Речной сток крупнейших рек России в условиях современного и сценарного глобального потепления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Приведены результаты сравнительного анализа изменений стока крупных рек Русской равнины (Волги, Дона, Северной Двины, Печоры, Невы), Сибири (Оби, Иртыша, Енисея, Ангары, Лены, Вилюя) и Дальнего Востока (Амура) в условиях современного глобального потепления и в период сценарных антропогенных изменений климата в XXI в. Он основан на сопоставлении годового и сезонного стока базового периода и периода современного глобального потепления; расчетах на модели месячного водного баланса, разработанной в Институте географии РАН; оценках изменений годового стока рек, полученных методом среднего многолетнего годового водного баланса и данных об атмосферных осадках и испарении, рассчитанных в рамках программы CMIP5 на ансамбле глобальных климатических моделей для периодов современного и сценарного глобального потепления. В период современного потепления по сравнению с предшествующим базовым периодом на Волге, Каме, Северной Двине, Печоре, Оби, Иртыше, Енисее, Ангаре, Лене и Вилюе наблюдалось повышение годового стока и стока основных гидрологических сезонов, особенно ощутимое в зимний, а также в летне-осенний гидрологические сезоны. Тогда как на Дону, наряду с самым значительным из всех рассмотренных рек относительным увеличением зимнего и заметным ростом летне-осеннего стока, выявлено наибольшее снижение стока половодья, а также годового стока. Установлено совпадение знака изменений годового стока Волги, Дона, Северной Двины, Печоры, Оби, Енисея, Лены и Вилюя в период современного глобального потепления, рассчитанных по данным наблюдений и по уравнению водного баланса с использованием данных об атмосферных осадках и испарении, полученных осреднением результатов расчетов на ансамбле глобальных климатических моделей программы CMIP5. Относительные сценарные изменения годового стока крупных рек в сравнении со стоком базового периода довольно тесно коррелируют с соответствующими изменениями годовых сумм атмосферных осадков, а сценарные изменения суммарного испарения – с изменениями годовой температуры воздуха.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Г. Георгиади

