sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556623010144sergeogr-1725Research ArticleПриродные процессы и динамика геосистемNatural Processes and Dynamics of GeosystemsСовременные тренды осадков и атмосферной циркуляции в речных бассейнах европейской части РоссииCurrent Trends of the Regime of Precipitation and Atmospheric Circulation over the River Basins in European RussiaПоповаВ. В.PopovaV. V.

Москва

Moscow

valeria_popova@mail.ruИнститут географии РАНРоссияInstitute of Geography, Russian Academy of SciencesRussian Federation2023160420238716076Copyright © Попова В.В., 20232023Попова В.В.Popova V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1725

Обсуждаются современные тенденции изменений атмосферных осадков и крупномасштабной атмосферной циркуляции, значимые для сезонной структуры и многолетних изменений стока в речных бассейнах средней полосы и севера европейской территории России (ЕТР). С учетом сезонных вариаций и фазового режима проводится анализ региональных и частотно-временных особенностей изменений атмосферных осадков, их связи с крупномасштабной циркуляцией и проявлений в изменениях годовых и средних месячных расходов в бассейнах рp. Северная Двина, Мезень, Ока и Белая. Изменения количества жидких осадков в периоды установления/разрушения снежного покрова коррелируют с температурой воздуха в указанные сезоны. Их связь с продолжающимся потеплением дает основание расценивать их как тенденцию, в отличие от максимальных расходов и объемов весеннего половодья на севере ЕТР, которые в основном определяются вариациями крупномасштабной циркуляции и носят колебательный характер. Полученные регрессионные и спектральные оценки вклада Скандинавской моды в изменчивость годового стока Северной Двины показывают, что определяющим фактором его колебаний является усиление/ослабление зонального переноса, описываемое этой циркуляционной модой в противофазе.

The current trends of changes in precipitation and large-scale atmospheric circulation, significant for the seasonal structure and long-term changes in runoff in river basins in the mid and in the north of European Russia, are discussed. Taking into account seasonal variations and the phase regime, the analysis of spatial and frequency-temporal features of precipitation changes is carried out, their connection with large-scale circulation, as well as manifestations in the changes in annual and average monthly discharge in the river basins Severnaya Dvina, Mezen, Oka, and Belaya rivers. Changes in the amount of liquid precipitation during the snow cover onset/offset seasons are correlated with the air temperature in these seasons, and despite the lack of statistical significance of trends, are sufficient for the redistribution of the phase composition of precipitation and, as a consequence, for the formation of anomalies of winter runoff and the growth of spring runoff at the period of the beginning of flood as well. The connection of the liquid precipitation anomalies during the transition seasons the ongoing warming allow as to consider them as a trend, in a contrast to the anomalies of maximum spring discharge and of spring flood volumes in the north of European Russia, which are mainly caused by variations of large-scale circulation and rather to have a fluctuation feature. The obtained regressional and spectral estimates of the contribution of the Scandinavian mode to the annual runoff variability in the Severnaya Dvina basin show that the leading factor of its anomalies is the strengthening/weakening of the westerly transport described by this circulation mode in the opposite phase.

