Оценка первичного дифференцированного распределения вещества и энергии и первое субстанциональное доопределение экотопов

Под первичным распределением понимается дифференцированное распространение (приход) разного рода вещества, в том числе техногенных загрязнителей в результате латеральных перемещений содержащих их воздушных и водных (на шельфе, во внутренних водоемах) масс, прямо не зависимых от силы тяжести и связанных с различиями в давлении, температурных и плотностных характеристиках этих масс вдоль нижней границы «свободной» атмосферы или гидросферы, т. е. там, где они проникают в ЛГО и становятся «несвободными» — зависимыми от рельефа ЗП. Считать это распределение равномерным, принимая во внимание не кратковременные (в частности, кислотные или радиоактивные) дожди, а выпадение атмосферных осадков в течение длительного промежутка времени (сезона, года, нескольких, десятков, сотен или тысяч лет), нет оснований. Различная циркуляционная экспозиция экотопов даже на равнинах, в условиях неконтрастного рельефа ЗП, существенно влияет на дифференциацию суммарного количества осадков и, следовательно, выпадающих с ними загрязнителей. Так, показатели циркуляционной экспозиции для возвышенностей европейской России изменяют количество атмосферных осадков на 16% их годовой суммы. Угол встречи ЗП с влажными ветрами определяет увеличение осадков на западных фронтальных склонах на 14%, а уменьшение осадков на восточных теневых склонах на 23% (И. А. Береснева, Л. П. Данилова, 1954).

Качественная оценка первичного загрязнения осуществляется в результате анализа следующих геотопологических параметров, которые в своей совокупности характеризуют циркуляционную экспозицию: Н (ху), Нх, у), Q⁰ и Кг. Два первых отражают своеобразную «парусность» местоположений, третий — положение «паруса» относительно преобладающих латеральных потоков, а четвертый — его форму в плане (если условно считать парус сделанным из жесткого материала). На первичное распределение загрязнителей форма в профиле существенно не влияет. Раздельное влияние третьего и четвертого факторов без специальных гидроили аэродинамических исследовании оценить трудно, поэтому для них обоих в табл. 35 составлен единый бонитировочный ряд.

Допускается, что сублатеральные потоки лишь привносят в местоположение отдельные вещественные или энергетические составляющие. Объем этих составляющих, привнесенных и «захваченных» самим местоположением и всеми его геокомпонентами, определяется их суммарными «адсорбирующими» способностями. Данные способности в значительной мере контролируются геотопологическими свойствами, так как именно они в первую очередь обеспечивают через «тесноту» и продолжительность прямых контактов более устойчивых составляющих ландшафта с перемещающимися водными и воздушными массами переход находящихся в этих массах ингредиентов в геокомплекс или «захват» их его относительно стабильными геокомпонентами (литогенной основой, почвенно-растительным покровом). Та часть энергетических и вещественных ингредиентов, которая осталась «не захваченной и не усвоенной» каждым данным местоположением, проходит через него транзитом, не оказывая какого-либо воздействия на геокомплекс и его геокомпоненты. Вместе с тем нельзя хотя бы теоретически игнорировать обратное воздействие местоположения на проходящие через него массы. Пока можно говорить лишь о балансе того или иного ингредиента, приходная и расходная составляющие которого растут при увеличении «тесноты» и продолжительности прямых контактов между перемещаемыми и относительно стабильными массами в границах экотопа, а знак и значение баланса определяются различиями показателей данного ингредиента в массах этих двух категорий.

Рассматривая высоту в качестве одного из геотопологических факторов первичного распределения, следует отметить, что чем выше расположен экотоп по сравнению с другими смежными и расположенными на одном склоне экотопами, тем большая часть латерально перемещаемых воздушных или водных масс приходит с ним в соприкосновение и улавливается находящимися в его границах геокомпонентами и геокомплексом в целом. Об этом, в частности, свидетельствует существенное увеличение атмосферных осадков с высотой на наветренных склонах в горах. И даже на равнине, по И. А. Бересневой и Л. П. Даниловой (1954), 100 м относительной высоты склонов увеличивают среднюю сумму осадков на 10—20%. По этим же данным, их возрастание фиксируется даже на таких невысоких возвышенностях, как Невельская гряда и Силурийское плато, а над Среднерусской, Приволжской и другими крупными возвышенностями осадков выпадает на 100— 150 мм больше, чем на окружающих их низменностях, что при общем их незначительном количестве составляет немалую долю.

Более низкие экотопы чаще всего оказываются в частичной или полной тени расположенных на пути следования сублатеральных геопотоков водоразделов, возвышенностей, горных град и отрогов.

В связи с этим в табл. 37 в первом бонитировочном ряду максимальный балл по приходу в экотопы субстанции, оцениваемый по их положению по вертикали (+8), придается верхним привершинным и вдольгребневым экотопам, а минимальные значения прихода загрязнителей присваиваются вдолькилевым (+ 3), нижним привершинным (+ 2) и плосковершинным (+ 1) экотопам. Расположенные между названными значения баллов (от +4 до +7) характеризуют собственно склоновые поверхности, которые обычно располагаются сверху вниз в определенной последовательности: фасы —> уступы —> площадки —> подножия. При составлении бонитировочных таблиц на конкретные территории данная последовательность может быть изменена в соответствии с реальным их гипсоили батиметрическим положением и/или добавлена теми категориями экотопов, которые повторяются на профиле (например, на лестницах террас разного генезиса).

