Національна Академія наук України

Інститут географії

_________________________________________________________________

ВИХОВАНЕЦЬ Галина Володимирівна

УДК 551.435.32 + 551.351.2

СУЧАСНИЙ ЕОЛОВИЙ МОРФОГЕНЕЗ У БЕРЕГОВІЙ ЗОНІ МОРІВ

11.00.04 — геоморфологія та палеогеографія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора географічних наук

Одесса — 2004

Дисртацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі фізичної географії та природокористування Одеського національного університету ім. І.І.Мечникова.

Науковий консультант | доктор географічних наук, професор Шуйський Юрій Дмитрович, Одеський національний університет ім. І.І.Мечникова, завідувач кафедри |

Офіційні опоненти |

доктор географічних наук, член-кореспондент РАН Долотов Юрій Сергійович, Інститут Водних проблем Російської Академії наук (Москва, РФ), провідний науковий співробітник |

Доктор географічних наук, професор Московкін Володимир Михайлович, Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, професор |

Доктор географічних наук, старший науковий співробітник Матвіїшина Жанна Миколаївна, Інститут географії НАН України, завідувач відділу |

Провідна установа |

Інститут геологічних наук НАН України, м.Київ |

Захист відбудеться 25.05. 2004 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.163.02 Інституту географії Національної Академії наук за адресою: 01034, м.Київ-34, вул. Володимирська, 44.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотец Інституту географії НАН України за адресою: 01034, м.Київ-34, вул. Володимирська, 44.

Автореферат розісланий 23.04.2004 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат географічних наук,

старший науковий спіробітник Передерій В.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи обумовлена необхідністю створення теорії еолового морфогенезу на морському березі як складової частини загального еолового морфогенезу на підставі узагальнень матеріалів досліджень, рис, особливостей і закономірностей формування еолового рельєфу в пустелях і на морському березі, оцінки сучасного стану еолового рельєфу в умовах антропогенного впливу, глобальні зміни клімату включно, з метою подальшого удосконалення оптимального природокористування на морському березі.

Берегові еолові процеси цікавили природокористувачів з давніх часів. Тому, поряд зі спостереженнями й описами піщаних берегів у цілому, проводилися спостереження й описи також і берегових еолових форм. Ще в XІІІ столітті, у зв'язку з розвитком промисловості і сільського господарства, у низці держав Європи (Литва, Польща, Пруссія, Мекленбург, Данія, Фландрія й ін.) виникає значний практичний інтерес до цих форм. З тих пір проводяться спостереження, виміри, описи еолових форм рельєфу, накопичується фактичний матеріал, а одночасно – досвід досліджень. Пізніше, з XVІІІ століття, з'являються і розвиваються теоретичні уявлення й узагальнення про ці важливі природні об'єкти. Однак, незважаючи на накопичений величезний фактичний матеріал, на уявну простоту причин і механізмів еолового рельєфоутворення, дотепер не створено теорії еолового морфогенезу взагалі, а на морському березі – в тому числі. Насправді ця ситуація пов'язана зі складністю причин і механізмів еолового рельєфоутворення, оскільки еоловий морфогенез є багатофакторним і протікає по-різному в пустелях і на морському березі.

