис. 3).
Май 2000 г. отличался минимальным распространением осадков – по территории только юго-восточной части страны, но значительной интенсивностью дождей и бóльшим количеством осадков – до 21 мм по сравнению с 7 мм предыдущих 1990 и 1995 гг. (рис. 4, 5).
Столь существенное отсутствие осадков в сухой период мая на большей части страны связано с чрезвычайно высокими температурами этого месяца и в какой-то мере с отсутствием растительного покрова. Тем не менее можно констатировать, что май 1990 и 1995 гг. был относительно дождливым на южной части страны.
На разностной карте осадков периода засухи видно, как большая часть территории сильно страдает из-за уменьшения их количества. В районах, где осадки выпадали в течение всего периода засухи, их количество колебалось от 9 до 2 мм [5, 6].
Рис. 2. Карта сухого периода – май 1990 г.
Рис. 3. Карта сухого периода – май 1995 г.
Рис. 4. Карта сухого периода – май 2000 г.
Рис. 5. Карта разности осадков сухого периода – май 2000 и 1990 гг.
Рис. 6. Карта влажного периода – август 1990 г.
Рис. 7. Карта влажного периода – август 1995 г.
Рис. 8. Карта влажного периода – август 2000 год
Рис. 9. Карта осадков разности влажного периода – август 2000 и1990 гг.
Влажный период длится на протяжении трех месяцев, с июля по сентябрь. Самый влажный месяц август.
Количество осадков в августе за 1990 г. находится в диапазоне значений 100–200 мм. Их распределение недостаточно по площади и неравномерно. Осадки, так же как и в сухой период, сосредоточены в южной части страны, но со смещением больших значений к западу, побережью Атлантического океана (рис. 6).
Август 1995 г. значительно отличается от 1990 г. Эволюция 100-миллиметровой изогиеты выражается в большем продвижении на север и восток страны. В самом южном районе Салибаби количество осадков достигает 250–300 мм (рис. 7).
К северу от 100-миллиметровой изогеты осадки выпадают, но в небольшом количестве.
В августе 2000 г. количество осадков незначительно уменьшается, достигая в районе Селибаби максимума уже не 300 мм, как в 1995 г., а только 200 мм (рис. 8).
Разностная карта влажного периода (рис. 9) показывает существенную динамику осадков в исследуемое десятилетие. В 2000 г. количество осадков в целом значительно увеличилось. Например, в районе Киффа на 40 мм, в районе Нема на 30 мм и т.п.
Однако выявились и области, в которых осадки в 1990 г. практически не выпадали (-10 мм) (зоны Атар, Акжужт и Нуакшот). Анализ карт влажного периода дает возможность установить места дефицита и хорошей обеспеченности влагой.
В целом по стране удалось установить характер распределения осадков за исследуемый период. Что касается их количества, то оно варьируется в диапазоне от 1 до 23 мм в засушливый период и от 50 до 350 мм в дождливый [7].
Сокращение количества осадков вызвало целый ряд последствий в регионе: уменьшение водных ресурсов и снижение растительного разнообразия, ускорение деградации почвы и опустынивание, повлёкшие за собой стремительную потерю земель пригодных для возделывания, значительное сокращение сельскохозяйственного производства, а также потерю пастбищ и уменьшение поголовья скота.
В результате в сельских общинах резко возрос уровень бедности, что в свою очередь послужило причиной массового исхода в городские центры. В 1980 г. городское население Мавритании составляло только 27 % страны, в 2019 г. этот показатель вырос более чем вдвое и составил рекордные 55 % [8].
Заключение
Проведенная научно-экспериментальная работа в очередной раз подтверждает плодотворность картографического метода исследований. Даже в условиях недостатка и даже отсутствия фактических данных удается получить сведения, важные для малоизученного в каком-либо отношении региона. В нашем случае составленная серия карт осадков позволила количественно охарактеризовать проявления динамики осадков на территории Исламской Республики Мавритании в достаточно длительный период. Это может быть важно для изучения пространственно-временной изменчивости климата африканского региона.
Данная работа позволяет нам проследить непосредственную связь между архивными сведениям и социально-экономической ситуацией в современной Мавритании. Так, архивные материалы раскрывают и позволяют исследовать источники многих насущных проблем страны, а это закладывает основу для новых подходов к их решению и стабилизации жизни в стране.