География | Қазақстан территориясында шаңды дауылға зерттеулер жүргізу

Кіріспе
Жылдамдығы секунднына 10 метрден асатын, күшті желмен көтерілген, қалындығы 100 метрден асатын атмосфера қабатына енген шаң-тозаңдар ағыны – шанды борандарға жатқызылады.
Шаңды дауы пайда болу үшін екі жағдай қажет, яғни күшті жел және топырақтың борпылдақ болуы. Кеуіп қалған топырақ пен шөптің сирек өсетін жерлерінде, 8-10 м/с жел жылдамдығында байқалады. Басқа кездерде желдің жылдамдығы 20 м/с-тан асса да байқалмауы мүмкін. Оның негізгі себебі топырақ бетіндегі 20 см су қоры мен оның құрылымы емес сонымен қатар оның кедір-бұдырлығы және термикалық тұрақтылығы болып табылады.
Осы жұмысты зерттеулері бойынша қорыта келетін болсақ 1997 жылы өте ұзаққа созылған шаңды дауыл байқалмаған. Қазақстан территориясында батыста, солтүстікте және оңтүстікте байқалған. Шаңды дауылдың жылы кезеңге қалыптасуы, топырақтың кебуі және топырақ бетін жел соғып құнарсыздандыруынан шаңды дауыл қалыптасады.
Шаңды дауылдардың мамыр мен маусымда пайда болуы мередиональды процестер мен сипатталады, солтүстік батыс, солтүстік және ультрополярлы енулермен жақсы көрсетілген.
Шаңды дауылдар шілде мен тамыз айларында пайда болатынынын синоптикалық процес зональді процестер басымдылығымен өзгешеленеді.
1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ
Жылдамдығы секунднына 10 метрден асатын, күшті желмен көтерілген, қалындығы 100 метрден асатын атмосфера қабатына енген шаң-тозаңдар ағыны – шанды борандарға жатқызылады.
Шанды борандар әсерінен жер, топырақ құнарсызданады (дефляция процессі), өсімдіктерді шаң басып, оларды бүлінуге ушыратады. Шанды борандар құм кешуіне себеп болады. Шанды борандардын күштілігі желдін жылдамдығына, топырақ түріне және онын кұрғағтылығына , атмосфералыққысымның жоғары-төмендігіне байланысты. Атмосфералық қысым аз, төмен аудандарда шанды борандар қою келеді. Жел режимі де шанды дауылды туғызытын метереологиялық факторлардың бірі. Құрлық үстінде жел жылдамдығының максимумы – 14 сағат маңында, минимумы – түнде немесе таңертен байқауына байланысты, шаңды даул көбінесе күндізгі уақытта байқалады да, оның максималды жылдамдылығы желдің максимум жылдамдығымен сәйкес келеді. Шанды борандардың туруы ауданның табиғи ерекшеліктерімен қатар, өндірістік кешендердін игерілу дәрежесіне де байланысты. Мысалы, асфальталған жолдар салынбай жатқан жерлерде шанды борандар өте күшті болады /1/.
Шен мен кұмның мөлшерінің күшті желмен тасымалдануы әдетте шөл және далаллы жерлерде байқалатын кұбылыс. Шөлді жерді өсімдіктен таза және қурғақ болуы атмосферадағы шанның негізіг көзі болып табылады. Шанды даул кезінде көріну қашықтығы айтарлықтай нашарлайды, сонымен қатар шаң , шандану көзімен (кейде мыңдаған километірге дейін) алыстағы үлкен ауданға атмосферадан бірнеше млн. тонналап түседі. шанды даул АҚШ-та ,Қытайда, ОАР-да, Сахара мен Гоби шөлінде, Орта Азиялық шөлді жерінде, сонымен қатар Туран ойпатында көптеп байқалады /2/.
Мысалы, 1968 жылы 16 қантарда жел жылдамдығы 34 м/с кезінде Ираннан Ашхабадтқа тасымалданған шаң бұлтының биіктігі 9 км жеткен, соның нәтижесінде әр 1 га жерге 20-30 т шаң түскен. Ірі шаң ошағы болып табылатын Сахара шөлінен әр жаз сайын пассат желімен Атлант мұхитына 60 млн тоннадан 200 млн тоннаға дейін шаң түседі (атмосфераның шанымен қараңғы болуына байланысты мұхиттың бұл бөлігі қаранғылық теңіз деп аталып кеткен). Арал манынң антропогенді шөлдерімен шанды даулдың қуатты ошағы пайда болды, әсіресе Арал теңізінің солтүстік-шығыс жағалауын жатқызуға болады. 1990 жылғы космос суреттерінен алынған мәліметтер бойынша, тасымалданатын шанның жалпы массасы 90 млн тоннаға жеткен /3/.