Україна – морська держава. Її територія омивається на протязі майже 2600 км водами Чорного й Азовського морів. З них приблизно вздовж 1000 км розташовуються піщані і гравійно-піщані бари, коси, пересипи, тераси різних типів і класів. На їх поверхні активно протікають еолові процеси і виникають еолові форми рельєфу. В даний час, у зв'язку з підвищенням чисельності населення, активізацією розвитку промисловості і сільського господарства ці форми берегового рельєфу широко освоюються й втягуються в економічну діяльність. Цей рельєф є важливою складовою частиною піщаних берегів, оскільки підтримує стійкість і загальне збереження від дестабілізуючих факторів, підтримує механізми вертикальних і горизонтальних деформацій берегового рельєфу, зберігає цілісність структури берегових ландшафтів, є важливим елементом екологічної системи, що забезпечує існування флори і фауни, є важливим елементом водно-болотних угідь, що сприяють біологічному різноманіттю на узбережжях Світового океану. Проте, дотепер сучасні берегові форми еолового рельєфу й еолових процесів взагалі досліджені гірше в порівнянні з формами хвильового, біогенного, термічного і хємогенного походження. Така ситуація поширена й в Україні. Зараз починають з'являтися нові результати еолових досліджень, однак, відставання залишається дуже великим, що істотно гальмує планування природокористування і його здійснення. Зберігається реальний ризик підриву природної літодинамічної системи піщаних берегів, порушення режиму їхнього розвитку, зниження стійкості і збереження берегів, розпаду їхньої ландшафтної структури, погіршення якості природних ресурсів. Висловлені доводи не викликають сумніву в актуальності теми даної дисертації.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Автор брала участь у якості відповідального і безпосереднього виконавця робіт, у розробці "Загальнодержавної Комплексної програми досліджень і використання Світового океану на 1991-1995 рр." (проект 1.04.15 "Морські береги") за завданням Держкомітету СРСР по науці і техніці, у розробці Міжнародної Програми "Управління якістю і захист природного середовища Чорного й Азовського морів" з доручення Кабінету Міністрів України від 01.08.1992 р. № 11833/14 (наказ Мінприроди України № 66 від 31.08.1992 р.), у розробці програми "Екологія моря" Національної Програми дослідження і використання ресурсів Азово-Чорноморського басейну, інших районів Світового океану на період до 2000 року (проект 5/1-5/2 БЕРЕГ) у 1994-1996 рр. (тема ГГФФГ-820, держ. рег. № 0195U002242/0195U023454). За регіональними науково-технічними програмами, у межах Причорноморського регіону виконувалися: дослідження літодинамічних процесів у береговій зоні північно-західної частини Чорного моря за завданням Мінжитлкомунгоспа УРСР (тема 14.02.610, держ. рег. № 01870083023); дослідження впливу берегозахисних гідротехнічних споруд на суміжні ділянки берегової зони і розробка захисту піщаних берегів новими методами штучних ландшафтів за завданням Мінжитлкомунгоспа УРСР (тема ГГФФГ-727, держ. рег. № 01890037959). За державною програмою Міністерства освіти України, автором виконувалася тема № 747 "Закономірності сучасного розвитку берегової зони морів України в умовах підвищеного антропогенного тиску і сучасних змін клімату" (держ. рег. № 0198U002242). Як член Міжнародного Географічного Союзу (Commіssіon of Coastal Systems of Іnternatіonal Geographіcal Unіon) здобувач брала участь у програмі "Береги Чорного моря" ("Coasts of the Black Sea") у 1991-1993 р. Також брала участь у програмі Європейського Союзу по збереженню берегів (EUCC) "Напрямки управління природою на берегах Європи" ("Dіrectіons іn European Coastal Management") у 1994-1995 р. і в програмі Європейської Федерації розвитку науки і технологій на берегах Європи (EUROCOAST Federatіon) "Різноманітність морських меж і берегового розвитку в Європі: соціоекономічні, технічні і природоохоронні аспекти" ("Sustaіnable waterfront and coastal developments іn Europe: socіoeconomіcs, technіcal and envіronmental aspects") у 1996-1999 р. На протязі часу наукової діяльності брала участь як виконавець і відповідальний виконавець у 17 науково-дослідних договірних і бюджетних темах.

Мета і задачі дослідження. Метою досліджень є розробка теорії еолового морфогенезу на морському березі.

Основними завданнями наукового дослідження є наступні:

q

q

q

q

q

q

q

Об'єкт дослідження - еолові форми рельєфу на поверхні піщаних прибережно-морських акумулятивних форм Світового океану.

Предмет дослідження - еоловий морфолітогенез у різноманітних природних і порушених господарською діяльністю умовах його формування, а також в умовах різніх географічних широтних зон, перманентної дії хвильового режиму, різних запасів наносів у береговій зоні та можливої глобальної зміни клімату і підйому рівня Світового океану.

Методи дослідження спрямовані на реалізацію комплексного підходу в вирішенні поставлених задач. Перша група поєднує методи, які використовують для одержання вихідної емпіричної інформації: описовий, маршрутно-експедиційний, стаціонарний, експериментальний, картографічний, топографічний, літологічний, геоботанічний, гідрометеорологічний, геоморфологічний, геологічний. Друга група поєднує методи аналізу отриманої інформації: систематичний, системний, моделювання, лабораторний, кількісний, порівняльно-географічний, історичний, генетичний.

Наукова новизна отриманих результатів складається в обґрунтуванні теорії еолового морфогенезу на морському березі. Автором уперше:

·

·

·

·

·

·

·

·

·

Теоретичне і практичне значення отриманих результатів розглядається в трьох основних аспектах: внутрішньонауковому, господарському й освітньому. Оскільки процеси еолового рельєфоутворення й наносоутворення в геоморфології і берегознавстві посідають помітне місце, то наукове значення виконаної роботи міститься в розробці теорії еолового морфогенезу на морському березі, що помітно удосконалило загальну теорію геоморфології. Практичне значення виконаної роботи виявилося в одержанні таких результатів і висновків, що дозволяють обґрунтувати оптимальні варіанти природокористування на піщаних берегах морів, в першу чергу – в Україні. Ці береги характеризуються господарською привабливістю, важливими рекреаційними властивостями, можливостями скорочувати довжини доріг і ліній зв'язку, можуть розглядатися як осередки промислової розробки будівельних матеріалів і ін. Але одночасно вони являють собою унікальні екосистеми, які включають в себе рідкі і зникаючі види фауни і флори, місця гніздування і відпочинку птахів, схову рептилій, комах, членистоногих, ракоподібні. Одночасно, ці системи є вкрай тендітними й уразливими, що потребує особливо ретельного підходу до організації території, до планування і керування ресурсами акумулятивних форм з еоловим рельєфом на поверхні. Освітній аспект виражається у використанні отриманих матеріалів досліджень, результатів і висновків для викладання вузівських курсів по "Загальній геоморфології", "Берегознавству", "Фізичної географії материків і океанів", "Методиці польових географічних досліджень", для підготовки текстів лекцій, методичних і навчальних посібників, проведення практик на геолого-географічному факультеті Одеського національного університету ім. І.І.Мечникова. Ряд результатів використовувався під час лекційної роботи автора в Університеті міста Нант (Франція), в Амстердамському університеті (Нідерланди), Гданьському і Щецинському університетах (Польща), у Калінінградському державному університеті (Російська Федерація).

