Сток Волги в эпохи глобального потепления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Выявлены сходства и различия климатических условий (температуры воздуха и атмосферных осадков), годового и сезонного стока, а также гидрографов стока Волги у Волгограда в эпохи глобального потепления геологического прошлого, периода современного (начиная с 1981 г.) и сценарного глобального потепления в XXI в. Изменения стока геологического прошлого и сценарного будущего были оценены на основе модели месячного водного баланса, разработанной в Институте географии РАН, и уравнения среднего многолетнего водного баланса. В качестве климатических условий для оценки изменений стока использованы результаты традиционных и модельных палеоклиматических реконструкций и климатических сценариев глобального потепления в XXI в. Современные многолетние изменения стока Волги проанализированы на основе представлений о долговременных контрастных фазах. В результате проведенного анализа показано, что годовой сток Волги в условиях теплых эпох микулинского межледниковья и атлантического оптимума голоцена (если исходить из палеоклиматических реконструкций, основанных на ископаемой пыльце растений) был ниже современного. Тогда как согласно модельным палеоклиматическим реконструкциям теплых эпох голоцена, климатическим сценариям антропогенного потепления, а также в условиях современного глобального потепления годовой сток Волги оказывается выше, чем в базовый период. Выявлены значительные различия в изменениях сезонного распределения стока Волги между всеми рассмотренными теплыми эпохами. При этом изменения сезонного распределения при современном глобальном потеплении сходны с теми, что можно ожидать при сценарном потеплении в первой трети и в середине текущего столетия (за исключением стока половодья). Выявлена тесная корреляция между аномалиями изменений годовой температуры воздуха и годовой суммы атмосферных осадков во все рассмотренные теплые эпохи. В период инструментальных наблюдений долговременные фазы повышенного/пониженного стока Волги синхронны с соответствующими фазами индекса Северо-Атлантического колебания и периодами повышения и понижения годовых уровней Каспийского моря.

Об авторах

А. Г. Георгиади

Институт географии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: georgiadi@igras.ru
Россия, Москва