Өзінің ауқымымен зардаптары жөнімен бұл кұбылыс аса ірі апатты жағдайлармен шамала. 1928 жылы сәуірде Украинаның орманында – далалы облыстарында болған шаң дауылы кезінде жел мен бірге аспанға 1 млн шаршы километр алқаптан 15 млн тоннадан аса қара топырақ көтерілген. Румыния мен Польшадағы 6 млн шаршы километр алқапқа қонған. Украинаның үстінде шаң 700 м дейін көтерілген. Украинаның далалы облыстарында қара топырақ қабатының қалындылығы осы дауылдан кейін 10-15 см кеміген.
Шанды дауыл кезінде тропосфераның төменгі жартысының жағдайы және циркуляциялық факторлар – оның пайда болуынын бірден - бір негізгі себебі. В. А. Волеваха көріну қашықтығыының нашарлануы 1 км және одан төмен ұзақтығы 6 сағат және одан жоғары шанды даул кезіндегі төменгі тропосфераның жағдайын зерттеген. Автор бұл дауылды күшті деп санаған. Шанды даул кезінде шекаралық қабатының стратификациясы, турбулентілігі, ылғалдылығы, және тропосфераның төменгі жартысныдағы желдін биіктік бойынша өлшенуі қарастырылған. Оның тұжырымы бойынша шанды даулдың периоды жер бетіндегі және еркін атмосферадағы желдің өзіндік пайдй болу режиммімен байқалады, яғни биіктік бойынша жел бағытының айтарлықтай өзгеріумен. Оның күшею құрылымы көбінесе төмен 2 км денгейінде сипатталады.
Үлкен ауданды қатынаған шанды даул кезінде тропосфераның төменгі жартысында жел жылдамдығы 30 м/с – пен жылжу ағыны пайда ьолады, оның екі 500 км – ден , вертикальды қуаттылығы 1,5-2 км-ден аспайды /4,5,6/.
Желмен бірге жерден көтерілетін топырақтың құрылы мен түсіне орай олар қара дауыл ( қара топырақты жерлерде), бұлар негізінен Ресейдің европолық бөлігінің оңтүстік және оңтүстік-шығыс оьлыстарына, Башқұрстанға, Орынбор облысына тән; сондай-ақ Орта Азияда болатын қоңыр немесе сары (саз бен кұамдауыт жерлерде) дауыл; Орта Азияның ( Иран мен Ауғастандағы) шөл және шөлейіт аймақтарына тәң қызыл ( темір тотығымен араласқан қызыл тусті жерлерде )дауыл; Түркіменстанның, еділ бойының, Қалмақстанның бірқатар аудандарына тән ақ ( сорлы жерлерде) дауыл болып бөлінеді. Желмен ілесіп ұшқан шең жел бәсендеген тұсөқа жинала береді. Украинаның оңтүстік батысында, Донның орта шенінде, Хопром және Медведица өзендерінің аралығында қалындылығы бірнеше метірден асатын осындай құм шөгінділері бар. Қар аз түскен жылдары топырағы борпылдақ әрі қурғақ келетін еліміздіәң өңтұстік – шығыс аудандарында қыста қатты жел тұрып, үздіксіз соққан жағдайда кысқы қара дауылдар көтеріледі /7/.
Шанды борандар сипатын түсіну үшін ұсақ түйіршіктердін жер бетінен желмен көтеріліунің екі түрлі процесске байланыстылығын көрсетуге болады. Ауа мен топырақ тозандарының тығыздықтары мен және қозғалу жылдамдықтары әртұрлі болғандықтан топырақтын ұсақ бөлшектері жер бетінен көтеріліп ауаның ішіне енеді. Бұл Гемгольцтің толқын теориясыеа негізделген бірінші себеп. Бернулли теңдеуі бойынша, ағын трубкасының жылдамдылығы үлкен қимасында қысым аз да, ал жылдамдылығы бәсең қимасында қысым көп. Сондықтан топырақтың бөлек түйіршіктерінің жел үріп тұрған үстінде атмосфералық қысым аз да, ал ал астында атмосфералық қысым көп болуы нәтижесінде, топырақтың ұсақ бөлшектері жоғары көтеріліп ұшады. Бұл сальтация құбылысы деп аталатын екінші себеп. Бірінші жағдайда иопырақ түйіршекткрін жоғары көтеруші күш оның радиусының кубына, екінші жағдайда квадратына пропорционал болғандықтан, бұл процесс желдің әр түрлі кұштерінде орын алады. Бұл борандағы тозандар көзге көрінбейтін өте ұсақ бөлшектерден тұрады. Сондықтан жел тұрғанда түйіршектер жер бетінен ең алдымен бірінші себеп бойынша көтеріледі. Құм бетінің толқын тәрізденіп жатуы буған дәлел бола алады /1/.