Особистий внесок автора. Дисертаційна робота виконана на матеріалах багаторічних польових, лабораторних і аналітичних робіт автора по вивченню еолових процесів і форм рельєфу на піщаних берегах кількох морів Світового океану. Автор був безпосереднім учасником наукових досліджень, відповідальним виконавцем усієї НДР чи її окремих розділів, відображених у відповідних 17 науково-технічних звітах. Брав безпосередню участь у складанні програм і календарних планів наукових досліджень, у т.ч. і з закордонними партнерами. Результати досліджень, які характеризуються науковою новизною і є предметом захисту, належать автору. Автором особисто: а) удосконалена методика стаціонарних досліджень еолових процесів і форм рельєфу на піщаних берегах морів; б) систематизована необхідна географічна інформація, на підставі якої складений оригінальний ілюстративний матеріал для публікацій по темі і для дисертації; в) виконаний комплексний аналіз природних умов, оцінений їхній внесок у зародження і розвиток еолового морфогенезу на морських піщаних берегах; г) розроблені науково-теоретичні уявлення про сучасні тенденції розвитку і просторовий розподіл еолових факторів і процесів на берегах морів; д) розроблена динамічна класифікація акумулятивних форм берегового рельєфу, яка враховує вплив еолового рельєфоутворюючого і седиментаційного фактора; є) із 22 робіт, опублікованих у фахових виданнях, рекомендованих ВАКом України, 16 робіт (в тому числі монографія) підготовлені самостійно. У спільних публікаціях по даній темі автору належить розробка теоретичних положень і методів дослідження, інтерпретація отриманих результатів.

Дослідження, які були виконані, дозволили авторові захищати кілька наукових положень: 1) еоловий морфогенез в береговій зоні морів відбувається в щільній взаємодії (як складова частина прибережно-морської природної системи) із сукупністю гідрогенних (першочергово — хвильових) і “нехвильових” факторів, і це викликає принципово інші закономірності названого типу морфогенезу в порівнянні з рештою типів морфогенезу; 2) вся різноманітність проявів еолового морфогенезу в береговій зоні в різних регіонах та на різних широтах, в умовах впливу всіх співвідношень системи діючих факторів уміщується в 6 моделей, що виступають в якості сценаріїв розвитку форм еолового рельєфу в береговій зоні; 3) сучасні процеси еолового морфогенезу, разом із хвильовими деформаціями барів, кіс, пересипів тощо, обумовлюють сталість і неможливість деградації цих форм акумулятивного прибережно-морського рельєфу, що виражається вперше розробленою динамічною класифікацією цього рельєфу; 4) розроблена теорія еолового морфогенезу в береговій зоні морів грунтується на достовірному і достатньої кількості емпірічному материалі, має ознаки логики теорії, ідеалізований об’єкт та сукупність визначених тверджень.

Апробація результатів дисертації виконувалася за трьома провідними напрямками: 1 – у навчальному процесі для студентів географічних спеціальностей; 2 – у публікаціях різного рівня визнання; 3 – у наукових збірниках праць і тезисів доповідей наукових конференцій, симпозіумів, конгресів, на яких робилися та обговорювалися наукові доповіді автора.

