Субстанционально-динамическое истолкование параметрической формы задания геоморфосистемы в соответствии с гравитационной экспозицией ее элементов

Основываясь на параметрической форме задания базовой познавательной конструкции в ОТГС — ГЕОМОРФОСИСТЕМЕ (см. 5.1), попытаемся разработать в этой же форме принципиальные (динамическую и субстанциональную) ГЕОСИСТЕМЫ. В рамках ОТГС морфологическая система (ГЕОМОР- ФОСИСТЕМА) в любой форме ее задания используется в качестве своеобразного ядра при конструировании специальных ГЕОСИСТЕМ, с помощью которых изучаются динамический, субстанциональный и другие аспекты геоявлений геотопологического ряда. Три вида названных здесь ГЕОСИСТЕМ представлены наборами морфологических, динамических (кинематических) и субстанциональных показателей, соотносящихся друг с другом с помощью связей, называемых радиальными (рис. 26).

В рамках каждой из ГЕОСИСТЕМ, характеризующих морфологию, динамику и субстанцию, параметры соотносятся друг с другом через присущие им концентрические связи. ГЕОСИСТЕМЫ (система ГЕОСИСТЕМ) включают в себя «вложенные» друг в друга ГЕОСИСТЕМЫ по схеме (»> — знак включения): ГЕОМОРФОСИСТЕМА >» динамическая (кинематическая) ГЕОСИСТЕМА »> субстанциональная ГЕОСИСТЕМА. Динамическая ГЕОСИСТЕМА одновременно с кинематическими показателями системообразующих нисходящих по ЗП потоков содержит в себе определяющие их основные геоморфологические параметры ЗП, а субстанциональная — включает всю совокупность морфологических, кинематических и зависимых от тех и других субстанциональных показателей. Ядро динамической и субстанциональной ГЕОСИСТЕМ представлено на рис. 26 параметрической формой задания ГЕОМОРФОСИСТЕМЫ в виде совокупности взаимосвязанных (см. 5.1.) основных геоморфологических параметров ЗП: Н(х,у), Н'(х,у), Н"(х,у) и Кг. Их соотношения друг с другом показаны дугообразными стрелками, отражающими пространственные «концентрические связи», свойственные ГЕОМОРФОСИСТЕМЕ. Она является познавательной конструкцией, используемой для изучения не только рельефа ЗП, но и морфологии всех связанных с ним геоявлений геотопологического ряда: геокомпонентов, геокомплексов, географических полей, геопотоков в ЛЭО. Через параметрическую форму ее задания удается выйти на полную группу морфологических элементов ЗП и всех связанных с ее рельефом геоявлений геотопологического ряда.

Учитывая, что функционирование ГЕОСИСТЕМЫ в целом трудно отделить от динамики, и ее как принципиально не параметризуемую категорию невозможно представить в виде набора взаимосвязанных параметров, на рис. 26 параметрическая форма задания функциональной ГЕОСИСТЕМЫ отсутствует. Здесь осуществляется слитное функционально-динамическое доопределение морфологических элементов с характеристикой функционального места или роли каждого из них в функционировании ГЕОСИСТЕМЫ. В целом же функциональная ГЕОСИСТЕМА должна конструироваться как на геото- пологической, так и структурной основе.

Параметрическая форма задания морфологической, динамической и субстанциональной ГЕОСИСТЕМ

Рис. 26. Параметрическая форма задания морфологической, динамической и субстанциональной ГЕОСИСТЕМ

Параметрическая форма задания динамической ГЕОСИСТЕМЫ включает в себя не только целостную совокупность перечисленных взаимосвязанных морфологических показателей, или ГЕОМОРФО- СИСТЕМУ но и связанные с ними (расширяющими ГЕОСИСТЕМУ в целом межпредметными радиальными связями) кинематические параметры внутрисистемных нисходящих геопотоков по ЗП и в ее ближайшей окрестности. С увеличением высоты как функции плановых координат уменьшается количество переносимого материала — его общая масса, перемещающаяся от верхних элементов к нижним Ц V) (здесь и далее вертикальные стрелки отражают увеличение (|) или уменьшение Ц) того или иного показателя в зависимости от роста исходного, морфологического, определяющего его параметра).

