Ожидаемые изменения испарения в XXI в. в зоне тайги Европейской ЧАСТИ России

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Выполнены модельные оценки изменений фактического испарения бореальных лесов таежной зоны Европейской части России, обусловленные эволюцией климата в XXI в. Прогноз изменений климата выполнен на основе расчетных данных региональной климатической модели ГГО. Пространственная и временнáя детализация прогностических данных проводилась с помощью модели атмосферного пограничного слоя. Исследовались вариации прогнозируемых изменений, обусловленные использованием разных методов расчета испарения. Расчеты на основе дополнительного (взаимодополняющего) соотношения, определяющего фактическое испарение с использованием стандартных метеорологических параметров, сопоставляются с наблюдениями и расчетами на основе детальной модели энергопереноса в лесном массиве. Модельные значения фактического испарения в XXI в. увеличиваются на всей территории Европейской части России. Анализируется влияние интенсивности засушливых периодов на эволюцию фактического испарения. Показано, что, несмотря на увеличение аридности климата, влияние засушливых периодов на таежные леса будет умеренно негативным.

Об авторах

Е. Д. Надёжина

Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова

Email: nadyozhina@main.mgo.rssi.ru
Россия, 194021, Санкт-Петербург

И. М. Школьник

Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова

Email: nadyozhina@main.mgo.rssi.ru
Россия, 194021, Санкт-Петербург

А. В. Стернзат

Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова

Email: nadyozhina@main.mgo.rssi.ru
Россия, 194021, Санкт-Петербург

А. А. Пикалёва

Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова

Автор, ответственный за переписку.
Email: nadyozhina@main.mgo.rssi.ru
Россия, 194021, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Борзенкова И.И., Зубаков В.А. Климатический оптимум голоцена как модель глобального климата начала XXI века // Метеорология и гидрология. 1984. № 9. С. 23–35.
  2. Надёжина Е.Д., Школьник И.М., Стернзат А.В., Егоров Б.Н., Пикалева А.А. Испарение с орошенных участков в аридных регионах по оценкам системы моделей регионального климата и пограничного слоя атмосферы // Метеорология и гидрология. 2018. № 6. С. 87–97.
  3. Надёжина Е.Д., Шкляревич О.Б. Адвективные туманы и гололед над склоном в прибрежных районах // Метеорология и гидрология. 1994. № 9. С. 20–28.
  4. Надёжина Е.Д., Школьник И.М, Стернзат А.В., Егоров Б.Н., Пикалёва А.А. Модельные оценки эволюции климата и суммарного испарения в равнинных регионах Центральной Азии // Тр. ГГО. 2017. В. 586. С. 65–79.
  5. Надёжина Е.Д., Школьник И.М., Стернзат А.В., Пикалёва А.А., Егоров. Б.Н. Моделирование атмосферного пограничного слоя над неоднородно увлажненной поверхностью как инструмент для оценки суммарного испарения // Метеорология и гидрология. 2020. № 12. С. 27–38.
  6. Ольчев А.В., Новенко Е.Ю. Испарение лесных экосистем центральных районов европейской территории России в голоцене // Математическая биология и биоинформатика. 2012. Т. 7. № 1. С. 284–298. http://www.matbio.org/2012/Olchev(7_284)
  7. Сперанская Н.А. Испарение с поверхности почвы с травяным покровом: доступные наблюдения и восстановленные данные // Изв. РАН. Сер. Географическая. 2016. № 2. С. 49–60
  8. Сперанская Н.А. Потенциально возможное и видимое испарение и его изменения на Европейской территории России за последние 50 лет // Вод. ресурсы. 2016. № 4. С. 661–672.
  9. Хлебникова Е.И., Павлова Т.В., Сперанская Н.А. Засухи // Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. М.: Росгидромет, 2012. С. 126–164.
  10. Allen R.G., Pereira L.S., Raes D., Smith M. Crop evapotranspiration. Guidelines for computing crop water requirements // FAO Irrigation and drainage paper. 1998. № 56. P. 333. http://www.cawater-info.net/bk/improvement-irrigated-agriculture/files/fao56.pdf
  11. Anderson M.C.J., Norman M., Mecikalski J.R., Otkin J.A., Kustas W.P. A climatological study of evapotranspiration and moisture stress across the continental U.S. based on thermal remote sensing: 1. Model formulation // J. Geophys. Res. 2007a. V. 112. D10117. P. 1–17. https://doi.org/10.1029/2006JD007506
