ИСТИНА

В настоящий момент происходят быстрые изменения климата, которые, в свою очередь, влекут за собой изменения гидрологического цикла и водохозяйственной обстановки. Основным методом сверхдолгосрочного прогноза изменений речного стока в настоящее время являются расчеты на численных моделях общей циркуляции атмосферы, соединенных с моделями океана, покровного оледенения и поверхности суши. Вместе с тем, в ряде публикаций отмечается, что современные МОЦАО воспроизводят характеристики стока с заметными, зачастую большими ошибками [1]. Подходы к оценке характеристик минимального и максимального годового стока в будущем затруднены из-за большого количества неопределенностей. Исследователи либо принимают гипотезу о неизменности функции распределения вероятности характеристик стока и определяют их моменты для прогнозного периода (часто на основе характеристик палеоклимата или периода инструментальных наблюдений подходящего маловодного или многоводного периода), либо процесс, считается нестационарным и для него необходимо найти новую функцию распределения, при этом используются различные математические аппараты (Байесовский подход, метод линейной фильтрации и т.д. и т.п.) Также используются динамико-стохастических подход, метод водного баланса и эмпирические зависимости между характеристиками стока и климатическими характеристиками. Перечисленные методы и их сочетания используются в ряде работ [2,3,4 и др.] и в данной работе. В работе рассматривается Восточно-Европейская равнина (ВЕР) – обширная равнинная территория, хорошо освещенная данными наблюдений и обладающая широким спектром климатических зон. В качестве исходного материала были использованы данные о климатических характеристиках на период XXI века по данным моделей общей циркуляции атмосферы и океана (МОЦАО), представленные в проекте CMIP-3 (Coupled Model Intercomparison Project) призванном исследовать и сравнить данные многих моделей. В настоящий момент ведется аналогичная работа по данным проекта CMIP-5 при поддержке гранта РФФИ №18-05-00891. МОЦАО теоретически воспроизводят все поля атмосферы, океана, криосферы и деятельного слоя суши. Однако лишь весьма ограниченный набор модельных полей прошел надежное тестирование; как таковое оно выполнено только для температуры воздуха, атмосферного давления и поля геопотенциала. Также доверие вызывает характеристика количества осадков, так как по этому показателю выполняются тестирование моделей и коррекция соответствующих параметризационных блоков. Поэтому было принято решение использовать ограниченное число характеристик, а именно, осадки и температуру. Данные представлены в виде ежедневных значений характеристик в узлах сетки 2°×2° для трех периодов: 1961-1990 гг. (базисный), «середина» XXI века – 2041-2060 г. и «конец» XXI века – 2081-2100 гг. Для построения расчетных схем использовалась имеющаяся информация о современных значениях из различных источников: Для расчета годового стока была разработана методика основанная на ряде соотношений водного баланса. Возможность оценки коэффициента вариации стока на основании ограниченных данных об осадках и температуре дает ряд теоретических построений сделанных, В.М. Евстигнеевым в 1990 г.[5]. В общем, эти построения сводятся к следующему: Сv(P-E) = Cvp V(I), данное выражение описывает коэффициент вариации климатического стока через коэффициент вариации осадков ,а выражение, отражает условия увлажнения, а именно функцию, где (коэффициента сухости). Функция может быть записана в явном виде для ряда уравнений связи, в частности для уравнений Шрайбера, Ольдекопа, Будыко и семейства уравнений Мезенцева с различными коэффициентами n. Эти уравнения связи были проверены на предмет адекватности воспроизведения фактической изменчивости стока на территории ВЕР. Качество этих зависимостей позволяет применить их как расчетную схему для оценки изменения коэффициента вариации стока на перспективу XXI в. по данным глобального моделирования на МОЦАО. Оценка изменений слоя стока половодья проведена по показателям приходной части водного баланса - максимальному снегозапасу и осадкам холодного периода. Для оценки снегозапасов разработан алгоритм SNEG2 [6], преобразующий среднесуточные температуры воздуха t°C и суточные суммы осадков P(мм) в ежедневные величины снегозапаса S (мм). Расчет Cv слоя половодья основан на предпосылке, что важнейшим фактором, определяющим его изменчивость, является изменчивость осадков за период с отрицательными температурами воздуха. C использованием описанных расчетных схем были получены данные о возможных изменениях характеристик стока для «середины» и «конца» XXI века. Результаты были исследованы с точки зрения межмодельного разброса, что позволяет сделать более уверенные выводы относительно ожидаемых изменений. Эксперимент с данными МОЦАО по сценарию A2 в рамках концепции глобального антропогенного потепления дает основание полагать, что при реализации такого неблагоприятного варианта развития глобального изменения климата в XXI в на северной половине Восточно-Европейской равнины возможны незначительные изменения среднегодового стока рек,а южнее 54-55°с.