Основні положення, результати та висновки дисертації доповідалися на 57 наукових конференціях. Найважливішими серед них є: V Міжнародна Конференція Європейського Союзу "EUCC": COASTLІNES '95 (Свансі, Великобританія. 3-7.07.1995 р.); Міжнародний Симпозіум МГС "Polіsh Coasts '94" (Гдиня, Польща, 27.08-3.09.1994 р.); Міжнародний Симпозіум "Одесса - Берегова зона '95" (Одесса, 10-16.09.1995 р.); Міжнародна наукова конференція "Продовження та перериви Європейських узбережжів від Баренцева до Середземного морів та від Атлантики до Чорного моря" МГС (Нант, Франція, 11-18.11.1995 р.); Міжнародний Форум "MARІNE CІTІES '95" (Монако, 20-23.11.1995 р.); 28-й Міжнародний Географічний Конгрес МГС (Гаага, Нідерланди, 4-10.08.1996 р.); ІІІ Міжнародна Конференція Європейської Федерації EUROCOAST: "LІTTORAL '96", (Портсмут, Великобританія, 16-19.09.1996 р.); Всеукраїнська Науково-технічна конференція "Основні напрямки безпеки населення та перманентності функціонування господарства України під час виникнення природних і техногенних катастроф", Товариство "Знання" України (Київ, 10-12.12.1996 р.); 4-а Міжнародна Геоморфологічна конференція Міжн. Геогр. Союзу (Болонья, Італія, 28.08-3.09.1997 р.); ІV Міжнародна Конференція Європейської Федерації EUROCOAST: "LІTTORAL '98" (Барселона, Іспанія, 14-17.09.1998 р.); ІІІ Міжнародна наукова конференція до 100-річчя Далекосхідн. університету "ПРИМОР’Я-XXІ століття" (Владивосток, 20-21.04.1999 р.); Міжнародні Фальц-Фейнівскі Читання (Херсон, 21-24.04.1999 р.); ІV Всеукраїнська національна наукова конференція "Ерозія берегів Чорного та Азовського морів" (Київ, 20-21.05.1999 р.); Міжнародна наукова конференція "Геологія Чорного моря" НАН України (Київ, 21-24.11.1999 р.); V Всеукраїнська Національна наукова конференція з вивчення морських берегів "Берегова зона моря – шлях у 21-е століття" (Київ, 17-20.05.2000 р.); Міжнародна наукова конференція "Географія, Суспільство, Навколишнє середовище: розвиток географії в країнах Центральної та Східної Європи", Міжнар. Геогр. Союз (Калінінград-Світлогорськ, 4-7.06.2001 р.); Міжнародна наукова конференція з вивчення морських берегів "Coastal Futures 2002: Revіew and Future Trends" (Лондон, Великобританія, 23-24.01.2002 р.); VІІ Міжнародна Конференція Європейської федерації EUROCOAST "LІTTОRAL '2002" (Порто, Португалія, 22-26.09.2002 р.); Міжнародна конференція з наукової Програми Ради Європи "Coastal Zone '03" (Любятово, Польща, 25-31.08.2003 р.; 47-58 Наукові Конференції професорсько-викладацького складу та наукових працівників ОНУ ім. І.І.Мечникова (Одесса, 1992-2003 рр.)

Публікації. За матеріалами дисертації автором опубліковано 46 наукових праць (в тому числі – монографія), з яких 12 у співавторстві, а 22 роботи (6 у співавторстві) надруковані у фахових виданнях, рекомендованих ВАКом України для публікації матеріалів докторських дисертацій. Їхній загальний обсяг дорівнює 42,74 друкованих аркушів.

Структура й обсяг роботи. Робота складається з вступу, 6 розділів (20 підрозділів), висновків. Обсяг тексту складає 258 сторінок, плюс 14 сторінок вступних і на 13 сторінках розміщений список цитованої літератури (254 найменування). Текст ілюстрований 125 картами, графіками, схемами, доповнюється 3 таблицями. Загальний обсяг дисертації включає 418 сторінок (23,94 друк. аркуша).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Розділ 1. Аналіз вивченості еолових процесів у береговій зоні Світового океану. Важливе значення еолового рельєфу в житті людини вимагало його дослідження вже давно. Суттєва активізація вивчення цього рельєфу відбулася усередині ХІХ ст. З тих пір накопичилася велика кількість опублікованих робіт, які виконувалися у різних країнах і за різними напрямками (рис. 1). До середини ХІХ ст. у більшості робіт переважали якісні описи еолового рельєфу як елементу певної місцевості, максимальна увага приділялася швидкостям, напрямкам руху дюн, завданій шкоді та шляхам боротьби із негативним впливом рухомих дюн. З часом діапазон дослідження розширився, дослідження були сконцентровані на виявленні ролі деяких факторів (вітер, рослинність) у появі і динаміці дюн.На початку ХХ ст. активно втілюються кількісні описи. З 50-х років ХХ ст. більшість робіт було спрямовано на з’ясування залежності кількості піску, який переноситься вітром певної швидкості (Айбулатов, 1966; Егоров, 1953; Минкявичус, 1964; 1968; Bagnold,1966; Briguet,1923; Cooper, 1958; Guilcher, 1954; Kuenen,1960; Tnicart,1951). Але при цьому не ураховувалася дія інших факторів еолового рельєфоутворення, а в першу чергу — морських гідрогенних факторів, які є керівними в еволюції берегової зони взагалі.

У другій половині ХХ століття з’являється все більше робіт, присвячених отриманню кількісних характеристик і комплексному дослідженню еолового морфогенезу на морських берегах. Найвидатнішою була робота В.П. Зенковича (1962), в якій він довів нерозривний зв’язок розвитку підводного схилу і берегу, сусідніх берегових ділянок у межах літодинамічних кошарок, різних факторів рельєфоутворення у береговій зоні. Вперше у літературі висловлюється припущення про зв’язок еолових процесів з загальною динамікою берегової зони, але яким чином і чому — не пояснювалося.