Институт географии Российской академии наук

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

И. П. Милюкова

Институт географии Российской академии наук

Email: georgiadi@igras.ru
Россия, Москва

О. О. Бородин

Институт географии Российской академии наук; Институт водных проблем РАН

Email: georgiadi@igras.ru
Россия, Москва; Москва

Е. А. Барабанова

Институт географии Российской академии наук

Email: georgiadi@igras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. 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. М.: ИД “Кодекс”, 2018. С. 206–218.
  2. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 352 с.
  3. Водные ресурсы России и их использование / под ред. И.А. Шикломанова. СПб.: Государственный гидрологический институт, 2008. 600 с.
  4. 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
  5. 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.
  6. Георгиади А.Г., Милюкова И.П. Особенности долговременных фаз повышенной и пониженной водности Дона и Лены в XIX–XXI веках // Метеорология и гидрология. 2023а. № 12. С. 104–114. https://doi.org/10.52002/0130-2906-2023-12-104-114
  7. Георгиади А.Г., Милюкова И.П. Сток Волги в эпохи глобального потепления // Изв. РАН. Сер. геогр. 2023б. Т. 87. № 6. C. 804–824. https://doi.org/10.31857/s2587556623060079
  8. 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
  9. 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.: Макс Пресс, 2014. 214 с.
  10. 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.
  11. 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. https://doi.org/10.21638/spbu07.2019.203
  12. 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.
  13. Гусев Е.М., Насонова О.Н. Моделирование тепло- и влагообмена поверхности суши с атмосферой. М.: Наука, 2010. 327 с.
  14. Даниленко А.О., Георгиади А.Г. Влияние современного потепления на водный и ионный сток Северной Двины // Теорeтическая и прикладная экология. 2022. № 1. С. 41–47. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-1-064-069
  15. Калинин Г.П., Милюков П.И. Приближенный расчет неустановившегося движения водных масс // Труды ЦИП. 1958. Вып. 66. 72 с.
  16. Катцов В.М., Говоркова В.А. Ожидаемые изменения приземной температуры воздуха, осадков и годового стока на территории России в ХХI веке: результаты расчетов с помощью ансамбля глобальных климатических моделей (CMIP5) // Труды ГГО. 2013. № 569. С. 76–98.
  17. 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.
  18. Коронкевич Н.И., Георгиади А.Г., Барабанова Е.А., Кашутина Е.А., Милюкова И.П. О соотношении климатических и антропогенных факторов в изменении стока Волги // Изв. РАН. Сер. геогр. 2023. Т. 87. № 6. С. 825–834. https://doi.org/10.31857/s2587556623060092
  19. Мотовилов Ю.Г., Гельфан А.Н. Модели формирования стока в задачах гидрологии речных бассейнов. М.: Изд-во РАН, 2019. 300 с.
  20. 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.
  21. Научно-прикладной справочник: Многолетние колебания и изменчивость водных ресурсов и основных характеристик стока рек Российской Федерации. СПб.: ООО “РИАЛ”, 2021. 190 с.
  22. Шпакова Р.Н., Wang P. Изменение характера многолетних колебаний стока рек Южной Якутии и прилегающих районов российского Дальнего Востока в условиях глобального потепления // Российская Арктика. 2023. Т. 5 (1). С. 33–44. https://doi.org/10.24412/2658–4255-2023-1-33-44
  23. Arctic Hydrology, Permafrost and Ecosystems / D. Yang, D.L. Kane (Еds.). Cham: Springer, 2021. 914 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-50930-9
  24. Frolova N.L., Magritskii D.V., Kireeva M.B., Grigor’ev V. Yu., Gelfan A.N., Sazonov A.A., Shevchenko A.I. Streamflow of Russian Rivers under Current and Forecasted Climate Changes: A Review of Publications. 1. Assessment of Changes in the Water Regime of Russian Rivers by Observation Data // Water Res. 2022. Vol. 49. P. 333–350. https://doi.org/10.1134/s0097807822030046
  25. Gelfan A.N., Gusev E.M., Kalugin A.S., Krylenko I.N., Motovilov Yu.G., Nasonova O.N., Millionshchikova T.D., Frolova N.L. Runoff of Russian Rivers under Current and Projected Climate Change: a Review 2. Climate Change Impact on the Water Regime of Russian Rivers in the XXI Century // Water Res. 2022. Vol. 49. P. 351–365. https://doi.org/10.1134/s0097807822030058
  26. Georgiadi A.G. Change of the hydrological cycle under the influence of global warming // IAHS Publication (International Association of Hydrological Sciences). Hydrology for the Water Management of Large River Basins. 1991. P. 119–128.
  27. Georgiadi A.G., Groisman P.Ya. 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. Let. 2022. Vol. 17. № 8. P. 1–14. https://doi.org/10.1088/1748–9326/ac82c1
  28. Georgiadi A.G., Groisman P.Y. Extreme Low Flow during Long-Lasting Phases of River Runoff in the Central Part of the East European Plain // Water. 2023. Vol. 15. № 12. Art. 2146. https://doi.org/10.3390/w15122146
  29. 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
  30. Georgiadi A.G., Milyukova I.P., Kashutina E.A. Response of River Runoff in the Cryolithic Zone of Eastern Siberia (Lena River Basin) to Future Climate Warming // Environmental Change in Siberia. Advances in Global Change Research / H. Balzter (Ed.). Dordrecht: Springer, 2010. Vol. 40. P. 157–169. https://doi.org/10.1007/978-90-481-8641-9_10
  31. 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
  32. Georgiadi A.G., Milyukova I.P., Borodin O.O., Gusarov A.V. Water Flow Changes in the Don River (European Russia) During 1891–2019 // Geography, Environment, Sustainability. 2023. Vol. 16. № 2. P. 6–17. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2022-083
  33. Harding R., Best M., Blyth E., Hagemann S., Kabat P., Tallaksen L.M., Warnaars T., Wiberg D., Weedon G.P., van Lanen H.A. I., Ludwig F., Haddeland I. WATCH: Current knowledge of the Terrestrial global water cycle // J. Hydrometeorol. 2011. Vol. 12. P. 1149–1156. https://doi.org/10.1175/JHM–D-11–024.1
  34. Kalugin A. Climate change effects on river flow in Eastern Europe: Arctic rivers vs. Southern rivers // Climate. 2023. Vol. 11. Art. 103. https://doi.org/10.3390/cli11050103
  35. Meehl G.A., Bony S. Introduction to CMIP5 // CLIVAR exchanges — Special Issue: WCRP Coupled Model Intercomparison Project — Phase 5 — CMIP5. 2011. № 56. Vol. 16. P. 4–5.
  36. Milyukova I., Georgiadi A., Borodin O. Long-term changes in water flow of the Volga basin rivers // E3S Web Conf. 2020. Vol. 163. Art. 05008. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016305008
  37. Sinyukovich V.N., Georgiadi A.G., Groisman P.Y., Borodin O.O., Aslamov I.A. The Variation in the Water Level of Lake Baikal and Its Relationship with the Inflow and Outflow // Water. 2024. Vol. 16. № 4. Art. 560. https://doi.org/10.3390/w16040560