И. П. Милюкова

Институт географии РАН

Email: georgiadi@igras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Андреянов В.Г. Циклические колебания годового стока, их изменения по территории и учет при расчетах стока // Труды III Всесоюзного гидрологического съезда. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1959. Т. II. С. 3–49.
  2. Болгов М.В., Коробкина Е.А., Филиппова И.А. Байесовский прогноз минимального стока в нестационарных условиях с учетом возможных изменений климата // Метеорология и гидрология. 2016. № 7. С. 72–81.
  3. Болгов М.В., Филиппова И.А., Осипова Н.В., Коробкина Е.А., Трубецкова М.Д. Современные особенности гидрологического режима рек бассейна Волги // Вопросы географии. Вып. 145. Гидрологические изменения. 2018. С. 206–218.
  4. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 352 с.
  5. Величко А.А., Климанов В.А., Беляев А.В. Реконструкция стока Волги и водного баланса Каспия в оптимумы микулинского межледниковья и голоцена // Изв. РАН. Сер. геогр. 1988. № 1. С. 27–37.
  6. Величко А.А., Беляев А.В., Георгиади А.Г., Климанов В.А. Реконструкция климатических условий и речного стока северного полушария в течение микулинского межледниковья и голоцена // Водные ресурсы. 1992. № 4. С. 34–42.
  7. Водные ресурсы России и их использование / под ред. И.А. Шикломанова. СПб.: Государственный гидрологический ин-т, 2008. 600 с.
  8. Георгиади А.Г. Реконструкция речного стока на основе исторических и косвенных данных // Водные ресурсы. 1992. № 4. С. 106–114.
  9. Георгиади А.Г., Кашутина Е.А. Долговременные фазы многолетних изменений стока крупнейших рек водосбора Северного Ледовитого океана // Вопросы географии. Вып. 142. География полярных регионов. 2016. С. 178–195.
  10. Георгиади А.Г., Кашутина Е.А. Долговременные изменения стока крупнейших Сибирских рек // Изв. РАН. Сер. геогр. 2016. № 5. С. 70–81. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2016-5-70-81
  11. Георгиади А.Г., Милюкова И.П. Масштабы гидрологических изменений в бассейне реки Волги при антропогенном потеплении климата // Метеорология и гидрология. 2002. № 2. С. 72–79.
  12. Георгиади А.Г., Милюкова И.П. Особенности гидрологических аномалий в бассейне р. Волги в теплые эпохи голоцена // Изв. РАН. Сер. геогр. 2006. № 6. С. 112–120.
  13. Георгиади А.Г., Милюкова И.П. Речной сток в бассейнах крупнейших рек южного склона Русской равнины в позднеатлантический оптимум // Изв. РАН. Сер. геогр. 2007. № 6. С. 113–124.
  14. Георгиади А.Г., Коронкевич Н.И., Милюкова И.П., Кашутина Е.А., Барабанова Е.А. Современные и сценарные изменения речного стока в бассейнах крупнейших рек России. Ч. 2. Бассейны рек Волги и Дона. М.: Изд-во “Макс Пресс”, 2014. 214 с.
  15. Георгиади А.Г., Коронкевич Н.И., Барабанова Е.А., Кашутина Е.А., Милюкова И.П. О вкладе климатических и антропогенных факторов в изменения стока крупных рек Русской равнины и Сибири // ДАН. 2019. Т. 488. № 5. С. 539–544. https://doi.org/10.31857/S0869-56524885539-544
  16. Георгиади А.Г., Коронкевич Н.И., Милюкова И.П., Кислов А.В., Анисимов О.А., Барабанова Е.А., Кашутина Е.А., Бородин О.О. Сценарная оценка вероятных изменений речного стока в бассейнах крупнейших рек России. Ч. 1. Бассейн реки Лены. М.: Макс Пресс, 2011. 179 с.
  17. Георгиевский В.Ю., Ежов А.В., Шалыгин А.Л., Шикломанов И.А., Шикломанов А.И. Оценка влияния возможных климатических изменений на гидрологический режим и водные ресурсы рек бывшего СССР // Метеорология и гидрология. 1996. № 11. С. 89–99.
  18. Георгиевский М.В., Голованов О.Ф. Прогнозные оценки изменений водных ресурсов крупнейших рек Российской Федерации на основе данных по речному стоку проекта CMIP5 // Вестн. СПбГУ. Науки о Земле. 2019. Т. 64. Вып. 2. С. 206–218.
  19. Гусев Е.М., Насонова О.Н. Моделирование тепло- и влагообмена поверхности суши с атмосферой. М.: Наука, 2010. 327 с.
  20. Кислов А.В. Математическое моделирование климата оптимума голоцена // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1993. Т. 2. № 7. С. 705–713.
  21. Кислов А.В., Евстигнеев В.М., Малхазова С.М., Соколихина Н.Н., Суркова Г.В., Торопов С.М., Чернышев А.В., Чумаченко А.Н. Прогноз климатической ресурсообеспеченности Восточно-Европейской равнины в условиях потепления XXI века. М.: Макс Пресс, 2008. 290 с.
  22. Львович М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее. М.: Мысль, 1974. 448 с.
  23. Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли / ред. В.И. Корзун. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1974. 637 с.
  24. Мотовилов Ю.Г., Гельфан А.Н. Модели формирования стока в задачах гидрологии речных бассейнов. М.: Изд. Российской академии наук, 2019. 300 с.
  25. Мохов И.И., Семенов В.А., Хон В.К. Оценки возможных изменений регионального гидрологического режима в XXI веке, основанные на глобальных климатических моделях // Изв. РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. 2003. № 39. С. 130–144.
  26. Палеоклиматы и палеоландшафты внетропического пространства Северного полушария. Поздний плейстоцен-голоцен. М.: ГЕОС, 2009. 120 с.