Топырақтың құрылымы және ылғандану дәрежесі, өсімдіктің жамылғысының бар не жоқ болуы, сондай-ақ орографиялық ерекшеліктер шанды дауылдың пайда болуына елеулі әсер етеді. Мысалы, ылғал топырақтың 0-20 см қабатында ылғал 25 мм ден көп болғанда да, желдің жылдамдығы 15 м/с шанды дауыл пайда ьолады, ал ылғалдылық 10 мм төмен болғанда, желдің жылдамдылығы 8-10 м/с пайда болады. Ауаның елеулі тұрақсыз жағдайында шаң және құм бөлшектері конвективті аралусыдың әсерінен жер бетінен үлкен биіктігіне көтеріледі. Шанды дауылдың горизантальді созылған ауданды қамтуы өте әр тұрлі – бірнеше жүздеген метрден мындаған километірге дейін және одан да ұзақ, ал вертикалды созылуы жүздеген метрден бірнеше километрге дейін. Атмосфераның вертикальді шандануы 6-7 км дейін жетуі мүмкін.
1970 жылы және 1994 жылдары ҚазҒЗГИ –дің құмды шөлде – дауылға жүргізілген экспедициясының далалық өлшеулері атмосфераға жақын қабаттағы құм шығының вертикальді профилін аңықтауға мүмкіндік берді.
Жалпы шаңды дауылды шартты түрде 2 топқа бөлуге болады: найзағай мен дауылдың бірге болуімен байланысты – қысқа уақытта және барикалық системадағы желдің күшеюіне байланысты – узақ уақытта шаңды дауыл. Шаңды дауыл 2 топқа бөлу оның жылдық жолында максимумы ерте көктемде және найзағаймен байланысты жаздың соңында болуына негізделген. Максимумын былай түсіндірүге болады: жылдың бұл уақыттында жыртылған даланың көпшілік бөлігінде шөп жамылғысының болмауы. Шанды дауылдың сол сияқты ыстық желдің (аңызақ жел) тәуліктің жолы жақсы аңықталған. Оны былай тусіндіруге болады: шанды дауыл күндіз тек ғана пайда болмайды, сонымен қатар күндізгі уақытта топырақтың құрғаумен де байланысты. Көптеген ғалымдар шаңды дауылдың пайда болуының физикалық механизімін зерртеумен айналысқан. П.С. Захаровтың зертеулері бойынша мөлшері 500 мкм – ден үлкен топырақ бөлшектері әдетте желмен секіріп тосылмандады. Желдің жылдамдығына тәуелді түрде және турбуленттіктің сиаптына байланысты бұл бөлшектер белгілі бір биіктікке дейін көтеріледі, (бірнеше сантиметрден бірнеше метрге дейін) және бер бетіне ақырындап түседі. Екпенді желмен олар қайта ауға көтеріледі. Шанның концентрациясы биіктік бойынша тез азаяды. А. Г. Гаелдің мәліметтері бойынша 1,5 м биіктікке жылдамдылығы 9 м/с желмен шаңның 85 % ауа қабатының 10 см биіктікке дейінгі қабатына тасымалданады. С.С. Харитоновтың зертеулері бойынша биіктік бойынша шаңдану өзгеруі 3 м 10 м дейінгі аралықта 4-5 есе төмендейді. Радиусы 50 мкм төмен шаң бөлшекткрі желмен үлкен биіктікке көтерілуі және алыс арақашықтыққа тасылмалдауы мүмкін. Кіші бөлшектердің аз бөлігі 1,5-2 км дейін көтерілуі мүмкін және ауа ағындармен 100–деген кейде 1000–ған километрге тасымалданады. Шаңның тасымалдануы кезінде олардың қайта сұрыпталуы жүреді; яғни ауыр бөлшектер шаң ошағына жақын жерге түседі, ал жеңіл бөлшектер алысқа тасылманады /8/.