атмосферные осадкитвердая и жидкая фазамноголетняя изменчивостьрегиональные особенностиречной стоксезонные аномалиикрупномасштабная атмосферная циркуляцияprecipitationsolid and liquid phasemulti-year variabilityregional featuresriver runoffinterseasonal anomalieslarge-scale atmospheric circulationИсследование выполнено в рамках темы госзадания Института географии РАН АААА-А19-119022190173-2 (FMGE-2019-0009) и при поддержке РФФИ и БРФФИ (грант № 20-51-00001). Автор выражает признательность М.В. Сидоровой и А.Г. Георгиади за предоставленные данныеThe research was carried out within the framework of the state assignment of the Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences АААА-А19-119022190173-2 (FMGE2019-0009) and was supported by the RFBR and BRFFI (grant no. 20-51-00001). The author expresses gratitude to M.V. Sidorova and A.G. Georgiadi for the hydrological observations data providedReferencesАлексеевский Н.И., Магрицкий Д.В., Михайлов В.Н. Антропогенные и естественные изменения гидрологических ограничений для природопользования в дельтах рек Российской Арктики // Водное хозяйство России. 2015. № 1. С. 14–31.Alekseevskii N.I., Frolova N.L., Antonova M.M., IgoninaM.I. Assessment of the impact of climate change on the water regime and river flow of the Volga basin. Voda: Khimiya Ekologiya, 2013, no. 4, pp. 3–12. (In Russ.).Алексеевский Н.И., Фролова Н.Л., Антонова М.М., Игонина М.И. Оценка влияния изменений климата на водный режим и сток рек бассейна Волги // Вода: химия и экология. 2013. № 4. С. 3–12.Alekseevskii N.I., Magritskii D.V., Mikhailov V.N. Anthropogenic and natural changes in hydrological restrictions for nature management in the deltas of the rivers of the Russian Arctic. Vodn. Khozyaistvo Rossii, 2015, no. 1, pp. 14–31. (In Russ.).Болгов М.В., Коробкина Е.А., Трубецкова М.Д., Филимонова М.К., Филиппова И.А. Современные изменения минимального стока на реках бассейна р. Волга // Метеорология и гидрология. 2014. № 3. С. 75–85.Bolgov M.V., Korobkina E.A., Trubetskova M.D., Filimonova M.K., Filippova I.A. Modern changes in the minimum runoff in the rivers of the basin of the Volga river. Meteorol. Gidrol., 2014, no. 3, pp. 75–85. (In Russ.).А.Н., Фролова Н.Л., Магрицкий Д.В., Киреева М.Б., Григорьев В.Ю., Мотовилов Ю.Г., Гусев Е.М. Влияние изменения климата на годовой и максимальный сток рек России: оценка и прогноз // Фундаментальная и прикладная климатология. 2021. Т. 7. № 1. С. 36–79. https://doi.org/10.21513/2410-8758-2021-1-36-79Frolova N.L., Gelfan A.N., Kireeva M.B., Rets E.P., Telegina E.A. Analysis of extreme hydrological phenomena within the basins of lowland rivers of the European territory of Russia. In Nauchnoe obespechenie realizatsii “Vodnoi strategii Rossiiskoi Federatsii na period do 2020 g.” [Scientific Support for the Implementation of the “Water Strategy of the Russian Federation for the Period up to 2020”]. Petrozavodsk: KarNTs RAN, 2015, pp.51–57.Георгиади А.Г., Коронкевич Н.И., Зайцева И.С., Кашутина Е.А., Барабанова Е.А. Климатические и антропогенные факторы в многолетних изменениях стока реки Волги // Водное хозяйство России. 2013. № 4. С. 4–19.Frolova N.L., Kireeva M.B., Agafonova S.A., Evstigneev V.M., Efremova N.A., Povalishnikova E.S. Intra-annual distribution of the flow of lowland rivers of the European territory of Russia and its change. Vodn. Khozyaistvo Rossii, 2015, no. 4, pp. 4–20. (In Russ.).Георгиевский В.Ю., Шалыгин А.Л. Гидрологический режим и водные ресурсы // Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. Гл. 2 / отв. ред. С.М. Семенов. М.: Росгидромет, 2012. С. 53–86.Gelfan A.N., Frolova N.L., Magritskii D.V., Kireeva M.B., Grigorev V.Yu., Motovilov Yu.G., Gusev E.M. The impact of climate change on the annual and maximum flow of Russian rivers: assessment and forecast. Fundamental’naya i Prikladnaya Klimatologiya, 2021, vol. 7, no. 1, pp. 36–79. (In Russ.). https://doi.org/10.21513/2410-8758-2021-1-36-79Григорьев В.Ю., Фролова Н.Л., Джамалов Р.Г. Изменение водного баланса крупных речных бассейнов европейской части России // Водное хозяйство России. 