В своїх дослідженнях М.О.Айбулатов (1966, 1990), Р.В.Абрамов (1971), О.П. Лисицин (1974) розглядають питання живлення морів еоловими наносами ті їх роль у осадконакопиченні. М.О.Айбулатовим виконано порівняння кліматичних, геоморфологічних, літологічних, геологічних і ботанічних умов виникнення еолових потоків і різних механізмів перенесення осадкового матеріалу на узбережжях морів у різних фізико-географічних умовах. Наприкінці 80-х рр. ХХ ст. був складений глобальний огляд берегів Світового океану (Берд, 1990; Каплин и др., 1991; Шуйський, 1986; Bird, 1981, 1985, 1990, 1994; Kelletat, 1988, 1989). Провідна увага приділялася найбільш вірогідним інструментальним вимірам еолових форм і процесів. З цих робіт виходить, що перетворення на морських берегах, які несуть на собі берегові дюни, відбувається або через зміну швидкостей надходження наносів з різних джерел, або через вихід наносів за межі пляжевої системи. Тут же робиться однозначний висновок про тісний зв’язок розвитку хвильових пляжів і дюн, але яким чином і чому — незрозуміло. Але складаються умови для початку розроблень щодо узагальнень із еолодинаміки і формулювань положень про еоловий морфогенез.

Рис. 1.2. Блок-схема систематизации географической информации, составленная по итогам анализа библиографических источников на тему об эоловых процессах и формах рельефа.

Поряд з комплексними узагальненнями з’явилася низка узагальнень регіонального характеру, в яких проявилося прагнення до комплексності дослідження (Гуделіс, 1954; Кононова, Кононов, 1975; Павлідіс, 1968; Arens, 1994; Borowka, 1980; Bressolier, 1984; Breton, Esteban, 1995; Brown, McLachlan, 1990; De-Moor, 1979, 1994; Ehlers, 1988; Norrman, 1981; Ritchie, Penland, 1988; Vanney, Menanteau, Zazo, 1979). Одночасно продовжувалось накопичення фактичного матеріалу, поширювалося застосування стаціонарних досліджень еолових процесів, як наприклад К.Боровкою (1980) на південних берегах Балтійського моря.

Ландшафтний напрямок в дослідженні еолових форм і процесів найшов своє відображення у роботах Д.Нормана (1981), Р.Картера (1988), А. Брауна і Т.МакЛачлана (1990), П. Вестергарда (1991). Ландшафтне профілювання на морських берегах застосовувалося і іншими авторами, але вони, на відміну від інших, досліджували внесок як хвильових, так і нехвильових факторів у формування ландшафтної структури, розробили напрямки шляхів і дію механізмів розвитку піщаних екосистем. Активне застосування ландшафтного профілювання в подальшому набуло широкого розповсюдження на піщаних берегах США (Psuty, 1992; Ritchie, Penland, 1988), Піренейського півострова (Breton, Esteban, 1995; Guidebook Symposium, 1986; Vanney and оth.,1979). Однією з недавніх регіональних публікацій є робота Р.Желінскаса та ін. (2001). Автори викладають результати вивчення швидкостей дії вітру як еолового фактору, найбільш характерні риси руху наносів, морфологію берегів, процеси еолової дефляції і їх розповсюдження.

Серед робіт, присвячених еоловому морфогенезу в пустелях, досить помітною є монографія Р.А.Бегнольда (1973), яка присвячена фізичним процесам вітрового руху і перерозподілу піщаних і пелітових фракцій. Цей автор розкрив механізм впливу розмірів наносів і їх мінералогічного складу на еолодинаміку, показав наявність різних механізмів зрушування і транспортування частинок різної крупності у природних умовах. Ним вперше отримана залежність кількості наносів, які рухаються вітром, від швидкості вітру, що дозволило отримати кількісні уявлення про еолові процеси. Значний внесок у подальші дослідження еолових процесів в пустелі зробили праці М.О.Айбулатова і М.М.Сєрової (1983), Армагельдиєва (1990), Вейісова (1976), А.І.Знаменського (1958), Петрова (1950, 1973), Федоровича (1948, 1972, 1983).

Від середини ХХ ст. міцні позиції захопили методи лабораторно-експериментальних досліджень. Особливо активно цей напрямок розвиває К. Хорікава із співробітниками (1988, 1991). Більша частина результатів новітніх лабораторних і натурних експериментів викладена у спеціальній збірці (1991). Особливу цінність має числова характеристика еолового процесу у залежності від крупності і вологості піску, характеру рослинності, параметрів вітрового режиму. Поміж натурних експериментальних досліджень виділяються роботи В.Гольдсміта (1985), К.Ф. Нордстрома і Н.Л. Джексон (1993). У ній автори підтвердили залежність кількості піску, який переміщується, від параметрів вітру, розмірів наносів, морфології пляжу. Але вони також не визначили взаємозв’язок еолового рельєфоутворення від комплексу факторів прибережно-морської системи морів і океанів.

Вельми корисними виявилися висновки В.П.Чічагова (1998, 1999) про перспективи і актуальність вивчення еолового морфогенезу взагалі. І хоча обидві книги носять регіональний характер, в них піднімається низка глобальних, загальногеографічних проблем. Цим автором виділено три аспекти цього вивчення:

1)

2)

3)

Створення вчення В.П. Чічагов відносить до майбутнього. А от два інших напрямки бачаться йому у якості пріоритетних на поточному етапі. На жаль, цей автор, як і інші, при цьому навіть не згадує особливості і відміни еолового морфогенезу в береговій зоні морів.