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Относительные изменения (∆, %) стока половодья (П), летне-осеннего (ЛО), зимнего (З) и годового (Г) стока в период современного глобального потепления (начиная с 1981 г.) в сравнении со стоком базового периода (1930–40-е – 1980 гг.), рассчитанные по многолетним данным о стоке, из которых исключены антропогенные изменения. Информация о створах приведена в табл. 1

Скачать (16KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Относительные изменения годового стока (∆, %) в период современного глобального потепления в сравнении со стоком базового периода, рассчитанные по уравнению водного баланса и данным об атмосферных осадках и температуре воздуха, осредненным по ансамблю глобальных климатических моделей программы CMIP5 (1), и по многолетним данным о стоке с исключенными антропогенными изменениями (2).

Скачать (10KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Относительные изменения (∆, %) годового стока (Г), стока половодья (П), летне-осеннего (ЛО) и зимнего (З) стока Волги (а), Дона (б) и Вилюя (в): в период современного глобального потепления в сравнении со стоком базового периода рассчитанные по многолетним данным о стоке с исключенными антропогенными изменениями (1), в период сценарного потепления в 2010–2039 гг. – по модели месячного водного баланса и сценарным данным об атмосферных осадках и температуре воздуха, осредненным по данным ансамбля глобальных климатических моделей программы CMIP5 для сценариев RCP2.6 и RCP8.5 соответственно в сравнении со стоком базового периода 1931–1980 гг. (2, 3), в период сценарного потепления 2035–2065 гг. – в сравнении со стоком базового периода 1971–2000 гг. (4). Более детальная информация – в тексте.

Скачать (24KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сценарные изменения (∆, %) годовых сумм атмосферных осадков (1), годового испарения (2), годовой температуры воздуха, ∆, C (3), годового стока в период сценарного потепления 2040–2069 гг. в сравнении со стоком базового периода (4) для сценариев RCP2.6 (а) и RCP8.5 (б).

Скачать (29KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Регрессионные зависимости между относительными (%) сценарными изменениями, полученными для рассмотренных крупных речных бассейнов по данным ансамбля глобальных климатических моделей по климатическому сценарию RCP8.5 программы CMIP5: (а) годового стока и годовых атмосферных осадков для периода 2040–2069 гг.; (б) годового испарения и годовой температуры воздуха для периода 2040–2069 гг.; (в) годового стока, рассчитанного авторами по уравнению годового водного баланса для периода 2040–2069 гг. (∆R2) и полученными в (Георгиевский, Голованов, 2019) для периода 2041–2060 гг., по расчетам на ансамбле глобальных климатических моделей (∆R1).

Скачать (27KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024