Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Оценка возможных изменений речного стока в XXI веке на территории Восточно-Европейской равнины

ВАК РФ 25.00.27, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Оценка возможных изменений речного стока в XXI веке на территории Восточно-Европейской равнины"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА

Географический факультет

004602704

На правах рукописи УДК 556.5

СИДОРОВА Мария Владимировна

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ РЕЧНОГО СТОКА В XXI ВЕКЕ НА ТЕРРИТОРИИ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ РАВНИНЫ

Специальность: 25.00.27 - гидрология, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

2 0 и

т

Москва-2010

004602704

Работа выполнена на кафедре гидрологии суши географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Научный руководитель: доктор географических наук,

профессор

ЕВСТИГНЕЕВ Валерий Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ИСМАЙЫЛОВ Габил Худушевич;

кандидат географических наук ГЕОРГИАДИ Александр Георгиевич

Ведущая организация: Институт водных проблем РАН

Защита состоится 27 мая 2010 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.68 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, ауд. 18-01.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова на 21 этаже.

Автореферат разослан « 26 » апреля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор геолого-минералогических наук, /Р

профессор у' Савенко B.C.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность исследования. Проблема оценки и прогнозирования характеристик речного стока на перспективу в несколько десятилетий всегда относилась к разделу наиболее актуальных в научной гидрологии, поскольку она непосредственно связана с решением важнейших задач по планированию водо-обеспечения населения и экономики, обоснованию крупных водохозяйственных мероприятий и практикой гидротехнического проектирования.

В XX веке были разработаны и успешно применялись методы оценки гидрологических характеристик, основанные на гипотезе стационарности гидроклиматических условий формирования речного стока в прошлом и в обозримом будущем в масштабах нескольких десятилетий. В соответствии с этим за основу предвидения естественного (не измененного хозяйственной деятельностью) гидрологического режима на ближайшие десятилетия, статистические характеристики речного стока переносятся на будущий период эксплуатации водохозяйственных систем и гидротехнических сооружений.

В настоящее время правомерность концепции стационарности многолетних колебаний гидрологических условий формирования речного стока ставится под сомнение в связи с усилившимися в последней четверти XX века процессами глобального потепления климата. Факты свидетельствуют, что климат изменяется и это происходит с нарастающей скоростью, начиная с конца 70-ых гг. и по настоящее время. Несмотря на то, что вопрос о причинах современного глобального потепления не является до конца решенным, в исследованиях многих ведущих климатологов мира делается вывод об антропогенном характере потепления, связанного с ростом концентрации С02, метана и др. парниковых газов в атмосфере (1РСС 1996,2001,2007).

Опасность «антропогенного» варианта потепления состоит в том, что в этом случае возникает угроза необратимости происходящих и ожидаемых изменений глобального и регионального климата с их возможными долговременными и трудно предсказуемыми негативными последствиями, в т.ч. и для вод-

ных ресурсов. Учитывая достоверность произошедшего потепления и высокую вероятность его продолжения в течение XXI века, количественная оценка климатических изменений речного стока приобретает особую актуальность на фоне имеющегося и возрастающего дефицита водных ресурсов и ухудшения экологического состояния водных систем в районах интенсивного водопотребле-ния и повышенной антропогенной нагрузки, к которым относится большая часть европейской территории России.

Состояние изученности проблемы. В последние 15-20 лет во многих странах выполнено огромное число исследований по количественной оценке гидрологических последствий глобального потепления в различных регионах мира. Эти исследования базируются на самых разных сценариях и охватывают большой диапазон изучаемых объектов - от малых водосборов до крупных речных систем, регионов, природных зон, континентов и Земли в целом.

Для оценок будущего состояния водных ресурсов используются палео-климатические реконструкции прошлых эпох и результаты моделирования будущего климата с помощью моделей общей циркуляции атмосферы. Последний подход считается наиболее перспективным и более востребован. Результаты разработок этого направления для конкретных регионов очень трудно сопоставлять и сравнивать, особенно для ранних исследований (80-90-ые гг. XX века). Причины здесь следующие. Во-первых, использовались разнообразные сценарии роста содержания COj и других парниковых газов в атмосфере; некоторую регулярность в этом отношении внесла фундаментально разработанная номенклатура СДСВ (SRES-2000), вошедшая в IPCC-2001. Во-вторых, применяли различные модели - в отдельности и в ансамблях. Климатические модели постоянно совершенствуются, появляются новые или модифицируются ранее разработанные. Со времени выхода в свет третьего оценочного доклада МГЭ-ИК (IPCC-2001) произошла смена поколений МОЦАО. В рамках подготовки доклада IPCC-2007 был организован проект по анализу расчетов климата с помощью МОЦАО, CMIP3 (Coupled Model Intercomparison Project) под эгидой

Всемирной программы исследований климата (WCRP). В проекте CMIP3 участвовали 23 МОЦАО. Было констатировано, что произошло дальнейшее развитие МОЦАО и улучшилось воспроизведение современного климата, произведены расчеты климата XXI века для трех характерных сценариев эмиссии парниковых газов и аэрозолей А2, А1В и В1 в соответствии с номенклатурой МГЭИК (SRES-2000).

Гидрологические последствия глобального потепления климата на территории России с помощью нового поколения МОЦАО («модели CMIP3») исследованы в ГГИ (2007,2008). Были использованы 3 МОЦАО из комплекта СМГРЗ и получены оценки изменений годового и сезонного стока (за теплый и холодный периоды) в первой половине XXI века на водосборах 7-ми крупнейших рек России, в т.ч. Волги, Печоры и Сев. Двины. Другая значимая разработка по оценке изменений речного стока в XXI веке на основе реализаций 13 МОЦАО CMIP3 сделана в ГГО им.А.И.Воейкова (2008) для крупных регионов России и водосборов, в т.ч. Балтийского, р. Волги, ЕТР в целом, северного и южного склона Восточно-Европейской равнины. Аналогичные оценки получены для массы тающего снега по 10 МОЦАО CMIP3 (сценарий А2, начало, середина и конец XXI века).

Из последних исследований по проблеме климатических изменений речного стока необходимо отметить работу С.Г.Добровольского (2007), в которой содержится ряд методологически важных предложений по оценке достоверности выводов, получаемых на основании проекций климата по реализациям МОЦАО.

Цель исследования - в рамках концепции глобального антропогенного потепления оценить возможные климатические изменения речного стока на территории Восточно-Европейской равнины при реализации одного из наиболее жестких сценариев эмиссии парниковых газов и аэрозолей в атмосферу (А2 по номенклатуре МГЭИК).

В задачи исследования входило:

•разработка региональной методики расчета среднемноголетних значений годового стока и его коэффициента вариации (Су) по ограниченному числу метеорологических характеристик, выдаваемых климатическими моделями с наибольшей степенью определенности (температура воздуха и атмосферные осадки);

•разработка региональных методик расчета среднемноголетних значений слоя стока весеннего половодья и его коэффициента вариации в тех же информационных условиях;

•анализ качества воспроизводимости климатическими моделями используемых метеорологических характеристик и параметров речного стока на современный период;

•адаптация выходных данных климатического моделирования (с учетом их систематических смещений и межмодельного разброса) для прогнозных оценок;

•расчеты изменений параметров годового стока и объемов весеннего половодья на середину и конец XXI века, географическое и водохозяйственное обобщение результатов.

Методика исследований и исходные материалы.

Основой прогнозных оценок являются результаты моделирования климата XXI века для сценария 1РСС А2, осуществленные в рамках проекта СМ1РЗ. Сценарий А2 представляет собой наиболее жесткий вариант, и относящиеся к нему результаты моделирования обеспечивают «оценки сверху» будущих изменений климата.

Непосредственным материалом для прогнозных оценок послужила база данных кафедры метеорологии и климатологии МГУ, полученная путем преобразования архивных данных проекта СМ1РЗ в ежедневные значения температуры и осадков для трех временных срезов (1961-1989,2046-2065,2081-2100 гг.) по каждой МОЦАО и интерполированных в узлы регулярной сетки 2°х2° для сравнимости результатов численного моделирования. Использована также

база станционных данных по ежесуточным величинам осадков и температур базисного периода 1961-1989гг. (667 метеостанций, работающих в системе международного обмена информацией). Эта база данных также организована по сетке 2°*2° с помощью метода оптимальной интерполяции Кресмана.

Для построения методик преобразования модельных данных по температуре и осадкам в гидрологические характеристики использовались материалы Научно-прикладного справочника по климату СССР (1989), справочника «Ресурсы поверхностных вод СССР» т. 1-20, Государственного водного кадастра (Водные ресурсы СССР...,1987), Атлас Мирового водного баланса (1974), Атлас расчетных гидрологических карт и номограмм (1986), а также некоторые литературные источники.

