sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.1134/S2587556618050060sergeogr-767Research ArticleПриродопользование и геоэкологияNatural Recourse Use and GeoecologyГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В РЕГИОНАХ РУССКОЙ РАВНИНЫ В ТЕПЛЫЕ ЭПОХИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ПРОШЛОГО И СЦЕНАРНОГО БУДУЩЕГОHydrological changes in regions of the Russian Plain in warm epochs of the geological past and the scenario futureГеоргиадиА. Г.GeorgiadiA. G.galex50@gmail.comМилюковаИ. П.MilyukovaI. P.КашутинаЕ. А.KashutinaE. A.Институт географии РАН, МоскваРоссияInstitute of Geography, Russian Academy of Sciences, MoscowRussian Federation201822112018057080Copyright © Георгиади А.Г., Милюкова И.П., Кашутина Е.А., 20182018Георгиади А.Г., Милюкова И.П., Кашутина Е.А.Georgiadi A.G., Milyukova I.P., Kashutina E.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/767

Выявлены особенности изменений речного стока Волги и Дона и водного баланса естественных ландшафтов Центральной лесостепи Русской равнины в позднеатлантический оптимум и в сценарных условиях потепления климата текущего столетия. Были использованы палеоклиматические реконструкции, основанные на данных спорово-пыльцевого анализа ископаемых растений и на расчетах, проведенных на ансамбле глобальных климатических моделей программы PMIP-II; а также сценарии потепления климата, выполненные на ансамбле глобальных климатических моделей программ CMIP3 и CMIP5. Гидрологические изменения оценивались на основе модели месячного водного баланса и модели влагопереноса в системе “почва–растительность–приземный слой атмосферы”. Показано, что наиболее заметные изменения речного стока Волги и Дона проявляются в трансформации характера его внутригодового распределения. Ощутимый рост температуры воздуха на фоне малозаметного изменения атмосферных осадков в рассматриваемые периоды в условиях Центральной лесостепи Русской равнины не приводит к сколько-нибудь значимым изменениям составляющих водного баланса лесных и степных ландшафтов в период вегетации.

The features of the Volga and the Don river runoff changes and the water balance of the natural landscapes of the Central forest steppe of the Russian Plain during the Late Holocene Optimum and scenario conditions of global climate warming in the current century were revealed. Paleoclimatic reconstructions based on data of spore and pollen analysis of fossil plants and on calculations carried out on the ensemble of global climate models of PMIP-II program, as well as scenarios of climate warming, performed on an ensemble of global climate models of CMIP3 and CMIP5 programs, were used. Hydrological changes were evaluated on the basis of the monthly water balance and SVAT models. It is shown that the most significant changes of the Volga and Don river runoff are detected in changing the nature of its intra-annual distribution. In studied periods, the notable increase in air temperature against a backdrop of insignificant changes of atmospheric precipitation in Central forest steppe conditions of the Russian Plain does not lead to any significant changes in the water balance components of forest and steppe landscapes in growth season.

ВолгаДонЦентральная лесостепьпозднеатлантический оптимум голоценаглобальное потепление климатагидрологические измененияVolga RiverDon RiverCentral forest steppeLate Holocene Optimumglobal climate warminghydrological changesReferencesБудаговский А.И. Уточнение моделей испарения почвенных вод // Водные ресурсы. 1986. № 5. С. 58–69.Budagovsky A.I. Evaluation of model for soil water evaporation. Water Resour., 1986, no. 5, pp. 58–69. (In Russ.).Будаговский А.И. Методы оценки параметров моделей испарения почвенных вод // Водные ресурсы. 1986. № 6. С. 3–15.Budagovsky A.I. Methods for parameters estimations for evaporation model of soil water. Water Resour., 1986, no. 6, pp. 3–15. (In Russ.).Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.:Гидрометеоиздат, 1980. 352 с.Budyko M.I. Klimat v proshlom i budushchem [Climate in the Past and in the Future]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ, 1980. 352 p.Будыко М.И., Голицын Г.С., Израэль Ю.А. Глобальные климатические катастрофы. М.: Гидрометеоиздат, 1986. 160 с.Budyko M.I., Golitsyn G.S., Izrael Yu.A. Global’nye klimaticheskie katastrofy [Global Climatic Catastrophes]. Moscow: Gidrometeoizdat Publ, 1986. 160 p.Величко А.А., Беляев А.В., Климанов В.А., Георгиади А.Г. Реконструкция климатических условий и речного стока северного полушария в оптимумы Микулинского межледниковья и голоцена // Водные ресурсы. 1992. № 4. С. 34–42.Velichko A.A., Belyaev A.V., Klimanov V.A., Georgiadi A.G. Reconstruction of climate and river runoff in the Northern Hemisphere in Mikulino interglacial and Holocene Optimum. Water Resour., 1992, no. 4, pp. 34–42. (In Russ.).Величко А.А., Климанов В.А., Беляев А.В. Реконструкция стока Волги и водного баланса Каспия в оптимумы Микулинского межледниковья и голоцена // Изв. РАН. Сер. геогр. 1988. № 1. С. 27–37.Velichko A.A., Klimanov V.A., Belyaev A.V. Reconstruction of Volga runoff and Caspian water balance in the optimum of the Mikulino interglacial and Holocene. Izv. Ross. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 1988, no. 1, pp. 27–37. (In Russ.).Георгиади А.Г., Кашутина Е.А. Изменение гидрологического цикла вегетационного периода Центральной лесостепи в XXI столетии при реализации различных климатических сценариев // Вопросы географии. Сб. 133: Географогидрологические исследования. М.: Издательский дом “Кодекс”, 2012. С. 237–258.Georgiadi A.G., Kashutina E.A. Hydrological Cycle Change for Vegetation Season in the Central Foreststeppe in XXI Century Realization of Different. In Voprosy geografii, sb. 133 [Problems of Geography, no. 133]. Moscow: Kodeks Publ., 2012, pp. 237–258.Георгиади А.Г., Коронкевич Н.И., Милюкова И.П., Кислов А.В., Анисимов О.А., Барабанова Е.А., Кашутина Е.А., Бородин О.О. Сценарная оценка вероятных изменений речного стока в бассейнах крупнейших рек России. Ч. 1. Бассейн реки Лены. М.: Макс Пресс, 2011. 179 с.Georgiadi A.G., Koronkevich N.I., Milyukova I.P., Kislov A.V., Anisimov O.A., Barabanova E.A., Kashutina E.A., Borodin O.O. Stsenarnaya otsenka veroyatnykh izmenenii rechnogo stoka v basseinakh krupneishikh rek Rossii. Chast’ 1. Bassein reki Leny [Scenario Estimation of Probable River Runoff Changes in the Largest Russian River Basins. Part I. The Lena River Basin]. Moscow: Maks Press Publ., 2011. 179 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.: Макс Пресс, 2014. 214 с.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’ II. Basseiny rek Volgi i Dona [Scenario Estimation of Probable River Runoff Changes in the Largest Russian River Basins. Part II. The Volga & Don River Basins]. Moscow: Maks Press Publ., 2014. 214 p.Георгиади А.Г., Милюкова И.П. Масштабы гидрологических изменений в бассейне реки Волги при антропогенном потеплении климата // Метеорология и гидрология. 2002. № 2. С. 54–59.Georgiadi A.G., Milyukova I.P. Possible scales of hydrological changes in the Volga river basin during anthropogenic climate warming. Russ. Meteor. Hydrol., 2002, no. 2, pp. 54–59.Георгиади А.Г., Милюкова И.П. Особенности гидрологических аномалий в бассейне р. Волги в теплые эпохи голоцена // Изв. РАН. Сер. геогр. 2006. № 6. С. 112–120.Georgiadi A.G., Milyukova I.P. Features of hydrological anomalies in Volga river basin during the Holocene warm epochs. Izv. Ross. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2006, no. 6, pp. 112–120. (In Russ.).Георгиади А.Г., Милюкова И.П. Речной сток в бассейнах крупнейших рек южного склона Русской равнины в позднеатлантический оптимум // Изв. РАН. Сер. геогр. 