Мы уже неоднократно уделяли внимание несколько подзабытым разработкам и направлениям деятельности, актуальность которых явственно возрастает в наши дни. Однако помимо этого когда-то были целые направления исследований, готовых выделиться в самостоятельные научные дисциплины. И хотя этого не случилось, тем не менее, именно в наше время всё острее осознается актуальность таких направлений. Одно из них – изучение снежного покрова как важного физического явления, имеющего планетарное значение. «Хионология» - так предлагали назвать научную дисциплину, посвященную данному явлению. И, как нетрудно догадаться, именно в нашей стране к этому вопросу относились особо серьезно.
Впервые на значение снежного покрова в природных процессах обратил внимание еще в начале 1870-х годов выдающийся русский климатолог и географ Александр Воейков (о котором мы уже писали отдельно). Этой теме он посвятил ряд научных публикаций и даже поставил вопрос о необходимости всестороннего изучения снежного покрова, влияющего на разные стороны нашей жизни, не говоря уже о климате. К сожалению, его призыв не нашел широкого отклика, хотя публикации на эту были и у других ученых. В советское время к этой теме решили еще раз вернуться.
Примерно в середине 1940-х годов появились развернутые публикации на тему «хионологии», где разъяснялась важность всестороннего изучения снежного покрова ввиду его влияния на природу и серьезное значение в «народно-хозяйственной» деятельности нашей страны. Казалось бы, отмечали советские ученые, снежный покров должен привлечь к себе пристальное внимание со стороны науки, однако на тот момент этот вопрос был еще слабо изучен. В основном снег и его свойства изучались метеорологами, геофизиками и кристаллографами. Сюда же подключались и любители, создавшие громадную коллекцию фотоизображений снежинок. Но самостоятельной дисциплины не было. По этой причине далеко не все физические свойства снега и его взаимодействия с другими природными явлениями оказались досконально изученными. В частности, не достаточно полно были изучены процессы, происходящие в толще снежного покрова и приводящие к переходу снега из одного физического состояния в другое. Также не до конца были решены вопросы теплопроводности, воздухо- и газопроницаемости снежной толщи, зависимость указанных параметров от плотности. Даже распределение снежного покрова по поверхности планеты еще нуждалось в наблюдениях и уточнениях. И что еще более важно: не были единой методики для таких исследований.
Как мы сказали выше, о необходимости всестороннего изучения снежного покрова настаивал Александр Воейков. Дело в том, что снежный покров является важным климатообразующим фактором. Будучи, с одной стороны, продуктом климата, он в то же время оказывает очень сильное влияние на метеорологические процессы, в силу чего и выступает в роли климатообразующего фактора. Причем, весьма существенного. Поверхность, покрытая снегом, резко отличается по своим свойствам от непокрытой поверхности. Как известно, снег обладает исключительно высокой отражательной способностью. Из общего количества поступающей на снежную поверхность лучистой энергии Солнца от 80% до 94% отражается обратно в мировое пространство. В то же время открытая почва без снега отражает только 10 - 30% солнечной энергии. Столь серьезное нарушение радиационного баланса, привносимого снегом, оказывает громадное влияние на температурный режим нижних слоев воздуха, а равно и на другие метеорологические явления. Данное обстоятельство даже получило название «снежная инверсия».
Из-за низкой теплопроводности снежного покрова нормальный теплообмен между почвой и атмосферой нарушается. Снежная прослойка как бы разрывает круговорот тепла в системе воздух-почва, и при образовании слоя снега достаточной толщины начинается «самостоятельная» жизнь почвы и воздуха. Причем, изолирующее влияние снежного покрова настолько велико, что, несмотря на низкие зимние температуры воздуха, под толстым снежным укрытием очень часто происходит оттаивание верхних горизонтов почвы, замерзших с осени (благодаря притоку накопленного за лето тепла с нижних слоев).