Основными методами исследования, используемыми в данной работе, являются географо-гидрологический подход к анализу пространственно-временной изменчивости речного стока, методы статистического анализа, математическое моделирование элементов водного режима, методы геоинформационного картографирования.

Научная новизна работы. Общая новизна определяется тем, что для прогнозных оценок использованы реализации новейшего поколения моделей (СМ1РЗ-1РСС 2007), о создании которых было объявлено после 2001г.

Частные элементы новизны заключаются в следующем.

• Разработана и впервые применена региональная методика расчета климатических изменений среднемноголетних величин стока по данным о температуре воздуха и атмосферным осадкам.

• Впервые для прогноза коэффициента вариации (Су) годового стока применена так называемая «климатическая модель изменчивости», разработанная на кафедре гидрологии суши МГУ в 1991-2001 гг. и ранее находившая применение только для современного периода.

• Впервые дана количественная оценка тенденций изменения вероятности критически маловодных лет.

• Разработан и впервые применен алгоритм расчета снегозапаса по суточным данным температуры воздуха и атмосферных осадков, позволивший оценить среднемноголетние максимальные запасы воды в снеге, сроки схода, осадки за время таяния и среднюю интенсивность таяния;

• Выявлена тесная скоррелированность модельных полей температур воздуха и сумм осадков базисного и прогнозных периодов. Эта особенность модельных полей была эффективно использована для минимизации влияния систематических и локальных смещений модельных оценок на конечные результаты расчетов.

• Впервые представлен в такой полноте комплект карт, показывающих ожидаемые фоновые изменения характеристик речного стока ВосточноЕвропейской равнины на середину и конец XXI века.

• Получены регионально обобщенные эмпирические зависимости слоя весеннего половодья и его коэффициента вариации от характеристик приходной части водного баланса. Впервые сделана оценка тенденций изменения вероятности критически многоводных половодий.

Научная обоснованность и достоверность положений и выводов подтверждается статистической оценкой промежуточных результатов, надежностью исходных источников данных и критической оценкой конечных результатов в виде расчетов межмодельного разброса итоговых величин с указанием пределов возможной неопределенности.

Все расчеты и оценки выполнены в рамках определенного сценария (А2) развития климата XXI века, поэтому представленные здесь результаты достоверны только в той степени, в какой будущее мира будет соответствовать этому сценарию.

Практическое значение работы. Выполнена сценарная оценка изменений годового стока и объемов весеннего половодья к середине и концу XXI века с учетом неопределенностей, вносимых межмодельным разбросом результатов. Большое число использованных МОЦАО (12) позволяет объективно оце-

нить размеры этих неопределенностей. Построены карты ожидаемых изменений речного стока в 3-х вариантах, отражающих отмеченную неопределенность (средние значения, верхние и нижние границы 90%-ного доверительного интервала). Практическое применение результатов диссертационного исследования определяется возможностью использования полученных карт при оценке чувствительности различных отраслей экономики к изменениям речного стока вследствие глобального потепления климата XXI века, выявить наиболее уязвимые области ЕТР к этим изменениям в отношении водообеспеченности.

Исследования выполнены в рамках темы НИР Географического ф-та МГУ №012.06.03969 ПН-06 «Закономерности гидрологических процессов в водных объектах суши», гранта по НШ 4964.2008.5, грантов РФФИ №07-05-00939 и №09-05-13562, в рамках НОЦ «Мониторинг водных объектов и прогнозирования гидрологических процессов»., гос.контракта №02.515.11.5088 «Исследование региональных экологических последствий изменений климата и разработке мер по адаптации населения и экономики к ним».

Апробация работы. Результаты исследования были представлены на международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2005», «Ломоносов-2008» (Москва, МГУ, 2005, 2008); на Второй и Третьей научной конференции молодых ученых и талантливых студентов «Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность» (Москва, ИВП РАН, 2008,2009); Общеукраинской конференции с международным участием «Молода науковщ -географ1чнш наущ» (Киев, 2009); на научном семинаре кафедры гидрологии суши МГУ (Москва, МГУ, 2009), на Геофизическом семинаре в НИВЦ МГУ "Математическое моделирование геофизических процессов: прямые и обратные задачи" (Москва, НИВЦ МГУ, 2009).

Результаты исследований опубликованы в 2 монографиях, 6 научных публикациях, из них 2 в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК («Во-

да: Химия и Экология», «Вестник Московского университета» Сер. 5. География), и 5 тезисах докладов.

Структура работы. Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения. Она изложена на 145 страницах машинописного текста, включающего 57 рисунков и 15 таблиц. Список литературы состоит из 121 отечественной и зарубежной публикации.

Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры метеорологии и климатологии доц. к.г.н. Сурковой Г.В. и н.с. к.г.н. Торопову П.А. за предоставленные материалы и содействие в работе, а также Кудачкову A.B. за помощь при формализации алгоритмов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во Введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В главе 1 приводится описание проблемы глобального потепления, взглядов на его возможные показатели и причины.

В главе содержится также краткий обзор оценок возможных изменений водности рек России, в т.ч. по европейским её частям. Общий итог обзора сводится к следующему. Существует большой разброс оценок, полученных по разным сценариям эмиссии и палеоклиматическим сценариям, по разному составу климатических моделей и способов усвоения модельных данных. Это чрезвычайно затрудняет объективное сравнение результатов исследований и ранжирование приоритетов их надежности. В большинстве исследований делается вывод об увеличении годового стока на северной части ВосточноЕвропейской равнины и его снижении - на южной. Для р. Волги, как правило, ожидается увеличение стока. Исключение составляют выводы работ (Мелешко и др., 2004,2005), в которых обобщены результаты расчетов по различным моделям. Показано, что на протяжении XXI века будет происходить незначительное увеличение стока Волги, однако эти изменения будут статистически незна-

чимы. Близкие к этому результаты получены в работе (Мелешко и др., 2008): к середине XXI века увеличение стока Волги оценивается как 6±9(%) и к концу XXI века 11±16(%). Реки северного склона ВЕР показывают увеличение стока (11±7 и 26±12 соответственно на середину и конец XXI века), а южные реки -снижение, но статистически незначимые (-5±8 и -16±15). Оценки получены по ансамблю 13 моделей CMIP3 для сценария А2 и таким образом представляют для нашей работы особый интерес.

Глава II. Обзор исследуемой территории (Восточно-Европейская равнина)

Восточно-Европейская равнина была выбрана для данной работы по целому ряду показателей, сочетание которых делает данную территорию уникальной с точки зрения поставленных в работе задач.

Во-первых, важнейшим фактором является обширность равнинной территории. Современный уровень численного моделирования не позволяет надежно воспроизводить приземные поля климатических величин в условиях с резко неоднородными физико-географическими условиями (в горах, вблизи океанских побережий, в районах архипелагов островов, и т. д.). ВЕР, наряду с Западносибирской равниной - единственные равнинные территории на суше в пределах умеренного пояса, площадь которых превышает 5 млн. км2. Следующий фактор - наличие обширной сети наблюдений и значительного числа исследований взаимосвязей воднобалансовых характеристик, проведенных для данной территории, что позволяет разрабатывать и проверять точность разрабатываемых расчетных схем.

Следует также отметить такую немаловажную особенность, как широчайший спектр различных условий увлажнения, соотношения водно-балансовых характеристик и условий формирования речного стока. Глава III. Оценка изменений годового стока на середину и конец XXI века.

В работе использован минимум климатических показателей, наиболее качественно воспроизводимых МОЦАО, а именно температуры воздуха и атмосферные осадки. Исходя из этих ограничений, в качестве методической ос-

новы расчетов средних многолетних величин годового стока принято уравнение водного баланса в виде ?=Р-Е где Y, р, Е - средние многолетние величины (мм) стока, осадков и испарения с поверхности речных бассейнов. Расчет испарения Ё сведен к оценкам по уравнению связи Е = Е(Р,Е0), где Е0 - испаряемость. Испаряемость Е0 определяется по эмпирической зависимости от суммы положительных среднемесячных температур воздуха Т0: Е0 =6,72Г0. Зависимость получена по данным карты Е0 Атласа Мирового водного баланса (1974) и фактических данных Научно-прикладного справочника по климату СССР (1989), использованных для расчета То. Зависимость Е = Е(Р,Е0) построена по данным справочника ГВК «Водные ресурсы ..., 1987», в котором приведены данные по Y, Р( Е. Для аппроксимации Е = Е(Р,Е0) использована

функция B.C. Мезенцева в форме e = /-(l+ /")'", где Р, I = Е0/Р , п - параметр подгонки, получен методом наименьших квадратов, п =3,8. Окончательная увязка данных произведена в виде уравнения регрессии у=0,9б(Р-Е„)+3. Классическое уравнение Р=Р - Ё практически не отличается от полученной эмпирической зависимости и лучше аппроксимирует зависимость «гидрометрического» стока Y от «климатического» (Р-Ё) в области низких значений.

