Влияние естественных и антропогенно обусловленных изменений климата на речной сток и влагозапас снега в бассейне реки Лены
- Авторы: Калугин А.С.1, Лупаков С.Ю.1,2
-
Учреждения:
- Институт водных проблем РАН
- Тихоокеанский институт географии ДВО РАН
- Выпуск: Том 50, № 4 (2023)
- Страницы: 465-476
- Раздел: МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ГИДРОЛОГИИ СУШИ
- URL: https://journals.rcsi.science/0321-0596/article/view/134872
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0321059623040132
- EDN: https://elibrary.ru/QIGJQU
- ID: 134872
Цитировать
Аннотация
С помощью гидрологических моделей ECOMAG и HBV проведены расчеты характеристик речного стока и влагозапаса снежного покрова в бассейне р. Лены. В качестве входных использованы данные метеорологических наблюдений и результаты расчетов ансамбля глобальных моделей климата в рамках реализации сценариев естественных климатических условий и учитывающих антропогенное влияние на климат. Расчеты выполнены для исторического периода (1970–1999 гг.) и до конца XXI в. Проведены калибровка и верификация гидрологических моделей для различных гидрометрических постов в бассейне Лены. Выполнена оценка воспроизведения годового и сезонного стока по данным климатических моделей относительно данных наблюдений. Согласно результатам численных экспериментов за исторический период, увеличение стока Лены преимущественно связано с естественной изменчивостью климата. Наоборот, в XXI в. антропогенно обусловленные изменения климата определяют особенности режима речного стока и снежного покрова. Потепление, связанное с увеличением концентрации парниковых газов в атмосфере, приводит к увеличению снегозапасов и трансформации гидрологического режима территории, в том числе более раннему началу активного снеготаяния (до двух недель) и повышенным значениям максимальных расходов в половодье. При этом объем стока летнего периода снижается, а осенне-зимнего – увеличивается.
Об авторах
А. С. Калугин
Институт водных проблем РАН
Email: kalugin-andrei@mail.ru
Россия, 119333, Москва
С. Ю. Лупаков
Институт водных проблем РАН; Тихоокеанский институт географии ДВО РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: kalugin-andrei@mail.ru
Россия, 119333, Москва; Россия, 690041, Владивосток
Список литературы
- Гельфан А.Н., Гусев Е.М., Калугин А.С., Крыленко И.Н., Мотовилов Ю.Г., Насонова О.Н., Миллионщикова Т.Д., Фролова Н.Л. Сток рек России при происходящих и прогнозируемых изменениях климата: обзор публикаций. 2. Влияние изменения климата на водный режим рек России в XXI веке // Вод. ресурсы. 2022. Т. 49. № 3. С. 270–285. https://doi.org/10.31857/S0321059622030051
- Гельфан А.Н., Калугин А.С., Крыленко И.Н., Насонова О.Н., Гусев Е.М., Ковалев Е.Э. О проблеме тестирования гидрологической модели для оценки влияния изменений климата на речной сток // Метеорология и гидрология. 2020. № 5. С. 77–85. https://doi.org/10.3103/S1068373920050064
- Мотовилов Ю.Г. Гидрологическое моделирование речных бассейнов в различных пространственных масштабах. 1. Алгоритмы генерализации и осреднения // Вод. ресурсы. 2016. Т. 43. С. 243–253. https://doi.org/10.7868/S0321059616030111
- Мотовилов Ю.Г., Гельфан А.Н. Модели формирования стока в задачах гидрологии речных бассейнов. М.: РАН, 2018. 300 с.
- Bergstrom S. Development and application of a conceptual runoff model for Scandinavian catchments. Norrkoping: Univ. Lund. Bull., 1976. 134 p.