В целом объем транспортируемого нисходящими потоками по ЗП материала (V) увеличивается сверху вниз, но на общем фоне этой «радиальной связи» V = F [Н(х,у)] существенные коррективы в распределение объема вносит линейная плотность потока (GZ) — количество переносимого вещества, которое проходит в единицу времени через створ — склоновую СЛ определенной длины. Она увеличивается (f Gl) или уменьшается (J,G/) при возрастании соответственно отрицательной (Кг< 0) и положительной (Кг > 0) горизонтальной кривизны морфологических элементов и их совокупностей на вогнутых или выпуклых в плане склонах — происходит дезинтеграция или, наоборот, концентрация перемещающихся масс. Данная зависимость на рис. 26 обозначена отражающей «концентрическую связь» дугообразной стрелкой от GIkV.

Скорость нисходящего потока прямо зависит от уклонов ЗП [«радиальная связь» от Н'(х,у) к v] и от количества переносимого материала («концентрическая связь» от V к v). Ускорение потока (а) прежде всего определяется вертикальной кривизной ЗП [«радиальная связь» от Н”(х,у) к а] и связано с его скоростью («концентрическая связь» от v к а) как любая вторая производная связана с первой производной от той же функции. Оно зависит от формы поперечного профиля следующим образом: при его выпуклой форме [Н”(х,у) > 0] ускорение увеличивается (|й), а при вогнутой [Н"(х,у) < 0] — ускорение потока уменьшается Ца), вплоть до его замедления (-а).

В целом параметрическая форма задания динамической ГЕОСИСТЕМЫ свидетельствует о том, что она «крепко сбита» за счет своей структуры — сочетания сети «концентрических» и «радиальных» связей, что позволяет осуществлять прогноз кинематических параметров потоков, исходя из основных геоморфологических параметров ЗП, а также морфодинамический анализ на геотопологической основе, который может заключаться в динамическом определении морфологических элементов. Направление «концентрических связей» между кинематическими параметрами находится в полном соответствии с направлением этих же связей в ГМС.

Материальная ГЕОСИСТЕМА представлена всего тремя собственно субстанциональными параметрами — приходной и расходной составляющими баланса перемещаемого нисходящими потоками вещества и энергии, а также (положительным или отрицательным) балансом в целом, включая рассмотренные выше два уровня входящих в нее морфологических и динамических параметров. Балансовый подход при конструировании ГЕОСИСТЕМ и затем при субстанционально-динамическом определении морфодинамических элементов и, в частности, при оценке их антропогенного загрязнения основывается на:

  • • давно высказанной идее А. И. Воейкова о необходимости ведения приходно-расходной книги исследуемого вида энергии или вещества в изучаемой части географического пространства;
  • • утверждении А. А. Григорьева о ведущей роли балансового метода при исследовании происходящих в ней физико-географических (и экологических) процессов;
  • • приложении А. С. Девдариани к ЗП теории движения ЗП с двумя принципами кинематического описания движений (методами прослеживания и засечек).

Реализация данных теоретических представлений и принципов по отношению к ЗП и ЛЭО оказалась возможной только тогда, когда удалось четко выявить естественную делимость той и другой, что обеспечило, во-первых, точное и однозначное ограничение неких энергетических ниш и субстанциональных резервуаров — местоположений, постоянно заполняемых перемещающимися водными, воздушными и минеральными массами с транспортируемыми ими компонентами и микрокомпонентами и одновременно освобождающихся от них, и, во-вторых, возможность регистрации приходной и расходной составляющих их баланса на границах местоположений.

