sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556623060109AXJSNZsergeogr-2364Research ArticleИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ КАСПИЙСКОГО МОРЯTHE CASPIAN SEA CONDITION CHANGEГидрометеорологические показатели состояния российского сектора Каспийского моря в условиях меняющегося климатаHydrometeorological Parameters of the Marine Environment in the Russian Sector of the Caspian Sea under Changing ClimateОстровскаяЕ. В.OstrovskayaE. V.

Астрахань

Astrakhan

eostrovskaya@mail.ruГавриловаЕ. В.GavrilovaE. V.

Астрахань

Astrakhan

ГонтоваяИ. В.GontovayaI. V.

Астрахань

Astrakhan

ТатарниковВ. О.TatarnikovV. O.

Астрахань

Astrakhan

ОчеретныйМ. А.OcheretnyiM. A.

Астрахань

Astrakhan

Каспийский морской научно-исследовательский центрРоссияCaspian Marine Scientific Research CenterRussian Federation202304022024876Гидроэкологические проблемы в бассейне Волги и их последствия для Каспия914929Copyright © Островская Е.В., Гаврилова Е.В., Гонтовая И.В., Татарников В.О., Очеретный М.А., 20242024Островская Е.В., Гаврилова Е.В., Гонтовая И.В., Татарников В.О., Очеретный М.А.Ostrovskaya E.V., Gavrilova E.V., Gontovaya I.V., Tatarnikov V.O., Ocheretnyi M.A.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/2364

Основная цель данной работы – обобщение данных многолетних наблюдений за гидрометеорологическими параметрами в Каспийском макрорегионе. Средняя годовая температура воздуха за последние 30 лет в регионе увеличилась на 1.0°C, температура поверхностного слоя воды – на 0.3°C, прослеживается значимая меридиональная неоднородность их распределения. В настоящее время суммарный речной сток в море составляет около 275 км3. В 1996–2020 гг. относительно периода 1961–1990 гг. наблюдается уменьшение объема годового стока для всех рек, впадающих в Каспийское море. Интенсивность снижения речного стока за 1996–2020 гг. в среднем составила 0.12 км3 в год, при этом наиболее интенсивно снижался сток Волги и Куры. В условиях потепления и снижения стока продолжается снижение уровня Каспийского моря, начавшееся в конце 1990-х годов. К началу 2023 г. средняя отметка уровня достигла –28.70 м относительно нуля Балтийской системы, что примерно на 2 м ниже по сравнению с отметкой 1995 г. Приводится оценка осушения прибрежных территорий, которое к настоящему времени составило более 22 тыс. км2 преимущественно в северной наиболее мелководной части моря. Обсуждаются изменения ветрового режима, наблюдаемого увеличения среднемесячной и среднегодовой скорости ветра относительно стандартного опорного периода. Установлено, что наибольшей повторяемостью отличаются восточные и западные ветры, которые вызывают штормовые сгоны и нагоны, оказывающие разрушительное воздействие на прибрежные территории. Приводится статистика сгонно-нагонных явлений для 4 морских станций за 2010–2021 гг. Амплитуда сгонно-нагонных колебаний уровня в районе Лагани достигает максимальной величины 3.0–3.5 м, в то время как в Махачкале она составляет около 1 м. Приводится анализ сезонной изменчивости сгонно-нагонных колебаний.

The paper summarizes the data from long-term observations of hydrometeorological parameters in the Caspian macro-region. The average annual air temperature over the past 30 years at stations in the Russian part of the Caspian Sea has increased by 1.0°C and the temperature of the surface water layer by 0.3°C. Currently, the total river runoff into the sea is about 275 km3. The volume of annual runoff from all rivers f lowing into the Caspian Sea went down in the 1996–2020 period compared to the 1961–1990 period. The intensity of the decrease in river runoff in the 1996–2020 period averaged 0.12 km3 per year, while the f low of the Volga and Kura rivers decreased most intensively. In conditions of warming and decreasing river runoff, the Caspian Sea level continues to decline, which began in the late 1990s. Due to increasing water scarcity in the Volga River, the level of the Caspian Sea is going down. The trend started in the late 1990s. By the beginning of 2023, the average sea level had reached –28.70 m abs, which is about 2 m lower compared to the level in 1995. The drained coastal territories are assessed at more than 22 thous. km2, mainly in the northern shallowest part of the sea. The changes in the wind regime and the observed increase in the average monthly and yearly wind speeds are compared against those in the standard reference period (1961–1990). It has been established that the easterly and westerly winds, which cause storm surges with devastating impact on coastal territories, have the greatest repeatability. The statistics of surges observed at four marine stations are given for the 2010–2021 period. The amplitude of the wind-induced level f luctuations in the Lagan area reaches a maximum value of 3.0–3.5 m, while it is about 1 m in Makhachkala. An analysis of the seasonal variability of surges is also given.