Проверка качества воспроизводимости реализациями МОЦАО величин Р и То не дает оснований для их прямого использования в виде входных величин в расчетную схему У=/(Р,Т0), построенную по фактическим данным современного периода , из-за систематических и локальных смещений модельных данных относительно фактических. Одновременно было установлено, что поля модельных величин Р и Т0 на базисный (современный) и прогнозные периоды тесно скоррелированы. Скоррелированность для Т0 по отдельным МОЦАО составляет от 0,995 до 0,999; аналогичное положение и для осадков Р в несколько ослабленной форме: по отдельным МОЦАО от 0,85 до 0,99, по ансамблю

МОЦАО г = 0,96. Высокая скоррелированность модельных полей показывает, что систематические и индивидуальные погрешности воспроизведения современных То и Р в значительной степени дублируются в прогнозных периодах. Это дает определенные возможности для устранения влияния систематических смещений и минимизации индивидуальных погрешностей на конечные результаты при оперировании в прогнозе относительными модельными величинами:

То (прогн.)= То (фактич. баз.)+ ATfl (прогн) И Р(проги.) Р(фактич. баз( прогн.), ГДе Кх (прогн.) — Р(мод.прогн.)/Р(мод. баз.) И А То (прогн.мод) ~~ То (мод.прогн.) ~ То (мод. баз.)

Таким образом, схема расчетов по реализациям МОЦАО сводится к следующим процедурам: в узлах сетки 2°*2° вычисляются (прогн) и Кх (прогн.;, строятся карты их изолиний, по ним для каждого территориального объекта определяются средневзвешенные ДТо vi Кх vi прогнозные значения Т0 (прогн.)= То (фактич. баз.)+ АТ0 (прогн) и Р(„рогн.) = Р(фактич. баз.) Кх (Прогн), Далее определяется расчетный сток базисного периода по схеме Yrja, = f(P,Ta) и по той же схеме У„рог11 =f(P,T0); конечный результат представляется в виде Ку(Прогн.) =у(прогн.)/у баз.), т.е. прогнозируемый сток в долях от стока базисного периода.

Представление о статистической достоверности дает расчет межмодельного разброса. Такие оценки сделаны с помощью t-критерия, доверительная вероятность 90%, т.е. выход за правую или левую границу доверительного интервала 5%. Этот уровень значимости традиционно применяется в подобного рода задачах, с точки зрения здравого смысла нет оснований считать его чрезмерно жестким, если иметь в виду различного рода допущения к цепи климатологических и гидрологических расчетов вкупе с необходимостью соблюдать известную осторожность в прогнозах на столь отдаленную перспективу. В работе оценки норм годового стока сделаны в двух вариантах по 12 (CCSM3, CGCM3.1, CNRM-CM3, CSIRO-МкЗ.О, ECHAM5/MPI-OM, GFDL-CM2.0, GFDL-CM2.1, MIUB-ECHO-G, IPSL-CM4, MIROC3.2 (medres), MRI-CGCM2.3.2A, PCM) и 7 моделям (CGCM3.1, GFDL-CM2.0, GFDL-CM2.1, INM-СМЗ.О, MRI-CGCM2.3.2A, CCSM3.0, PCM) CMIP3. Последние представляют

интерес как наилучшие по качеству воспроизведения зимних осадков и снежного покрова (Кислов А.В. и др., 2008). В тексте диссертации представлены карты стока в виде изолиний Ку - средних ансамблевых (рис.1 - см. в конце автореферата), верхнего и нижнего пределов доверительного 90% интервала и в таблице (табл.1) для крупнейших рек ВЕР, сток для которых рассчитывался

как средневзвешенный:

КУ-Е™*^ » где т - объем стока с частных

площадей бассейна.

Таблица 1. Оценки среднего годового стока р. Волги и других крупнейших рек ВЕР на середину и конец XXI века в долях от стока базисного периода (1961-1990 гг.)

РЕКА Рдыс км2 V, км3/год СЕРЕДИНА XXI В. КОНЕЦ XXI В.

12 7 12 7

Волга 1380 254 0,88±0,08 0,93±0,13 0,85±0,18 0,90±0,19 1

Волга, Н.Новгород* 479 88,5 0,91±0,08 0,97±0,12 0,88±0,18 0,94±0,17

Кама 507 117 0,89±0,08 0,92±0,12 0,87±0,17 0,91 ±0,18

Днепр 504 54,9 0,75±0,09 0,82±0,12 0,56±0,16 0,67±0,18

Дон 378 27,3 0,69±0,08 0,77±0,12 0,53±0,17 0,63±0,23

Нева 281 73,5 0,94±0,09 1,02±0,13 1,03±0,18 1,07±0,17

Сев. Двина 357 109 0,93±0,09 1,02±0,10 1,03±0,16 1,05±0,15

Печора 322 130 0,98±0,10 1,02±0,09 1,08±0,16 1,06±0,16

Ниже слияния с Окой.

В целом, можно ожидать небольшого изменения стока рек на северной половине Восточно-Европейской равнины и его существенного снижения - на южной (южнее 54-55° с.ш.). Тенденция к снижению стока к концу XXI в. будет усиливаться на южной половине, на северной половине она будет слабой или не проявится вовсз.

Оценка изменений коэффициента вариации годового стока (Сму) сделана на основе теоретической модели Су- &р(1-дЕ/дР)/(1-Е/Ф) = С\РУ(1)

(Евстигнеев, 1998), требующей увязки с фактическими данными в виде уравнения регрессии Суу=/(СУ(Р_£)). Величины дЕ/дР и Е/Р определяются по уравнениям связи Е=Е(Р,Еа), Сур и Суу - фактические данные. Расчетная схема разработана по фактическим Сур Справочника по климату СССР (1989), Суу по карте Атласа расчетных гидрологических карт...(1986), Е, Р, Е0 . по расчетам предшествующего раздела, I = Е0/Р. Прогнозные оценки сделаны по ансамблю 7 моделей СМ1РЗ. Скоррелированность ансамблевых модельных Сур базисного и прогнозных периодов довольно высока, г = 0,94. Задача оценки изменений Сиу сводится к конкретизации соотношения К(Сху) = К(СмР) К(У) , где К(Сур) = СуР(„рогн/СуР(баз) и К(У) = [У=/(1 (прогн)]/[У=/(1(баз)]. Фоновые величины К(Суу)(рис.2- см. в конце автореферата) представлены в виде карт на середину и конец XXI века. К середине XXI века С\у меняется незначительно: на южной части ВЕР К(С\у) от 1,0 до 1,2 , на северной от 0,9 до 1,0. К концу века изменения более заметны: увеличение С\>у захватывает всю территорию ВЕР, К(Суу) от 1,0-5-1,2 до 1,2+1,4, а на равнинах Северного Кавказа достигает 1,4+1,6.

Возможная интерпретация полученных результатов такова: с увеличением Суу кривая обеспеченности годового стока в области его малых значений понижается. Таким образом, общее снижение стока, вызванное уменьшением нормы стока, усугубляется увеличением межгодовой изменчивости. Более конкретные оценки получены в результате численных экспериментов с типовой кривой обеспеченности (трехпараметрическое гамма - распределение при С$=2СН>). В качестве критически маловодного года принят расход 95% обеспеченности (= по современной функции распределения вероятности. По кривой обеспеченности с измененными параметрами (]2прогн. и Су^о^.) оценена обеспеченность <2кр. Такого рода расчеты показали, что к середине XXI века на территории ВЕР примерно севернее 55°с.ш. повторяемость критически маловодных лет не меняется, а местами может даже снизиться. В конце XXI века

повторяемость маловодных лет здесь может возрасти до 2 раз, за исключением северо-восточной окраины, где она останется неизменной.

Южнее 55°с.ш. повторяемость критически маловодных лет уже в середине XXI века возрастет примерно в 2 раза (до 4-5 в засушливых районах южной окраины). В конце XXI в. повторяемость маловодных лет здесь увеличивается катастрофически - до 5-7 раз.

Глава IV. Оценка изменений слоя стока весеннего половодья

В условиях ограниченности состава выходных данных реализаций МО-ЦАО оценка изменений слоя стока половодья проведена по величинам приходной части водного баланса - максимальный снегозапас, осадки холодного периода. Для оценки снегозапасов разработан алгоритм SNEG2, преобразующий среднесуточные температуры воздуха t°C и суточные суммы осадков Р(мм) в ежедневные величины снегозапаса S (мм). Алгоритм SNEG2 является модификацией алгоритма SNEG1, подробно обоснованного и реализованного в работе (Кислов A.B. и др, 2008) при участии автора. Основное отличие усовершенствованного алгоритма состоит в учете возможности неполного промерзания снежного покрова после очередной оттепели и более подробном учете воды в жидкой фазе, удерживаемой снежным покровом. Также разработана процедура SHOD, моделирующая таяние снежного покрова и учитывающая осадки, выпадающие в период таяния, значительно расширен перечень выводимых величин, что позволяет вести непрерывный контроль работы алгоритма и отслеживать появление случайных погрешностей. Работоспособность алгоритма проверена по фактическим данным о средних значениях водного эквивалента на 28 февраля за период 1966-1989 гг. (база данных по сетке 2°х2°). Уравнение регрессии Бщфакт) = 0,84S28 (SNEG2) показывает систематическое завышение расчетных величин порядка 20%. Проведена также дополнительная проверка путем сравнения величин максимального снегозапаса Smax с суммой осадков за период с отрицательными температурами: г = 0,92.

