sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.7868/S2658697526020051sergeogr-3154Research ArticleПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ДИНАМИКА ГЕОСИСТЕМNATURAL PROCESSES AND DYNAMICS OF GEOSYSTEMSКлиматические аномалии и наводнения в Алтае-Саянском регионеClimatic Anomalies and Floods in Mountainous Areas of Southern Siberia (Altai-Sayan Region)ГригаС. А.GrigaS. A.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

semyon.griga@yandex.ruКурочкинЮ. Н.KurochkinYu. N.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ЧистяковК. В.ChistyakovK. V.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ПанкратоваЛ. А.PankratovaL. A.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

Санкт-Петербургский государственный университетРоссияSt. Petersburg State UniversityRussian Federation202602082026902331–347Copyright © Грига С.А., Курочкин Ю.Н., Чистяков К.В., Панкратова Л.А., 20262026Грига С.А., Курочкин Ю.Н., Чистяков К.В., Панкратова Л.А.Griga S.A., Kurochkin Y.N., Chistyakov K.V., Pankratova L.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/3154

Работа посвящена выявлению пространственно-временной динамики климатических аномалий осадков, температуры воздуха и мощности снежного покрова в Южной Сибири на примере Алтае-Саянского региона за период 1961–2021 гг. по данным 48 метеорологических станций. Установлена взаимосвязь увеличения частоты аномальных проявлений осадков, температуры и мощности снежного покрова с ростом числа наводнений в период 1991–2021 гг. по сравнению с климатической нормой 1961–1990 гг. Наиболее выраженная положительная динамика характерна для 5-суточных аномальных сумм осадков с порогом 60 мм и экстремальных значений с порогом 100 мм. Максимальная мощность снежного покрова на большей части территории демонстрирует положительную тенденцию, что указывает на увеличение вероятности лавинных процессов. Анализ термического режима выявил усиление роли повышения температур весенних месяцев в формировании паводков. С использованием карт пространственного распределения рассмотренных климатических характеристик выявлены зоны максимальных осадков на территории Алтае-Саянского региона с обеспеченностью 5% и превышением опасного уровня более 60 мм/сут. Также выделены области максимальной мощности снежного покрова свыше 160 см такой же обеспеченности, которые могут способствовать формированию опасных природных процессов. Полученные оценки вероятностной структуры климатических аномалий могут быть использованы для анализа природных рисков, повышения безопасности населения и обоснования мер устойчивого развития региона.

The work is devoted to the climatic anomalies of Altai and Sayan Mountains. Abnormal values pose the greatest danger to the population, infrastructure, and natural geosystems. The purpose of the article is to identify the spatiotemporal dynamics of climatic anomalies in terms of precipitation, temperature, and snow cover thickness in Southern Siberia. For this purpose, the data from 48 meteorological stations were processed using mathematical statistics methods. The anomalous and extreme values are compared for two 30-year periods: the “climatic norm” of 1961–1990 and the modern 1991–2021. As a result, the relationship between an increase in the frequency of abnormal values of these parameters and an increase in the number of floods was revealed. The most pronounced positive dynamics of the frequency of manifestations are in pentadic (5-day) anomalous with 60-mm and extreme with 100-mm precipitation limits. Temporary changes in the maximum thickness of the snow cover almost everywhere have a positive sign, which indicates an increase in the likelihood of avalanches. The study of the dynamics of abnormal and extreme indicators of the thermal regime of the territory indicates a significant increase in the role of temperature increases in the spring months in the formation of floods. Maps of the spatial distribution of these climate characteristics of various security have been obtained. Important zones of maximum precipitation distribution have been found throughout the Altai-Sayan region, with 5% of their occurrence at a dangerous level of more than 60 mm/day. The areas of distribution of the maximum snow cover capacity with indicators of more than 160 cm with a security of 5% are also highlighted. In both cases, these values are the beginning of a dangerous natural phenomenon. Data on the probabilistic structure of anomalies in precipitation, temperature, and snow cover thickness can be applied in practice to ensure safety and develop strategies for the sustainable development of the region.