  12. Bouchet R.J. Evapotranspiration potentielle, et production Agricole // Annal. Agronom. 1963. V. 14. P. 743–824.
  13. Brutsaert W. A generalized complementary principle with physical constraints for land-surface evaporation // Water Resour. Res. 2015. V. 51. P. 8087–8093. https://doi.org/10.1002/2015WR017720
  14. Gao Jiaqi, Miao Qiao, Xinfa Qiu, Yan Zeng, Huanhuan Hua, XiuzhiYe, Mustapha Adamu. Estimation of Actual Evapotranspiration Distribution in the Huaihe River Upstream Basin Based on the Generalized Complementary Principle // Advances Meteorol. 2018. Article ID 2158168. https://doi.org/10.1155/2018/2158168
  15. Han S., Tian F. Complementary-principle-of-evaporation: from the original linear relationship to generalized nonlinear functions // Hydrol. and Earth System Sci. 2020. https://doi.org/10.5194/Hess-24-2269-2020
  16. Ivanova L.A., Nadyozhina E.D. Numerical simulation of wind farm influence on wind flow // Wind Engineering. 2000. V. 24. № 4. P. 257–271.
  17. Kalma Jetse D., Tim R., McVicar Matthew, McCabe F. Estimating Land Surface Evaporation: A Review of Methods Using Remotely Sensed Surface Temperature Data // Surv. Geophys. 2008. V. 29. P. 421–469. https://doi.org/10.1007/s10712-008-9037-z
  18. Kelliher F.M., Leuning R., Schulze E.D. Evaporation and canopy characteristics of coniferous forests and grasslands // Oecologia. 1993. V. 95. P. 153–163. https://doi.org/10.1007/BF00323485
  19. Launiainen S., Guan M., Salmivaara A., Kieloaho A.-J. Modeling boreal forest evapotranspiration and water balance at stand and catchment scales: a spatial approach // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2019. V. 23. P. 3457–3480. https://doi.org/10.5194/hess-23-3457-2019
  20. Matthias J.R. Quantifying and modeling water availability in temperate forests: a review of drought and aridity indices // Biogeosci. Forestry. 2019. V. 12. № 1. P. 1–16. https://doi.org/10.3832/ifor2934-011
  21. Olchev A., Novenko E., Desherevskaya O., Krasnorutskaya K., Kurbatova J. Effects climatic changes on carbon dioxide and water vapor fluxes in boreal forest systems of the European part of Russia // Environ. Res. Lett. 2009. V. 4. № 045007. P. 1–8. http://iopscience.iop.org/1748-9326/4/4/045007
  22. Priestley C.H.B., Taylor R.J. On the assessment of surface heat flux and evaporation using large-scale parameters // Mon. Weather Rev. 1972. V. 100. P. 81–92.
  23. Ruiz-Pérez G., Vico G. Effects of Temperature and Water Availability on Northern European Boreal Forests // Front. For. Glob. Change. Sec. Forest Hydrol. 2020. V. 3. P. 3–34. https://doi.org/10.3389/ffgc.2020.00034
  24. Sörensson A.A., Ruscica R.C. Intercomparison and uncertainty assessment of nine evapotranspiration estimates over South America // Water Resour. Res. 2018. V. 54 (4). P. 2891–2908.
  25. Speranzkaya N.A. New approach to analysis of pan and actual evaporation changes basing on the complementary relationship // Int. Sci. Conf. “Energy and Climate Change”. Athens, 2011. P. 13–14.
  26. van Vuuren D.P., Edmonds J.M., Kainuma J. et al. The representative concentration pathways: an overview // Climatic Change. 2011. V. 109. P. 5–31.
  27. Wang T., Zhang H., Zhao J., Guo X., Xiong T., Wu R. Shifting contribution of climatic constraints on evapotranspiration in the boreal forest // Earth’s Future. 2021. V. 9 (8). https://doi.org/10.1029/2021EF002104
  28. Yong Yang, Rensheng Chen, Yaoxuan Song, Chuntan Han, Zhangwen Liu, Junfeng Li. Evaluation of five complementary relationship models for estimating actual evapotranspiration during soil freeze-thaw cycles. https://doi.org/10.2166/NH.2021.093
  29. Zhao H., Xu Z., Zhao J., Huang W. A drought rarity and evapotranspiration-based index as a suitable agricultural drought indicator // Ecol. Indic. 2017. V. 82. P. 530–538. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.07.024
  30. Zhipin Ai, Qinxue Wang, Yonghui Yang, Kiril Manevski, Xin Zhao, Deni Eer. Estimation of land-surface evaporation at four forest sites across Japan with the new nonlinear complementary method // Sci. Rep. 2017. V. 7. https://doi.org/10.1038/s41598-017-17473-0

Дополнительные файлы


© Е.Д. Надёжина, И.М. Школьник, А.В. Стернзат, А.А. Пикалёва, 2023