2007. № 6. С. 113–124.Georgiadi A.G., Milyukova I.P. River runoff in the largest river basins of southern slope of Russian plain in Late Atlantic Optimum. Izv. Ross. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2007, no. 6, pp. 113–124. (In Russ.).Георгиевский В.Ю. Изменения стока рек России и водного баланса Каспийского моря под влиянием хозяйственной деятельности и глобального потепления: автореф. дис. … д-ра геогр. наук. СПб., 2005. 39 с.Georgievsky V.Yu. Changes runoff of Russian rivers and Caspian sea water balance under influence of anthropogenic impact and global warming. Extended Abstract of Dr. Sci. (Geogr.) Dissertation. St. Petersburg, 2005. 39 p. (In Russ.).Кашутина Е.А. Моделирование межгеосистемных различий влагопереноса в почве-растительностиатмосфере лесостепи: автореф. дис. … канд. геогр. наук. М.: ИГ РАН, 1999. 24 с.Kashutina E.A. Modeling of intergeosystem differences of moisture transfer in soil-vegetation-atmosphere in forest-steppe. Extended Abstract of Cand. Sci. (Geogr.) Dissertation. Moscow: Institute of Geography RAS, 1999. 24 p. (In Russ.).Кислов А.В. Климат в прошлом, настоящем и будущем. М.: МАИК “Наука”/Интерпериодика, 2001. 351 с.Kislov A.V. Klimat v proshlom, nastoyashchem i budushchem [Climate in Past, Present and Future.]. Moscow: MAIK Nauka/Interperiodika Publ., 2001. 351 p.Кислов А.В., Евстигнеев В.М., Малхазова С.М., Соколихина Н.Н., Суркова Г.В., Торопов П.А., Чернышев А.В., Чумаченко А.Н. Прогноз климатической ресурсообеспеченности Восточно-Европейской равнины в условиях потепления XXI века. М.: Макс Пресс, 2008. 290 с.Kislov A.V., Evstigneev V.M., Malhazova S.M., et al. Prognoz klimaticheskoi resursoobespechennosti Vostochno-Evropeiskoi ravniny v usloviyakh potepleniya XXI veka [Climatic Forecast of Resourcing of East European Plain in Warming Conditions of 21 Century]. Moscow: Maks Press Publ. 2008. 290 p.Климанов В.А. К методике восстановления количественных характеристик климата прошлого // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 1976. № 2. С. 92–98.Klimanov V.A. About method of reconstruction of past climatic characteristics. Vestn. Mosc. Univ., Ser. 5: Geogr., 1976, no. 2, pp. 92–98. (In Russ.).Материалы стационарного изучения компонентов лесостепных заповедных биогеоценозов: Климат, влажность почвы и фитофенология / Центрально-Черноземный заповедник им. проф. В.В. Алехина. Л.: Гидромет., 1979. Вып. 12. 428 с.Materialy statsionarnogo izucheniya komponentov lesostepnykh zapovednykh biogeotsenozov: Klimat, vlazhnost' pochvy i fitofenologiya. Central’no-Chernozemnyi zapovednik im. prof. V.V. Alekhina. [Stationary Research Components of Protected Steppe Ecosystems: Climate, Soil Moisture and Phytophenology. Alekhin Central Chernozem Soil Reserve]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1979, vol. 12. 428 p.Палеоклиматы и палеоландшафты внетропического пространства Северного полушария. Поздний плейстоцен–голоцен. М.: ГЕОС, 2009. 120 с.Paleoklimaty i paleolandshafty vnetropicheskogo prostranstva Severnogo polushariya. Pozdnii pleistotsen–golotsen [Paleoclimate and Paleolandscapes of Extratropical Territory of the Northern Hemisphere. Late Pleistocene]. Moscow: GEOS Publ., 2009. 120 p.Савельева Т.А. Особенности испарения, его структуры и продуктивности использования влаги в различных природных и природно-технических комплексах // Водный баланс основных экосистем Центральной лесостепи: Материалы экспериментальных исследований / ред. А.М. Грин. М.: ИГ АН СССР, 1974. Ч. 1. С. 154–212.Savel’eva T.A. Features of evaporation, its structure and productivity of soil water using in different natural and natural-technical complexes. In Vodnyi balans osnovnykh ekosistem Central’noi lesostepi: Materialy eksperimental’nykh issledovanii [Water Balance of Main Ecosystems of Central Forest-Steppe Experimental Research Materials], A.M. Grin, Ed. Moscow: IG AN SSSR, 1974, part 1, pp. 154–212. (In Russ.).Сидорчук А.Ю., Панин А.В., Борисова О.