ш ожидается существенное снижение. Тенденция к снижению стока к концу XXI в. будет усиливаться на южной половине, на северной половине она будет слабой или не проявится вовсе. Коэффициент вариации осадков Cvp практически не изменится, но в связи с ростом общей засушливости территории, изменчивость стока Cvy возрастет, особенно отчетлива будет тенденция роста в южных частях территории к концу XXI века. Более конкретные оценки получены в результате численных экспериментов с типовой кривой обеспеченности (трехпараметрическое гамма – распределение при Сs=2Cv). В качестве критически маловодного года принят расход 95% обеспеченности (Qкр = Q95%) по современной функции распределения вероятности. По кривой обеспеченности с измененными параметрами (Q прогн. и Cvпрогн.) оценена обеспеченность Qкр . Такого рода расчеты показали, что к середине XXI века на территории ВЕР примерно севернее 55ｰс.ш. повторяемость критически маловодных лет не изменится, а местами может даже снизиться. В конце XXI века повторяемость маловодных лет здесь может возрасти до 2 раз, за исключением северо-восточной окраины, где она останется неизменной. Южнее 55ｰс.ш. повторяемость критически маловодных лет уже в середине XXI века возрастет в целом примерно в 2 раза и до 4-5 в засушливых районах южной окраины. В конце XXI в. повторяемость маловодных лет здесь может увеличиться катастрофически − до 5-7 раз. Заметное увеличение Cv слоя весеннего половодья ожидается на западных-юго-западных и северо восточных окраинах европейской территории РФ – в 1,5-2,5 раза. На остальной территории ЕТР Cv будет находиться в диапазоне 0,5-1,5 от современных значений. При допущении правомерности соотношения Cs=2Cv для прогнозных периодов был проведен расчет вероятности критически многоводных половодий h1%.. Общие итоги численного эксперимента таковы: на территории ВЕР увеличения вероятности аномально многоводных весенних половодий ожидать не следует, исключение составляет лишь северо-восточная окраина, где возможно заметное увеличение вероятностей hкр,. Более детальный прогноз здесь будет сомнительным из-за накопления погрешностей в прогнозах и Cvh. Также оценивалась характеристика интенсивности таяния («дружность» весны R, мм/сут), как косвенной характеристики максимальных расходов весеннего половодья. Под интенсивностью таяния мы понимаем отношение максимальных снегозапасов, накопленных к началу половодья Smax к периоду времени t, за который они стаивают. Оценка интенсивности снеготаяния по ансамблю 7 моделей на XXI век показала незначительное уменьшение характеристики. Изолинии смещаются на северо-восток, в целом же по территории интенсивность таяния снижается на 3-7 мм/сут. Такое изменение можно трактовать, как тенденцию снижения максимальных расходов весеннего половодья. Сделанный прогноз и ему подобные разработки следует понимать как некоторую приближенную оценку возможных последствий антропогенно обусловленного потепления климата. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 18-05-00891. ЛИТЕРАТУРА 1. Добровольский С. Г., Татаринович Е. В., Юшков В. П. Сток важнейших рек России и его изменчивость по данным климатических моделей проекта CMIP-5 //Метеорология и гидрология, 2016. №. 12. С. 44-62. 2. Коваленко В. В. и др. Влияние изменения климата на многолетний слой стока весеннего половодья рек Арктической зоны России //Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. – 2010. – №. 14. – С. 14-19. 3. Добровольский С. Г., Татаринович Е. В., Юшков В. П. Сток важнейших рек России и его изменчивость по данным климатических моделей проекта CMIP-5 //Метеорология и гидрология. – 2016. – №. 12. – С. 44-62. 4. Болгов М. В. и др. Современные изменения минимального стока на реках бассейна р. Волга //Метеорология и гидрология, 2014,№.3. С. 75-85. 5. Евстигнеев В.М. Изучение изменчивости годового стока рек на основе уравнения водного баланса //Вестник Московского университета. Серия 5: География. 1990. № 5. С. 43-49. 6. Кислов А. В. и др. Последствия возможного потепления климата в XXI веке на севере Евразии //Вестник Московского университета. Серия 5: География. – 2011. – №. 3. – С. 3-8.