Аналіз впливу атмосферних опадів за червень 2021 р. на ситуацію із наповненістю водосховищ Криму

Після зупинки подачі води по Північно-Кримському каналу до Криму місцеві водосховища почали залежати від мінливості атмосферних опадів майже на 100 %. В окремих випадках водосховища поповнювали із підземних водних горизонтів, зрідка перекидали ресурси з більш наповнених до менш наповнених.  У 2020 році ситуація із рівнем води значно погіршилася, особливо це стало помітно у другій половині 2020 року. З того часу активність у пошуку додаткових джерел прісної води на півострові значно зросла. Були розвідані нові водозабори, розконсервовані ще ті, які використовувалися у радянські часи. Частина води з таких водозаборів йшла напряму водокористувачам, частина по гілкам ПКК наповнювала спочатку змілілі водосховища, а вже потім розподілялася між водокористувачами. Це призвело до зменшення залежності наповненості водосховищ від рівня атмосферних опадів. Проте й зараз атмосферні опади є основним джерелом прісної води у Криму і їхня кількість та регулярність прямо впливає на стабільність подачі води мешканцям у більшій частині території півострова. 
Для детального аналізу зміни наповненості водосховищ Криму протягом 2020-2021 років використовувалися інструменти моніторингу динаміки поверхневих вод, розроблених командою Світового центру даних з геоінформатики та сталого розвитку. Інструментарій дозволяє оперативно отримувати фактичні характеристики рівнів води водосховищ Криму на основі супутникових даних, виконувати їхню обробку та аналіз, порівнювати динаміку змін площ водосховищ, визначати відмінності у рівнях водосховищ за обраний період, формувати рейтинг водойм за ступенем збільшення/зменшення водної поверхні, виокремлювати зони з регулярним, тимчасовим рівнем води тощо. Починаючи з другої половини зими, а особливо з початку весни 2021 р. рівень водосховищ Криму почав зростати. Такий процес був спричинений як раз досить великою кількістю атмосферних опадів. На відміну від аналогічного періоду 2020 р. опадів по великій частині півострова випало значно більше. Такий тренд спричинив зростання площі дзеркала більшості водосховищ на 10-50 %. На момент кінця весни 2021 р. окремі водосховища майже досягнули свого нормального середнього багаторічного рівня (Білогірське 90% від нормального рівня, Аянське 95%, Щасливинське 98%). Водночас лишалося багато водосховищ з досить низьким рівнем наповненості (Сімферопольське 35 %, Тайганське 21 %, Партизанське 51 %). Різний рівень наповненості водосховищ зумовлювався різною кількістю атмосферних опадів, які живили водосховища, неоднаковими за розмірами річковими басейнами, різною інтенсивністю господарської діяльності уздовж русла річок, нерівномірним відбором кількості води з резервуарів, номінальним об’ємом самих водосховищ тощо. 
У середині червня 2021 року тренд на збільшення площі водосховищ підсилився значною кількістю атмосферних опадів, які були характерні майже всьому півострову впродовж декількох тижнів. Так на окремих метеостанціях був зафіксований абсолютний рекорд випадіння атмосферних опадів за весь період спостережень, де за декілька годин випала багатомісячна норма опадів (Ай-Петрі 18.06. 295 мм, Ялта 134 мм).  Проте навіть такий значний приріст води не заповнив всі водосховища Криму. Більшість з них і так мала близький до середнього багаторічного рівень води і вони просто не могли акумулювати всю воду, яка надійшла із опадами. Ті водосховища, які потерпали найбільше від нестачі води не знаходилися в епіцентрі випадіння атмосферних опадів і їхній рівень збільшився незначним чином. На графіках показана динаміка наповненості водосховищ за останній рік (рис. 1-5). 
Рисунок 1. Динаміка площі водної поверхні Чорноріченського водосховища
 

Рисунок 2. Динаміка площі водної поверхні Ізобільненського водосховища
 
Рисунок 3. Динаміка площі водної поверхні Тайганського водосховища
 

Рисунок 4. Динаміка площі водної поверхні Сімферопольського водосховища

Рисунок 5. Динаміка площі водної поверхні Білогірського водосховища

Так видно, що найбільший приріст води отримало Чорноріченське водосховище (рис. 6,7.), яке збільшило свою площу за травень, початок липня на 25 % і перетнуло позначку у 90 % наповненості по відношенню до свого звичного рівня. 
Рисунок 6. Вигляд Чорноріченського водосховища за 01.05.2021 р.
 