Кроме высоты «парусность» определяется уклонами создавшей данный экотоп ЭП, встречающей латеральный поток. Чем больше характеризующие ее значения | Я'(х, у) |, тем значительнее ее контакт с субгоризонтально перемещающимися массами, что и отражено во втором бонитировочном раду в табл. 37. В нем, как и в первом бонитировочном раду, составленном в соответствии с вертикальным положением экотопов | Н (х, у) |, дана качественная оценка прихода вещества и энергии, приносимых сублатеральными потоками, только в пределы фронтальных местоположений. Для боковых и тем более подветренных местоположений этот приход ниже и это уменьшение должно проявиться на стадии суммирования, проведенной с учетом влияния на приход двух других факторов, описываемых параметрами Q° и Кг.

Уклоны плосковершинных нижних и верхних экотопов (+1) и площадок (+2) минимальны. Среди нижних и верхних привершинных, вдольгребневых и вдолькилевых экотопов более пологие те из них, которым присваивается балл +3. Более крутые одноименные экотопы характеризуются большим приходом субстанции и соответственно оцениваются баллом +4. Среди собственно склоновых вслед за площадками фасы и подножия по крутизне характеризуются одним и тем же баллом (+5), так как различия в их уклонах неизвестны. И самыми крутыми во втором бонитировочном раду являются уступы (+6).

Несколько по-иному оценивается первичное распределение с учетом угла встречи и горизонтальной кривизны, диапазон которых превышает различия в баллах, присвоенных по первым двум признакам. Приход загрязнителей прежде всего зависит от угла встречи ЭП с переносящими их воздушными и водными потоками, который меняется от 180 до 135° на фронтальных, от 135 до 45° на боковых и от 45 до 0° на подветренных экотопах. На эту зависимость накладывается то существенное влияние на первичное распределение, которое оказывает на него форма экотопов в плане. Фронтальные экотопы выступают в роли латеральных барьеров с резким уменьшением скорости и увеличением поверхностной плотности потоков. Барьерный эффект существенно контролируется их формой по латерали, возрастая на вогнутых и снижаясь на выпуклых в плане местоположениях.

Боковые экотопы также по-разному воздействуют на приход и расход загрязнителей с сублатеральными потоками. В связи с тем что выпуклые в плане экотопы увеличивают поверхностную плотность и скорость огибающего препятствие или сужающегося потока, расходная составляющая на них может превышать приходную часть баланса (о чем свидетельствуют, например, промоины в узких местах на шельфе между островами и полуостровами), для которой предусмотрена минимальная оценка (+1).

Тыловые экотопы выступают в качестве подветренных зон или открытых для соединения двух его струй сбоку и частичной аккумуляции транспортируемых компонентов РП или полностью изолированных от них сбоку РП. Предусматривается и промежуточный вариант — экотопы РП.

С разделением тепломассопереноса на первичное и вторичное распределение его в ЛГО связана необходимость двойного субстанционального доопределения экотопов. Первое характеризует каждый экотоп в отношении прихода в него вещества и энергии из окружающей среды, транспортируемого сублатеральными потоками. Второе субстанциональное доопределение направлено на оценку приходной и расходной частей и всего баланса интересующих нас компонентов, которые отличают этот экотоп от других смежных и удаленных от него местоположений в конкретной геосистеме, и эти отличия связаны с вторичным распределением или перераспределением вещества и энергии, транспортируемых нисходящими системообразующими геопотоками по ЗП и в ее ближайшей окрестности. В одних случаях требуется оценить приход техногенных загрязнителей со стороны отстоящих на разных расстояниях САВ, например, АЭС, металлургического комбината, в частности, в зимний период, когда перераспределение вредных веществ осуществляется замедленно или не происходит вообще, и их концентрация может быть установлена в снежном покрове, выпавшем за известный короткий отрезок времени. Ее замеренные значения в репрезентативных точках будут отражать тот фон первичного распределения, отклонения от которого могут быть уже истолкованы как результат перераспределения. Особенно четко перераспределение может быть зафиксировано после равномерного для всей изучаемой территории прихода компонентов, например, с радиоактивным или кислотным дождем.

Опираясь на проведенные по косвенным геотопологическим данным оценки по приходу вещества и энергии, перенесенных сублатеральными потоками из окружающей среды, каждое из местоположений может получить первое субстанциональное доопределение. В нем указываются критерии оценки первичного распределения и качественная оценка привноса вещества в пределы определяемого экотопа в виде балла, отнесенного к общему числу баллов в составленном по каждому данному критерию бонитировочном ряду в табл. 37.

Например, экотоп Р₅_₂ Б по отношению к первичному распределению или приходу вещества и энергии из окружающей среды имеет первое субстанциональное доопределение, которое записывается следующим образом: [Н (ху)—(-0,3]; [|Н^,(х, у)| — +0,6]; [(Q°, Кг)—1−0,6].

Оно свидетельствует о том, что если по первому геотопологическому критерию данное местоположение относится к тем категориям, которые обеднены поступающим в конкретную геосистему материалом, то по всем остальным критериям оно занимает положение, близкое к среднему по его приходу. Такое доопределение любого или всех экотопов нетрудно сформулировать на основании трех рядов в бонитировочной табл. 37.