The objective of the work is a retrospective and prognostic assessment of thermal and ice characteristics of lakes in the permafrost zone of the Russian Federation based on satellite information and mathematical modeling. The geographic location and area of the lake are determined using satellite images. Using geostatistical dependencies based on the area values of the reservoir, its average depth is found. The obtained value of the average depth is used as a parameter for calculating the thermohydrodynamic characteristics of the lake and its bottom sediments using the one-dimensional thermohydrodynamic model FLake. The ERA5 meteorological reanalysis data are the basis for the retrospective assessment of the reservoir characteristics; the forecast of the consequences of climate change by the end of the 21st century is made on the basis of SSP greenhouse gas emission scenarios into the atmosphere. Retrospective and prognostic calculations of the characteristics of unexplored and poorly studied lakes are performed without additional verification of the model and do not require labor-intensive in-kind measurements in hard-to-reach areas of permafrost. Retrospective (1940–2015) and prognostic (2016–2100) calculations of thermohydrodynamic characteristics of water and bottom sediments for hypothetical lakes located in the centroids of the studied lake regions were performed for 15 main lake regions covering the permafrost zone of Russia. The results of calculations of water mass heating and ice cover formation in lakes in the regions under consideration correspond to modern ideas about global warming in the northern regions of our country.
Цель работы – ретроспективная и прогностическая оценки термических и ледовых характеристик озёр зоны многолетней мерзлоты РФ на основе спутниковой информации и математического моделирования. По спутниковым снимкам определяется географическое положение и площадь озера. С использованием геостатистических зависимостей на основе значений площади водоёма находится его средняя глубина. Полученное значение средней глубины используется в качестве параметра для расчётов термогидродинамических характеристик озера и его донных отложений по одномерной термогидродинамической модели FLake. Данные метеорологического реанализа ERA5 являются основой ретроспективной оценки характеристик водоёма, прогноз последствий климатических изменений к концу XXI в. выполнен на основе сценариев выбросов в атмосферу парниковых газов SSP. Ретроспективные и прогностические расчёты характеристик неизученных и малоизученных озёр выполняются без дополнительной верификации модели и не требуют проведения трудоёмких натурных измерений в труднодоступных районах залегания многолетнемёрзлых пород. Для 15 основных озёрных регионов, покрывающих зону многолетней мерзлоты России, проведены ретроспективные (1940–2015) и прогностические (2016–2100) расчёты термогидродинамических характеристик воды и донных отложений для гипотетических озёр, расположенных в центроидах изучаемых озёрных регионов. Результаты расчётов прогрева водной массы и формирования ледового покрова озёр в рассматриваемых регионах соответствуют современным представлениям о потеплении в северных районах нашей страны.
In the print version, the article was published under the DOI: 10.31857/S0869587325070048
В печатной версии статья выходила под DOI: 10.31857/S0869587325070048