В дополнение к общей характеристике климата Коми республики, приводимой в монографии (т. II, ч. I), укажем некоторые специальные детали, имеющие отношение непосредственно к вопросам гидрологии.

В формировании климатических условий стока и вообще всего гидрологического облика Коми АССР ведущим фактором являются атмосферные осадки. Если расчленить годовую сумму осадков на два слагаемых - а) осадки теплого периода и б) осадки холодного периода, - то распределение этих двух слагаемых на территории республики подчинено следующей закономерности. В южной части республики осадки теплого периода составляют до 70% годовой суммы. По мере продвижения к северу относительное количество осадков теплого периода падает и, например, для Усть-Воркуты составляет всего лишь 50% от годовой их суммы. В табл. 2 приведены цифры по 13 пунктам, характерным в гидрометеорологическом отношении. Этими цифрами иллюстрируется указанная закономерность.

Разделение годовой суммы осадков на два указанных слагаемых важно в том отношении, что осадки каждого из этих слагаемых претерпевают различную судьбу в процессе стока. Так, осадки теплого периода сразу же по выпадении включаются в речной сток. Известная часть их теряется на испарение, часть впитывается поверхностью бассейна и принимает участие в грунтовом питании рек. Осадки холодного периода по выпадении аккумулируются в форме снежного покрова и лишь по окончании холодного периода включаются в сток. Потери на испарение в течение холодного периода практически весьма малы и в расчет не принимаются. Впитывание осадков холодного периода в почву при переходе их из твердой фазы в жидкую с наступлением теплого периода происходит менее интенсивно, чем впитывание летних осадков, когда подстилающая поверхность бассейна полностью протаяла. Особенно резко выражено это свойство осадков холодного периода в северных и северо-восточных районах Коми республики, где развита вечная мерзлота. Следствием этого является весьма высокая неравномерность стока в этих районах.

Абсолютные величины запаса воды в снежном покрове заметно возрастают в направлении с запада на восток благодаря влиянию рельефа. В зоне Уральского водораздела имеет место сосредоточение наиболее значительных не только в Коми республике, но и вообще в Европейской части Советского Союза, запасов воды в снежном покрове. Эта закономерность находит свое подтверждение в территориальном распределении объема годового стока в Коми республике. Так, Печора от верховьев до Усть-Усы, а также Уса в пределах своей левой части бассейна, лежащей в зоне Приполярного и Полярного Урала, дают до 55% суммарного объема стока по республике, хотя площадь водосбора этих речных систем составляет только 35% площади республики.

Роль снежного покрова не ограничивается величиной создаваемого им запаса воды к моменту весеннего снеготаяния. Весьма велико влияние снежного покрова на гидрологический режим рек Коми АССР в результате его отепляющего действия на почву. Благодаря этому уве личивается грунтовое питание рек зимой и уменьшается число случаев промерзания их до дна. При одних и тех же зимних температурах, но при мощном снежном покрове промерзание рек наблюдается значительно реже, чем при малом накоплении снега.

Наряду с различной мощностью снежного покрова, серьезное влияние на внутригодовое распределение стока оказывают структура снежного покрова и его физические свойства, которые не одинаковы в различных частях республики. Здесь особенно четко проявляется комплексная зависимость объема снегонакопления от метеорологических условий и от характера растительности.

Так, в зоне средней и северной тайги, благодаря наличию древесной растительности, относительно меньшему числу метелей и меньшей скорости ветра при снегопадах, снег отличается малой плотностью и лучше утепляет подстилающую поверхность речных бассейнов. Редкостойная тайга крайнего севера республики создает меньшее аэродинамическое сопротивление, вследствие чего условия отложения снега здесь приближаются к условиям лесотундры и тундры. В зоне лесотундры и, особенно, тундры повторяемость метелей в полтора-два раза больше, чем в зоне тайги. Кроме того, возрастает и скорость ветра при метелях следствие отсутствия древесной растительности, поэтому снежный покров приобретает здесь более высокую плотность и его мощность резко меняется в зависимости от условий рельефа.