Рисунок 7. Вигляд Чорноріченського водосховища за 10.07.2021 р.

Водночас Білогірське водосховище навпаки втратило у наповненості і зменшилося з квітня 2021 року по першу половину липня на 17 % по площі до 73 % від звичного розміру (рис. 8,9.). 
Рисунок 8. Вигляд Білогірського водосховища за 26.04.2021 р.
 

Рисунок 9. Вигляд Білогірського водосховища за 26.04.2021 р.

Зниження рівня води у водосховищі спричинене, скоріш за все, перекиданням води у інші резервуари. Однак сусіднє до Білогірського водосховища Тайганське майже не змінило свій розмір за останні місяці, а саме це водосховище наповнюється водами з Білогірського, що свідчить про не перекидання вод до цього водосховища. 
Після випадіння атмосферних опадів великої інтенсивності, як правило, існує певний часовий лаг за який йде наповнення водосховищ. Тобто максимальний рівень води буде спостерігатися не у той самий день, коли спостерігалося випадіння опадів, а через декілька днів, тиждень. Такий ефект спостерігається з багатьох причин, та його вплив залежить від цілої низки факторів. Особливо великий лаг спостерігається після посушливого періоду, коли атмосферні опади спершу переходять у підземний стік, живлять ґрунти, підземні водні горизонти тощо, а вже потім наповнюють водосховища. Атмосферні опади у другій половині червня не були першими опадами за довгий період, тобто випадали на досить зволожені ґрунти і досить швидко підсилили тренд по наповненню окремих водосховищ без великого часового лагу. Проте, незважаючи на низку сприятливих факторів, кількість водосховищ, які значно збільшили площу водного дзеркала (15% і більше) після червневих опадів не така вже і велика. До таких водосховищ можна віднести: 
Загірське, яке збільшило свою площу на 21 % з початку травня до кінця червня і досягло 84 % своєї наповненості по відношенню до звичного розміру (рис. 10), Партизанське, яке за трохи довший період збільшило площу теж на 21 % до 72 % від нормального розміру (рис. 11). У схожих умовах знаходилося і Сімферопольське водосховище, яке збільшилося за розміром на 19 %, та вперше за багато місяців перетнуло відмітку в 50 % наповненості по площі від середнього багаторічного рівня (рис.12).  Сюди треба додати і згадане вище Чорноріченське водосховище, яке збільшилося за травень-липень на 25 %. І останнє з цього переліку водосховище Егіз-Оба (або Бахчисарайське), яке зросло на 24 % до 70 % від своєї нормальної площі (рис. 13).  
 
Рисунок 10. Збільшення наповненості Загірського водосховища за травень-червень 2021 р.
 

Рисунок 11. Збільшення наповненості Партизанського водосховища за травень-липень 2021 р.
 

Рисунок 12. Збільшення наповненості Сімферопольського водосховища за травень-липень 2021 р.
 

Рисунок 13. Збільшення наповненості водосховища Егіз-Оба за травень-червень 2021 р.

По іншим водосховищам спостерігається або майже незмінна ситуація, як приклад – Фронтове (рис. 14), або навіть неспадаючий тренд: Білогірське водосховище. По кожному водосховищу причини такої ситуації різні. Це і вже згадані вище перекидання води у інші резервуари, і віддаленість водосховищ від епіцентрів випадання атмосферних опадів, і відсутність природних джерел живлення водойм. 
Рисунок 14. Майже незмінний рівень Фронтового водосховища.