К. Снижение стока рек равнин Северной Евразии в оптимум голоцена // Водные ресурсы. 2012. Т. 39. № 1. С. 69–81.Sidorchuk A.Ju., Panin A.V., Borisova O.K. River runoff decrease in North-Eurasian plains during the Holocene optimum. Water Resour., 2012, vol. 39, no. 1, pp. 69–81.Утехин В.Д., Хоанг Тьюнг. Структура и продуктивность фитомассы луговой степи // Биота основных геосистем Центральной лесостепи / отв. ред. А.М. Грин. М.: ИГ АН СССР, 1976. С. 7–24.Utehin V.D. Hoang T’jung. The structure and productivity of biomass of meadow steppe. In Biota osnovnykh geosistem Tsentral’noi lesostepi [Biota of the Main Geosystems of the Central forest-steppe], A.M. Grin, Ed. Moscow: Institute of Geography AN SSSR, 1976, pp. 7–24. (In Russ.).Учет разнообразия геосистем при определении тепло- и влагообмена подстилающей поверхности с атмосферой. Программа ГКНТ № 18 “Глобальные изменения природной среды и климата”: Промежуточный отчет / М.: ИВП РАН, 1991.Uchet raznoobraziya geosistem pri opredelenii teplo- i vlagoobmena podstilayushchei poverkhnosti s atmosferoi. Programma GKNT No. 18 “Global’nye izmeneniya prirodnoi sredy i klimata”: Promezhutochnyi otchet. [Consideration of Geosystems Diversity in Determining the Heat and Moisture Exchange of Underlying Surface and Atmosphere. Program number 18 “Global Changes of Natural Environment and Climate”: Intermediate Report]. Moscow: IWP RAS, 1991. (In Russ.).Хотинский Н.А., Савина С.С. Палеоклиматические схемы территории СССР в бореальном, атлантическом и суббореальном периодах голоцена // Изв.РАН. Сер. геогр. 1985. № 4. С. 18–34.Khotinsky N.A., Savina S.S. Paleoclimatic shemes of the USSR territory in Boreal, Atlantic and Subboreal Holocene. Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Geogr., 1985, no. 4, pp. 18–34. (In Russ.).Arc Atlas: Our Earth. Environmental Systems Research Institute, Inc. and DATA+ All Rights Reserved. 1996.Arc Atlas: Our Earth. Environmental Systems Research Institute and DATA+, 1996.Atlas of Paleoclimates and Paleonvironments of the Northern Hemisphere. Late Pleistocene-Holocene. Gustav Fesher Verlag, Stuttgart. Budapest. 1992.Atlas of Paleoclimates and Paleoenvironments of the Northern Hemisphere. Late Pleistocene-Holocene. Gustav Fesher Verlag Publ, Stuttgart, Budapest, 1992.CMIP5 Coupled Model Intercomparison Project. URL. http://cmip-pcmdi.llnl.gov/cmip5/.CMIP5 Coupled Model Intercomparison Project. http://cmip-pcmdi.llnl.gov/cmip5/.Daily and Sub-daily Precipitation for the Former USSR. Version 1.0. National Climatic Data Center, Asheville, USA, 2005.Daily and Sub-Daily Precipitation for the Former USSR. Version 1.0. National Climatic Data Center, Asheville, USA, 2005.Döll P., Kaspar F., Lehner B. A global hydrological model for deriving water availability indicators: model tuning and validation // J. of Hydrology. 2003. № 270. P. 105–134.Döll P., Kaspar F., Lehner B. A global hydrological model for deriving water availability indicators: model tuning and validation. J. Hydrol., 2003, no. 270, pp. 105–134.Fekete B.M., Vörösmarty C.J., Grabs W. Global composite runoff fields based on observed river discharge and simulated water balance. Technical report, WMO Global Runoff Data Center Report. Koblenz, Germany. 1999. № 22.Fekete B.M., Vörösmarty C.J., Grabs W. Global composite runoff fields based on observed river discharge and simulated water balance. Technical report, WMO Global Runoff Data Center Report. Koblenz, Germany, 1999. No. 22.Georgiadi A.G. Reconstruction of river runoff based on natural proxy data // Climatic change in the historical and instrumental period. Brno: Mazaric Univ., 1990. P. 134–137.Georgiadi A.G. Reconstruction of river runoff based on natural proxy data. In Climatic change in the historical and instrumental period. Brno: Mazaric University, 1990, pp. 134–137.Georgiadi A.G., Jai-Ho Oh, Yong Hee Lee. Impact of Global Climate Warming