Среднемноголетние значения S шах (по SNEG2) и слоя стока половодья h„ (по карте Атласа расчетных...,1986) довольно тесно скоррелированы в виде нелинейной зависимости h„ = S^ при г=0,96 и остаточном СКО = ±32 мм. Попытки улучшить зависимость путем учета осадков за время таяния и за весь период формирования половодья успехом не увенчались.

Воспроизводимость ансамблем 7 МОЦАО CMIP3 S max (через SNEG2) характеризуется уравнением регрессии S тах(факт, - 0.68S тах^оцло) при г = 0.94, т.е. расчеты по данным МОЦАО систематически завышают 5шахна45%. Скоррелированность ансамблевых величин как S28 так и 5 max базисного и прогнозных периодов исключительно высока - от 0,99 до 0,995, т.е. погрешности расчета на базисный период практически дублируются в прогнозных периодах. Изменения 5тахв работе иллюстрированы картами , показывающими повсеместное прогрессирующее уменьшение снегозапасов в XXI веке, за исключением северо-восточной окраины ВЕР. Аналогичные результаты получены для осадков холодного периода ^P(i<0) и слоя стока весеннего половодья Ял. Сопоставление результатов оценок, полученных с помощью алгоритмов SNEG1 и SNEG2, свидетельствуют об их непротиворечивости. Оба варианта показывают повсеместное снижение слоя стока половодья - умеренное не северном склоне ВЕР и сильное на южных территориях (рис.3- см. в конце автореферата).

Расчет Cv слоя половодья основан на предпосылке, что важнейшим фактором определяющим его изменчивость, является изменчивость осадков за период с отрицательными температурами воздуха,. < 0) = Рхол.. На первом этапе исследования построена зависимость вида \ = f(PX№) по фактическим данным за современный период. Зависимость аппроксимирована двумя аналитическими выражениями: для степной зоны Л„ =0,002(РХШ)1"91 и для тундры и лесной зоны - /г„ =1,45(Рхал)-112. Коэффициент вариации Рхоя оценен по фактическим данным в узлах регулярной сетки 2°х2° и преобразован по вышепри-

веденным функциям из элементарных соотношений: если у=ах+с, то Суу=ах/ах+с и если у-ах" , то Суу=иСух. Для оценки качества полученного преобразования построена зависимость фактических Суй от Суй расчетных: СмЩфакт) = 1,4 СчЬ(расч.)-0,16 при г=0,82.

Качество воспроизведения ансамблем МОЦАО Счрхол для современного периода характеризуется уравнением регрессии Счр(факт)=1,38Сур(расч.)+13 при г=0,76. Уравнение регрессии показывает сильное занижение изменчивости осадков за период с отрицательными температурами. При этом скоррелирован-ность модельных Сур базисного и прогнозных периодов довольно высока 0,91-Ю,96. Поэтому для прогноза были использованы относительные модельные величины К прогн, = Сур „рогн./ Сур (баз.) по которым получены расчетные прогнозные значения Сур (прогн) = СчР(факт) К прогн. По ним путем преобразования по функциям й„ = /(Рхол-) получены прогнозные значения Суй, изменения которых на середину и конец XXI века представлены в диссертации в виде относительных величин Су/г^огИ./Су/г^а,;(рис.4- см. в конце автореферата).

При допущении правомерности соотношения Сз=2Су для прогнозных периодов был проведен расчет вероятности критически многоводных половодий Икр, представляющих собой для современных условий. Общие итоги численного эксперимента таковы: на территории ЕТР увеличения вероятности аномально многоводных весенних половодий ожидать не следует, исключение составляет лишь северо-восточная окраина, где возможно заметное увеличение вероятностей Ъкр,. Более детальный прогноз здесь будет сомнительным из-за накопления погрешностей в прогнозах \ и Суй.

Глава V. Влияние климатических изменений стока на хозяйственную деятельность в Европейской части РФ. В главе анализируется современное состояние водных ресурсов. Для территории ЕТР характерна неравномерность распределения водных ресурсов с учетом водообеспеченности и антропогенной нагрузки (Водные ресурсы..., 2008).

Значительный межмодельный разброс оценок климатических изменений речного стока и слишком отдаленная перспектива в социально-экономическом и технологическом развитии страны не дают оснований для детализации последствий глобального потепления в XXI веке.

Общая тенденция климатической трансформации водных ресурсов на Восточно-Европейской равнине в XXI веке - незначительные изменения в зоне избыточного увлажнения, а в зоне недостаточного увлажнения, охватывающей области резкого дефицита водных ресурсов, - сильное снижение, вплоть до катастрофического (в 2-3 раза) на южных окраинах.

В средней полосе ЕТР снижение местных водных ресурсов может быть заметным или весьма ощутимым в зависимости от напряженности водохозяйственного баланса (10-30% в середине и несколько больше в конце XXI века). В уязвимом положении здесь могут оказаться промышленно развитые и густо населенные области с остродефицитным водохозяйственным балансом. Следует впрочем, заметить, что здесь имеются потенциальные возможности компенсации убыли местных водных ресурсов за счет крупных транзитных рек-доноров (Волга, Кама, Ока).

На южной половине ЕТР можно довольно уверенно прогнозировать ухудшение водообеспеченности, особенно в основных сельскохозяйственных областях из-за ожидаемого роста потребностей в воде в связи с усилением засушливости климата. При этом возможности компенсации усиливающегося дефицита водных ресурсов за счет больших рек-доноров (Дон, Кубань, Терек) здесь очень ограничены из-за критических размеров антропогенного снижения

стока, достигнутых уже в настоящее время, а также ввиду общей тенденции к падению водности рек на юге ЕТР.

К негативным последствиям следует также отнести существенное увеличение повторяемости маловодных лет на южной половине ЕТР из-за общего падения водности рек и возрастающей неустойчивости многолетнего режима колебаний стока.

Существующие сугубо ориентировочные оценки по РФ в целом на середину XXI века показывают, что водозабор из поверхностных и подземных вод возрастет примерно до уровня потребностей РСФСР в 1990 г., (Стратегия..., 2006). Таким образом, на европейской части России в целом не следует ожидать улучшения водообеспеченности.

Оценки экономического гидроэнергопотенциала в значительной мере подвержены влиянию экономических и организационно-правовых факторов, что необходимо учитывать при оценке на прогнозные периоды.

Влияние климатических изменений речного стока на гидроэнергоресурсы ЕТР в целом скажется в гораздо меньшей степени, чем на водообеспеченности. Свободный экономический потенциал крупных и средних рек на равнинной части после осуществления стратегии строительства ГЭС к 2020-2030 гг. будет практически исчерпан, может быть, за небольшим исключением, только в Карелии и на Кольском полуострове, где существенных изменений водных ресурсов не предвидится. Общее понижение местного стока на южной половине Восточно-Европейской равнины, по-видимому, негативно повлияет на перспективы малой гидроэнергетики, впрочем, пока не очень ясной в условиях середины, а тем более - конца XXI века.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Основные результаты диссертационного исследования сводятся к двум главным положениям:

1) разработан и реализован ряд методических приемов усвоения данных моделирования климата в целях получения оценок речного стока на территории Восточно-Европейской равнины;

2) в рамках концепции антропогенного глобального потепления и наиболее жесткого сценария его развития (А2) получены фоновые оценки изменений характеристик стока на середину и конец XXI века, произведено их географическое и водохозяйственное обобщение.

Результаты оценок климатических изменений характеристик стока представлены в виде серии карт и данных по наиболее крупным речным бассейнам с указанием размеров неопределенностей, вносимых межмодельным разбросом данных МОЦАО. Выделены наиболее уязвимые к ожидаемым климатическим изменениям стока территории европейской части России.

Разработан ряд региональных методик прогнозных оценок изменений:

■ норм годового стока на основании эмпирических зависимостей элементов водного баланса от осадков и температур воздуха;

"коэффициентов вариации годового стока на основе теоретической модели изменчивости климатического стока;

1 водного эквивалента снежного покрова и слоя стока весеннего половодья на основе оригинального алгоритма, моделирующего процесс накопления и таяния снега по суточным данным температуры воздуха и атмосферных осадков;

■ коэффициентов вариации слоя стока весеннего половодья на основе эмпирических зависимостей величин половодья от осадков холодного периода, позволяющих с помощью элементарных преобразований получить оценки искомой характеристики по данным об изменчивости осадков.