С другой стороны, холодный и малоподвижный слой воздуха над снегом способствует замедлению прогрева арктических масс, в силу чего антициклоническое состояние атмосферы над снежным покровом отличается большей устойчивостью. Эти же обстоятельства препятствуют проникновению циклонов. Соответственно, снежный покров оказывает влияние и на влажность воздуха, а равно на ветер, облачность, туманы и т.д. Кроме того, снег обладает плохой газопроницаемостью, из-за чего нарушается газообмен между почвой и атмосферой. Как правило, при снежном покрове отмечается увеличение в воздухе углекислого газа и озона.
Впрочем, несмотря на то, что первые исследования о влиянии снежного покрова на климат появились еще в 1870-х годах, спустя 70 лет (то есть к середине прошлого века) многие вопросы оставались мало проработанными, на что указывали советские ученые в первые послевоенные годы.
По понятным причинам в нашей стране вопросы «хионологии» были весьма актуальны. Особенно это касалось такого вопроса, как влияние снежного покрова на почвообразовательные процессы. Вплоть до конца 1940-х годов серьезных исследований на эту тему практически не было. Советские ученые понимали, что снежный покров создает совершенно своеобразный почвенный климат, резко отличающийся от участков, не покрытых снегом. Глубокое промерзание почв приводит к прекращению большинства биогеохимических процессов в почве и миграции почвенных вод. Под мощным снежным покровом процессы протекают совершенно иначе. Как показывали тогдашние наблюдения, даже на Крайнем Севере под двухметровыми сугробами промерзания почв не происходит. В лесах Средней полосы полуметровая толщина рыхлого снега также предохраняет почвы от промерзания. То есть мы вполне можем говорить об особом «подснежном климате» с равномерными температурами, держащимися в течение всего зимнего периода на отметке около нуля градусов.
Также наблюдения показывали, что в условиях талой почвы происходит конденсация паров воды из почвы в толще снежного покрова. Такая «откачка» воды из верхнего горизонта сказывается на миграции соляных растворов и процессах почвообразования. Например, было понятно, что снежный покров оказывает прямое влияние на количество гумуса в почве, включая и черноземы.
Соответственно, снежный покров оказывает влияние и на растительность. Так, урожайность озимых культур в значительной степени определяется условиями зимовки. В советской научной литературе данный вопрос был освещен досконально. Хуже обстояло дело с пониманием влияния снежного покрова на дикую растительность. Из-за неравномерности залегания снега в дикой природе происходил естественный отбор некоторых растений по степени их морозоустойчивости. Особенно рельефно это видно в некоторых частях тундры, где в местах ежегодного скопления снега приживаются растения более южных бореальных форм.
Однако чрезмерно толстый снежный покров может сыграть и отрицательную роль, поскольку в условиях положительных температур жизнедеятельность растений не прекращается. В отсутствии света растения в этих условиях быстро расходуют запасы углеводов и погибают от истощения. То есть толщина снежного покрова должна быть оптимальной – не слишком тонкой, но и не чрезмерно толстой. Это уже показали наблюдения над озимыми культурами, которые вымерзают в малоснежные зимы и выпревают, когда снега скапливается выше нормы. Кроме того, мощный снежный покров своей тяжестью способен привести к механическим повреждениям древесных растений. Такое часто наблюдается в горах, когда некоторые деревья не могут достичь своего нормального взрослого состояния. К сожалению, немногие наши ботаники придавали серьезное значение данному фактору.
В то же время советские ученые, призывавшие к исследованию вопросов «хионологии», понимали, что перед ними – громадное поле деятельности, требующее объединение усилий представителей самых разных научных дисциплин. Была уверенность, что через управление снежным покровом можно оказывать влияние на климат и менять природные процессы в нужную нам сторону. Снежный покров мыслился неким рычагом, позволявшим влиять на целый ряд природных явлений. Полагаем, что в наше время, когда климатическая тема обострилась до предела, эти вопросы становятся еще более актуальными, чем это было в послевоенные годы.
Николай Нестеров
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии