Наблюдаемые и ожидаемые изменения климата на Восточно-Европейской равнине и их влияние на речной сток (на примере Дона)

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Исследуются современные изменения климата на Восточно-Европейской равнине, а также реакция на них речного стока Дона. Значительное потепление в среднем на 1.8°C зимой на равнине в период 1991–2020 гг. по сравнению с 1961–1990 гг. привело к увеличению числа дней с положительной температурой воздуха. Наблюдалось увеличение количества осенне-зимних атмосферных осадков, а также доли жидких осадков в зимний сезон с существенным их ростом на западе и в центре. В бассейне Дона в тот же период отмечалось наибольшее по сравнению с остальными сезонами потепление зимой на 1.6°C и слабо выраженное увеличение количества осадков во все сезоны, кроме лета. Заметное внутригодовое перераспределение стока Дона с 1990-х годов по сравнению с 1961–1990 гг. изменило соотношение меженного стока и стока половодья. Значимый рост стока отмечался во все месяцы года, кроме апреля и мая, в апреле он существенно снизился. Наибольшее увеличение стока на 55.7% наблюдалось в январе. Показано, что почти половина многолетней изменчивости стока Дона в январе происходила за счет оттепелей, а около 20% было обусловлено изменениями осадков в осенне-зимний период. Роль оттепелей в формировании зимнего стока, повторяемость которых увеличилась в 2.6 раза за последние тридцать лет возросла, а влияние суммарных осадков, наоборот, снизилось. Проекции климатических моделей в XXI в. предполагают постепенное расширение на северо-восток Восточно-Европейской равнины границ территории проявления зимних оттепелей, сопровождающихся интенсивным снеготаянием, увеличением речного стока зимой и снижением половодья. По сценариям умеренного и агрессивного антропогенного воздействия на климат в период 2061–2100 гг., границы могут сместиться не только в северо-западную часть бассейна Волги, но и в бассейны рек Европейского севера России.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. А. Черенкова

Институт географии Российской академии наук; Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова Российской академии наук

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

А. Г. Георгиади

Институт географии Российской академии наук

Email: cherenkova@igras.ru
Россия, Москва

А. Н. Золотокрылин

Институт географии Российской академии наук

Email: cherenkova@igras.ru
Россия, Москва

Е. А. Кашутина

Институт географии Российской академии наук

Email: cherenkova@igras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Водные ресурсы России и их использование / под ред. И.А. Шикломанова. СПб.: ГГИ, 2008. 598 с.
  2. 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. 216 с.
  3. Георгиади А.Г., Милюкова И.П., Кашутина Е.А. Современные и сценарные прогнозы изменения речного стока в бассейне Дона // Водные ресурсы. 2020. Т. 47. № 6. С. 913–923.
  4. Джамалов Р.Г., Телегина Е.А., Фролова Н.Л. Изменение зимнего стока рек Европейской части России // Водные ресурсы. 2015. Т. 42. № 6. 581 с.
  5. Джамалов Р.Г., Фролова Н.Л., Киреева М.Б. Современные изменения водного режима рек в бассейне Дона // Водные ресурсы. 2013. Т. 40. № 6. С. 573–584.
  6. Джамалов Р.Г., Фролова Н.Л., Кричевец Г.Н., Сафронова Т.И., Киреева М.Б., Игонина М.И. Формирование современных ресурсов поверхностных и подземных вод Европейской части России // Водные ресурсы. 2012. Т. 39. № 6. С. 623–639.
  7. Дмитриева В.А. Внутригодовая и многолетняя динамика сезонного речного стока бассейна Верхнего Дона // Аридные экосистемы. 2011a. Т. 17. № 2 (47). С. 23–32.
  8. Дмитриева В.А. Водные ресурсы в бассейне Верхнего и Среднего Дона в современный период // Изв. РАН. Сер. геогр. 2011б. № 5. С. 74–84.
  9. Дмитриева В.А., Сушков А.И., Закусилов В.П. Климатическая обусловленность современных гидроэкологических процессов в речных потоках бассейна Верхнего Дона // Вестн. ВГУ. Серия: География. Геоэкология. 2022. № 2. С. 118–127.
  10. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2020 год. М.: Росгидромет, 2021. 104 с.
  11. Калюжный И.Л., Лавров С.А. Основные физические процессы и закономерности формирования зимнего и весеннего стока рек в условиях потепления климата // Метеорология и гидрология. 2012. № 1. С. 68–81.
  12. Катцов В.М., Говоркова В.А. Ожидаемые изменения приземной температуры воздуха, осадков и среднегодового стока на территории России: результаты расчетов с помощью ансамбля глобальных климатических моделей (CMIP5) // Тр. ГГО. 2013. № 569. С. 75–97.
  13. Киреева М.Б., Фролова Н.Л. Современные особенности весеннего половодья рек бассейна Дона // Водное хозяйство России. 2013. № 1. С. 60–76.
  14. Кренке А.Н., Черенкова Е.А., Чернавская М.М. Устойчивость залегания снежного покрова на территории России в связи с изменением климата // Лёд и снег. 2012. № 1 (117). С. 29–37.
  15. Кучмент Л.С. Модели процесса формирования речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 143 с.
  16. Лавров С.А., Калюжный И.Л. Физические процессы и закономерности формирования зимнего и весеннего стока рек в условиях изменения климата / Тр. Всероссийской научной конференции “Современные проблемы стохастической гидрологии и регулирования стока”. Москва, 10–12 апреля 2012 г. С. 432–441.
  17. Мохов И.И., Семенов В.А., Хон В.Ч., Латиф М., Рекнер Э. Связь аномалий климата Евразии и Северной Атлантики с естественными вариациями Атлантической термохалинной циркуляции по долгопериодным модельным расчетам // ДАН. 2008. Т. 419. № 5. С. 687–690.
  18. Руководство по гидрологическим прогнозам. Вып. 1. Долгосрочные прогнозы элементов водного режима рек, озер и водохранилищ. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 358 с.
  19. Титкова Т.Б. Изменение климатических условий формирования зимнего стока в бассейне верхнего Дона по спутниковым и наземным данным // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 1. С. 147–157.
  20. Третий оценочный докл. об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / под ред. В.М. Катцова. СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 676 с.
  21. Черенкова Е.А., Кононова Н.К. Анализ опасных атмосферных засух 1972 и 2010 гг. и макроциркуляционных условий их формирования на территории Европейской части России // Тр. Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. 2012. № 565. С. 165–187.
  22. Черенкова Е.А., Семенов В.А. Связь зимних осадков на территории Европы с изменениями ледовитости Арктического бассейна, температуры океана и атмосферной циркуляции // Метеорология и гидрология. 2017. № 4. С. 38–52.
  23. Alfieri L., Burek P., Feyen L., Forzieri G. Global warming increases the frequency of river floods in Europe // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2015. Vol. 19. P. 2247–2260.
  24. Barnett T.P., Adam J.C., Lettenmaier D.P. Potential impacts of a warming climate on water availability in snow-dominated regions // Nature. 2005. Vol. 438. P. 303–309.
  25. Barredo J.I. Major flood disasters in Europe: 1950–2005 // Nat Hazards. 2007. Vol. 42. P. 125–148.
  26. Blöschl G., et al. Changing climate shifts timing of European floods // Science. 2017. Vol. 357. P. 588–590.
  27. Christensen J.H., Christensen O.B. A summary of the PRUDENCE model projections of changes in European climate by the end of this century // Clim. Change. 2007. Vol. 81. P. 7–30.
  28. Dankers R., Feyen L. Climate change impact on flood hazard in Europe: An assessment based on high resolution climate simulations // J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113. Art. D19105.
  29. Dankers R., Feyen L. Flood hazard in Europe in an ensemble of regional climate scenarios // J. of Geophys. Res. 2009. Vol. 114. P. 1–16.
  30. Engel H. The flood events of 1993/1994 and 1995 in the Rhine River basin. Proceedings of the Conference held at Anaheim, California, June 1996. IAHS Publications-Series of Proceedings and Reports, 1997. № 239. P. 21–32.
  31. Frolova N., Agafonova S., Nesterenko D. Water and ice regimes of the rivers of European Russia under climate change. Hydro-climatology: Variability and Change. Proceedings of symposium J-H02 held during IUGG2011 in Melbourne, Australia, July 2011. IAHS Publ. 2011. № 344. P. 63–68.
  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. 2. № 16. P. 6–17.
  33. Harris I., Osborn T.J., Jones P., et al. Version 4 of the CRU TS monthly high-resolution gridded multivariate climate dataset // Sci Data. 2020. Vol. 7. Art. 109.
  34. Hurrell J.W. Decadal trends in the North Atlantic Oscillation: Regional temperature and precipitation // Science. 1995. Vol. 269. P. 676–679.
  35. IPCC, 2023. Sections. In: Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Core Writing Team, H. Lee, J. Romero (Eds.). Geneva, Switzerland, 2023. P. 35–115. https://doi.org/10.59327/IPCC/AR6–9789291691647
  36. Knight J.R., Folland C.K., Scaife A.A. Climate impacts of the Atlantic Multidecadal Oscillation // Geophysical Res. Let. 2006. Vol. 33. Art. L17706.
  37. Kundzewicz Z., Pinskwar I., Brakenridge R. Large floods in Europe, 1985–2009 // Hydrological Sciences J. 2013. Vol. 58. P. 1–7.
  38. Lehner B., Döll P., Alcamo J., Henrichs T., Kaspar F. Estimating the impact of global change on flood and drought risks in Europe: a continental, integrated analysis // Climatic Change. 2006. Vol. 75. P. 273–299.
  39. O’Neil B.C., et al. The Scenario Model Intercomparison Project (ScenarioMIP) for CMIP6 // Geosci. Model Dev. 2016. Vol. 9. № 9. P. 3461–3482.
  40. Petoukhov V., Semenov V.A. A link between reduced Barents-Kara sea ice and cold winter extremes over northern continents // J. Geophys. Res. 2010. Vol. 115. Art. D21111.
  41. Sarauskiene D., Kriauciuniene J., Reihan A., Klavins M. Flood pattern changes in the rivers of the Baltic countries // J. Environ. Eng. Landsc. 2015. Vol. 23. P. 28–38.
  42. Semenov V.A., Latif M., Dommenget D., Keenlyside N.S., Strehz A., Martin T., Park W. The Impact of North Atlantic-Arctic Multidecadal Variability on Northern Hemisphere Surface Air Temperature // J. Climate. 2010. Vol. 23. P. 5668–5677.
  43. Sutton R.T., Dong B. Atlantic Ocean influence on a shift in European climate in the 1990s // Nat. Geoscience. 2012. Vol. 5. P. 788–792.
  44. Zolotokrylin A.N., Cherenkova E.A. Seasonal changes in precipitation extremes in Russia for the last several decades and their impact on vital activities of the human population // Geography, Environment, Sustainability. 2017. Vol. 10. № 4. P. 69–82.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Пространственное распределение метеостанций в бассейне Дона (1 – Павелец, 2 – Конь-Колодезь, 3 – Воронеж, 4 – Каменная Степь, 5 – Калач, 6 – Валуйки) (а), изменения температуры (°C) зимой (б) и числа дней с положительными температурами (дни) зимой (в) на ВЕР в период 1991–2020 гг. по сравнению с 1961–1990 гг., а также их среднемноголетние значения (дни) зимой в 1961–1990 гг. (г). Граница бассейна Дона на рис. 1а и 1б показана жирной линией черного цвета. Граница бассейна Дона до Казанской на рис. 1а обведена контуром синего цвета, станция Казанская отмечена треугольником красного цвета. Изменения температуры воздуха зимой статистически значимы на уровне 0.05 на всей ВЕР. Значимые изменения числа оттепелей на рис. 1в показаны кругами, обведенными черным цветом