Основные выводы диссертационного исследования

1) Изменения среднего годового стока («нормы») на середину XXI в. в общих чертах имеют зональное распределение: в области избыточного увлажнения возможно как его повышение, так и понижение. Южнее повсюду статистически значима тенденция понижения стока, относительно плавно усиливающаяся к югу, вплоть до катастрофических размеров (снижение водности в 2 раза). В конце XXI века эта закономерность в целом сохраняется, география

изменений несколько трансформируется за счет расширения северной «зоны неопределенности» и южной зоны катастрофического снижения водности.

2) Коэффициент вариации (Су) годового стока на основной части территории в середине XXI века оценивается в пределах от 1,0 до 1,2 современных значений; на северной окраине возможно небольшое снижение его значений -в пределах 0,9-1,0 от современных. К концу XXI века тенденция увеличения Су захватывает практически всю территорию Восточно-Европейской равнины, в среднем Су достигает величин от 1,0-1,2 до 1,2-1,4 современных значений, а на равнинах Северного Кавказа 1,4-1,6.

3) Повторяемость критически маловодных лет в области избыточного увлажнения практически не изменится к середине XXI века, а местами может даже снизиться. К концу XXI века повторяемость маловодных лет возрастает здесь примерно в 2 раза, за исключением северо-восточных окраин, где она останется неизменной или может снизиться. Южнее 55° с.ш. повторяемость маловодных лет в середине XXI века возрастет - преимущественно в 2 раза (до 45 раз в засушливых районах). В конце XXI века эта тенденция будет усиливаться.

4) Максимальные снегозапасы (Бтах) на Восточно-Европейской равнине будут повсеместно снижаться к середине XXI века, кроме северо-восточных территорий (примерно к северо-востоку от линии Петербург-Оренбург). На юге и западных окраинах Бтах снижается в 2 раза, на остальной части снижение в 1,2-1,5 раза. Для конца XXI века тенденция снижения несколько усиливается на всей территории Восточно-Европейской равнины.

5) Изменения слоя весеннего половодья в XXI веке географически распределены примерно таким же образом, но области сильного снижения занимают более обширные территории, а на западных и южных окраинах снижение в конце XXI века возможно в 3-5 раз. При неблагоприятном варианте потепления здесь весеннее половодье может исчезнуть как фаза водного режима, а холод-

ный период года будет представлять собой последовательность снего-дождевых паводков.

6) Сильное увеличение Су слоя весеннего половодья на середину XXI века ожидается на западных-юго-западных и северо-восточных окраинах европейской территории РФ - в 1,5-2,5 раза. На остальной территории ЕТР Су будет находиться в диапазоне 0,5-1,5 от современных значений.

7) Комбинация изменений среднемноголетних величин слоя весеннего половодья А и Суй дает разнообразные оценки вероятности критически маловодных половодий. Общий итог сводится к следующему: за исключением северо-восточных окраин ЕТР фонового повышения вероятности аномально многоводных половодий в середине XXI века не ожидается. На северо-востоке возможно увеличение этой вероятности до 2 раз.

8) Наиболее значимое влияние климатических изменений речного стока на хозяйственную деятельность на европейской части ЕТР - тенденция к снижению водных ресурсов. В средней полосе это может быть заметным или весьма ощутимым в зависимости от напряженности водохозяйственного баланса. В уязвимом положении здесь могут оказаться промышленно развитые и густо населенные области. На южной половине ЕТР можно уверенно прогнозировать повсеместное ухудшение водообеспеченности, особенно в основных сельскохозяйственных областях из-за ожидаемого роста потребностей в воде в связи с усилением засушливости климата. Негативные последствия общего снижения водности рек усугубляются здесь сильным увеличением повторяемости критически маловодных лет.

. ... \ 0.6-0.7/^^ 0.5-0.6. р \

I 0.4-0 =

0.8-0.9

Г^кЦ^...... 0.6-0,7 р!

А .....................

0,4-0.5

Рис. 1 Фоновый прогноз изменений стока рек ВЕР на середину (а) конец (б) XXI века в долях от современных величин (по ансамблю 12 МОЦАО СМ1РЗ)

ч [р ' > ! КЬ № с 0.9-1.0 ЕЙ

ЭС 1 \ г 1.0-1.2 Л1"' Ш1 а ш ^ ь

> кСз ■4 Ч РС ■Ъ

а б

Рис.2 Коэффициент вариации стока Суу в середине (а) и конце (б) XXI век относительно современного периода (по уравнению Будыко для ансамбля МОЦАО)

30* 40° 50° 30° 40° 50°

а б

Рис.3 Слой стока половодья (Ку) в XXI веке в долях от величин базисного периода, рассчитанный по ансамблю 7 МОЦАО. а - середина века, б - конец века по алгоритму 8ЫЕв2

а б

Рис. 4 Относительное изменение коэффициента вариации слоя стока половодья к середине (а) и концу (б) XXI века по ансамблю 7 моделей (штриховкой указана зона, где холодный период становится не ежегодным и, соответственно прогнозируемые характеристики теряют смысл)

Публикации по теме диссертации в журналах рекомендованных ВАК:

1. М.В. Сидорова. Оценка возможных изменений водных ресурсов ВосточноЕвропейской равнины в XXI веке. // Вода: Химия и экология №5, 2009 г. с. 2-7.

2. В.М. Евстигнеев, A.B. Кислов, М.В. Сидорова Влияние климатических изменений на годовой сток рек Восточно-Европейской равнины в XXI в. // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. №2, 2010 г. с. 3-10. Публикации в других изданиях:

3. Акименко Т.А., Евстигнеев В.М., Сидорова М.В Ожидаемые изменения' годового стока воды рек. (в монографии: Геоэкологическое состояние арктического побережья России и безопасность природопользования (под. ред. Н.И. Алексеевского). - М. ГЕОС, 2007.) с. 428-441

4. Разделы монографии (Прогноз климатической ресурсообеспеченности Восточно-Европейской равнины в условиях потепления XXI века: - М.: МАКС Пресс, 2008. - 292 е.):

Евстигнеев В.М., Ермакова Г.С., Сидорова М.В. Прогнозирование величины речного стока на данных климатического моделирования. С. 183-197.

Евстигнеев В.М., Ермакова Г.С., Сидорова М.В. Прогноз изменений норм годового стока и климатическая составляющая вариаций водных и гидроэнергетических ресурсов. С. 197-208.

Евстигнеев В.М., Кислов A.B., Сидорова М.В. Методика расчета слоя стока половодья по данным климатических моделей.с.218-230.

Евстигнеев В.М., Кислов A.B., Леонтьева Е.А., Сидорова М.В. Половодье на территории Восточно-Европейской равнины в условиях глобального потепления. С.230-243

5. Сидорова М.В. Оценка возможных изменений стока в XXI веке на территории Восточно-Европейской равнины. Исследования молодых географов. Сб.ст. победителей секции «География»ХУ Международной науч.конф. «Ломоносов-2008»/Отв.ред.А.Н.Иванов.-М.МАКС Пресс, 2008.-C.97-102.

6. Сидорова М.В. Оценка величины и изменчивости потоков вещества с неизученных Арктических территорий ЕТР и Западной Сибири. Вестник молодых ученых «Ломоносов».Вып II. М.: Макс Пресс, 2005. с.46-57

Материалы научных конференций:

26

1. Сидорова М.В. Оценка величины и изменчивости потоков вещества с неизученных Арктических территорий ЕТР и Западной Сибири. Сборник тезисов докладов по материалам XII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2005», секция «География»/Отв. ред. А.Н. Иванов. М., 2005, с. 115

2. Сидорова М.В. Оценка возможных климатических изменений речного стока Восточно-Европейской равнины в XXI веке. Материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», секция «География» / Отв. ред. И.А. Алешковскмй, П.Н. Костылев. —М.: Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ, 2008.с.20

3. Сидорова М.В. Оценка возможных изменений водных ресурсов Восточно-. Европейской равнины в XXI веке. Сборник трудов второй научной конференции молодых ученых и талантливых студентов «Водные ресурсы, экология и гидроэкологическая безопасность»/ Отв.ред Н.Н. Митина.- Типография Рос-сельхозакадемии. 2008. с.63-65.

4. Сидорова М.В. Оценка изменения вероятности появления маловодных лет на территории Восточно-Европейской равнины в XXI веке. Зб1рник наукових прац науковоТ конференци «Молод] науковщ -географ1чнш наущ»:/3а заг.ред. проф. Я.Б.Олейника.-К.:Сталь,2009.-Вип.У - с.,205-207.

5. Сидорова М.В. Влияние климатических изменений в XXI в. на вероятность появления маловодных лет на территории Восточно-Европейской равнины. Сборник трудов третьей научной конференции молодых ученых и талантливых студентов «Водные ресурсы, экология и гидроэкологическая безопасность»/ Отв.ред Н.Н. Митина,- Типография Россельхозакадемии.2009. с.59-61.