on Macroscale Distribution of Mean Annual Water Budget Elements // The Fourth International Conference on Global Continental Palaeohydrology-GLOCOPH 2000. Jointly with Symposium on Glaciation and Reorganization of Asia’s Network of Drainage, August 21–26, 2000, Moscow and Central Part of Russian Plain, Russia. Conference papers and abstracts. Institute of Geography RAS. 2000. ISBN 5-89658-015-0. P. 22–27.Georgiadi A.G., Jai-Ho Oh, Yong Hee Lee. Impact of Global Climate Warming on Macroscale Distribution of Mean Annual Water Budget Elements. In The Fourth International Сonference on Global Continental Palaeohydrology-GLOCOPH 2000, August 21-26, 2000, Moscow and Central Part of Russian Plain, Russia. Conference papers and abstracts. Institute of Geography RAS. 2000, pp. 22–27.Georgiadi A.G., Milyukova I.P. Method of monthly water budget estimation under impact of global climate change // The Fourth International Conference on Global Continental Palaeohydrology-GLOCOPH 2000. Jointly with Symposium on Glaciation and Reorganization of Asia’s Network of Drainage, August 21–26, 2000, Moscow and Central Part of Russian Plain, Russia. Conference papers and abstracts. Institute of Geography RAS. 2000. ISBN 5-89658-015-0. P. 106–109.Georgiadi A.G., Milyukova I.P. Method of monthly water budget estimation under impact of global climate change. In The Fourth International Сonference on Global Continental Palaeohydrology-GLOCOPH 2000, August 21–26, 2000, Moscow and Central Part of Russian Plain, Russia. Conference papers and abstracts. Institute of Geography RAS, 2000. pp. 106–109.Joussaume S., Taylor K.E., Braconnot P., Mitchell J.F.B., Kutzbach J.E., Harrison S.P., Prentice I.C., Broccoli A.J., Abe-Ouchi A., Bartlein P.J., Bonfils C., Dong B., Guiot J., Henerich K., Hewitt C.D., Jolly D., Kim J.W., Kislov A., Kitoh A., Loutre M.F., Masson V., McAvaney B., McFarlane N., de Nobler N., Peltier W.R., Peterschmitt J.Y., Pollard D., Rind D., Royer J.F., Schlesinger M.E., Syktus J., Thompson S., Valdes P., Vettoretti G., Webb R.S., Wyputta U. Monsoon changes for 6000 years ago: results of 18 simulations from the Paleoclimate Modeling Intercomparison Project (PMIP) // Geophysical Research Letters. 1999. V. 26. P. 859–862.Joussaume S. et al. Monsoon changes for 6000 years ago: results of 18 simulations from the Paleoclimate Modeling Intercomparison Project (PMIP). Geophys. Res. Lett., 1999, vol. 26, pp. 859–862.Meehl G.A., Covey C., Delworth T., Latif M., McAvaney B., Mitchell J.F.B., Stouffer R.J., Taylor K.E. The WCRP CMIP3 multi-model dataset: A new era in climate change research // Bulletin of the American Meteorological Society. 2007. № 88. P. 1383–1394.Meehl G.A., Covey C., Delworth T., Latif M., McAvaney B., Mitchell J.F. B., Stouffer R.J., Taylor K.E. The WCRP CMIP3 multi-model dataset: A new era in climate change research. Bull. Am. Meteor. Soc., 2007, no. 88, pp. 1383–1394.Molz F.J., Remson I. Extraction term models of soil moisture use by transpiring plants // Water Res. Res. 1970. V. 6. № 5. P. 1346–1356.Molz F.J., Remson I. Extraction term models of soil moisture use by transpiring plants. Water Resour. Res. 1970, vol. 6, no. 5, pp. 1346–1356.Resources and Environment World Atlas // Russian Academy of Sciences, Institute of Geography / Holzel (Ed.). Vienna, 1998.Resources and Environment World Atlas. Russian Academy of Sciences, Institute of Geography, Holzel, Ed. Vienna, 1998.WATCH (Water and Global Changes). Technical Report. 2008. № 1. P. 1–19.WATCH (Water and Global Changes). Technical Report. 2008, no.1, pp. 1–19.Willmott C.J., Rowe C.M., Mintz Y. Climatology of the terrestrial seasonal water cycle // J. of Climatology. 1985. V. 5. P. 589–606.Willmott C.J., Rowe C.M., Mintz Y. Climatology of the terrestrial seasonal water cycle. J. Climat., 1985, vol. 5, pp. 589–606.

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