Жизнь и деятельность человека во все времена была тесно связана с водой, этим и объясняется стремление предвидеть и спрогнозировать представление о будущем состоянии водных объектов. Под гидрологическими прогнозами понимается научно обоснованное предсказание гидрологических явлений, т.е. тех природных явлений, которые возникают и сменяют друг друга на реках в процессе сезонных и других изменений погоды.
Все гидрологические явления на реках тесно связаны с климатом и условиями погоды, характером рельефа, растительным и почвенным покровом. Чтобы знать закономерности развития этих явлений, их взаимосвязь с другими явлениями природы, необходимо знание многих природных процессов. Вот почему гидрология, опираясь на общие законы физики, тесно связана также с другими естественными науками и в первую очередь с метеорологией и климатологией, изучающими погоду и климат, с гидрогеологией, изучающей подземные воды, с почвоведением, геоморфологией, изучающей формы рельефа земной поверхности.
Гидрологические прогнозы необходимы для эффективного управления водными ресурсами и смягчения последствий опасных природных явлений, таких как наводнения и засухи.
Рисунок 1 – Окрестности озера Червоное, июль 2015 года
Рисунок 2 – Затопления речными водами, весна 2013 года
Гидрологические прогнозы позволяют населению планировать свою деятельность и в случае необходимости своевременно предпринять действия для защиты своей жизни и имущества, а государственным органам управления разработать план действий в чрезвычайной ситуации и принять меры по предотвращению отрицательных последствий опасных явлений или существенно снизить материальный ущерб, причиняемый реками.
Белгидромет – единственное в Беларуси учреждение, которое занимается гидрологическим прогнозированием.
Расчет гидрологических прогнозов производится на основании соответствующих методик, где используются эмпирические формулы и корреляционные зависимости, представляющие все фазы водного баланса речного бассейна. Для расчета прогнозов необходимы гидрометеорологические данные об осадках, высоте снежного покрова и запасах воды в снеге, о температуре воздуха, запасах влаги в почве, промерзании почвы, об уровнях и расходах воды. Источником получения указанных выше данных является государственная сеть гидрометеорологических наблюдений.
Рисунок 3 – Гидрометеорологическая сеть Беларуси
Рисунок 4 – Измерение расхода воды на посту Свислочь-Хмелевка
В настоящее время гидрометеорологические наблюдения осуществляются на 112 гидрологических постах и 67 метеорологических станциях. Дополнительно информация поступает с водомерных постов соседних государств: России, Украины, Литвы, Латвии, Польши, т.к. большинство рек, протекающих по территории нашей республики, за исключением Березины, являются трансграничными, и для анализа гидрологической ситуации необходимо располагать данными по всей длине реки.
Рисунок 5 – Карты с данными спутниковой информации совместно с данными наземных наблюдений
Наряду с наземными наблюдениями все большее значение приобретает использование данных измерений полярно-орбитальных и геостационарных спутников дистанционного зондирования Земли. Использование съемок из космоса и привлечение спутниковых данных совместно с наземной информацией дают возможность повысить объективность, точность и частоту наблюдений, позволяют существенно усовершенствовать методы оперативного контроля над состоянием рек при развитии опасных явлений. Эти данные необходимы для анализа текущей обстановки на реках, а также для составления гидрологических прогнозов.
В зависимости от промежутка времени, на который рассчитан прогноз, различают прогнозы краткосрочные, с заблаговременностью 1-2 дня и долгосрочные с заблаговременностью свыше 10 дней. Заблаговременность и качество гидрологических прогнозов зависят от заблаговременности и качества прогноза погоды, степени влияния погодных условий на прогнозируемое явление.
По видам различают гидрологические прогнозы элементов водного режима и прогнозы ледовых явлений. В Белгидромете составляются следующие гидрологические прогнозы:
- сроков вскрытия рек Беларуси;
- максимальных уровней воды весеннего половодья;
- весеннего притока воды в водохранилища;
- хода уровней воды на спаде весеннего половодья;
- сроков освобождения пойменных земель от весенних вод;
- минимальных уровней воды судоходных рек в навигационный период;
- сроков появления плавучего льда на реках Беларуси.
Наиболее важными среди гидрологических прогнозов являются прогнозы максимальных уровней воды, так как высокие уровни воды могут вызывать значительное затопление местности (наводнения). Размеры ущерба при наводнениях зависят от многих причин: высоты и продолжительности стояния высоких уровней воды, площади затопления, времени затопления (весной, летом или зимой), своевременности принятия мер защиты. Мировой опыт показывает, что затраты на прогнозирование и обеспечение готовности к природным событиям чрезвычайного характера в 15 раз меньше по сравнению с предотвращением ущерба.
В Беларуси весной 1999 года специалисты Белгидромета спрогнозировали и своевременно предупредили население, государственные и местные органы власти о формировании в бассейне реки Припять высокого половодья и ожидаемом затоплении населенных пунктов в ряде районов Брестской и Гомельской областях. В результате чего были приняты соответствующие меры по снижению ущерба имуществу населения, отраслей экономики и окружающей среде. Примером также может быть и весна 2010 и 2013 годов, когда с большой заблаговременностью были спрогнозированы высокие паводки на реках, что позволило населению и соответствующим органам власти своевременно принять меры по минимизации ущерба от разлива рек.
Рисунок 6 – Карта затоплений речными водами весной 2010 года
Рисунок 7 – Карта затоплений речными водами весной 2013 года
Ежегодно в Беларуси выпускается около 300 гидрологических прогнозов важнейших элементов режима рек, оправдываемость их в последние годы составила в среднем 98%. Необходимо отметить, что абсолютно точных прогнозов быть не может, поскольку в используемых расчетных уравнениях существует неопределенность, которая никогда не исчезнет. Стопроцентно можно предсказать восход и заход солнца через десять тысяч лет, но это астрономические факторы, а в гидрологии и в метеорологии наблюдается стохастичность процессов.
Зубчёнок Е.Е.,
начальник отдела гидрологических прогнозов
службы гидрологии и агрометеорологии,
Белгидромета