- Eisner S., Florke M., Chamorro A., Daggupati P., Donnelly C., Huang J., Hundecha Y., Koch H., Kalugin A., Krylenko I., Mishra V., Piniewski M., Samaniego L., Seidou O., Wallner M., Krysanova V. An ensemble analysis of climate change impacts on stream flow seasonality across 11 large river basins // Clim. Change. 2017. V. 141. P. 401–417. https://doi.org/10.1007/s10584-016-1844-5
- Gelfan A., Gustafsson D., Motovilov Yu., Arheimer B., Kalugin A., Krylenko I., Lavrenov A. Climate change impact on the water regime of two great Arctic rivers: modeling and uncertainty issues // Clim. Change. 2017. V. 141. P. 499–515. https://doi.org/10.1007/s10584-016-1710-5
- Gelfan A., Kalugin A., Krylenko I., Nasonova O., Gusev Y., Kovalev E. Does a successful comprehensive evaluation increase confidence in a hydrological model intended for climate impact assessment? // Clim. Change. 2020. V. 163. P. 1165–1185. https://doi.org/10.1007/s10584-020-02930-z
- Gusev E.M., Nasonova O.N., Kovalev E.E. Change in water availability in territories of river basins located in different regions of the world due to possible climate changes // Arid Ecosystems. 2021. V. 11. P. 221–230. https://doi.org/10.1134/S2079096121030070
- Hudson C.E., Thompson J.R. Hydrological modelling of climate change impacts on river flows in Siberia’s Lena River basin and implications for the Atlantic Meridional Overturning Circulation // Hydrol. Res. 2019. V. 50 (6). P. 1577–1595. https://doi.org/10.2166/nh.2019.151
- Kalugin A. Climate change attribution in the Lena and Selenga River runoff: an evaluation based on the Earth system and regional hydrological models // Water. 2022a. V. 14 (1). № 118. P. 1–18. https://doi.org/10.3390/w14010118
- Kalugin A. Future climate-driven runoff change in the large river basins in Eastern Siberia and the Far East using process-based hydrological models // Water. 2022b. V. 14 (4). № 609. P. 1–22. https://doi.org/10.3390/w14040609
- Kalugin A.S. Variations of the present-day annual and seasonal runoff in the Far East and Siberia with the use of regional hydrological and global climate models // Water Resour. 2018. V. 45. № S1. P. S102–S111. https://doi.org/10.1134/S0097807818050366
- Krysanova V., Hattermann F. Intercomparison of climate change impacts in 12 large river basins: overview of methods and summary of results // Clim. Change. 2017. V. 141. P. 363–379. https://doi.org/10.1007/s10584-017-1919-y
- Magritsky D., Alexeevsky N., Aybulatov D., Fofonova V., Gorelkin A. Features and evaluations of spatial and temporal changes of water runoff, sediment yield and heat flux in the Lena River delta // Polarforschung. 2017. V. 87 (2). P. 89–110. https://doi.org/10.2312/polarforschung.87.2.89
- Moriasi D.N., Arnold J.G., Van Liew M.W., Bingner R.L., Harmel R.D., Veith T.L. Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations // Trans. ASABE. 2007. V. 50. P. 885–900. https://doi.org/10.13031/2013.23153
- Oudin L., Hervieu F., Michel C., Perrin C., Andreassian V., Anctil F., Loumagne C. Which potential evapotranspiration input for a lumped rainfall–runoff model? Pt 2 – Towards a simple and efficient potential evapotranspiration model for rainfall–runoff modelling // J. Hydrol. 2005. V. 303. P. 290–306. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2004.08.026
- Pechlivanidis I.G., Arheimer B., Donnelly C., Hundecha Y., Huang S., Aich V., Samaniego L., Eisner S., Shi P. Analysis of hydrological extremes at different hydro-climatic regimes under present and future conditions // Clim. Change. 2017. V. 141. P. 467–481. https://doi.org/10.1007/s10584-016-1723-0
- Seibert J., Bergstrom S. A retrospective on hydrological catchment modelling based on half a century with the HBV model // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2022. V. 26. P. 1371–1388. https://doi.org/10.5194/hess-26-1371-2022
- Seibert J., Vis M. Teaching hydrological modelling with a user-friendly catchment-runoff-model software package // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2012. V. 16. P. 3315–3325. https://doi.org/10.5194/hess-16-3315-2012
- Tananaev N.I., Makarieva O.M., Lebedeva L.S. Trends in annual and extreme flows in the Lena River basin, Northern Eurasia // Geophys. Res. Lett. 2016. V. 43. P. 10 764–10 772. https://doi.org/10.1002/2016GL070796
- Uhlenbrook S., Seibert J., Leibundgut C., Rodhe A. Prediction uncertainty of conceptual rainfall-runoff models caused by problems in identifying model parameters and structure // Hydrol. Sci. J. 1999. V. 44. P. 779–797. https://doi.org/10.1080/02626669909492273
- Vetter T., Reinhardt J., Flörke M., van Griensven A., Hattermann F., Huang S., Koch H., Pechlivanidis I.G., Plötner S., Seidou O., Su B., Vervoort R.W., Krysanova V. Evaluation of sources of uncertainty in projected hydrological changes under climate change in 12 large-scale river basins // Clim. Change. 2017. V. 141. P. 419–433. https://doi.org/10.1007/s10584-016-1794-y
- Warszawski L., Frieler K., Huber V., Piontek F., Serdeczny O., Schewe J. The Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project (ISI–MIP): Project framework // Proc. National Acad. Sci. 2014. V. 111. P. 3228–3232. https://doi.org/10.1073/pnas.1312330110