Одно из эффективных направлений международного сотрудничества, в том числе на территории России, – это организация региональных проектов, включающих серьезную экспериментальную часть. Наравне с прочими* выделяются такие крупные глобальные и региональные программы как Курские международные атмосферно-гидросферные эксперименты – КУРЭКС-1988 и КУРЭКС-1991, проведенные на Курской биосферной станции Института географии РАН / АН СССР. Об особенностях этих работ рассказал один из организаторов и активных участников экспериментов КУРЭКС, гидролог Института географии РАН Александр Георгиади.
«Интерес к территории России и в более широком плане к Северной Евразии вызван тем, что геосистемы региона, занимая обширные пространства, весьма динамичны во времени и оказывают значительное влияние на окружающие регионы и глобальную систему Земли, – отмечает Александр Георгиади. – С другой стороны, они подвержены наиболее интенсивным воздействиям, связанным с изменением климата Земли. В 1987-88 и 1990-91 гидрологические годы (начинающиеся в октябре) в рамках Всемирной программы исследования климата осуществлялась серия экспериментов КУРЭКС («Курский эксперимент») по программе «Гидрология и атмосферные процессы» и в рамках двустороннего сотрудничества между Российской академией наук и НАСА, – продолжает ученый. – Основная их цель состояла в параметризации подсеточных процессов влаго- и теплообмена в масштабе ячейки модели климата (10000-20000 км2), которая была использована и для картирования водного и теплового балансов. Эксперименты серии КУРЭКС продолжили ряд аналогичных экспериментов, проведенных в США, Франции и других странах. Они базировались на Курской биосферной станции ИГ РАН, и наш Институт был базовым учреждением в разработке логистики и научного содержания программы».
Научная программа исследований имела комплексный характер и наряду с элементами водного и теплового баланса включала изучение целого спектра их факторов (растительность, почва и др.). В качестве объекта экспериментальных исследований были выбраны речные бассейны разного порядка системы Днепра: р. Сейм до Рыльска и Льгова (бассейны масштаба ячейки модели климата) и верховья р. Полной, где размещались основные экспериментальные объекты (рис. 1). Такой гидрологический подход вполне оправдал себя и используется во многих крупных международных программах.
Рис. 1. Основные экспериментальные участки в окрестностях Курской биосферной станции ИГ РАН (а) и расположенные вокруг нее типичные сельскохозяйственные ландшафты (б).
В экспериментах участвовало до 200 специалистов из 25 институтов СССР (включая Институт географии АН СССР – координатора экспериментов, Институт физики атмосферы АН СССР, Институт водных проблем АН СССР, Институт радиотехники и электроники АН СССР, Географический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Государственный гидрологический институт, Агрофизический институт и других, а также из более чем десятка институтов и университетов Польши, ГДР, Чехословакии, Болгарии, Венгрии, Китая, Вьетнама, Кубы, США, Японии и других стран).
«Река Сейм (Курский модельный полигон) протекает в лесостепной зоне Среднерусской возвышенности, что позволяет исследовать довольно неоднородную, но не слишком пересеченную поверхность, – говории Александр Георгиади. – Этот бассейн является районом интенсивного земледелия – 72% его площади распахивается. Особый ландшафт образует система широких пойм, унаследованных от мощных ледниковых рек, занимающих 10% территории. На населенные пункты, дороги, пастбища, балки и овраги приходится 3% территории. На водоразделах грунтовые воды глубоки (15-20 м и более), а на поймах они залегают вблизи поверхности. Преобладают почвы трех типов: темно-серые и серые лесные на севере и западе, черноземы на юге и востоке».
Программа эксперимента основывалась на следующих принципах:
1. Комбинации постоянных сетевых наблюдений со специально организованными экспериментальными участками.
2. Параметризация процессов и подбор коэффициентов в моделях дифференцированы по геосистемам (ландшафтным выделам): соответственно наблюдение размешались не по равномерной сети, а по основным типам природно-антропогенных геосистем. Это позволило сгруппировать наблюдения по экспериментальным участкам, где внутренние различия целиком определялись различиями в геосистемах.
3. Комбинации физических и биофизических измерений для вскрытия механизма процессов.
4. Комбинации спутниковых, авиационных и наземных маршрутных и точечных измерений.
5. Синхронизации спектрометрических, метеорологических, гидрологических (включая детальные определения водно- и теплофизических свойств почвы, в том числе в мерзлом состоянии) и фитометрических измерений; наряду с «вложенными» экспериментальными участками использовался «вложенный» временной интервал интенсивных наблюдений в разгар вегетационного сезона (40 дней, с 10 июня по 20 июля).
6. Исследование и учет пространственной изменчивости процессов внутри каждой из элементарных геосистем.
Результаты гидрологической интерпретации экспериментальных измерений и их использования для картирования элементов водного баланса и моделирования процессов были опубликованы в журналах и тематических сборниках в России, а также за рубежом, в том числе в виде отдельного выпуска международного журнала.
«Опыт организации и проведения экспериментов серии КУРЭКС был использован в дальнейшем при подготовке и реализации таких крупных международных программ как Сибирский региональный проект Глобального эксперимента по исследованию круговоротов энергии и воды в Азии (GAME) и Инициатива Партнерства в области наук о Земле в Северной Евразии (NEESPI), – говорит Александр Георгиади. – Становлению этих программ способствовали научно-технические связи, установленные в процессе подготовки и проведения экспериментов серии КУРЭКС между российскими и зарубежными специалистами».
* Помимо проектов КУРЭКС существуют Сибирский региональный проект Глобального эксперимента по исследованию круговоротов энергии и воды (Global Energy and Water Cycle Experiment – GEWEX) Всемирной программы исследования климата – WCRP) – GEWEX Asian Monsoon Experiment (GAME), Инициатива Партнерства в области наук о Земле в Северной Евразии (Northern Eurasian Earth Science Partnetships Initiative - NEESPI), Международный полярный год (International Polar Year – IPY), Глобальная палеогидрология суши (Global Continental Paleohydrology – GLOCOPH) и другие.
Литература по проекту КУРЭКС:
Georgiadi A.G., Yasinski S.V. et.al. 1990. Temporal and spatial variability of soil moisture reserves in a forest-steppe landscapes (based on KUREX-88 experiment). - In: Proc. of the Ljubljana Symp. April 1990). IAHS Publ. No.191, рр. 25-32.
Krenke A.N., Green A.M., Georgiadi A.G. 1990. KUREX-88 - Hydrology in atmospheric processes experiment. - In: Proc. of the Ljubljana Symposium, April 1990, IAHS Publ., No.191, рр. 5.1-5.17.
Remote Sensing Reviews. 1998. Vol. 17.