атмосферные осадкиэкстремальные осадкитемпература воздухаснежный покровнаводненияопасные природные явленияАлтае-Саянский регионclimatic changesnatural hazardssnow coverair temperatureprecipitationclimatic anomaliesAltai-Sayan regionИсследование выполнено при финансовой поддержке Русского географического общества в рамках проекта № 45/2022-И “Климатические аномалии и опасные природные явления в Южной Сибири”. Руководитель ‒ д-р геогр. наук, К.В. Чистяков.The study was carried out with the financial support of the Russian Geographical Society within the framework of the project no. 45/2022-I “Climatic Anomalies and Dangerous Natural Phenomena in Southern Siberia.” The project leader is Prof. K.V. Chistyakov, Doctor of Geographical Sciences, Director of the Institute of Earth Sciences of St. Petersburg State University.ReferencesБулыгина О.Н., Коршунова Н.Н., Разуваев В.Н. Мониторинг снежного покрова на территории Российской Федерации // Тр. Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации. 2017. № 366. С. 87–96.Allamano P., Claps P., Layo F. Global warming increases the risk of flooding in mountainous areas. Geophys. Res. Lett., 2009, vol. 36, no. 24, art. 5. https://doi.org/10.1029/2009GL041395Второй оценочный докл. Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. М.: Росгидромет, 2014. 1009 с.Bulygina O.N., Korshunova N.N., Razuvaev V.N. Monitoring of snow cover on the territory of the Russian Federation. Tr. Gidromet. Nauch.-Issled. Tsentra Ross. Fed., 2017, no. 366, pp. 87–96. (In Russ.).Ганюшкин Д.А. Современная динамика ледников Алтая. В сб.: Актуальные проблемы защиты экологии и климата. Международ. научно-практич. конф., посвященная Всемирному дню ледников. Филиал Моск. Гос. ун-та имени М.В. Ломоносова в городе Душанбе. Душанбе, 2023. С. 37–41.Doklad ob osobennostyakh klimata na territorii Rossiiskoi Federatsii za 2021 god [Report on the Peculiarities of the Climate in the Territory of the Russian Federation for 2021]. Moscow: Rosgidromet, 2022. 104 p.Гармс Е.О., Сухова М.Г. Экосистемный отклик горных ландшафтов Алтая на изменения климата // Мир науки, культуры, образования. 2012. № 6. С. 500–504.Doklad ob osobennostyakh klimata na territorii Rossiiskoi Federatsii za 2022 god [Report on the Peculiarities of the Climate in the Territory of the Russian Federation for 2022]. Moscow: Rosgidromet, 2023. 104 p.Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2021 год. М.: Росгидромет, 2022. 104 с.Ganyushkin D.A. Modern dynamics of Altai glaciers. In Aktual’nye problemy zashchity ekologii i klimata [Actual Problems of Ecology and Climate Protection]. Dushanbe, 2023, pp. 37–41. (In Russ.).Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2022 год. М.: Росгидромет, 2023. 104 с.Garms E.O., Sukhova M.G. Ecosystem response of Altai mountain landscapes to climate change. Mir Nauki, Kul’t., Obraz., 2012, no. 6, pp. 500–504. (In Russ.). https://doi.org/10.21638/spbu07.2021.103Кичигина Н.В. Наводнения Сибири: географический и статистический анализ за период климатических изменений // Вестн. СПбГУ. Науки о Земле. 2021. Т. 66. № 1. С. 41–61. https://doi.org/10.21638/spbu07.2021.103Hussain S.S., Mudasser M. Prospects of wheat production in the conditions of climate change in mountainous areas of Pakistan — an econometric analysis. Agric. Syst., 2007, vol. 94, no. 2, pp. 494–501. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2006.12.001Кочеева Н.А., Пономарева Ю.А. К вопросу о распространении опасных природных явлений на территории Республики Алтай // Мир науки, культуры, образования. 2008. Т. 9. № 2. С. 26–29.Kharlamova N.F., Ostanin O.V. Review of the modern thermal regime of the Altai-Sayan ecoregion and possible forecasts. Izv. Altai. Gos. Univ., 2012, vol. 75, no. 3, pp. 147–152. (In Russ.).Курочкин Ю.Н., Чистяков К.