Отже, виконаний нами ретельний аналіз використаних бібліографічних джерел в дисертації дозволив виявити наступне: 1) еолові процеси і еоловий морфогенез у пустелях і на морському березі ототожнює левова більшість дослідників; 2) еолові процеси і еоловий морфогенез на морському березі іншими дослідниками розглядається самостійно, як сам собою, не пов’язується з процесами прибережно-морського рельєфоутворення і загального копіння наносів у береговій зоні. Цей же аналіз дозволив виявити, якими методологічними принципами слід керуватися у процесі розробки даної теми. Найбільш важливими є наступні:

§

§

§

§

§

§

В першу чергу ці принципи, окрім інших, загальногеографічних, повинні забезпечити досягнення основної мети даної роботи і вирішення тих завдань, які сприяють досягненню цієї мети. Саме за допомогою проробки використаних джерел була визначена структура роботи, мета і завдання наших досліджень.

Цілеспрямований огляд наявної бібліографії показав необхідність вказати, які терміни і визначення прийняті у даній роботі. Багато з них прийняті такими, як вони інтерпретуються у довідковій і навчальній літературі. Деякі з них були уточнені або введені вперше.

Розділ 2. Основні природні умови виникнення і розвитку еолового рельєфу у береговій зоні морів. Поміж діючих факторів еолового морфогенезу на морському березі відокремлюються активні і пасивні. До активних відносяться ті режимні параметри вітру (швидкість, повторюваність, напрям, термін дії), які приносять рельєфоутворюючу енергію, а до пасивних – ті, які її розпорошують та засвоюють у процесі рельєфоутворення (копіння наносів, вологість наносів, рослинний покрив, рельєф поверхні акумулятивних форм тощо).

На морському березі джерелом наносів є морський пляж, на відміну від піщаних пустель. Тому у формуванні еолового рельєфу важливе значення має експозиція результативного вектора вітрового потоку відносно повздовжньої вісі піщаної акумулятивної форми. Якщо результативний вектор вітрової енергії має берегову складову, то провідним процесом є здмухання наносів у море. При цьому найчастіше еолові форми не встигають поформуватися, не встигають прийти у відповідність із режимними характеристиками вітру, а тому мають невеликі розміри (висота не перевищує 3-5 м). Якщо ж, навпаки, напрямок дії результативного вектору переважає з боку моря, тоді, за іншими сприятливими факторами (характер впливу хвиль та гідрометеорологічних коливань рівня моря, копіння, склад і вологість наносів, рослинний покрив і параметри рослинності, рельєф), за межами пляжу можливе формування великої еолової форми рельєфу. При цьому частіше за все еолові форми досягають своїх максимально можливих розмірів, встигають прийти у відповідність із режимними характеристиками вітру, а тому можуть бути найбільш великими (вище 5 м). Також слід вказати, що великі розміри еолового рельєфу утворюються і під час дії вздовжбрегових вітрів, як, наприклад, на південному узбережжі Балтійського моря. Отже, маємо певне різноманіття еолового морфогенезу, накопичення числа умов його відбування.

Другим дуже важливим параметром вітру є його швидкість. В дисертації підтверджено, що із зростанням швидкості вітру відповідно зростає і натисок вітропіщаного потоку (Айбулатов, 1966, 1990; Закиров, 1969; Bagnold, 1973; Borowka, 1980; Goldsmith, 1985; Horikawa, 1988; Hotta and oth., 1991). Та разом із цим, аналіз графіків з цих робіт показав, що існують суттєві відмінності кількості перенесеного піску вітром однієї і тієї ж швидкості. Ці відмінності обумовлені тим, що експерименти проводились в різних умовах: при різній товщині шару сухого піску, напряму вітру по відношенню до джерела живлення (пляжу), на ділянках із різною розчленованістю поверхні акумулятивної форми, на різних стадіях розвитку вітрової ситуації і у різних морфологічних частинах (пляж, еолова зона) акумулятивних форм. У результаті, кількість перенесеного піску була встановленою невірно, бо вона залежить від конкретних елементів ландшафтної структури. Синхронні вимірювання натиску вітропіщаного потоку на пляжі, в еоловій і лиманній зонах показали, що на морському пляжі наносів транспортується у 2-5 разів більше, ніж у еоловій зоні і у 10-380 разів більше, ніж у лиманній зоні. Вздовжберегові вітри переносять піску більше, ніж вітри цієї ж швидкості, але дмуть впересік спрямовування берегової лінії. Також еолове перенесення пісків завжди більше з боку суходолу, ніж із боку моря, але протягом дії однакових швидкостей вітру.