Отпечатано в отделе оперативной печати Геологического ф-та МГУ Тираж \СС экз. Заказ № 1?

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Сидорова, Мария Владимировна

Введение.

Глава I. Глобальное потепление и существующие оценки речного стока на территории

России.

1.1 Подходы к проблеме глобального потепления.

1.2. Возможные изменения водности и гидрологического режима отдельных рек России вследствие климатических изменений в XXI веке.

Глава 2. Восточно-Европейская равнина в XX веке.

2.1 Выбор территории.

2.2 Климатические характеристики Восточно-Европейской равнины.

2.3. Современное состояние водных ресурсов ВЕР и ближайшие перспективы.

Глава 3 Водные и гидроэнергетические ресурсы в условиях глобального потепления.

3.1 Прогнозирование величин нормы годового стока по данным климатического моделирования.

3.1.1. Оценка репрезентативности данных базисного периода.

3.1.1 Адаптация методики для Восточно-Европейской равнины.

3.2 Оценка возможных изменений вероятности маловодных лет.

3.2.1 Адаптация для исследуемой территории.

Глава 4. Изменение слоя стока весеннего половодья на территории Восточно-Европейской равнины в условиях глобального потепления.

4.1 Изменение условий половодья на территории Восточно-Европейской равнины

4.1.1 Слой стока весеннего половодья.

4.1.1.2. Разработка методики расчета стока половодья для базисного периода. .100 4.1.1.3 Воспроизводимость МОЦАО современного стока весеннего половодья. 104 4.1.4 Оценка изменения максимального снегозапаса к началу половодья и слоя стока половодья в XXI веке.

4.2 Изменение вероятности многоводных весенних половодий в XXI веке.

4.2.1 Расчет коэффициента вариации среднемноголетнего слоя стока половодья

Глава 5. Влияние климатических изменений годового стока на водные и гидроэнергетические ресурсы.

5.1 Водные ресурсы.

5.2 Гидроэнергетические ресурсы.

5.3. Влияние изменений стока весеннего половодья на хозяйственную деятельность

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Оценка возможных изменений речного стока в XXI веке на территории Восточно-Европейской равнины"

Актуальность исследования. Проблема оценки и прогнозирования характеристик речного стока на перспективу в несколько десятилетий всегда относилась к разделу наиболее актуальных в научной гидрологии, поскольку она непосредственно связана с решением важнейших задач по планированию водообеспечения населения и экономики, обоснованию крупных водохозяйственных мероприятий и практикой гидротехнического проектирования.

В XX веке были разработаны и успешно применялись методы оценки гидрологических характеристик, основанные на гипотезе стационарности гидроклиматических условий формирования речного стока в прошлом и в обозримом будущем в масштабах нескольких десятилетий. В соответствии с этим за основу предвидения естественного (не измененного хозяйственной деятельностью) гидрологического режима на ближайшие десятилетия, статистические характеристики речного стока переносятся на будущий период эксплуатации водохозяйственных систем и гидротехнических сооружений.

В настоящее время правомерность концепции стационарности многолетних колебаний гидрологических условий формирования речного стока ставится под сомнение в связи с усилившимися в последней четверти XX века процессами глобального потепления климата. Факты свидетельствуют, что климат изменяется и это происходит с нарастающей скоростью, начиная с конца 70-ых гг. и по настоящее время. Несмотря на то, что вопрос о причинах современного глобального потепления не является до конца решенным, в исследованиях многих ведущих климатологов мира делается вывод об антропогенном характере потепления, связанного с ростом концентрации С02, метана и др. парниковых газов в атмосфере (1РСС 1996, 2001,2007).

Опасность «антропогенного» варианта потепления состоит в том, что в этом случае возникает угроза необратимости происходящих и ожидаемых изменений глобального и регионального климата с их возможными долговременными и трудно предсказуемыми негативными последствиями, в т.ч. и для водных ресурсов. Учитывая достоверность произошедшего потепления и высокую вероятность его продолжения в течение XXI зека, количественная оценка климатических изменений речного стока приобретает особую актуальность на фоке имеющегося и возрастающего дефицита водных ресурсов л ухудшения экологического состояния водных систем в районах ингечсизного водопотребления и повышенной антропогенной нагрузки, к которым относится большая часть европейской территории России.

Состояние изученности проблемы. В последние 15-20 лет во многих странах выполнено огромное число исследований по количественной оценке гидрологических последствий глобального потепления в различных регионах мира. Эти исследования базируются на самых разных сценариях и охватывают большой диапазон изучаемых объектов - от малых водосборов до крупных речных систем, регионов, природных зон, континентов и Земли в целом.

Для оценок будущего состояния водных ресурсов используются палеоклиматические реконструкции прошлых эпох и результаты моделирования будущего климата с помощью моделей общей циркуляции атмосферы. Последний подход считается наиболее перспективным и более востребован. Результаты разработок этого направления для конкретных регионов очень трудно сопоставлять и сравнивать, особенно для ранних исследований (80-90-ые гг. XX века). Причины здесь следующие. Во-первых, использовались разнообразные сценарии роста содержания СОг и других парниковых газов в атмосфере; некоторую регулярность в этом отношении внесла фундаментально разработанная номенклатура СДСВ (SRE8-2000), вошедшая з IPCC-20G1. Во-вторых, применяли различные модели — в отдельности и в ансамблях. Климатические модели постоянно совершенствуются, появляются новые или модифицируются ранее разработанные. Со времени выхода в свет третьего оценочного доклада МГЭИК (IPCC-2001) произошла смена поколений моделей общей циркуляции атмосферы и океана (МОЦАО). В рамках подготовки доклада IPCC-2007 был организован проект по анализу расчетов климата с помощью МОЦАО, CMIP3 (Coupled Model Intercomparison Project) под эгидой Всемирной программы исследований климата (WCRP). В проекте CMIP3 участвовали 23 МОЦАО. Было констатировано, что произошло дальнейшее развитие МОЦАО и улучшилось воспроизведение современного климата, произведены расчеты климата XXI века для трех характерных сценариев эмиссии парниковых газов и аэрозолей А2, А1В и В1 в соответствии с номенклатурой МГЭИК (SRES-2000).

Гидрологические последствия глобального потепления климата на территории России с помощью нового поколения МОЦАО («модели СМ1РЗ») исследованы в ГГИ (2007, 2008). Были использованы 3 МОЦАО из комплекта CMIP3 и получены оценки изменений годового к сезонного стока (за.теплый и холодный периоды) в первой половине XXI Еека на водосборах 7-ми крупнейших рек Россия, в т.ч. Волги, Печорь: и Сев. Двины. Другая значимая разработка по оценке изменений речного стока в XXI зеке на основе реализаций 13 МОЦАО CMIP3 сделана в ГГО им.А.И.Воейкова (2008) для крупных регионов России и водосборов, в т.ч. Балтийского, р. Волги, ЕТР в целом, северного и южного склона Восточно-Европейской равнины. Аналогичные "-оценка получены для массы тающего снега по 10 МОЦАО СМ1РЗ (сценарий А2, начало, середина и конец XXI века).

Из последних исследований по проблеме климатических изменений речного стока необходимо отметить работу С.Г.Добровольского (2007), в которой содержится ряд методологически важных предложений по оценке достоверности выводов, получаемых на основании проекций климата по реализациям МОЦАО.

Цель исследования - в рамках концепции глобального антропогенного потепления оценить возможные климатические изменения речного стока на территории ВосточноЕвропейской равнины при реализации одного из наиболее жестких сценариев эмиссии парниковых газов и аэрозолей в атмосферу (А2 по номенклатуре МГЭИК).

В задачи исследования входило:

• разработка региональной методики расчета среднемноголетних значений годового стока и его коэффициента вариации (Су) по ограниченному числу метеорологических характеристик, выдаваемых климатическими моделями с наибольшей степенью определенности (температура воздуха и атмосферные осадки);

• разработка региональных методик расчета среднемноголетних значений слоя стока весеннего половодья и его коэффициента вариации в тех же информационных условиях;

• анализ качества воспроизводимости климатическими моделями используемых метеорологических характеристик и параметров речного стока на современный период;

• адаптация выходных данных климатического моделирования (с учетом их систематических смещений и межмодельного разброса) для прогнозных оценок;

• расчеты изменений параметров годового стока и объемов весеннего половодья на середину и конец XXI века, географическое и водохозяйственное обобщение результатов.

Методика исследований и исходные материалы.

Основой прогнозных оценок являются результаты моделирования климата XXI века для сценария 1РСС А2, осуществленные в рамках проекта СМ1РЗ. Сценарий А2 представляет собой наиболее жесткий вариант, и относящиеся к нему результаты моделирования обеспечивают «оценки сверху» будущих изменений климата.