В., Сыромятина М.В. Экстремальные осадки и наводнения в бассейне реки Абакан // Изв. РГО. 2024. Т. 156. № 4. С. 268–281. https://doi.org/10.31857/S0869607124040031Kichigina N.V. Floods of Siberia: geographical and statistical analysis for the period of climatic changes. Vestn. S.-Peterb. Univ. Nauki Zemle, 2021, vol. 66, no. 1, pp. 41–61. (In Russ.).Кужевская И.В., Нечепуренко О.Е., Чурсин В.В., Мацуяма Х. Анализ проявления экстремальности климата с середины XX в. на территории Горного Алтая // Геосферные исследования. 2020. № 3. С. 97–108. https://doi.org/10.17223/25421379/16/8Kocheeva N.A., Ponomareva Yu.A. On the issue of the spread of natural hazards in the territory of the Altai Republic. Mir Nauki, Kul’t., Obraz., 2008, vol. 9, no. 2, pp. 26–29. (In Russ.).Куулар Х.Б. Особенности климата Республики Тыва во второй половине ХХ и в XXI вв. // Метеорология и гидрология. 2015. № 1. С. 51–57.Kurochkin Yu.N., Chistyakov K.V., Syromyatina M.V. Extreme precipitation and flooding in the Abakan River basin. Izv. RGO, 2024, vol. 156, no. 4, pp. 268– 281. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/S0869607124040031Любимов Р.В., Ситникова В.А., Савенко К.С., Николаева О.П., Достовалова М.С. Паспорт климатической безопасности Республики Алтай / утв. Распоряжением Правительства Республики Ал- тай от 1 декабря 2022 г. № 874-р.Kuular K.B. Peculiarities of climate in the Tyva Republic in the 20th and 21st centuries. Russ. Meteorol. Hydrol., 2015, vol. 40, pp. 34–38. https://doi.org/10.3103/S1068373915010057Горно-Алтайск, 2022. 165 с.Kuzhevskaya I.V., Nechepurenko O.E., Chursin V.V., Mahu Ya.A. Due to the prevalence of climate extremes in the middle of the 20th century in the territory of Gorny Altai. Geosfer. Issled., 2020, no. 3, pp. 97–108. (In Russ.). https://doi.org/10.17223/25421379/16/8Максимова Н.Б., Гончаров С.П., Морковкин Г.Г., Семикина С.С. Исследование гидрологического режима рек Алтайского края в условиях меняющегося климата // Вестн. Алтайского гос. аграрного ун-та. 2017. Т. 152. № 6. С. 73–80.Lyubimov R.V., Sitnikova V.A., Savenko K.S., Nikolaeva O.P., Dostovalova M.S. Climate Safety Passport of the Altai Republic. Approved by Decree of the Government of the Altai Republic dated December 1, 2022. (In Russ.).Мохов И.И., Семенов В.А. Погодно-климатические аномалии в российских регионах и их связь с глобальными изменениями климата // Метеорология и гидрология. 2016. № 2. С. 16–28.Maksimova N.B., Goncharov S.P., Morkovkin G.G., Semikina S.S. Investigation of the hydrological regime of the rivers of the Altai Territory in a changing climate. Vestn. Altai. Gos. Agrarn. Univ., 2017, vol. 152, no. 6, pp. 73–80. (In Russ.).Наставление по краткосрочным прогнозам погоды общего назначения. М.: Изд-во ФГБУ “Гидрометцентр России”, 2019. 72 с.Mokhov I.I., Semenov V.A. Weather and climate anomalies in Russian regions related to global climate change. Russ. Meteorol. Hydrol., 2016, vol. 41, pp. 84–92. https://doi.org/10.3103/S1068373916020023Национальный атлас России. Т. 2: Природа. Экология / гл. ред. В.М. Котляков; сост. Е.Г. Александрова-Вергунова и др., 2007. 495 с.Nastavlenie po kratkosrochnym prognozam pogody obshchego naznacheniya [Manual on Short-Term General- Purpose Weather Forecasts]. Moscow: Gidromettsentr Rossii, 2019. 72 p.Паромов В.В., Шумилова К.А., Гордеев И.Н. Условия формирования половодья большой водности и прогноз наводнения на реке Абакан // Изв. Томск. политехнич. ун-та. Инжиниринг госресурсов. 2016. Т. 327. № 11. С. 57–67.National Atlas of Russia. Vol. 2: Nature. Ecology. Kotlyakov V.M., Aleksandrova-Vergunova E.G. et al., Eds. 2007. 495 p.Ревякин В.С., Кравцова В.И. Снежный покров и лавины Алтая / ред. А.А. Земцов. Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1977. 