Приходная (Епр.) и расходная (Ерасх.) части через объем и скорость нисходящих потоков зависят от двух структурно-морфологических показателей элементов — положения по вертикали и крутизне. Эти два прямо связывающих субстанциональную ГЕОСИСТЕМУ радиуса — Н{х,у) ? V ? Епр. и Н'(х,у) ? v ? Ерасх. — в особых комментариях не нуждаются. С уменьшением высоты (увеличением глубины) или переходом от верхних элементов ЗП к склоновым и далее к нижним возрастает за счет увеличения площадей водосборов объем транспортируемого материала — жидкого, твердого, химического стока — и, соответственно, приходная часть баланса. С увеличением уклонов возрастает скорость перемещения потока и, соответственно, расходная его часть. Два других «прямых радиуса» — Кг ? GI ? Епр. и Н"(х,у) ? а ? Ерасх. — связывают собственно морфологические характеристики элементов ЗП и ЛЭО с кинематическими параметрами проходящих через них звеньев и струй нисходящих потоков, которые в зависимости от знака горизонтальной и вертикальной кривизны геотопов могут вносить существенные коррективы в расходную и приходную составляющие баланса.

На общем фоне увеличения приходной части баланса с уменьшением высоты или глубины, связанного с перемещением субстанции сверху вниз по ЗП, ее значения отличаются на одних и тех же элементах Рп.т, относящихся к трем разным категориям по горизонтальной кривизне: выпуклым, вогнутым и прямолинейным в плане. Эти различия на картографической модели выражаются в изменении расстояний между линиями тока по ЗП на створах — верхней и нижней границах выпуклых и вогнутых в плане геотопов. И только на выдержанных по простиранию местоположениях такие различия отсутствуют.

То же следует сказать в отношении расходной части баланса, значения которой при доминирующей зависимости их от крутизны ЭП и скорости нисходящего потока могут также определяться и формой геотопов в профиле. На геотопах Р°'а происходит замедление потока от верхней границы к нижней, что способствует сокращению расходной части баланса, или, наоборот, на выпуклых в профиле геотопах Ра'с расход вещества может возрастать за счет ускорения потока от их верхней границы к нижней и пересечения последней большей частью транспортируемой субстанции. На геотопах Рь'ь скорость нисходящего потока и баланс транспортируемой субстанции не меняются. Дугами самого большого радиуса описываются «концентрические» связи между теми долями приходной и расходной составляющих баланса, которые обусловлены разными геоморфологическими и кинематическими параметрами. Алгебраическая сумма Епр. и Ерасх. в целом — это численное отражение баланса (Б) изучаемого вещества или энергии, которые перемещается вниз по ЗП и в ее ближайшей окрестности.

Наряду с прямыми морфодинамическими «радиальными» связями (рельеф ЗП -» рельефообразу- юшие процессы) имеют место и присущие системам обратные связи (рельефообразующие процессы -> рельеф). Первый «обратный радиус связи» — Епр. ? У ? Н(х,у) — отражает зависимость гипсометрического положения ЗП от приходной составляющей и объема перемещенного минерального вещества. Увеличение его расходной составляющей приводит к еще большему возрастанию скоростей нисходящего потока и образованию им новых возросших уклонов, что фиксируется вторым «обратным радиусом связи» — Ерасх. ? v ? Н'(х,у). Третий «обратный радиус связи» — Епр. ? GI ? Кг отражает связь, при которой повышение приходной части способствует снижению линейной плотности потока вплоть до его дезинтеграции на конусах выноса и в дельтах. Увеличение Ерасх. приводит к ускорению потоков и, как следствие этого, к возрастанию крутизны морфологических элементов. Данная цепь зависимостей представляет собой четвертый «обратный радиус связи» — Ерасх. ? а ? Н"(х,у).

Таким образом, для описания ГЕОСИСТЕМЫ в целом потребовалось 11 взаимосвязанных «концентрическими» и «радиальными» (прямыми и обратными) соотношениями морфологических, кинематических и субстанциональных параметров. Указанные на рис. 26 их связи в совокупности представляют собой устойчивый содержательный каркас или сеть — структуру в параметрической форме задания морфологической, динамической и субстанциональной ГЕОСИСТЕМ как познавательных конструкций. Их регистрация, несмотря на свою, казалось бы, с одной стороны, очевидность, а с другой — абстрактность, может привести к успешному решению вполне прагматических конкретных ГГ-Г задач. Однако до этого следует определиться в проблемах не только нисходящих внутрисистемных потоков, но и в отношениях конструируемой ГЕОСИСТЕМЫ с ее внешним окружением (ОС).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >