Речной сток крупнейших рек России в условиях современного и сценарного глобального потепления

Приведены результаты сравнительного анализа изменений стока крупных рек Русской равнины (Волги, Дона, Северной Двины, Печоры, Невы), Сибири (Оби, Иртыша, Енисея, Ангары, Лены, Вилюя) и Дальнего Востока (Амура) в условиях современного глобального потепления и в период сценарных антропогенных изменений климата в XXI в. Он основан на сопоставлении годового и сезонного стока базового периода и периода современного глобального потепления; расчетах на модели месячного водного баланса, разработанной в Институте географии РАН; оценках изменений годового стока рек, полученных методом среднего многолетнего годового водного баланса и данных об атмосферных осадках и испарении, рассчитанных в рамках программы CMIP5 на ансамбле глобальных климатических моделей для периодов современного и сценарного глобального потепления. В период современного потепления по сравнению с предшествующим базовым периодом на Волге, Каме, Северной Двине, Печоре, Оби, Иртыше, Енисее, Ангаре, Лене и Вилюе наблюдалось повышение годового стока и стока основных гидрологических сезонов, особенно ощутимое в зимний, а также в летне-осенний гидрологические сезоны. Тогда как на Дону, наряду с самым значительным из всех рассмотренных рек относительным увеличением зимнего и заметным ростом летне-осеннего стока, выявлено наибольшее снижение стока половодья, а также годового стока. Установлено совпадение знака изменений годового стока Волги, Дона, Северной Двины, Печоры, Оби, Енисея, Лены и Вилюя в период современного глобального потепления, рассчитанных по данным наблюдений и по уравнению водного баланса с использованием данных об атмосферных осадках и испарении, полученных осреднением результатов расчетов на ансамбле глобальных климатических моделей программы CMIP5. Относительные сценарные изменения годового стока крупных рек в сравнении со стоком базового периода довольно тесно коррелируют с соответствующими изменениями годовых сумм атмосферных осадков, а сценарные изменения суммарного испарения – с изменениями годовой температуры воздуха.

1. Болгов М.В., Филиппова И.А., Осипова Н.В., Коробкина Е.А., Трубецкова М.Д. Современные особенности гидрологического режима рек бассейна Волги // Вопросы географии. Вып. 145. М.: ИД “Кодекс”, 2018. С. 206–218.

2. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 352 с.

3. Водные ресурсы России и их использование / под ред. И.А. Шикломанова. СПб.: Государственный гидрологический институт, 2008. 600 с.

4. Георгиади А.Г., Кашутина Е.А. Долговременные изменения стока крупнейших сибирских рек // Изв. РАН. Сер. геогр. 2016. № 5. С. 70–81. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2016-5-70-81

5. Георгиади А.Г., Милюкова И.П. Масштабы гидрологических изменений в бассейне реки Волги при антропогенном потеплении климата // Метеорология и гидрология. 2002. № 2. С. 72–79.

6. Георгиади А.Г., Милюкова И.П. Особенности долговременных фаз повышенной и пониженной водности Дона и Лены в XIX–XXI веках // Метеорология и гидрология. 2023а. № 12. С. 104–114. https://doi.org/10.52002/0130-2906-2023-12-104-114

7. Георгиади А.Г., Милюкова И.П. Сток Волги в эпохи глобального потепления // Изв. РАН. Сер. геогр. 2023б. Т. 87. № 6. C. 804–824. https://doi.org/10.31857/s2587556623060079

8. Георгиади А.Г., Коронкевич Н.И., Барабанова Е.А., Кашутина Е.А., Милюкова И.П. О вкладе климатических и антропогенных факторов в изменения стока крупных рек Русской равнины и Сибири // ДАН. 2019. Т. 488. № 5. С. 539–544. https://doi.org/10.31857/s0869-56524885539-544

9. 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.

10. 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.

11. Георгиевский М.В., Голованов О.Ф. Прогнозные оценки изменений водных ресурсов крупнейших рек Российской Федерации на основе данных по речному стоку проекта CMIP5 // Вестн. СПбГУ. Науки о Земле. 2019. Т. 64. Вып. 2. С. 206–218. https://doi.org/10.21638/spbu07.2019.203

12. Георгиевский В.Ю., Ежов А.В., Шалыгин А.Л., Шикломанов И.А., Шикломанов А.И. Оценка влияния возможных климатических изменений на гидрологический режим и водные ресурсы рек бывшего СССР // Метеорология и гидрология. 1996. № 11. С. 89–99.

13. Гусев Е.М., Насонова О.Н. Моделирование тепло- и влагообмена поверхности суши с атмосферой. М.: Наука, 2010. 327 с.

14. Даниленко А.О., Георгиади А.Г. Влияние современного потепления на водный и ионный сток Северной Двины // Теорeтическая и прикладная экология. 2022. № 1. С. 41–47. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-1-064-069

15. Калинин Г.П., Милюков П.И. Приближенный расчет неустановившегося движения водных масс // Труды ЦИП. 1958. Вып. 66. 72 с.

16. Катцов В.М., Говоркова В.А. Ожидаемые изменения приземной температуры воздуха, осадков и годового стока на территории России в ХХI веке: результаты расчетов с помощью ансамбля глобальных климатических моделей (CMIP5) // Труды ГГО. 2013. № 569. С. 76–98.