216 с.Paranunzio R., Marra F. Open sets of climate data linked to a grid can help in studying the relationship between meteorological anomalies and geomorphological hazards in mountainous areas. Glob. Plan. Changes, 2024, vol. 232, art. 104328. https://doi.org/doi:10.1016/j.gloplacha.2023.104328Севастьянов В.В. Климат высокогорных районов Алтая и Саян / ред. В.И. Русанов. Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та, 1998. 201 с.Paromov V.V., Shumilova K.A., Gordeev I.N. Conditions of high-water flood formation and flood forecast on the Abakan River. Izv. Tomsk. Politekh. Univ. Inzhinir. Georesur., 2016, vol. 327, no. 11, pp. 57–67. (In Russ.).Тропина Е.Ф., Кнорре А.А., Ерунова М.Г., Целихин М.К. Вариабельность влагозапаса снежного покрова в предгорьях Восточного Саяна на фоне климатических сдвигов // Сибирский лесной журн. 2024. № 4. С. 48–60. https://doi.org/10.15372/SJFS20240405Revyakin V.S., Kravtsova V.I. Snezhnyi pokrov i laviny Altaya [Snow Cover and Avalanches of Altai]. Zemtsov A.A., Ed. Tomsk: Izd-vo Tomsk. Univ., 1977. 216 p.Харламова Н.Ф., Останин О.В. Обзор современного термического режима Алтае-Саянского экорегиона и возможные прогнозы // Изв. Алтайского гос. ун-та. 2012. Т. 75. № 3-1. С. 147–152.Sevastyanov V.V. Klimat vysokogornykh raionov Altaya i Sayan [Climate of the Altai and Sayan Highlands]. Rusanov V.I., Ed. Tomsk: Izd-vo Tomsk. Univ., 1998. 201 p.Шарапова А.А., Соколов К.И. Оценка пространствен-но-временной закономерности экстремальности погодных условий Алтайского региона // Климатология и гляциология Сибири: Международ. науч. конф. 2015. С. 152–154.Sharapova A.A., Sokolov K.I. Assessment of the spatial and temporal patterns of extreme weather conditions in the Altai region. In Klimatologiya i glyatsiologiya Sibiri: Mezhdunarodnaya nauchnaya konferentsiya [Climatology and Glaciology of Siberia: Int. Sci. Conf.], 2015, pp. 152–154. (In Russ.).Allamano P., Claps P., Laio F. Global warming increases flood risk in mountainous areas // Geophys. Res. Lett. 2009. Vol. 36. № 24. 5 p. https://doi.org/10.1029/2009GL041395Tropina E.F., Knorre A.A., Yerunova M.G., Tselikhin M.K. Variability of snow cover moisture in the foothills of the Eastern Sayan against the background of climatic shifts. Sibir. Lesn. Zh., 2024, no. 4, pp. 48– 60. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/SJFS20240405Hussain S.S., Mudasser M. Prospects for wheat production under changing climate in mountain areas of Pakistan – An econometric analysis // Agric. Syst. 2007. Vol. 94. № 2. P. 494–501. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2006.12.001Vtotoi 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. 1009 p.Paranunzio R., Marra F. Open gridded climate datasets can help investigating the relation between meteorological anomalies and geomorphic hazards in mountainous areas // Glob. Plan. Changes. 2024. Vol. 232. P. 104328. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2023.104328Wang H., Chen R., Li H., Li K., Liu J., Liu G. Identification and determination of trends in the frequency of floods in the context of climate change in the Qilian Mountains in northwestern China. J. Hydrol. Reg. Stud., 2022, vol. 42, art. 101153. https://doi.org/doi: 10.1016/j.ejrh.2022.101153Wang X., Chen R., Li H., Li K., Liu J., Liu G. Detection and attribution of trends in flood frequency under climate change in the Qilian Mountains, Northwest China // J. Hydrol. Reg. Stud. 2022. Vol. 42. P. 101153. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2022.101153Wang X., Chen R., Li H., Li K., Liu J., Liu G. Detection and attribution of trends in flood frequency under climate change in the Qilian Mountains, Northwest China // J. Hydrol. Reg. Stud. 2022. Vol. 42. P. 101153. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2022.101153

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