Найбільша кількість наносів рухається у перші години дії вітру з ефективними переміщуючими швидкостями (> 4,5-5,0 м/с). Потім, незважаючи на продовження його дії, а іноді і зростання швидкості, перенесення піску зводиться до мінімуму і може повністю припинитися, хоча вітер продовжує нарощувати швидкість. В пустелях такого немає. А на морському березі причиною є формування вітростійкої поверхні на вологому піску, з більш крупних і важких наносів, чурупки, рослинних залишків. Найбільш ефективною є вітростала поверхня з вологих наносів. Зміна вітрової ситуації сприяє подачі на морський пляж різнозернистого матеріалу, частина якого звичайно втягуються у еолове транспортування. Тому для сильних вітрів (10-15 м/с) має значення не тривалість дії, а частота зміни швидкостей і напрямів дії. Для дуже сильних вітрів (15-20 м/с), які переміщують найбільш великі фракції, має значення тривалість дії таких швидкостей по одному з напрямків.

Важливою характеристикою вітрового потоку є його довжина розбігу. Вперше на цей фактор еолового перенесення звернув увагу А.І. Знаменський (1958), потім Ф.Кьюнен (1960) і К. Хорікава (1988) на аеродинамічних установках, що не відповідає реальним природним умовам, особливо берегової зони. На морському березі джерело наносів чітко фіксоване – ним є пляж. Тому нами довжина розбігу визначалася саме там. Встановлено, що при морських вітрах впересік спрямовування берегової лінії пісковловлювачі починають заповнюватися наносами на відстані 20-25 м від зрізу моря, а максимального наповнення досягають на відстані 40-45 м від зрізу. В залежності від комплексу природних умов, ширина пляжу значно коливається (від 10 до 70 м, частіше від 25 до 40 м) у просторі і часі в межах окремих вздовжберегових літодинамічних кошарок. Під час штормів амплітуда планових деформацій берегової лінії може складати 20-30 м, а це співмірно з шириною пляжу. Це означає, що відбувається постійна зміна тієї піщаної поверхні, над якою вітровий потік насичується наносами. Відповідно змінюються умови зародження і формування еолового рельєфу на різних відрізках поверхні піщаних акумулятивних форм і у різноманітних умовах впливу вітрів різних напрямків, різного копіння, кількості, складу і вологості наносів на пляжі. Таких явищ не буває в піщаних пустелях.

Поряд із режимними характеристиками вітру, кількість (чи копіння) наносів є важливою складовою частиною у формуванні вітропіщаного потоку. Чим їх більше у береговій зоні, тим більше їх утягується у еолове транспортування і еоловий морфогенез взагалі, тим більше ступінь насичення вітропіщаного потоку. Критерієм ступеню насичення вітропіщаного потоку нами запропонований коефіцієнт його натиску (Vеол. = Q / E, де Q – об’єм наносів, у.о.; Е – енергія вітру, у.о.). Його зміст викладається стосовно до безпосередньої поверхні піщаних акумулятивних форм, на якій розвиваються сучасні еолові процеси. Він є величиною безрозмірною, формально може змінюватися від 0 до . У природних умовах має реальні характеристики, обумовлені конкретними значеннями Q та Е. Vеол характеризує різноманітність умов живлення наносами тих чи інших осередків еолодинаміки і розповсюдження еолових форм рельєфу.

Вологість наносів є одним з найважливіших чинників, які суттєво впливають на переміщення наносів. На це вказували В.П. Зенкович (1962), А. Гільшер (1954), К.Боровка (1980, 1994), В.Гольдсміт (1985), К.Хорікава (1988, 1991), А.Жилінскас із співавторами (2001). Вологі наноси формують ефективну вітросталу поверхню для вітрів до 15 м/с. Вітри однієї швидкості переносять менше вологого піску, ніж сухого. Чим вища вологість наносів, тим менше їх переміщується. Насичені водою наноси не рухаються навіть під час ураганів. Вологість наносів залежить від декількох найбільш важливих чинників і від атмосферних опадів, близькості залягання ґрунтових вод, заплеску штормових хвиль і від водяного пилу, що дме на берег сильними вітрами. В залежності від них, поверхневий пісок має різну вологість і по різноманітно реагує на вплив вітру.

Рослинність є одним з найважливіших факторів регулювання еолового процесу і реакції вітрового потоку на будову підстельної поверхні. Підсумковим є вплив, спрямований на розпорошення вітрової енергії на поверхневому шкарубкому горизонті. Величини втрат енергії вітрового потоку залежать від видового складу, розміру ареалу розповсюдження рослинності, висоти і щільності окремих рослин, проективного вкриття. Експериментальні дослідження автора показали, що під час дії вітрів різних напрямків і різних швидкостей найбільші швидкості на горизонталях 0,1; 1,0 і 2,0 м фіксувалися на морському і лиманному пляжах, позбавлених рослинності, а мінімальні – у лиманній зоні і на межі лиманної і еолової, де є найбільшою щільність рослинності. У відповідності із закономірностями розподілу швидкостей вітру над морською, еоловою і лиманною зонами (елементами поверхні) знаходиться й кількість піску, що переміщується. Відповідно, вона дорівнює в названих зонах 70-80; 10-20 і менше 10% від всієї сумарної кількості. Це означає, що рослинність сприяє розпорошенню 50-60% всієї вітрової енергії і сприяє активному падінню наносорушійної спроможності вітрового потоку.

