sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556624030062SOINPGsergeogr-2781Research ArticleГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДАHYDROMETEOROLOGICAL HAZARDS AND THE ENVIRONMENTОсобенности экстремально маловодных лет на реках Русской равнины в период современного глобального потепленияFeatures of Extremely Low Water Years on the Rivers of the Russian Plain during the Period of the Modern Global WarmingГеоргиадиА. Г.GeorgiadiA. G.

Москва

Moscow

georgiadi@igras.ruИнститут географии РАНРоссияInstitute of Geography, Russian Academy of SciencesRussian Federation202408032025883Специальный выпуск: Геоэкологические последствия климатических изменений: основные проблемы и возможности адаптации337348Copyright © Георгиади А.Г., 20252025Георгиади А.Г.Georgiadi A.G.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/2781

Исследованы маловодья на реках (в годы, сток в которые был равным или меньшим 75 и 90– 95% обеспеченности), наблюдавшиеся в бассейнах рек Русской равнины (Волги, Дона, Днепра, Западной Двины, Северной Двины и Урала) в XIX–XXI вв. На основе географо-статистического подхода проведен анализ экстремального маловодья для основных сезонов года (половодья, зимней и летне-осенней межени), а также года в целом. Использованы данные по 35 постам на крупных, средних и малых реках. Показано, что доля общего количества лет, в которые наблюдалось маловодье в одном или нескольких сезонах года или всего года в целом относительно всего периода наблюдений, изменялось на рассмотренных реках в диапазоне от 46 до 57%. Современное глобальное потепление приводит к существенному снижению доли маловодных лет в зимнюю и летне-осеннюю межень, а также в целом за год на всех рассмотренных реках. В то время как доля лет с низким стоком половодья на Дону, на Северной Двине и Западной Двине значительно увеличилась, на Волге и Днепре она изменилась малозаметно. В течение долговременных фаз повышенного/пониженного годового и сезонного стока на реках центральной части Русской равнины, последние из которых наблюдались в период современного глобального потепления, выявлены кардинальные различия в частоте маловодных лет. В годы, в которые происходили наиболее крупные экстремальные засухи на территории всех рассмотренных речных бассейнов, маловодье наблюдалось лишь в 1921 и 1972 гг.

Extreme low water years on rivers (in years in which the runoff was equal to or less than 75 and 90–95% of the probability exceedance) observed in the river basins of the Russian Plain (Volga, Don, Dnieper, Western Dvina and Northern Dvina) in the 19th–21st centuries were studied. It is shown that the proportion of the total number of years in which low water was observed in one or several seasons of the year or the whole year varied on the rivers considered in relation to the duration of the entire observation period in the range from 46 to 57%. In the 1930s, low water years occurred in only one of the basins considered, and in the 1950s in several (from two to five) basins in the same year. At the end of the 19th century, in the 1920s and 1930s, and in the 1970s, there were seven years when low water occurred simultaneously in different seasons and in the whole year in all the rivers considered, and in nine cases in four basins. Modern global warming leads to a significant decrease in the number of low water years in the winter and summer-autumn low flow seasons and the year as a whole on all the rivers considered. While the number of years with low flood runoff on the Don, on the Northern and Western Dvina has increased significantly, and on the Volga and Dnieper it has changed little. During the long-term phases of increased/decreased annual and seasonal runoff on the rivers of the central part of the Russian Plain, cardinal differences in the frequency of low water years were revealed. In the years when the most extreme droughts were observed on the territory of all river basins considered, low water was observed only in 1921 and 1972.