Скачать (643KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменения суммарных осадков за осень и зиму (%) (а), доли жидких осадков в их общем количестве (%) в среднем за зимние месяцы в период 1991–2020 гг. по сравнению с 1961–1990 гг. (б), наибольших значений SWE в поле (%) (в) и в лесу (%) (г) в период 1991–2020 гг. по сравнению с 1966–1990 гг. Граница бассейна Дона на рис. 2а показана жирной линией черного цвета. Узлы сетки со статистически значимыми изменениями осадков на уровне 0.05 отмечены точками. Значимые изменения доли жидких осадков и SWE показаны кругами, обведенными черным цветом

Скачать (761KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Диаграмма размаха (а) расходов воды в створе Казанская (км3/год) по месяцам в период 1961–1990 гг. (1) и 1991–2014 гг. (2); многолетняя изменчивость числа дней со среднесуточной температурой >0°C (1) в среднем для метеостанций бассейна Дон до Казанской и стока (2) зимой (б); суммарный сток за осень, зиму и лето (3) и сток в апреле (4) (в); а также связь наблюденного и рассчитанного на основе метода пошаговой регрессии среднего расхода воды в январе в период 1961–2014 гг. (г). Линейные тренды на рис. 3б показаны пунктирными линиями, средние значения стока за период 1961–1990 гг. и 1991–2014 гг. на рис. 3в показаны точечными линиями

Скачать (309KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Многолетняя изменчивость разности суммарных осадков за декабрь–январь и запасов воды в снеге в период 1967–2020 гг., измеренных в поле в окрестностях метеостанций Калач (1) на первую пентаду февраля и Павелец (2) на первую декаду февраля (а), а также в лесу в окрестностях метеостанции Валуйки (3) на первую декаду февраля (б). На рис. 4а и б одиннадцатилетние скользящие средние показаны полужирными линиями, полиномиальные тренды 4-й степени – пунктирными линиями

Скачать (168KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Пространственное распределение изолинии числа дней с положительной температурой воздуха в январе со значением, равным пяти дням, в среднем за периоды 1991–2014, 2041–2060, 2061–2080 и 2081–2100 гг. в бассейнах рр. Онега (i), Северная Двина (ii), Мезень (iii), Печора (iv), Волга (v), Дон (vi) согласно данным ансамбля климатических моделей проекта CMIP6. Бассейн Дона обведен линией синего цвета, гидрологический пост Казанская отображен звездочкой

Скачать (204KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024