На вітровий рух наносів важливий вплив має членування рельєфу поверхні акумулятивних форм і суміжного корінного берегу. Різний рельєф поверхні акумулятивних форм по-різному взаємодіє з вітровим потоком і розпорошує його енергію. Отже, різноманітно переміщуються наноси а різних ділянках (в межах різних елементів ландшафту) акумулятивних форм або у межах всієї форми в цілому. Детально розглянуто вплив рельєфу на поверхні акумулятивних форм уздовж пересіку: а) пляж повного пересіку з рівною поверхнею; б) з пасмом чи грядою авандюни; в) з авандюною, еоловою зоною та пагорбковою лиманною поверхнею. Такий поділ є відсутнім у пустелях. Також проаналізовано вплив рівнинного та піднесеного (подекуди — гірського) рельєфу суміжного суходолу, що в пустелях також не проявляється. На піщаній поверхні з підвищеннями відбувається згущення силових ліній вітрового потоку над вершинами та їх розтяжка над улоговинами мід позитивними формами. Вітер однієї і тієї ж швидкості переносить у 1,5-2,0 разів менше наносів над поверхнею, яка ускладнена зморшками, ніж над плоскою поверхнею.

В умовах розповсюдження низьких дюн (до 5 м) гасіння вітрового потоку більше залежить від щільності рослинного покриву, ніж від рельєфу поверхні. Із зростанням висоти авандюни її роль у гасінні вітрового потоку стає все суттєвішою, але по-різному проявляється під час дії швидкостей вітру а) менше 10 м/с і б) більше 10 м/с. Для вітрів до 10 м/с вона стає непереборною перешкодою, в той час, як штормові (більше 15 м/с) та ураганні (більше 30 м/с) вітри її вільно долають, і одночасно транспортують наноси з навітряного боку у завітряний.

Вітровий потік, що проходить над пересіком бара, коси чи пересипу з авандюною, еоловим пасмом і пагорбковою лиманною зоною роздрібнюється, розчленовується на серію окремих струменів чи турбулентних віхорів вітру. Кожний із них характеризуються різними швидкостями, напрямками і термінами існування. На навітряних схилах відмічається переміщення наносів за напрямком вітру, а на завітряних схилах – назустріч генеральному вітровому потоку. У привершинній частині позитивної еолової форми відбувається дивергенція вітрових струменів і акумуляція наносів, а в улоговинах, навпаки, — конвергенція цих струменів. В результаті утворюються і розширюються дефляційні котловини, посилюється розчленованість еолового рельєфу. Суттєві корективи у такий розподіл вітру вносить рослинність. Взагалі, вона сильніше впливає на еоловий морфогенез, ніж позчленованість рельєфу, і він може себе активно проявити тільки у випадку повної або часткової відсутності рослинності.

Розділ 3. Сучасні глобальні зміни клімату та вплив на еоловий морфогенез в береговій зоні. Відносні довготривалі коливання рівня моря (протягом десятків і сотень років, на відміну від коротких гідрометеорологічних ундуляцій) та їх вплив на динаміку морських берегів є однією з найбільш актуальних тем сучасного берегознавства. Ця подія є глобальною, а тому їй приділяли пильну увагу багато дослідників у різних країнах (Айбулатов, 1990; Бадюкова, Соловьева, 1998; Долотов, 1971, 1989, 1996; Есин и др., 1980; Зенкович, 1957; Каплин и др., 1992; Клиге, 1985, 2000; Сафьянов, 1978; Селиванов,1996; Bird, 1981, 1985, 1994; Leatherman, 1971, 1982; Psuty, 1989; Short, 1988; та ін.). У своїх роботах вони сверджують, що в цілому зростання рівня Світового океану наприкінці ХХІ ст. призведе до зростання швидкостей абразії кліфів, розмиву акумулятивних форм і пасивного затоплення приморських територій. Однак, ніхто із перелічених тут авторів не враховував сучасних процесів еволюції берегової зони, не приймав до розрахунків закономірності вертикальних та горизонтальних деформацій рельєфу берегової зони, не брав до уваги регулюючу здатність еолового морфогенезу у складі різних форм прибережно-морської генези. Згадані автори, вірогідно — проти волі, в більшості приймають стан берегового рельєфу статичним, а зростання рівня – миттєвим, стрибкоподібним, а не розтягнутим у часі. Аналіз сучасних особливостей розвитку акумулятивних форм прибрежно-морської генези, визначення швидкостей еолової акумуляції дозволяють стверджувати із високою вірогідністю, що ні один із факторів, які визначають стійкість піщаних акумулятивних форм, а разом з ними – і еолових утворень, суттєвим чином не зміниться під впливом відносних коливань рівню, що прогнозується. Вкрай мало вірогідно очікувати майбутніх катастрофічних розмивів берегів. Можливо, прояв успадкованості берегових (у т.ч. еолових) процесів на майбутнє від сучасних фаз розвитку, хоча не виключаються