Аналіз геофізичних, метеорологічних та гідрогеологічних даних для пояснення невідповідностей між інфільтрацією та атмосферними опадами

Шевченко, О., Бублясь, В., Ошурок, Д. (2023). Combination of geophysical and hydrogeological data to explain contradictions between infiltration and atmospheric precipitation. Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Геологія, 1(100), 111–123. https://doi.org/10.17721/1728-2713.100.13

Розглянуто традиційний та нестандартний підходи до аналізу розрахункових значень інфільтраційного живлення ґрунтових вод із використанням показника заряду електричного поля приземної атмосфери. Зіставлення результатів гідрогеологічних розрахунків та спостережень за специфічними електрофізичними і метеорологічними чинниками дозволило пояснити невідповідності між значеннями інфільтраційного живлення та кількості опадів. 
Визначено щодобові значення живлення ґрунтових вод за даними 41-річних спостережень по свердловинах в м. Хмільник. Середнє багаторічне значення інфільтраційного живлення ґрунтових вод з РГВ 0,8–2,3 м становило 145 мм, з РГВ 2,7–4,5 м – 14,7 мм (коливання в діапазоні від 129 мм до від'ємних значень). Крім початкового періоду впливу змін клімату на режим ґрунтових вод (1980–1988 рр.), кореляція між річними значеннями інфільтрації та опадів невисока. Значуща кореляція існувала лише до 1997 року для опадів літнього та осіннього сезонів. На цьому ж етапі (1980–1997 рр.) також зафіксовано тісний зв'язок між температурою та інфільтрацією зимового періоду. Проте існують також і значні суперечності у співвідношеннях інфільтрації та опадів, які вдалось пояснити лише із залученням даних власних електрофізичних спостережень. У період з 2008 по 2017 р. від'ємні значення коефіцієнтів кореляції "інфільтрація-температура" за літній сезон змінились на позитивні, що наводить на думку про зростання вагомості механізмів перенесення вологи у вигляді пари. Підкріплюють цей висновок дані про знак заряду статичного електричного поля приземного шару атмосфери. За високих значень напруженості статичного електричного поля (Е) із від'ємним знаком, напрямок руху вологи має висхідний характер, завдяки чому випаровування із зони аерації збільшується у декілька разів порівняно з тим, що буває за нейтральних значень Е. А напруженість електричного поля із додатним знаком формує низхідний рух вологи, який призводить до підвищення РГВ. Звідси, більш зрозумілими стають випадки, коли за значної кількості опадів отримано низькі значення інфільтраційного живлення (2006, 2008 р.). І навпаки, низька кількість опадів за 2014–2017 рр. (середнє значення 524 мм) супроводжувалась підвищеним живленням ґрунтових вод (10 % вище від норми), стабільним підземним стоком до річки в межах 90–100 м3 /рік/м та зростанням РГВ завдяки додатним значенням статичного електричного поля. Цей електричний чинник має настільки потужний вплив, що здатний нейтралізувати та ефективно протидіяти негативному впливу на живлення ґрунтових вод зростання температури і дефіциту вологості повітря. Крім того, зростання випаровування стримувалось постійним зменшенням швидкості вітру. 
Оскільки електродинамічні процеси мають значну, а подекуди й визначальну роль не лише у вологоперенесенні в зоні аерації, а й у регіональних процесах живлення ґрунтових вод, створення штучних позитивно заряджених статичних полів над поверхнею ґрунту може стати найбільш ефективним запобіжником виснаження запасів ґрунтових вод під час гідрогеологічної посухи.