Географы МГУ рассчитали, как изменятся сток и водный режим рек в бассейне Терека в 21-м веке
Ученые географического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова совместно с коллегами из Института водных проблем РАН исследовали, как изменения климата и оледенения повлияют на сток и водный режим рек в бассейне Терека. Для построения прогнозов использовались методы математического моделирования. Полученные прогностические оценки позволяют заблаговременно разработать систему мероприятий по управлению водными ресурсами в регионе, повысить эффективность эксплуатации многих сооружений и предотвращения ущерба населению и хозяйственным объектам до конца 21-го века.
Все расчеты производились для двух сценариев эмиссии парниковых газов (RCP). По первому, «мягкому» RCP2.6, величина радиационного форсинга в 2100 году составит 2,6 Вт/м2 в результате выбросов парниковых газов. По второму, «жесткому» сценарию RCP8.5 радиационный форсинг к концу столетия увеличится до 8,5 Вт/м2. Данные климатического моделирования CORDEX показали, что при «жестком» сценарии RCP8.5 среднегодовые температуры воздуха на территории бассейна р. Терек повысятся на 2°C к середине и на 4°C к концу 21 века. В «мягком» сценарии RCP2.6 средняя температура воздуха повысится на 0,8–1,2 °C к середине и на 1–1,2 °C к концу столетия (рис. 1а). В обоих сценариях до 2040 г. площадь оледенения будет снижаться с одинаковой интенсивностью и уменьшится на 30% по сравнению с оледенением по состоянию на 2000 г. В «мягком» сценарии RCP2.6 площадь оледенения к 2080 г. уменьшится на 55% и далее останется стабильной до конца 21-го века. В «жестком» сценарии RCP8.5 площадь оледенения будет снижаться вплоть до конца столетия и уменьшится суммарно в бассейне р. Терек на 90% (рис. 1б).
Используя данные изменений климата и оледенения в бассейне, ученые спрогнозировали изменения стока реки Терек до конца 21-го века. Результаты моделирования показали, что ожидается снижение ледникового стока (т.е. стока от тающих ледников). При этом на фоне прогнозируемого роста осадков возможен как рост, так и снижение годового стока рек бассейна Терека. Изменение объема стока в конкретных створах будет зависеть от доли и особенностей зоны ледникового и снегового питания, и составит от –2 до +5% в сценарии RCP2.6 и от –8 до +14% – в сценарии RCP8.5 (рис. 1в). В створах рек, зона снегового и ледникового питания которых находится в пределах Казбека и Эльбруса или в высокогорных районах Большого Кавказского хребта с высотой более 3600 м, общий объем стока будет возрастать.
«По «жесткому» сценарию RCP8.5 сток р. Чегем начнет значительно снижаться во второй половине 21-го века за счет снижения снеготаяния. При этом увеличение объемов стока рек Малки и Баксана будет продолжаться вплоть до конца столетия, и будет определяться, главным образом, ростом доли снегового питания в результате увеличения количества осадков в зимний период. Наши модельные оценки подтверждают современные тенденции в изменениях внутригодового распределения стока притоков р. Терек – сдвиг начала (с мая на март) и пика (с июля на май) половодья на более ранние сроки (рис. 1г), уменьшение объемов стока в летний период и их увеличение в осенние месяцы», – комментирует результаты работы ведущий инженер географического факультета МГУ, кандидат географических наук Екатерина Корнилова.
В течение трех лет Екатерина Корнилова совместно с научным руководителем исследования, старшим научным сотрудником Института водных проблем РАН Инной Крыленко проводили изыскания в высокогорной части бассейна реки Терек. Ученые проанализировали современные тенденции изменения основных гидрологических и метеорологических характеристик в бассейне р. Терек. В мае 2024 года Екатерина защитила кандидатскую диссертацию на тему «Моделирование речного стока и трансформация механизмов его формирования в высокогорной части бассейна р. Терек при изменении климата». Подробнее с работой можно ознакомиться на сайте: https://istina.msu.ru/dissertations/639975331/
При расчетах применялась модель формирования стока ECOMAG, учитывающая гидрометеорологическую информацию, данные о почвах, ландшафтах и оледенении. Численные эксперименты с моделью ECOMAG проводились в интеграции с глобальной гляциологической моделью GloGEMflow-debris, позволяющей рассчитывать изменения площади оледенения. Региональные климатические изменения оценивались по данным мезомасштабного климатического моделирования проекта CORDEX (Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment). Для всех полей температуры и осадков была проведена коррекция и регионализация исходных данных моделирования CORDEX с помощью станционных метеорологических данных по 22 метеорологическим станциям для Центрального Кавказа.
«Результаты исследований могут быть использованы для эффективного управления водными ресурсами на Северном Кавказе в будущем, включая производство электроэнергии и водоснабжение. Полученные прогностические оценки позволяют заблаговременно разработать систему мероприятий по управлению водными ресурсами в регионе, дают возможность повышения эффективности эксплуатации многих сооружений и предотвращения ущерба населению и хозяйственным объектам до конца 21-го в.», – сообщила Екатерина Корнилова.
