На всех диаграммах прослеживаются интенсивные устойчивые ритмические составляющие с периодами от 9 до 30 лет. Конфигурация ритмов для разных процессов схожа, их период везде увеличивается во времени. На диаграммах атмосферных осадков также прослеживается ритмическая составляющая с периодом 9-10 лет. Возможно, она связана с солнечной активностью. В диапазоне периодов от 2 до 7 лет сходство диаграмм становится менее заметным.
Для осадков спектральные процессы более упорядочены, чем для стока и приращения. Выделяется ряд устойчивых интенсивных ритмов с периодами 4-7 лет, 3-4 года, 2.5-3 года. Период ритмов изменяется со времени. Процессы притока и приращения уровня воды более хаотические. Выделяются ритмические составляющие со схожими периодами, но они нестабильны и малы по амплитуде. После 1950 г. количество ритмов увеличивается, и они сильнее флуктуируют по периоду.
Обратим внимание на следующую деталь. При рассмотрении временного интервала за период с 1950 по 1985 г. можно видеть, что приток в Каспийское море имеет отрицательный тренд, близкий к линейному (объем стекающей воды уменьшается приблизительно на 5 км3), а для приращения уровня — положительный (уровень возрастает приблизительно на 10-15 см). Другими словами, для одного и того же интервала времени сток уменьшился, а уровень вырос. Возможно, что противоположная направленность тренда связана с тектоническими причинами. Тенденция увеличения уровня воды имеет место для всех водомерных постов, но ее величина для разных постов различна.
Схожесть характера изменений спектральных составляющих во времени для притока и приращений уровня Каспийского моря подтверждает связь между этими двумя процессами. Вариации уровня Каспийского моря могут быть вызваны и другими естественными (например, тектоническими) причинами и хозяйственной деятельностью человека. Это выражается в различном проявлении ритмических составляющих для разных водомерных постов, в увеличивающихся отличиях характера временных рядов и спектрально-временных диаграмм начиная с 1950 г. Подобные тенденции не наблюдаются для атмосферных осадков. Вероятно, после 1950 г. увеличилось количество внешних факторов, воздействующих на процессы в акватории Каспийского моря.
Сопоставление временных рядов уровня Каспийского моря по данным водомерного поста Баку и сейсмичности Кавказа
На графиках видны общие черты изменений (рис. 1.20). Сейсмичность -это индикатор напряженного состояния региона и интенсивности движений земной коры, которая, в свою очередь, влияет и на уровень Каспийского моря. Можно предположить (хотя временной интервал для надежных оценок мал), что активизация сейсмичности на Кавказе в определенной мере связана с изменением объема воды в Каспийском море.
Повышение уровня воды в течение 1977-1991 гг. составило более 1.8 м, что соответствует изменению давления на 0.15 бар. Это достаточно большая величина. Она примерно в 15 раз больше, чем изменения давления вследствие приливных сил, которые также могут вызывать землетрясения. Важно, что эти изменения происходят на очень большой площади и, следовательно, влияют на большие глубины в земной коре.
Рис. 1.20. Вариации уровня (а) и годового прироста уровня Каспия (б), максимального класса (в) и количества землетрясений Кавказа (г)
Между изменениями уровня Каспийского моря по данным водомерного поста Баку и сейсмичностью Кавказа существует корреляция, которая начиная с 1977 г. меняется с положительной на отрицательную.
Таким образом, вариации уровня Каспийского моря представляют собой комплексную реакцию на воздействие многих автономных природных и антропогенных процессов. Их структура сложна и трудно предсказуема. На вариации уровня Каспийского моря влияют атмосферные осадки, приток, современные движения земной коры и хозяйственная деятельность человека. Основную роль играют гидрометеорологические условия, главным образом приток.
Причиной различий в вариациях уровня воды на разных водомерных постах могут быть современные движения земной коры. Они представляют собой суперпозицию трендовой и ритмических составляющих. Зависимость вариаций уровня воды от космических факторов не выявлена. Начиная с 1950 г. характер спектрально-временной структуры изменился. На соответствующих диаграммах атмосферных осадков интенсивность и количество ритмов не меняется, на диаграммах притока наблюдается уменьшение общего количества ритмов, а на диаграммах приращения уровня воды — увеличение. Современные движения земной коры продолжают оказывать влияние на различия вариаций уровня моря в различных пунктах наблюдений и обусловливают тренд приращений уровня. Характеристики тренда для разных постов несколько различаются.
Общий характер вариаций уровня воды в Каспийском море трудно предсказуем и близок к хаотическому. Однако в них можно выделить достаточно интенсивные группы ритмических составляющих с периодами 4-5,6-7 и 9-30 лет. Кроме того, можно говорить, что до начала 1950 г. вариации притока и уровня воды носили более упорядоченный характер.
Интересны данные по более высокочастотным ритмам уровня Каспийского моря. Они опубликованы в работе Н.А. Касьяновой с соавторами. Имеют место полусуточный, суточный, 2-недельный и некоторые другие высокочастотные переменные по амплитуде ритмы. Можно предполагать, что здесь мы видим влияние приливных сил планетарного масштаба. С аналогичными, но более упорядоченными ритмами происходят приливы в Северном море.
Продолжительные режимные наблюдения за приливами в Северном море позволили настолько точно установить пространственно-временные закономерности колебания уровня воды в море, что сегодня прогнозирование изменения уровня воды во времени (вплоть до минут) и по площади является практически безошибочным.