Жел жылдамдығы 15 м/с немесе одан жоғары, ұзақтығы 12 сағат және одан жоғары, көріну қашықтығының нашарлануы 50 м дейін болатын шаңды дауыл күшті және қарқынды болып саналады. Мұндай дауылдар ерекше қауіпті деп аталады (ЕҚҚ). Қауыпты құбылыста қоңыржай дауылдың жылдамдығы 10-14 м/с, узақтығы 3 сағаттан 12 сағатқа дейін, көріну қашықтығы 1 км-ден 50 м дейін нашарлайды. Ұзақтығы 3 сағаттан аз, желдің күші 10 м/с және одан төмен , көріну қашықтығы 1 км және одан жоғары шаңды дауыл әлсіз деп есептеді:
Зерттеулер дауылдың пайда болу ықтималдығы жауынсыз кезеңнің узақтығына байланысын көрсетеді. Бақылау материалдарын сараптау көрсеткендей шаңды дауылдар жауынсыз кезенге яғни жауын жаумаған немесе оның мөлшері тәулігіне 5 мм кем, уақыты бірнеше сағаттан бірнеше айларға созылатын кезенде пайда болады.
Синоптикалық көзқарас бқйынша шаңды дауылдың 3 түрі бар; фронтальді, дауылды зона және термиялық депрессия. Шаңды дауылдар өте кең таралған, олар полярлы облыстардан басқа құрлық, экватор үстінде байқалады және жылдың әр түрлі маусымда пайда болады. Шілде айында шаңды даул Қазақстанда синоптикалық процестің 2 түрмен пайда болады. Бірінші түрі Арал теңізінің аймағында, Монғолия аймағында Қазақстанның оңтүстік – батыс бөлігінде пайда болатын шаңды дауылға жағдай жасайтын антициклон орнығады. Синоптикалық процесстің екінші түрі зертелетін территориялардағы циклон әрекетінің басымдылығымен сипатталады.
Республиканың үлкен болігінде ауа – райының қалыптасу жағдайында негізгі циклонның орын ауыстыруы желдің солтүстік – батыс бағыттан соғуын туғызады. Оның сыртында артикалық ауа таралады. Қазақстанның шығысында термобарикалық градиенттің өсуі мен шаңды дауылдың пайда болуы туады. Синоптикалық процесстерді сараптау Қазақстанда пайда болатын шаңды дауылдар туралы келесі қорытынды шығарады. Мамыр және маусым аралығында пайда болатын шаңды даул меридианальды процесстермен, айтылып кеткен солтүстік- батыс және ультрополярдың басып енуімен сипатталады. Майда атмосфералық процесстің екінші түрі, маусымда бірінші түрі болады.
Көбінесе шаңды дауыл Қарақұм; Мойынқұм, Бетпақдаланың құмды массивінде аңықталған синоптикалық жағдайлармен пайда болады. Қарашадан наурызға дейін шаңды дауылдың пайда болу ықтималдылығы станциялардың көптілігінде аз, Кызылорда мен Жосалы станциясының ерекшіліктеріне байланысты оның пайда болу ықтималдылығы жоғары, Қазақстан бойынша бақылаулардың көпжылдық реті шаңды дауылдың таралу күндерінің саны айтарлыктай біркелкі емес екенін көрсетеді. Мысалы, Қарағанды облысының бір станциясында 6-дан 26 дейінгі жағдайлар байқалған. Шаңды дауылдың тәуліктік жолы қатан турде аңықталған, яғни максимумы 13 сағатпен 17 сағат аралығында, ал минимумы ерте теңертен және түннің кеш уақытында байқалады. Орал, Актөбе, Ақмола, Семей, Атбасар, Қарағанды, Қостанай станцияларда шаңды дауыл әрдайым 10 сағатта басталып 20 сағат маңында токтайды. Бірақ Жосалы станцияда шаңды дауылдың көп мөлшері 8 сағатта байқалады. Алматы станцияда шаңды даул өзінің себебімен тәулікті екінші жартысында байқалады. Шаңды даулдың көпшілік жағдайлары қысқы уақытты болып келеді (15-45 минут). Узақтығы 6-7 сағат шаңды дауыл Қазақстанның ........