Эти обстоятельства, наряду с вечной мерзлотой и общим уменьшением мощности снежного покрова, служат причиной весьма неравномерного внутригодового распределения стока в северных и северо-восточных районах республики. Распределение летних осадков в южных и северных районах Коми АССР также влияет на равномерность стока в году. Летние осадки в меньшей степени, чем тающие осадки холодного периода, нарушают равномерность внутригодового распределения стока в условиях Коми АССР. Из табл. 2 следует, что на юге Коми АССР летние осадки заметно преобладают над зимними. На севере, и особенно на северо-востоке, обе эти части годовой суммы осадков почти равны. Температура воздуха является не менее существенным фактором климата, определяющим гидрологические условия Коми республики. Характер распределения температуры в различное время на территории Коми АССР освещен в разделе "Климат" (т. II, ч. I). Роль этого климатического фактора проявляется в следующих гидрологических процессах: а) в характере формирования весеннего половодья; б) в потерях стока на испарение в теплый период; в) в ледовом режиме речных систем; г) в промерзании поверхности бассейнов, следствием чего является сокращение зимнего стока и резкое возрастание стока, в период весеннего половодья.

Если сопоставить средние даты начала уменьшения мощности снежного покрова под влиянием первых весенних оттепелей с датами начала повышения уровней в реках, то оказывается, что на юге республики в бассейне Лузы и Летки эти два характерных момента весеннего периода отстоят один от другого на 10-12 дней. Наоборот, в северо-восточных частях республики, в бассейне Воркуты, указанный период удлиняется до 25-30 дней. Следует полагать, что здесь сказывается не только абсолютная величина положительных весенних температур воздуха, которая на юге республики значительнее, чем на севере или на северо-востоке, но также и величина запаса холода в снежном покрове и в подстилающей его мерзлой почве. Первые порции талой воды, образующиеся в начальном периоде убывания мощности снежного покрова, идут на погашение запасов холода в снежном покрове и превращаются в лед (Давыдов, 1947; Попов, 1948).

Быстрота наступления весеннего половодья и его интенсивность зависят от интенсивности таяния снежного покрова. Этот процесс протекает различно на юге и на севере республики. Если за начало периода разрушения снежного покрова принять момент начала убывания мощ ности снежного покрова, а концом периода разрушения считать дату схода снежного покрова, то оказывается, что на юге Коми АССР период разрушения снежного покрова относительно сжат, а на севере растянут (табл. 3). Исходя из величины запаса воды в снежном покрове в различных районах республики и из величины продолжительности периода разрушения покрова, можно найти среднюю интенсивность снеготаяния, выраженную в миллиметрах слоя талой воды, образующейся в среднем за сутки. Интенсивность снеготаяния уменьшается к северо-западу и увеличивается к востоку Коми АССР.

Характер весеннего половодья в значительной мере зависит от конфигурации изохрон перехода среднесуточных температур через 0° и от быстроты их смещения с юго-запада на северо-восток республики. Пользуясь изохронами, приведенными в разделе "Климат" (т. II, ч. I, рис. 18, 55), можно отметить следующие закономерные связи. В бассейне Вычегды изохрона весеннего перехода через 0° в основном совпадает с продольной осью бассейна. Это означает, что переход среднесуточных температур воздуха происходит по всему течению реки почти одновременно. Такая обстановка имеет своим следствием дружное таяние снега и весьма быстрый подъем воды до весьма высоких отметок.

В отличие от Вычегды, весенние изохроны 0° в бассейне Печоры ориентированы преимущественно перпендикулярно основному направлению течения реки. Это имеет своим следствием последовательное включение отдельных зон и участков течения реки в условия весеннего предпаводкового стока, причем направление перемещения изохрон совпадает с основным течением Печоры. Поэтому участки верхнего течения вступают в условия предледоходного режима раньше участков нижнего течения. Соответственно этому и вскрытие происходит раньше в верхнем течении реки. Лед, двигаясь с юга к низовьям реки, вступает в зону ледостава, вследствие чего происходят заторы и значительные подъемы воды.