маловодье на рекахпериод инструментальных наблюденийглобальное потеплениедолговременные фазы повышенного/пониженного стокакорреляция экстремальных засух и маловодьяextreme low water on riversperiod of instrumental observationsglobal warminglong-term phases of increased/decreased runoffcorrelation of extreme droughts and low waterИсследование выполнено в рамках государственного задания Института географии РАН FMWS-2024-0007 (№ 1021051703468-8).Study completed according to the state assignment for the Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences FMWS-2024-0007 (no. 1021051703468-8).ReferencesАлексеевский Н.И., Фролова Н.В. Безопасность водопользования в условиях маловодий // Водное хозяйство России. 2011. № 6. C. 6–17.Alekseevskii N.I., Frolova N.V. Water use safety in the conditions of water scarcity. Vodn. Khoz. Ross., 2011, no. 6, pp. 6–17. (In Russ.).Андреянов В.Г. Циклические колебания годового стока, их изменения по территории и учет при расчетах стока // Тр. III Всесоюз. гидрологического съезда. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1959. Т. II. С. 3–49.Andreyanov V.G. Cyclic fluctuations of annual runoff, their changes over the territory and accounting for runoff calculations. In Trudy III Vsesoyuznogo gidrologicheskogo s’’ezda. T. II [Proceedings of the 3 All-Union Hydrological Congress. Vol. 2]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1959, pp. 3–49. (In Russ.).Владимиров A.M. Сток рек в маловодный период года. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 295 с.Beran M.A., Rodier J.A. Hydrological aspects of drought. A contribution to the International Hydrological Programme. UNESCO-WMO. Vendôme: Presses Universitaires de France, 1985. 149 p.Георгиади А.Г., Кашутина Е.А., Бородин О.О. Динамика гидроклиматических характеристик в период экстремальных засух, наблюдавшихся на Русской равнине с 1970-х годов // Глобальный климат и почвенный покров России: проявления засухи, меры предупреждения, борьбы, ликвидация последствий и адаптационные мероприятия (сельское и лесное хозяйство). Национальный докл. Т. 3. М.: МБА, 2021. С. 141– 150.Evstigneev V.M., Magritskii D.V. Rechnoi stok i gidrologicheskie raschety. Kurs lektsii: uchebnoe posobie [River Flow and Hydrological Calculations. Course of Lectures: Textbook]. Moscow: Triumf Publ., 2018. 272 p.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.: Издательство “Макс Пресс”, 2014. 214 с.Filippova I.A. On the probabilistic patterns of fluctuations in minimum flow (using the example of rivers in the Central Black Earth Region). Vodn. Resur., 1996, vol. 23, no. 4, pp. 389–395. (In Russ.).Георгиевский В.Ю., Голованов О.Ф., Шалыгин А.Л. Водные системы суши // Второй оценочный докл. Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. М.: Росгидромет, 2014. С. 350–361.Frolova N.L., Magritskii D.V., Kireeva M.B., et al. Streamflow of Russian rivers under current and forecasted climate changes: A review of publications. 1. Assessment of changes in the water regime of Russian rivers by observation data. Water Resour., 2022, vol. 49, pp. 333–350. https://doi.org/10.1134/S0097807822030046Евстигнеев В.М., Магрицкий Д.В. Речной сток и гидрологические расчеты. Курс лекций: учеб. пособие. М.: Триумф, 2018. 272 с.Georgiadi A.G., Borodin O.O. Extreme low flows in rivers of the East European Plain in the 19th–21st Centuries. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 2022, vol. 1023, art. 012011. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1023/1/012011Золотокрылин А.Н., Виноградова В.В., Мещерская А.В., Страшная А.И., Черенкова Е.А. Засухи и опустынивание // Второй оценочный докл. Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. М.: Росгидромет, 2014. С. 551–587.Georgiadi A.G., Groisman P.Y. Extreme low flow during long-lasting phases of river Runoff in the central part of the East European Plain. Water, 2023, no. 15, art. 2146. https://doi.org/10.3390/w15122146Кузин П.С., Бабкин В.И. Географические закономерности гидрологического режима рек. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 200 с.Georgiadi A.G., Kashutina E.A. Hydroclimate characteristics of extreme droughts observed on the Russian Plain since the 1970s. Arid Ecosyst., 2021, no. 11, pp. 117–123. https://doi.org/10.1134/S2079096121020050Страшная А.И., Максименкова Т.А., Чуб О.В. Агрометеорологические особенности засухи 2010 года в России по сравнению с засухами прошлых лет // Тр. Гидрометцентра. 2011. Вып. 345. С. 171–188.Georgiadi A.G., Kashutina E.A., Borodin O.O. Dynamics of hydroclimatic characteristics during the period of extreme droughts observed on the Russian Plain since the 1970s. In Global’nyi klimat i pochvennyi pokrov Rossii: proyavleniya zasukhi, mery preduprezhdeniya, bor’by, likvidatsiya posledstvii i adaptatsionnye meropriyatiya (sel’skoe i lesnoe khozyaistvo). Natsional’nyi doklad. Tom 3 [Global Climate and Soil Cover in Russia: Manifestations of Drought, Prevention and Control Measures, Mitigation of Consequences and Adaptation Measures (Agriculture and Forestry). National report. Vol. 3]. Moscow: MBA, 2021, pp. 141–150. (In Russ.).Филиппова И.А. О вероятностных закономерностях колебаний минимального стока (на примере рек Центрально-Черноземной области) // Водные ресурсы. 