17. Кислов А.В., Евстигнеев В.М., Малхазова С.М., Соколихина Н.Н., Суркова Г.В., Торопов С.М., Чернышев А.В., Чумаченко А.Н. Прогноз климатической ресурсообеспеченности Восточно-Европейской равнины в условиях потепления XXI века. М.: Макс Пресс, 2008. 290 с.

18. Коронкевич Н.И., Георгиади А.Г., Барабанова Е.А., Кашутина Е.А., Милюкова И.П. О соотношении климатических и антропогенных факторов в изменении стока Волги // Изв. РАН. Сер. геогр. 2023. Т. 87. № 6. С. 825–834. https://doi.org/10.31857/s2587556623060092

19. Мотовилов Ю.Г., Гельфан А.Н. Модели формирования стока в задачах гидрологии речных бассейнов. М.: Изд-во РАН, 2019. 300 с.

20. Мохов И.И., Семенов В.А., Хон В.К. Оценки возможных изменений регионального гидрологического режима в XXI веке, основанные на глобальных климатических моделях // Изв. РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. 2003. № 39. С. 130–144.

21. Научно-прикладной справочник: Многолетние колебания и изменчивость водных ресурсов и основных характеристик стока рек Российской Федерации. СПб.: ООО “РИАЛ”, 2021. 190 с.

22. Шпакова Р.Н., Wang P. Изменение характера многолетних колебаний стока рек Южной Якутии и прилегающих районов российского Дальнего Востока в условиях глобального потепления // Российская Арктика. 2023. Т. 5 (1). С. 33–44. https://doi.org/10.24412/2658–4255-2023-1-33-44

23. Arctic Hydrology, Permafrost and Ecosystems / D. Yang, D.L. Kane (Еds.). Cham: Springer, 2021. 914 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-50930-9

24. Frolova N.L., Magritskii D.V., Kireeva M.B., Grigor’ev V. Yu., Gelfan A.N., Sazonov A.A., Shevchenko A.I. 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 Res. 2022. Vol. 49. P. 333–350. https://doi.org/10.1134/s0097807822030046

25. Gelfan A.N., Gusev E.M., Kalugin A.S., Krylenko I.N., Motovilov Yu.G., Nasonova O.N., Millionshchikova T.D., Frolova N.L. Runoff of Russian Rivers under Current and Projected Climate Change: a Review 2. Climate Change Impact on the Water Regime of Russian Rivers in the XXI Century // Water Res. 2022. Vol. 49. P. 351–365. https://doi.org/10.1134/s0097807822030058

26. Georgiadi A.G. Change of the hydrological cycle under the influence of global warming // IAHS Publication (International Association of Hydrological Sciences). Hydrology for the Water Management of Large River Basins. 1991. P. 119–128.

27. Georgiadi A.G., Groisman P.Ya. Long-term changes of water flow, water temperature and heat flux of two largest arctic rivers of European Russia, Northern Dvina and Pechora // Environ. Res. Let. 2022. Vol. 17. № 8. P. 1–14. https://doi.org/10.1088/1748–9326/ac82c1

28. 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. Vol. 15. № 12. Art. 2146. https://doi.org/10.3390/w15122146

29. Georgiadi A.G., Kashutina E.A., Milyukova I.P. Long-term Changes of Water Flow, Water Temperature and Heat Flux of the Largest Siberian Rivers // Polarforschung. 2018. Vol. 87 (2). P. 167–176. https://doi.org/10.2312/polarforschung.87.2.167

30. Georgiadi A.G., Milyukova I.P., Kashutina E.A. Response of River Runoff in the Cryolithic Zone of Eastern Siberia (Lena River Basin) to Future Climate Warming // Environmental Change in Siberia. Advances in Global Change Research / H. Balzter (Ed.). Dordrecht: Springer, 2010. Vol. 40. P. 157–169. https://doi.org/10.1007/978-90-481-8641-9_10

31. Georgiadi A.G., Milyukova I.P., Kashutina E.A. Contemporary and Scenario Changes in River Runoff in the Don Basin // Water Res. 2021. Vol. 47. № 6. P. 913–923. https://doi.org/10.1134/s0097807820060068

32. Georgiadi A.G., Milyukova I.P., Borodin O.O., Gusarov A.V. Water Flow Changes in the Don River (European Russia) During 1891–2019 // Geography, Environment, Sustainability. 2023. Vol. 16. № 2. P. 6–17. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2022-083

33. Harding R., Best M., Blyth E., Hagemann S., Kabat P., Tallaksen L.M., Warnaars T., Wiberg D., Weedon G.P., van Lanen H.A. I., Ludwig F., Haddeland I. WATCH: Current knowledge of the Terrestrial global water cycle // J. Hydrometeorol. 2011. Vol. 12. P. 1149–1156. https://doi.org/10.1175/JHM–D-11–024.1

34. Kalugin A. Climate change effects on river flow in Eastern Europe: Arctic rivers vs. Southern rivers // Climate. 2023. Vol. 11. Art. 103. https://doi.org/10.3390/cli11050103

35. Meehl G.A., Bony S. Introduction to CMIP5 // CLIVAR exchanges — Special Issue: WCRP Coupled Model Intercomparison Project — Phase 5 — CMIP5. 2011. № 56. Vol. 16. P. 4–5.

36. Milyukova 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/202016305008

37. Sinyukovich V.N., Georgiadi A.G., Groisman P.Y., Borodin O.O., Aslamov I.A. The Variation in the Water Level of Lake Baikal and Its Relationship with the Inflow and Outflow // Water. 2024. Vol. 16. № 4. Art. 560. https://doi.org/10.3390/w16040560