Каспийское мореВолгаизменения климататемпература воздухатемпература водыуровень моряречной стокветерсгонынагоныCaspian SeaVolga Riverclimate changeair temperaturewater temperaturesea levelriver f lowwindstorm surgeReferencesБорисов Е.В., Ермаков В.Б., Мельников В.А. Анализ периодической структуры климатических колебаний уровня Каспийского моря // Процессы в геосредах. 2019. № 2. С. 146–152.Borisov E.V., Ermakov V.B., Mel’nikov V.A. Analysis of the periodical structure of the climatic variations of the Caspian Sea level. Prots. Geosredakh, 2019, no. 2, pp. 146–152. (In Russ.).Водный баланс и колебания уровня Каспийского моря. Моделирование и прогноз / под ред. Е.С. Нестерова. М.: Триада Лтд, 2016. 374 с.Chen J.L., Pekker T., Wilson C.R., Tapley B.D., Kostianoy A.G., Cretaux J.-F., Safarov E.S. Long-term Caspian Sea level change. Geophys. Res. Lett., 2017, vol. 44, pp. 6993–7001. https://doi.org/10.1002/2017GL073958Георгиевский В.Ю., Грек Е.А., Грек Е.Н., Лобанова А.Г., Молчанова Т.Г. Пространственно-временные изменения характеристик экстремального стока рек бассейна Волги // Метеорология и гидрология. 2018. № 10. С. 8–16.Elguindi N., Giorgi F. Projected changes in the Caspian Sea level for the 21st century based on the latest AOGCM simulations. Geophys. Res. Lett., 2006, vol. 33, article L08706. https://doi.org/10.1029/2006GL025943Гидрометеорологические опасности / под ред. Г.С. Голицына, А.А. Васильева. М.: КРУК, 2001. Т. 5. 295 с.Frolov A.V. Modeling the effect of outflow into the KaraBogaz-Gol Bay on the probability distribution density of the Caspian Sea level. Matem. Modelir. Chisl. Metody, 2016, vol. 11, no. 3, pp. 79–92. (In Russ.).Глобальное изменение климата и Южный федеральный округ. На пути к адаптации. Климатический центр Росгидромета. СПб.: Наукоемкие технологии, 2021. 12 с.Georgievskii V.Yu., Grek E.A., Grek E.N., Lobanova A.G., Molchanova T.G. Spatiotemporal Changes in Extreme Runoff Characteristics for the Volga Basin Rivers. Russ. Meteorol. Hydrol., 2018, vol. 43, pp. 633–638. https://doi.org/10.3103/S1068373918100011Катунин Д.Н. Гидроэкологические основы формирования экосистемных процессов в Каспийском море и дельте реки Волги. Астрахань: КаспНИРХ, 2014. 478 с.Gidrometeorologicheskie opasnosti. T. 5 [Hydrometeorological Threats. Vol. 5]. Golitsyn G.S., Vasil’ev A.A., Eds. Moscow: KRUK Publ., 2001. 295 p.Курапов А.А., Островская Е.В., Даирова Д.С., Васильева Т.В. Влияние изменений климата на биологические сообщества Северного Каспия / отв. ред. А.Ф. Сокольский. Астрахань: Издатель Сорокин Р.В., 2020. 265 с.Global’noe izmenenie klimata i Yuzhnyi federal’nyi okrug. Na puti k adaptatsii [Global Climate Change and South Federal District. A Way to Adaptation]. St. Petersburg: Naukoemkie tehnologii Publ., 2021. 12 p.Леонтьев О.К., Маев Е.Г., Рычагов Г.И. Геоморфология берегов и дна Каспийского моря. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1977. 210 с.Katunin D.N. Gidroekologicheskie osnovy formirovaniya ekosistemnykh protsessov v Kaspiiskom more i del’te reki Volgi [Hydroecology Shaping the Ecosystem Processes in the Caspian Sea and the Volga River Delta]. Astrakhan’: KaspNIRH Publ., 2014. 478 p.Лобанов В.А., Наурозбаева Ж.К. Влияние изменения климата на ледовый режим Северного Каспия: Монография. СПб.: РГГМУ, 2021. 140 с.Kurapov A.A., Ostrovskaya E.V., Dairova D.S., Vasil’eva T.V. Vliyanie izmenenii klimata na biologicheskie soobshchestva Severnogo Kaspiya [Climate Change Impact on Biological Communities of the Northern Caspian]. Sokol’skii A.F., Ed. Astrakhan’: Sorokin R.V. Publ., 2020. 