1996. Т. 23. № 4. С. 389–395.Georgiadi A.G., Koronkevich N.I., Milyukova I.P., Kashutina E.A., Barabanova E.A. Sovremennye i stsenarnye izmeneniya rechnogo stoka v basseinakh krupneishikh rek Rossii. Chast’ 2. Basseiny rek Volgi i Dona [Modern and Scenario Changes in River Flow in the Basins of the Largest Rivers in Russia. Part 2. Basins of the Volga and Don Rivers]. Moscow: “Max Press” Publ., 2014. 214 p.Фролова Н.Л., Магрицкий Д.В., Киреева М.Б., Григорьевa В.Ю., Гельфан А.Н., Сазоновa А.А., Шевченко А.И. Сток рек России при происходящих и прогнозируемых изменениях климата: обзор публикаций. 1. Оценка изменений водного режима рек России по данным наблюдений // Водные ресурсы. 2022. Т. 49. № 3. C. 251–269. https://doi.org/10.31857/S032105962203004XGeorgiadi A.G., Milyukova I.P., Borodin O.O. Spatial and temporal correlation between severe droughts and extreme low flow on rivers in the Russian Plain. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 2021, vol. 817, art. 012034. https://doi.org/10.1088/1755-1315/817/1/012034Beran M.A., Rodier J.A. Hydrological aspects of drought. A contribution to the International Hydrological Programme. UNESCO-WMO. Vendôme. Presses Universitaires de France, 1985. 149 p.Georgiadi A.G., Milyukova I.P., Kashutina E.A. Contemporary and Scenario Changes in River Runoff in the Don Basin. Water Resour., 2020, vol. 47, no. 6, pp. 651–662. https://doi.org/10.1134/S0097807820060068Georgiadi A.G., Borodin O.O. Extreme Low Flows in Rivers of the East European Plain in the 19th–21st Centuries // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2022. Vol. 1023. P. 012011. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1023/1/012011Georgievskii V.Yu., Golovanov O.F., Shalygin A.L. Land water systems. In Vtoroi otsenochnyi doklad Rosgidrometa ob izmeneniyakh klimata i ikh posledstviyakh na territorii Rossiiskoi Federatsii [The Second Assessment Report of Roshydromet on Climate Change and Its Consequences on the Territory of the Russian Federation]. Moscow: Rosgidromet, 2014, pp. 350–361. (In Russ.).Georgiadi A.G., Groisman P.Y. Extreme Low Flow during Long-Lasting Phases of River Runoff in the Central Part of the East European Plain // Water. 2023. № 15. P. 2146. https://doi.org/10.3390/w15122146Hasrul H.H., Siti F.M.R., Nur S.M., Asmadi A. Research trends of hydrological drought: A systematic review. Water, 2019, no. 11, art. 2252. https://doi.org/10.3390/w11112252Georgiadi A.G., Kashutina E.A. Hydroclimate Characteristics of Extreme Droughts Observed on the Russian Plain since the 1970s // Arid Ecosyst. 2021. № 11. P. 117–123. https://doi.org/10.1134/S2079096121020050Kireeva M.B., Frolova N.L., Winde F., Dzhamalov R.G., Rets E.P., Povalishnikova E.S., Pakhomova O.M. Low flow on the rivers of the European part of Russia and its hazards. Geogr., Environ., Sustain., 2016, vol. 9, no. 4, pp. 33–47. https://doi.org/10.15356/2071-9388_04v09_2016_03Georgiadi A.G., Milyukova I.P., Borodin O.O. Spatial and temporal correlation between severe droughts and extreme low flow on rivers in the Russian Plain // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2021. Vol. 817. P. 012034. https://doi.org/10.1088/1755-1315/817/1/012034Kuzin P.S., Babkin V.I. Geograficheskie zakonomernosti gidrologicheskogo rezhima rek [Geographical Patterns of the Hydrological Regime of Rivers]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1979. 200 p.Georgiadi A.G., Milyukova I.P., Kashutina E.A. Contemporary and Scenario Changes in River Runoff in the Don Basin // Water Res. 2020. Vol. 47. № 6. P. 651–662. https://doi.org/10.1134/S0097807820060068Milyukova I., Georgiadi A., Borodin O. Long-term changes in water flow of the Volga basin rivers. E3S Web Conf., 2020, vol. 163, art. 05008. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016305008Hasrul H.H., Siti F.M.R., Nur S.M., Asmadi A. Research Trends of Hydrological Drought: A Systematic Review // Water. 2019. № 11. P. 2252. https://doi.org/10.3390/w11112252Pettitt A.N. A non-parametric approach to the change- point problem. J. R. Stat. Soc., C: Appl. Stat., 1979, vol. 28, no. 2, pp. 126–135.Kireeva M.B., Frolova N.L., Winde F., Dzhamalov R.G., Rets E.P., Povalishnikova E.S., Pakhomova O.M. Low flow on the rivers of the European part of Russia and its hazards // Geography, Environment, Sustainability. 2016. Vol. 9. № 4. P. 33–47. https://doi.org/10.15356/2071-9388_04v09_2016_03Strashnaya A.I., Maksimenkova T.A., Chub O.V. Agrometeorological features of the 2010 drought in Russia compared to droughts of previous years. Tr. Gidromettsentra, 2011, no. 345, pp. 171–188. (In Russ.).Milyukova I., Georgiadi A., Borodin O. Long-term changes in water flow of the Volga basin rivers // E3S Web Conf. 2020. Vol. 163. P. 05008. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016305008Vladimirov A.M. Stok rek v malovodnyi period goda [River Flow During Low-Water Periods of the Year]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1976. 295 p.Pettitt A.N. A non-parametric approach to the changepoint problem // J. of the Royal Statistical Society. Ser. C (Applied Statistics). 1979. Vol. 28. № 2.Zolotokrylin A.N., Vinogradova V.V., Meshcherskaya A.V., Strashnaya A.I., Cherenkova E.A. Droughts and desertification. In Vtoroi otsenochnyi doklad Rosgidrometa ob izmeneniyakh klimata i ikh posledstviyakh na territorii Rossiiskoi Federatsii [The Second Assessment Report of Roshydromet on Climate Change and Its Consequences on the Territory of the Russian Federation]. Moscow: Rosgidromet, 2014, pp. 551–587. (In Russ.).

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