  27. Панин Г.Н., Дианский Н.А., Соломонова И.В., Гусев А.В., Выручалкина Т.Ю. Оценка климатических изменений в Арктике в XXI столетии на основе комбинированного прогностического сценария // Арктика: экология и экономика. 2017. № 2 (26). С. 35–52.
  28. Попова В.В., Георгиади А.Г. Спектральные оценки связи изменчивости стока Волги и Североатлантического колебания в 1882–2007 гг. // Изв. РАН. Сер. геогр. 2017. № 2. С. 73–85. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2017-2-47-59
  29. Сидорчук А.Ю., Панин А.В., Борисова О.К. Снижение стока рек равнин Северной Евразии в оптимум голоцена // Водные ресурсы. 2012. Т. 39. № 1. С. 1–14.
  30. Сидорчук А.Ю., Панин А.В., Борисова О.К. Геоморфологические подходы к оценке величины речного стока в геологическом прошлом (ст. 5. Сравнительный анализ результатов, полученных разными методами) // Геоморфология. 2019. № 1. С. 66–79.
  31. Шерстюков Б.Г. Колебательная система климата, резонансы, дальние связи, прогнозы. Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 2021. 221 с.
  32. Шумм С. Палеогидрология четвертичного периода // Четвертичный период в США. М.: Изд-во “Мир”, 1968. Т. 1. С. 541–559.
  33. Ackerley D., Reeves J., Barr C., Bostock H., Fitzsimmons K., Fletcher M-S., Gouramanis C., McGregor H., Mooney S., Phipps S.J., Tibby J., Tyler J. Evaluation of PMIP2 and PMIP3 simulations of mid-Holocene climate in the Indo-Pacific, Australasian and Southern Ocean regions // Clim. Past. 2017. Vol. 13. P. 1661–1684. https://doi.org/10.5194/cp-13-1661-2017
  34. Arc Atlas: Our Earth. Environmental Systems Research Institute, Inc. and DATA+ All Rights Reserved. 1996.
  35. Atlas of Paleoclimates and Paleonvironments of the Northern Hemisphere. Late Pleistocene-Holocene. Stuttgart: Gustav Fesher Verlag, Budapest, 1992.
  36. Borisova O., Sidorchuk A., Panin A. Palaeohydrology of the Seim River basin, Mid-Russian Upland, based on palaeochannel morphology and palynological data // Catena. 2006. Vol. 66. № 1–2. P. 53–73.
  37. Caesar L., McCarthy G.D., Thornalley D.J.R., Cahill N., Rahmstorf S. Current Atlantic Meridional Overturning Circulation weakest in last Millennium // Nature Geoscience. 2021. Vol. 14. P. 118–120. https://doi.org/10.1038/s41561-021-00699-z
  38. Daily and Sub-daily Precipitation for the Former USSR. Ver. 1.0. Asheville, USA: National Climatic Data Center, 2005.
  39. Georgiadi A.G. Reconstruction of river runoff based on natural proxy data // Climatic change in the historical and instrumental period. Brno: Mazaric Univ., 1990. P. 134–137.
  40. Georgiadi A.G., Danilenko A.O. Northern Dvina River: Long Periods of Increased and Decreased Water and Ionic Runoff in the 19th–21st Centuries // Geography and Natural Resources. 2022. № 2. P. 149–155. https://doi.org/10.1134/S1875372822020032
  41. Georgiadi A.G., Groisman P.Y. Long-term changes of water flow, water temperature and heat flux of two largest arctic rivers of European Russia, Northern Dvina and Pechora // Environ. Res. Lett. 2022. Vol. 17. P. 085002. https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac82c1
  42. Georgiadi A.G., Kashutina E.A., Milyukova I.P. Long-term Changes of Water Flow, Water Temperature and Heat Flux of the Largest Siberian Rivers // Polarforschung. 2018. Vol. 87 (2). P. 167–176. https://doi.org/10.2312/polarforschung.87.2.167
  43. Georgiadi A.G., Milyukova I.P., Kashutina E.A. Contemporary and Scenario Changes in River Runoff in the Don Basin // Water Res. 2021. Vol. 47. № 6. P. 913–923. https://doi.org/10.1134/S0097807820060068
  44. Georgiadi A.G., Koronkevich N.I., Barabanova E.A., Kashutina E.A., Milyukova I.P. Assessing the effect of climatic and anthropogenic factors on the annual runoff of large rivers in European Russia and Siberia // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Bristol: IOP Publ., 2019. Vol. 38. P. 012027. https://doi.org/10.1088/1755-1315/381/1/012027
  45. Jones P.D., Jónsson T., Wheeler D. Extension to the North Atlantic Oscillation using early instrumental pressure observations from Gibraltar and South-West Iceland // Int. J. Climatol. 1997. Vol. 17. P. 1433–1450.
  46. Meehl G.A., Covey C., Delworth T., Latif M., McAvaney B., Mitchell J.F.B., Stouffer R.J., Taylor K.E. The WCRP CMIP3 multi-model dataset: A new era in climate change research // Bull. of the American Meteorological Society. 2007. № 88. P. 1383–1394.
  47. Panin A., Matlakhova E. Fluvial chronology in the East European Plain over the last 20 ka and its palaeohydrological implications // Catena. 2015. Vol. 130. P. 46–61. https://doi.org/10.1016/j.catena.2014.08.016
  48. Panin A.V., Nefedov V.S. Analysis of Variations in the Regime of Rivers and Lakes in the Upper Volga and Upper Zapadnaya Dvina Based on Archaeological-Geomorphological Data // Water Res. 2010. Vol. 37. № 1. P. 16–32.
  49. Shiklomanov I.A., Georgievsky V.Yu., Shalygin A.L. River runoff as a major factor of long-term Caspian level fluctuations. Proceedings of the International Scientific Conference “Climate and Water Balance Changes in the Caspian Region” (19–20 October 2010, Astrakhan). Astrakhan, 2011. P. 9–15.

Дополнительные файлы


© А.Г. Георгиади, И.П. Милюкова, 2023