265 p.Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем / науч. ред. С.М. Семенов. М.: Росгидромет, 2012. 510 с.Lahijani H., Azizpour J., Arpe K., Abtahi B., Rahnama R., Ghafarian P., Ali Hamzeh M., Hamzehpour A., Mohammadpour Penchah M., Masoud Mahmoudof S. Tracking of sea level impact on Caspian Ramsar sites and potential restoration of the Gorgan Bay on the southeast Caspian coast. Sci. Total Environ., 2023a, vol. 857, part 1, article 158833.Нестеров Е.С., Попов С.К., Лобов А.Л. Статистика и моделирование штормовых нагонов в Северном Каспии // Метеорология и гидрология. 2018. № 10. С. 53–59.Lahijani H., Leroy S.A.G., Arpe K., Cretaux J.-F. Caspian Sea level changes during instrumental period, its impact and forecast: A review. Earth-Sci. Rev., 2023b, vol. 241, article 104428.Обедиентова Г.В. Эрозионные циклы и формирование долины Волги. М.: Наука, 1977. 239 с.Lattuada M., Albrecht C., Wilke T. Differential impact of anthropogenic pressures on Caspian Sea ecoregions. Mar. Poll. Bull., 2019, vol. 142, pp. 274–281.Проблемы загрязнения устьевой области Волги / отв. ред. Е.В. Островская. Астрахань: Издатель Сорокин Р.В., 2021. 328 с.Leont’ev O.K., Maev E.G., Rychagov G.I. Geomorfologiya beregov i dna Kaspiiskogo morya [Geomorfology of the Coast and Bottom of the Caspian Sea]. Moscow: MSU Publ., 1977. 210 p.Рычагов Г.И., Коротаев В.Н., Чернов А.В. История формирования палеодельт Нижней Волги // Геоморфология. 2010. № 3. С. 73–81.Leroy S.A.G., Reimer P.J., Lahijani H.K., Naderi Beni A., Nokandeh J., Amini A. Caspian Sea levels over the last 2200 years, with new data from the S-E corner. Geomorphology, 2022, vol. 403, article 108136.Свиточ А.А. Палеогеография Большого Каспия // Вестн. Моск. ун-та. Серия 5. География. 2015. № 4. С. 69–80.Lobanov V.A., Naurozbaeva Zh.K. Vliyanie izmeneniya klimata na ledovyi rezhim Severnogo Kaspiya [Climate Change Impact on Ice Regime of the Northern Caspian]. St. Petersburg: RGGMU Publ., 2021. 140 p.Свиточ А.А. Регрессивные эпохи большого Каспия // Водные ресурсы. 2016. Т. 43. № 2. С. 134–148.Metody otsenki posledstvii izmeneniya klimata dlya fizicheskikh i biologicheskikh sistem [Methods of the Climate Change Assessment for Physical and Biological Systems]. Semenov S.M., Ed. Moscow: Rosgidromet Publ., 2012. 510 p.Сиднев А.В. История развития гидрографической сети плиоцена в Предуралье. М.: Наука, 1985. 224 с.Nandini-Weiss Sri D., Prange M., Arpe K., Merkel U., Schulz M. Past and future impact of the winter North Atlantic Oscillation in the Caspian Sea catchment area. Int. J. Climatol., 2020, vol. 40, pp. 2717–2731. https://doi.org/10.1002/joc.6362Торопов П.А., Алешина М.А., Семенов В.А. Тенденции изменений климата Черноморско-Каспийского региона за последние 30 лет // Вестн. Моск. ун-та. Серия 5. География. 2018. № 2. С. 67–77.Nesterov E.S., Popov S.K., Lobov A.L. Statistical Characteristics and Modeling of Storm Surges in the North Caspian Sea. Russ. Meteorol. Hydrol., 2018, vol. 43, pp. 664–669. https://doi.org/10.3103/S1068373918100059Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / под ред. В.М. Катцова. Росгидромет. СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 676 с.Obedientova G.V. Erozionnye tsikly i formirovanie doliny Volgi [Erosion Cycles and Valley Shaping of the Volga River]. Moscow: Nauka Publ., 1977. 239 p.Фролов А.В. Моделирование влияния оттока в залив Кара-Богаз-Гол на плотность распределения вероятности уровня Каспийского моря // Математическое моделирование и численные методы. 