Этим объясняется особенно высокий подъем воды на Печоре в весеннее половодье (Шуляковский, 1947). В противоположность Печоре, в бассейне Усы изохроны 0° перемещаются против течения реки, и в первую очередь вскрывается ее низовье. Поэтому уровни высоких вод здесь относительно ниже, чем на Печоре, если учесть площадь водосбора Усы и общие условия стока.

В некоторые годы (например, в 1952 г.) весенняя изохрона 0° располагается в направлении с юго-запада на северо-восток. Тогда вскрытие большей части бассейна Печоры и Усы происходит почти одновременно. Это вызывает особенно сильный подъем воды на Печоре на всем протяжении реки ниже Усть-Усы.

Скорость смещения весенних изохрон на юге республики больше, чем на севере. Так, на участке от Сыктывкара до Ухты изохрона 0° перемещается со скоростью до 25 км/сутки, от Ухты до Кожвы - 16 км/сутки, от Кожвы до Усть-Усы и от Усть-Усы до Кочмеса - 12 км/сутки. Эти скорости примерно пропорциональны быстроте нарастания уровней в бассейнах отдельных рек при прочих равных условиях. Аналогично влияние на общий гидрологический режим оказывают и осенние изохроны перехода через 0°. Здесь только имеет место как бы обратная картина тому, что происходит весной, так как осенние изохроны смещаются в направлении с северо-востока на юго-запад. В бассейне Усы наступление осенних изохрон не вызывает подъема уровней. Наоборот, в низовьях Печоры изохрона 0° проходит ранее, чем в среднем и верхнем течении. Благодаря этому создаются предпосылки к подъему уровней за счет стеснения сечения русла ледяным покровом в нижнем течении при продолжающемся притоке воды с юга.

Характерно, что скорость смещения осенних изохрон значительно больше, чем весенних: осенние изохроны смещаются с северо-востока на юго-запад республики со скоростью до 100-120 км/сутки. Причина этого явления объясняется сущностью физических процессов, происходящих при таянии снега весной и при промерзании почвы осенью. В том и другом случае играет роль скрытая теплота замерзания воды и таяния снега, составляющая 80 ккал на 1 кг воды. Значительные массы снега, которые должны растаять весной, отнимают от атмосферы большое количество тепла и тем самым задерживают продвижение изохрон. Осенью при промерзании почвы выделяющаяся скрытая теплота в известной мере также задерживает продвижение изохрон, но тормозящее влияние скрытой теплоты в этом случае в несколько раз меньше, ввиду относительно малой массы воды, замерзающей в слое зимнего промерзания почвы, по сравнению с массой тающего снега весной.

Если попытаться установить количественные связи между ориентировкой изохрон и явлениями ледостава и весеннего половодья, то можно вывести следующие закономерности.

Угол встречи изохроны с основным направлением течения реки влияет на интенсивность развития явления, характеризуемого данной изохроной. Разберем эту связь на конкретном примере трех главнейших рек республики: Печоры, Вычегды и Усы, наиболее интересных в рассматриваемом отношении.

Сопоставляя направление изохрон сроков начала ледостава (рис. 22) с основным направлением течения каждой из трех названных рек, найдем следующие значения угла встречи: Печора - 30°, Вычегда - 10°, Уса-90°. Аналогичным образом по рис. 24 опре-делим значение угла встречи для изохрон сроков вскрытия рассматриваемых нами рек: Печора - 60° Вычегда - 10°, Уса - 45°.

В качестве критерия интенсивности развития явлений ледостава в бассейне рек примем величину разрыва во времени (в сутках) между средними датами ледостава в крайних пунктах бассейна. Чем меньше получится этот разрыв, тем дружнее происходит наступление фазы ледостава в данном бассейне. Подобным же образом для оценки интенсивности развития явлений весеннего вскрытия рек в качестве критерия примем разрыв во времени между средними датами вскрытия в различных пунктах бассейна. Воспользовавшись данными гидрологических ежегодников на 1938-1944 гг., найдем следующие количественные соотношения для бассейнов Печоры, Вычегды и Усы (табл. 4).