2018. № 4. С. 36–47. https://doi.org/10.35567/1999-4508-2018-4-3Georgiadi A.G., Koronkevich N.I., Zaitseva I.S., Kashutina E.A., Barabanova E.A. Climatic and anthropogenic factors in long-term changes in the flow of the Volga River. Vodn. Khozyaistvo Rossii, 2013, no. 4, pp. 4–19. (In Russ.).Попова В.В. Современные изменения температуры приземного воздуха на севере Евразии: региональные тенденции и роль атмосферной циркуляции // Изв. РАН. Сер. геогр. 2009. № 6. С. 59–69.Georgievsky V.Yu., Shalygin A.L. Hydrological regime and water resources. In Metody otsenki posledstvii izmenenii klimata dlya fizicheskikh i biologicheskikh sistem. Glava2 [Methods for Assessing the Consequences of Climate Change for Physical and Biological Systems. Chapter 2.]. Semenov S.M., Ed. Moscow: Rosgidromet, 2012, pp. 53–58.Попова В.В. Вклад аномалий ледяного покрова Баренцева и Карского морей в изменение режима циркуляции и температуры Северной Евразии с середины 1990-х годов // Лёд и Снег. 2020. № 60 (3). С.409–422. https://doi.org/10.31857/S2076673420030048Grigorev V.Yu., Frolova N.L., Dzhamalov R.G. Changes in the water balance of large river basins of the European part. Vodn. Khozyaistvo Rossii, 2018, no. 4, pp. 36–47. (In Russ.). https://doi.org/10.35567/1999-4508-2018-4-3Попова В.В. Современные изменения климата в крупных речных бассейнах на западе России: региональная структура и связь с глобальными тенденциями // Климатические изменения и сезонная динамика ландшафтов: Материалы Всерос. науч.практ. конф. Екатеринбург, 2021. С. 94–103. https://doi.org/10.26170/KFG-2021-13Izvestiya, https://iz.ru/880522/evgeniia-priemskaia/bezvody-vinovatye-s-chem-sviazano-vesennee-obmelenie-volgi Internet resources, 2019. Dzhamalov R.G., Frolova N.L, Telegina E.A. Winter Runoff Variations in European Russia. Water Res., 2015, vol. 42, no. 6, pp. 758–765.Попова В.В., Бабина Е.Д., Георгиади А.Г. Климатические факторы изменчивости стока Волги во второй половине XX–начале XXI вв. // Изв. РАН. Сер. геогр. 2019. № 4. С. 63–72. https://doi.org/10.31857/S2587-55662019463-72Laine A., H. Nakamura, K. Nishii, and T. Miyasaka. A diagnostic study of future evaporation changes projected in CMIP5 climate models. Clim. Dyn., 2014, no. 42, pp.2745–2761.Попова В.В., Турков Д.В., Насонова О.Н. Оценки современных изменений снегозапасов в бассейне Северной Двины по данным наблюдений и моделирования // Лёд и Снег. 2021. Т 61. № 2. С. 238–253. https://doi.org/10.31857/S2076673421020082Mori M., Kosaka Y., Watanabe M., Nakamura H., Kimoto M. A reconciled estimate of the influence of Arctic sea-ice loss on recent Eurasian cooling. Nature Climate Change, 2019, vol. 9, no. 2. https://doi.org/10.1038/s41558-018-0379-3Попова В.В., Ширяева А.В., Морозова П.А. Изменения характеристик снежного покрова на территории России в 1950–2013 годах: региональные особенности и связь с глобальным потеплением // Криосфера Земли. 2018. № XXII (4). С. 65–75. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2018-4(65-75)Morskie vesti Rossii, http://www.morvesti.ru/news/1679/55690/Семенов В.А. Связь аномально холодных зимних режимов на территории России с уменьшением площади морских льдов в Баренцевом море // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 52. № 3. С.257–266. https://doi.org/10.7868/S000235151603010XPopova V.V. Winter snow depth variability over northern Eurasia in relation to recent atmospheric circulation changes. Int. J. Climatol., 2007, vol. 27, pp. 1721–1733.Фролова Н.Л., Гельфан А.Н., Киреева М.Б., Рец Е.П., Телегина Е.А. Анализ экстремальных гидрологических явлений в пределах бассейнов равнинных рек Европейской территории России // Научное обеспечение реализации “Водной стратегии Российской Федерации на период до 2020 г.”. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2015 а. С. 51–57.Popova V.V. Modern changes in surface air temperature in the North of Eurasia: regional trends and the role of atmospheric circulation. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2009, no. 6, pp. 59–69. (In Russ.).Фролова Н.Л., Киреева М.Б., Агафонова С.А., Евстигнеев В.