Все расчеты производились для двух сценариев эмиссии парниковых газов (RCP). По первому, «мягкому» RCP2.6, величина радиационного форсинга в 2100 году составит 2,6 Вт/м2 в результате выбросов парниковых газов. По второму, «жесткому» сценарию RCP8.5 радиационный форсинг к концу столетия увеличится до 8,5 Вт/м2. Данные климатического моделирования CORDEX показали, что при «жестком» сценарии RCP8.5 среднегодовые температуры воздуха на территории бассейна р. Терек повысятся на 2°C к середине и на 4°C к концу 21 века. В «мягком» сценарии RCP2.6 средняя температура воздуха повысится на 0,8–1,2 °C к середине и на 1–1,2 °C к концу столетия (рис. 1а). В обоих сценариях до 2040 г. площадь оледенения будет снижаться с одинаковой интенсивностью и уменьшится на 30% по сравнению с оледенением по состоянию на 2000 г. В «мягком» сценарии RCP2.6 площадь оледенения к 2080 г. уменьшится на 55% и далее останется стабильной до конца 21-го века. В «жестком» сценарии RCP8.5 площадь оледенения будет снижаться вплоть до конца столетия и уменьшится суммарно в бассейне р. Терек на 90% (рис. 1б).
Используя данные изменений климата и оледенения в бассейне, ученые спрогнозировали изменения стока реки Терек до конца 21-го века. Результаты моделирования показали, что ожидается снижение ледникового стока (т.е. стока от тающих ледников). При этом на фоне прогнозируемого роста осадков возможен как рост, так и снижение годового стока рек бассейна Терека. Изменение объема стока в конкретных створах будет зависеть от доли и особенностей зоны ледникового и снегового питания, и составит от –2 до +5% в сценарии RCP2.6 и от –8 до +14% – в сценарии RCP8.5 (рис. 1в). В створах рек, зона снегового и ледникового питания которых находится в пределах Казбека и Эльбруса или в высокогорных районах Большого Кавказского хребта с высотой более 3600 м, общий объем стока будет возрастать.
«По «жесткому» сценарию RCP8.5 сток р. Чегем начнет значительно снижаться во второй половине 21-го века за счет снижения снеготаяния. При этом увеличение объемов стока рек Малки и Баксана будет продолжаться вплоть до конца столетия, и будет определяться, главным образом, ростом доли снегового питания в результате увеличения количества осадков в зимний период. Наши модельные оценки подтверждают современные тенденции в изменениях внутригодового распределения стока притоков р. Терек – сдвиг начала (с мая на март) и пика (с июля на май) половодья на более ранние сроки (рис. 1г), уменьшение объемов стока в летний период и их увеличение в осенние месяцы», – комментирует результаты работы ведущий инженер географического факультета МГУ, кандидат географических наук Екатерина Корнилова.
В течение трех лет Екатерина Корнилова совместно с научным руководителем исследования, старшим научным сотрудником Института водных проблем РАН Инной Крыленко проводили изыскания в высокогорной части бассейна реки Терек. Ученые проанализировали современные тенденции изменения основных гидрологических и метеорологических характеристик в бассейне р. Терек. В мае 2024 года Екатерина защитила кандидатскую диссертацию на тему «Моделирование речного стока и трансформация механизмов его формирования в высокогорной части бассейна р. Терек при изменении климата». Подробнее с работой можно ознакомиться на сайте: https://istina.msu.ru/dissertations/639975331/
При расчетах применялась модель формирования стока ECOMAG, учитывающая гидрометеорологическую информацию, данные о почвах, ландшафтах и оледенении. Численные эксперименты с моделью ECOMAG проводились в интеграции с глобальной гляциологической моделью GloGEMflow-debris, позволяющей рассчитывать изменения площади оледенения. Региональные климатические изменения оценивались по данным мезомасштабного климатического моделирования проекта CORDEX (Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment). Для всех полей температуры и осадков была проведена коррекция и регионализация исходных данных моделирования CORDEX с помощью станционных метеорологических данных по 22 метеорологическим станциям для Центрального Кавказа.
«Результаты исследований могут быть использованы для эффективного управления водными ресурсами на Северном Кавказе в будущем, включая производство электроэнергии и водоснабжение. Полученные прогностические оценки позволяют заблаговременно разработать систему мероприятий по управлению водными ресурсами в регионе, дают возможность повышения эффективности эксплуатации многих сооружений и предотвращения ущерба населению и хозяйственным объектам до конца 21-го в.», – сообщила Екатерина Корнилова.
Рис 1. Прогнозируемое изменение среднегодовой температуры воздуха (а), площади оледенения (б), объемов годового стока (в: 1 – р. Баксан–Тырныауз, 2 – р. Баксан–Заюково, 2 – р. Чегем–Нижний Чегем, 4 – р. Малка–Каменномостское, 5 – р. Терек–Котляревская) относительно базового исторического периода и схематизация изменений внутригодового распределения стока (г) в пределах высокогорной части бассейна р. Терек.
Рис. 2, 3. Река Баксан. Фото Екатерины Корниловой.
Автор: Орлова Наталия, Пресс-служба Географический факультет МГУ
Координаты для связи: www.geogr.msu.ru, press.geogrmsu@gmail.com
Автор: Орлова Наталия, Пресс-служба Географический факультет МГУ
Координаты для связи: www.geogr.msu.ru, press.geogrmsu@gmail.com