Непосредственным материалом для прогнозных оценок послужила база данных кафедры метеорологии и климатологии МГУ, полученная путем преобразования архивных данных проекта СМЕРЗ в ежедневные значения температуры и осадков для трех временных срезов (1961-1989, 2046-2065, 2081-2100 гг.) по каждой МОЦАО и интерполированных в узлы регулярной сетки 2°х2° для сравнимости результатов численного моделирования. Использована также база станционных данных по ежесуточным величинам осадков и температур базисного периода 1961-1989гг. (667 5 метеостанций, работающих в системе международного обмена информацией). Эта база данных также организована по сетке 2°х2° с помощью метода оптимальной интерполяции Кресмана.

Для построения методик преобразования модельных данных по температуре и осадкам в гидрологические характеристики использовались материалы Научно-прикладного справочника по климату СССР (1989), справочника «Ресурсы поверхностных вод СССР» т. 1-20, Государственного водного кадастра (Водные ресурсы СССР., 1987), Атлас Мирового водного бананса (1974), Атлас расчетных гидрологических карт и номограмм (1986), а также некоторые литературные источники.

Основными методами исследования, используемыми в данной работе, являются географо-гидрологический подход к анализу пространственно-временной изменчивости речного стока, методы статистического анализа, математическое моделирование элементов водного режима, методы геоинформационного картографирования.

Научная новизна работы. Общая новизна определяется тем, что для прогнозных оценок использованы реализации новейшего поколения моделей (СМ1РЗ-1РСС 2007), о создании которых было объявлено после 2001г.

Частные элементы новизны заключаются в следующем.

• Разработана и впервые применена региональная методика расчета климатических изменений среднемноголетних величин стока по данным о температуре воздуха и атмосферным осадкам.

• Впервые для прогноза коэффициента вариации (Су) годового стока применена так называемая «климатическая модель изменчивости», разработанная на кафедре гидрологии суши МГУ в 1991-2001 гг. и ранее находившая применение только для современного периода.

• Впервые дана количественная оценка тенденций изменения вероятности критически маловодных лет.

• Разработан и впервые применен алгоритм расчета снегозапаса по суточным данным температуры воздуха и атмосферных осадков, позволивший оценить среднемноголетние максимальные запасы воды в снеге, сроки схода, осадки за время таяния и среднюю интенсивность таяния;

• Выявлена тесная скоррелированность модельных полей температур воздуха и сумм осадков базисного и прогнозных периодов. Эта особенность модельных полей была эффективно использована для минимизации влияния систематических и локальных смещений модельных оценок на конечные результаты расчетов.

• Впервые представлен в такой полноте комплект карт, показывающих ожидаемые фоновые изменения характеристик речного стока Восточно-Европейской равнины на середину и конец XXI века.

• Получены регионально обобщенные эмпирические зависимости слоя весеннего половодья и его коэффициента вариации от характеристик приходной части водного баланса. Впервые сделана оценка тенденций изменения вероятности критически многоводных половодий.

Научная обоснованность и достоверность положений и выводов подтверждается статистической оценкой промежуточных результатов, надежностью исходных источников данных и критической оценкой конечных результатов в виде расчетов межмодельного разброса итоговых величин с указанием пределов возможной неопределенности.

Все расчеты и оценки выполнены в рамках определенного сценария (А2) развития климата XXI века, поэтому представленные здесь результаты достоверны только в той степени, в какой будущее мира будет соответствовать этому сценарию.

Практическое значение работы. Выполнена сценарная оценка изменений годового стока и объемов весеннего половодья к середине и концу XXI века с учетом неопределенностей, вносимых межмодельным разбросом результатов. Большое число использованных МОЦАО (12) позволяет объективно оценить размеры этих неопределенностей. Построены карты ожидаемых изменений речного стока в 3-х вариантах, отражающих отмеченную неопределенность (средние значения, верхние и нижние границы 90%-ного доверительного интервала). Практическое применение результатов диссертационного исследования определяется возможностью использования полученных карт при оценке чувствительности различных отраслей экономики к изменениям речного стока вследствие глобального потепления климата XXI века, выявить наиболее уязвимые области ЕТР к этим изменениям в отношении водообеспеченности.

Исследования выполнены в рамках темы НИР Географического ф-та МГУ №012.06.03969 ПН-06 «Закономерности гидрологических процессов в водных объектах суши», гранта по НШ 4964.2008.5, грантов РФФИ №07-05-00939 и №09-05-13562, в рамках НОЦ «Мониторинг водных объектов и прогнозирования гидрологических процессов»., гос.контракта №02.515.11.5088 «Исследование региональных экологических последствий изменений климата и разработке мер по адаптации населения и экономики к ним».

Апробация работы. Результаты исследования были представлены на международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2005», «Ломоносов-2008» (Москва, МГУ, 2005, 7

2008); на Второй и Третьей научной конференции молодых ученых и талантливых студентов «Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность» (Москва, ИВП РАН, 2008,2009); Общеукраинской конференции с международным участием «Молод! науковщ —географ!чнш наущ» (Киев, 2009); на научном семинаре кафедры гидрологии суши МГУ (Москва, МГУ, 2009), на Геофизическом семинаре в НИВЦ МГУ "Математическое моделирование геофизических процессов: прямые и обратные задачи" (Москва, НИВЦ МГУ, 2009).

Результаты исследований опубликованы в 2 монографиях, б научных публикациях, из них 2 в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК («Вода: Химия и Экология», «Вестник Московского университета» Сер. 5. География), и 5 тезисах докладов.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (из 121 наименований). Работа изложена на 145 страницах машинописного текста. В главе I приводится обзор точек зрения на проблему глобального изменения климата, а также краткий обзор работ посвященных тематике изменения речного стока на долгосрочную перспективу под воздействием изменений климата. Вторая глава посвящена описанию Восточно-Европейской равнины как эталонной территории при изучении качества моделирования климата, а также современным условиям тепла и увлажнения, характеризующим базисный период. В главе III описывается созданная методика оценки возможных изменений речного стока в XXI в. Анализируется качество воспроизведения моделями общей циркуляции современного климата. Дается прогноз возможных изменений речного стока. Используются различные наборы МОЦАО. Качество полученных данных анализируется с точки зрения межмодельного разброса. В главе также дается оценка изменений коэффициента вариации речного стока на основании разработанного алгоритма прогноза, с учетом воспроизводимости МОЦАО современных характеристик. Дается прогноз возможных вариаций изменчивости стока в XXI веке, в том числе оценка возможных изменений вероятности появления экстремально маловодных лет. Глава IV посвящена оценке возможных изменений объемов весеннего половодья. Описывается разработанный алгоритм расчета объема половодья по ежедневным данным об осадках и температуре. Дается оценка изменений весеннего половодья по различным вариантам расчета с оценкой точности, полученных результатов. Также дается прогноз возможных вариаций изменчивости стока половодья в XXI веке, в том числе возможных изменений повторяемости аномально многоводных половодий.

Заключение Диссертация по теме "Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия", Сидорова, Мария Владимировна

Основные выводы диссертационного исследования

1) Изменения среднего годового стока («нормы») на середину XXI в. в общих чертах имеют зональное распределение: в области избыточного увлажнения возможно как его повышение, так и понижение. Южнее повсюду статистически значима тенденция понижения стока, относительно плавно усиливающаяся к югу, вплоть до катастрофических размеров (снижение водности в 2 раза). В конце XXI века эта закономерность в целом сохраняется, география изменений несколько трансформируется за счет расширения северной «зоны неопределенности» и южной зоны катастрофического снижения водности.

2) Коэффициент вариации (Су) годового стока на основной части территории в середине XXI века оценивается в пределах от 1,0 до 1,2 современных значений; на северной окраине возможно небольшое снижение его значений - в пределах 0,9-1,0 от современных. К концу XXI века тенденция увеличения Су захватывает практически всю территорию Восточно-Европейской равнины, в среднем Су достигает величин от 1,0-1,2 до 1,2-1,4 современных значений, а на равнинах Северного Кавказа 1,4-1,6.

3) Повторяемость критически маловодных лет в области избыточного увлажнения практически не изменится к середине XXI века, а местами может даже снизиться. К концу XXI века повторяемость маловодных лет возрастает здесь примерно в 2 раза, за исключением северо-восточных окраин, где она останется неизменной или может снизиться. Южнее 55° с.ш. повторяемость маловодных лет в середине XXI века возрастет - преимущественно в 2 раза (до 4-5 раз в засушливых районах). В конце XXI века эта тенденция будет усиливаться.

4) Максимальные снегозапасы (Бтах) на Восточно-Европейской равнине будут повсеместно снижаться к середине XXI века, кроме северо-восточных территорий (примерно к северо-востоку от линии Петербург-Оренбург). На юге и западных окраинах Бтах снижается в 2 раза, на остальной части снижение в 1,2-1,5 раза. Для конца XXI века тенденция снижения несколько усиливается на всей территории Восточно-Европейской равнины.