Таблица 4. Интенсивность развития процессов осеннего ледостава и весеннего вскрытия в зависимости от конфигурации изохрон и скорости их перемещения

Приведенные в табл. 4 данные показывают, что малым значениям угла встречи соответствуют малые разрывы во времени, т. е. высокая интенсивность процесса, и наоборот.

Скорости смещения изохрон в весеннее время характеризуют интенсивность нарастания и скорость распространения положительной температуры по площади отдельных речных бассейнов Коми республики в условиях равнинного рельефа.

Несколько иные соотношения получаются для предгорной и горной полосы, связанной, например, с водораздельной линией Урала. Здесь начинает сказываться фактор вертикальной зональности, и продвижение изохрон замедляется по сравнению с равнинными территориями. Для количественной характеристики этого явления, описанного в гидрологической литературе для некоторых районов СССР (Давыдов, 1947), по территории Коми АССР мы имеем возможность воспользоваться лишь двумя парами пунктов, расположенных в равнинных и горных условиях: 1) Усть-Воркута и Рай-Из и 2) Усть-Щугор и Верхний Щугор. Каждая из этих пар характеризуется примерно одинаковым расстоянием между сравниваемыми равнинными и горными пунктами. Это расстояние равно около 80 км. Разность абсолютных отметок для пунктов первой пары составляет 800 м, а для пунктов второй пары - 195 м. Скорость перемещения изохроны в районе Усть-Воркута - Рай-Из равна 6,2 км/сутки, а в районе Усть-Щугор - Верхний Щугор 12,5 км/сутки.

Это обстоятельство очень важно в гидрологическом отношении, так как отдельные высотные зоны с мощными отложениями снега постепенно и с относительно замедленной скоростью включаются в сток весеннего половодья, выравнивая тем самым распределение стока во времени. Как уже отмечено нами, температурный фактор климата имеет большое гидрологическое значение в части процессов испарения. В гидрологических расчетах в условиях Коми республики возможно пренебрегать испарением в зимние месяцы, ввиду малости этой величины, хотя процессы испарения снега, в особенности, в самом конце зимы и в начале весны, могут иметь место и в климатических условиях Коми АССР. Наиболее ощутительное влияние на гидрологический режим рек оказывает величина испарения в летние месяцы, в особенности в южной части республики. Этой величиной соответственно и определяется годовая сумма испарения, которая равна для южных и юго-западных районов Коми АССР 250-300 мм в год, а для северо-восточных районов 130-150 мм в год, т. е. грубо говоря, колеблется по республике от 25 до 50% количества выпадающих осадков.

Более подробная характеристика испарения на территории Коми республики приведена в разделе "Климат" (т. II, ч. I). Там же дано сопоставление величины испарения с суммой осадков и объемом стока всех речных бассейнов республики. Испарение в южных районах Коми АССР снижает модули стока летнего сезона, но это обстоятельство не имеет здесь большого значения благодаря достаточно высокому удельному весу грунтового стока на юге по сравнению с севером.

Приведенными данными возможно ограничить анализ влияния положительной температуры воздуха на гидрологические условия республики. Не меньшее значение имеют в этом отношении отрицательные температуры, обусловливающие особенности ледового режима рек и водоемов, а также общую обстановку стока в зимнее время.

Наряду с абсолютными значениями отрицательных температур при рассмотрении гидрологических вопросов, связанных с зимним режимом, значительный интерес представляет также характеристика температурных условий, даваемая в форме суммы отрицательных среднемесячных температур. Эту сумму большинство авторов выражает в градусо-сутках (Быдин, 1932; Давыдов и Алюшинская, 1950; Ковалев 1950; Конкина 1949).

Характеристика климатических условий Коми АССР в этом разрезе может быть представлена данными табл. 5, в которой дана структура температурного баланса для различных районов и бассейнов.

Цифровые данные таблицы дают общую характеристику территориального распределения условий льдообразования на реках и озерах, продолжительности ледостава, большей или меньшей промерзаемости грунтов и связанного с этим сокращения грунтового стока, а также условий образования наледей. Более подробные данные по всем этим элементам гидрологического режима отдельных частей территории республики приведены ниже (стр. 90-105).