М., Ефремова Н.А., Повалишникова Е.С. Внутригодовое распределение стока равнинных рек Европейской территории России и его изменение // Водное хозяйство России. 2015б. № 4. С. 4–20.Popova V.V., Shiriaeva A.V., Morozova P.A. Changes in the characteristics of snow cover on the territory of Russia in 1950–2013: regional features and connection with global warming. Kriosfera Zemli, 2018, no. 22 (4), pp.65–75. (In Russ.). https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2018-4(65-75)Шмакин А.Б. Климатические характеристики снежного покрова Северной Евразии и их изменения в последние десятилетия // Лёд и Снег. 2010. Т. 1. №1. С. 43–57.Popova V.V., Babina E.D., Georgiadi A.G. Climatic Factors of the Volga Runoff Variability in the Second Half of 20th – Early 21st Centuries. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2019, no. 4, pp. 63–72. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S2587-55662019463-72Шмакин А.Б., Турков Д.В., Михайлов А.Ю. Модель снежного покрова с учетом слоистой структуры и ее сезонной эволюции // Криосфера Земли. 2009. Т. XIII. № 4. С. 69–79.Popova V.V. Contribution of ice cover anomalies in the Barents and Kara seas to the circulation and temperature regimes of Northern Eurasia since the mid-1990s. Led i Sneg, 2020, vol. 60, no. 3, pp. 409–422. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S2076673420030048Dzhamalov R.G., Frolova N.L., Telegina E.A. Winter Runoff Variations in European Russia // Wat. Res. 2015. Vol.42. № 6. P. 758–765.Popova V.V. Modern climate changes in large river basins in Western Russia: regional structure and relation to global trends. In Klimaticheskie izmeneniya i sezonnaya dinamika landshaftov. Materialy Vserossiiskoi nauchnoprakticheskoi konferentsii [Climatic Changes and Seasonal Dynamics of Landscapes. Materials of the AllRussia Scientific and Practical Conference]. Yekaterinburg, 2021, pp. 94–103. https://doi.org/10.26170/KFG-2021-13Laine A., Nakamura H., Nishii K., Miyasaka T. A diagnostic study of future evaporation changes projected in CMIP5 climate models // Clim. Dyn. 2014. № 42. P.2745–2761.Popova V.V., Turkov D.V., Nasonova O.N. Estimates of recent changes in snow storage in the river Northern Dvina basin from observations and modeling. Led i Sneg, 2021, vol. 61, no. 2, pp. 206–221. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S2076673421020082Mori M., Kosaka Y., Watanabe M., Nakamura H., Kimoto M. A reconciled estimate of the influence of Arctic sea-iceloss on recent Eurasian cooling // Nature Clim. Change. 2019. Vol. 9. № 2. https://doi.org/10.1038/s41558-018-0379-3Semenov V.A. Connection of abnormally cold winter regimes in Russia with a decrease in the area of sea ice in the Barents Sea. Izv. Akad. Nauk, Fizika Atmosfery i Okeana, 2016, vol. 52, no. 3, pp. 257–266. (In Russ.). https://doi.org/10.7868/S000235151603010XVihma T., Screen J., Tjernström M., Newton B., Zhang X., Popova V., Deser C., Holland M., Prowse T. The atmospheric role in the Arctic water cycle: A review on processes, past and future changes, and their impacts // J.of Geophys. Res.: Biogeosciences. 2016. Vol. 121. № 3. https://doi.org/10.1002/2015JG003132Shmakin A.B. Climatic characteristics of the snow cover of Northern Eurasia and their changes in recent decades. Led i Sneg, 2010, vol. 1, no. 1, pp. 43–57. (In Russ.). Shmakin A.B., Turkov D.V., Michailov A.Yu. Simulation of snow cover Model of snow cover taking into account the layered structure and its seasonal evolution. Kriosfera Zemli, 2009, vol. 13, no. 4, pp. 69–79. (In Russ.).Popova V. Winter snow depth variability over northern Eurasia in relation to recent atmospheric circulation changes // Int. J. Climatol. 2007. Vol. 27. P. 1721–1733.Vihma T., Screen J., Tjernström M., Newton B., Zhang X., Popova V., Deser C., Holland M., Prowse T. The atmospheric role in the Arctic water cycle: A review on processes, past and future changes, and their impacts. J.Geophys. Res.: Biogeosci., 2016, vol. 121, no. 3. https://doi.org/10.1002/2015JG003132.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.