2016. № 3 (11). С. 79–92.Prange M., Wilke T., Wesselingh F.P. The other side of sea level change. Commun. Earth Environ., 2020, vol. 1, article 69. https://doi.org/10.1038/s43247-020-00075-6Chen J.L., Pekker T., Wilson C.R., Tapley B.D., Kostianoy A.G., Cretaux J.-F., Safarov E.S. Long-term Caspian Sea level change // Geophys. Res. Lett. 2017. Vol. 44. P. 6993–7001. https://doi.org/10.1002/2017GL073958Problemy zagryazneniya ust’evoi oblasti Volgi [Pollution Problems in the Volga Mouth Area]. Ostrovskaya E.V., Ed. Astrakhan’: Sorokin R.V. Publ., 2021. 328 p.Elguindi N., Giorgi F. Projected changes in the Caspian Sea level for the 21st century based on the latest AOGCM simulations // Geophys. Res. Lett. 2006. Vol. 33. Article L08706. https://doi.org/10.1029/2006GL025943Rychagov G.I., Korotaev V.N., Chernov A.V. Historical review of the Lower Volga paleo-delta shaping. Geomorfologiya, 2010, no. 3, pp. 73–81. (In Russ.).Lahijani H.A.K., Azizpour J., Arpe K., Abtahi B., et al. Tracking of sea level impact on Caspian Ramsar sites and potential restoration of the Gorgan Bay on the southeast Caspian coast // Science of The Total Environ. 2023a. Vol. 857. Part 1. Article 158833.Sidnev A.V. Istoriya razvitiya gidrograficheskoi seti pliotsena v Predural’e [Historical Review of the Pliocene Hydrographic Network in Urals Foothills]. Moscow: Nauka Publ., 1985. 224 p.Lahijani H., Leroy S.A.G., Arpe K., Cretaux J.-F. Caspian Sea level changes during instrumental period, its impact and forecast: A review // Earth-Science Reviews. 2023b. Vol. 241. Article 104428.Svitoch A.A. Paleogeography of the Great Caspian. Vestn. Mosk. Univ., Ser. 5: Geogr., 2015, no. 4, pp. 69–80. (In Russ.).Lattuada M., Albrecht C., Wilke T. Differential impact of anthropogenic pressures on Caspian Sea ecoregions // Mar. Poll. Bull. 2019. Vol. 142. P. 274–281.Svitoch A.A. Regressive periods of the Great Caspian. Water Resour., 2016, vol. 43, pp. 270–282. https://doi.org/10.1134/S0097807816020160Leroy S.A.G., Reimer P.J., Lahijani H.K., Naderi Beni A., Sauer E., Chali’e F., Arpe K., Demory F., Mertens K., Belkacem D., Kakroodi A.A., Omrani Rekavandi H., Nokandeh J., Amini A. Caspian Sea levels over the last 2200 years, with new data from the S-E corner // Geomorphology. 2022. Vol. 403. Article 108136.Toropov P.A., Aleshina M.A., Semenov V.A. Trends in change of climate in the Black and Caspian Sea region for the last thirty years. Vestn. Mosk. Univ., Ser. 5: Geogr., 2018, no. 2, pp. 67–77. (In Russ.).Nandini-Weiss Sri D., Prange M., Arpe K., Merkel U., Schulz M. Past and future impact of the winter North Atlantic Oscillation in the Caspian Sea catchment area // Int. J. of Climatology. 2020. Vol. 40. P. 2717–2731. https://doi.org/10.1002/joc.6362Tretii otsenochnyi doklad ob izmeneniyakh klimata i ikh posledstviyakh na territorii Rossiiskoi Federatsii [Third Assessment Report on the Climate Change and Its Effect on the Russian Federation Territory]. Kattsov V.M., Ed. St. Petersburg: Naukoemkie tehnologii Publ., 2022. 676 p.Prange M., Wilke T., Wesselingh F.P. The other side of sea level change // Commun Earth Environ. 2020. Vol. 1 (69). https://doi.org/10.1038/s43247-020-00075-6Vodnyi balans i kolebaniya urovnya Kaspiiskogo morya. Modelirovanie i prognoz [Water Budget and Level Variations of the Caspian Sea. Modelling and Forecast]. Nesterov E.S., Ed. Moscow: Triada Publ., 2016. 374 p.

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