Окремо можна зазначити причину не зростання наповненості водосховищ, як їхнє перебування у стані близькому до максимальної наповненості ще до початку періоду інтенсивних злив другої половини червня 2021р. Тобто збільшення площі сягало всього 3-5 % по причині неможливості акумулювання ще більшої кількості вологи у резервуарах. 
Детальніше проаналізувати ситуацію із внутрішньомісячною динамікою наповненості водосховищ дозволяють радарні знімки. Навіть у період активного випадіння атмосферних опадів, щільного хмарного покриву їхнє використання робить можливим спостереження за рівнем води (рис. 15).
 
 
Рисунок 15. Радарний знімок Sentinel-1 на територію Чорноріченського водосховища

Для виявлення впливу саме опадів за другу половину червня на зміну площ водної поверхні водосховищ було обране Чорноріченське водосховище, яке показало один з максимальних приростів рівня води за останній місяць та знаходиться відносно недалеко від епіцентру максимального випадіння дощів у другий половині червня. Було обрано п’ять дат спостережень по яким обчислювалися площі водного дзеркала. Три дні у червні: 12.06 (до першої зливи), 18.06. (період максимальних опадів у Кримських горах), 25.06 (часовий лаг у тиждень після випадіння рекордних опадів), та дві дати у липні 01.07. (період закінчення другої хвилі опадів), 19.07. (контрольний замір зміни площ водосховища). Контури рівня водосховища за обрані дати зазначені на карті (рис. 16).  
 
Рисунок 16. Рівні Чорноріченського водосховища за червень-липень 2021 р.
 
Співвідношення рівня водосховища зазначено на графіку (рис. 17). 
 
Рисунок 17. Співвідношення рівнів води Чорноріченського водосховища за червень-липень 2021 р.

З карти та графіку видно, що площа водосховища як раз різко збільшилася після 18.06 – дати випадіння максимальної кількості опадів і після продовжила вже меншими темпами збільшуватися.  Так за один тиждень від дня випадіння опадів площа водосховища збільшилась майже на 20 %, а якщо порівнювати з періодом до проходження атмосферного фронту, то площа дзеркала збільшилася майже на 25 %. Для порівняння, за наступні три тижні площа збільшилася всього на 7%, що дає привід зробити висновок про значний вплив опадів від 18.06 на стан водосховища. Ріка Чо рна, яка живить водосховище є однією з найбільш повноводних річок Криму, що дозволило максимально ефективно використати потенціал опадів за період червневих злив. 
Подібний вплив червневих опадів на рівень води у водосховищах підтверджують і дані дистанційних спостережень за іншими водосховищами. Так Загірське водосховище має схожу динаміку збільшення площі водного дзеркала. Були обрані для дослідження ті самі дати, що і для Чорноріченського (рис. 18).
 
Рисунок 18. Рівні Загірського водосховища за червень-липень 2021 р

Приріст площі водної поверхні з 12.06 по 18.06 склав 7,5 %, що вже враховує початковий вплив інтенсивних атмосферних опадів на рівень води у водосховищі (рис. 19). А вже за наступний тиждень площа водної поверхні збільшилася на 17 %, що як найкраще ілюструє вплив атмосферних опадів за цей період. Тобто за період до початку випадіння злив і за тиждень після їхнього першого інтенсивного випадіння у червні 2021 р. площа Загірського водосховища збільшилася на ті самі 25 %, так само як і площа Чорноріченського водосховища. За наступні тижні темпи зростання площ водних дзеркал значно зменшилися (до 2-3%).  
 
Рисунок 19. Співвідношення рівнів води Загірського водосховища за червень-липень 2021 р

[1] Дані лабораторії глобального аналізу та дослідження поверхні Землі (GLAD) відділу географічних наук університету штату Меріленд (https://glad.umd.edu/dataset/global-surface-water-dynamics).

[2] Дані дослідницького центру Європейської Комісії в рамках програми Copernicus(https://global-surface-water.appspot.com/).