5) Изменения слоя весеннего половодья в XXI веке географически распределены примерно таким же образом, но области сильного снижения занимают более обширные территории, а на западных и южных окраинах снижение в конце XXI века возможно в 3-5 раз. При неблагоприятном варианте потепления здесь весеннее половодье может исчезнуть как фаза водного режима, а холодный период года будет представлять собой последовательность снего-дождевых паводков.

6) Сильное увеличение Су слоя весеннего половодья на середину XXI века ожидается на западных-юго-западных и северо-восточных окраинах европейской территории РФ — в 1,5-2,5 раза. На остальной территории ЕТР Су будет находиться, в диапазоне 0,5-1,5 от современных значений.

7) Комбинация изменений среднемноголетних величин слоя весеннего половодья И и Сук дает разнообразные оценки вероятности критически маловодных половодий. Общий итог сводится к следующему: за исключением северо-восточных окраин ЕТР фонового повышения вероятности аномально многоводных половодий в

134 середине XXI века не ожидается. На северо-востоке возможно увеличение этой вероятности до 2 раз.

8) Наиболее значимое влияние климатических изменений речного стока на хозяйственную деятельность на европейской части ЕТР — тенденция к снижению водных ресурсов. В средней полосе это может быть заметным или весьма ощутимым в зависимости от напряженности водохозяйственного баланса. В уязвимом положении здесь могут оказаться промышленно развитые и густо населенные области. На южной половине ЕТР можно уверенно прогнозировать повсеместное ухудшение водообеспеченности, особенно в основных сельскохозяйственных областях из-за ожидаемого роста потребностей в воде в связи с усилением засушливости климата. Негативные последствия общего снижения водности рек усугубляются здесь сильным увеличением повторяемости критически маловодных лет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Сидорова, Мария Владимировна, Москва

1. Александровский А.Ю., Силаев Б.И., Черненко Г.Ф. Оптимизация диспетчерских графиков работы каскада ГЭС. В сб. «Современные проблемы стохастической гидрологии». М„ РАН, МАГН, РФФИ, 2001. С. 102-105.

2. Антропогенные воздействия на водные ресурсы России и сопредельных государств в конце XX столетия. М., Наука, 2003. 365 с.

3. Аполлов Б.А., Калинин Г.П., Комаров В.Д. Курс гидрологических прогнозов. JL: Гидрометеоиздат, 1974 418 с.

4. Арпе К., Спорышев П. В., Семенов В. А. и др. Исследование причин колебаний уровня Каспийского моря с помощью моделей общей циркуляции атмосферы // Изменения климата и их последствия. — СПб.: Наука, 2002. — С. 165-179.

5. Асарин А.Е., Данилов-Данильян В.И. Мировая гидроэнергетика и гидроэнергетический потенциал Российской Федерации. // Доклад на семинаре «Экономические проблемы энергетического комплекса». Ин-т народохозяйственного прогнозирования. 30 января 2007 г.

6. Атлас Мирового водного баланса. М., Л., Гидрометеоиздат, 1974.

7. Атлас расчетных гидрологических карт и номограмм. Л.: Гидрометеоиздат, 1986 -28 листов.

8. Бабкин В.И., Будыко М.И., Соколов A.A. Водные ресурсы и водообеспеченность СССР в настоящем и будущем. // Труды V Всесоюзного гидрологического съезда. Т. 1. Л., Гидрометеоиздат, 1990. С. 98-120.

9. Бабкин В.И., Воскресенский К.П. и др. Методические основы расчета водных ресурсов и водного баланса территории СССР. // Труды ГГИ. Вып. 241. Л., Гидрометеоиздат, 1977. С. 11-28.

10. Бабкин В.И. Водные ресурсы Российской Федерации в XX веке. // Водные ресурсы. 2004. № 4. С.395-400.

11. Бельчиков В.А., Полунин А.Я., Симонов Ю.А., Христофоров A.B. Поливариантное оценивание возможных климатических изменений речного стока на примере бассейна Северной Двины // Метеорология и Гидрология, 2009, №3, с.74-84

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

13. Бусаров В.Н., Потапов И.И. Электроэнергетика и климат. М., НИЦ «СИНАПС», 1995. 114 с.

14. Бусарова O.E., Гусев Е.М. Использование результатов моделирования изменения климата для оценки изменений суммарного испарения на территории Европы. // Метеорология и гидрология. 1995. №10. С. 29-34.

15. Вершинин А.П. Анализ и оценка современных методов определения испарения с природных ландшафтов. В сб. «Современные проблемы гидрометеорологии». СПб., РГГМУ, 1999. С. 121-141.

16. Водные ресурсы России и их использование / Под ред. проф. И. А. Шикломанова.

17. СПб.: Государственный гидрологический институт.2008 — 600 е., ил.

18. Воскресенский К.П.: Норма и изменчивость годового стока рек Советского союза. Ленинград, Гидрометеоиздат, 1962 г. 546 с.

19. Генеральная схема размещения объектов электроэнергетики до 2020 года. Одобрена распоряжением Правительства РФ от 22.02.2008г. №215-р. //www.e-apbe.ru

20. Географический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1989.

21. Георгиади А. Г., Милюкова И. П. Масштабы гидрологических изменений в бассейне р. Волга, возможные при антропогенном изменении климата // Метеорология и гидрология, 2002, № 2, с. 72 79.

22. Георгиевский В. Ю., Ежов А. В., Шалыгин А. Л. Оценка изменений стока рек под влиянием хозяйственной деятельности и глобального потепления климата // Докл. международного симпозиума «Расчеты речного стока». — ЮНЕСКО. 1997. — С. 75-81.

23. Георгиевский В.Ю. Изменение стока рек России и водного баланса Каспийского моря под влиянием хозяйственной деятельности и глобального потепления. Автореферат диссертации на соискание уч. степени д.г.н. СПб, 2005. 39 с.

24. Гинзбург Б. М., Полякова К. Н., Солдатова И. И. Вековые изменения сроков появления льда на реках и их связь с изменениями климата // Метеорология и гидрология, 1992, № 12, с. 71-79.

25. Голицын Г. С., Арпе К., Бенгтссон JL, Мохов И. И., Семёнов В. А., Спорышев П. В. Анализ и моделирование изменений гидрологического режима в бассейне Каспийского моря // Докл. АН, Геофизика, 1999, т. 366, № 2, с. 248 252.

26. Горшков С. П. Современное потепление климата и ландшафты мерзлотного экотона. // Глобальные изменения природной среды (климат и водный режим). М.: Научный мир, 2000, с. 129 143.

27. Горшков С.П. Учение о биосфере. Учебное пособие. М.: Географический ф-т МГУ. 2007-118 с.

28. Горюнов П.В., Кусаков Э.М. Экономический парадокс гидроэнергетика и водохранилища ГЭС. // Гидротехническое строительство. 2002. №10. С. 17-22.

29. Государственный водный кадастр. Водные ресурсы СССР и их использование. Л., Гидрометеоиздат, 1987.300 с.

30. Государственный водный кадастр. Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество. Ежегодное издание, 2001-2004 гг. ФС по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, МПР РФ, ФА водных ресурсов, ФА по недропользованию.

31. Гусев Е.М. Формирование режима почвенных вод в зимне-весенний период. М.: Наука, 1993. 158 с.

32. Добровольский С. Г. Климат и региональные изменения речного стока. В кн. Д. Я. Ратковича «Гидрологические основы водообеспечения». М., 1993, с. 13-18.

33. Добровольский С.Г. Климатические изменения в системе «гидросфера-атмосфера» М.: ГЕОС, 2002-232 с.

34. Добровольский С.Г. Проблема глобального потепления и изменений стока российских рек. // Водные ресурсы. 2007. Т. 34. №6. С. 643-655.

35. Дымников В. П. О предсказуемости изменений климата. // Изв. РАН, Физика атмосферы и океана, 1998, Вып. 34, с. 741 — 751.

36. Евстигнеев В.М. Аналитическое описание климатических факторов изменчивости годового стока. Труды АВН, вып.5, М.: Изд-во МГУ, 1998 с.31-36.

37. Евстигнеев В.М. Изучение изменчивости годового стока рек на основе уравнения водного баланса. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 1990. №5. С. 43-49.

38. Евстигнеев В.М., Акименко Т.А. Возможные изменения стока рек северного склона Восточно-Европейской равнины в XXI веке. // Вестн. Моск. ун-та. Сер.5. География. 2005. №5. С. 34-39.

39. Жаков С.И. Общие закономерности режима тепла и увлажнения не территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1982.-231 с.

40. Зубенок Л.И. Испарение на континентах. Л., Гидрометеоиздат, 1976. 264 с.

41. Зубенок Л.И. Испарение на территории Советского Союза. В кн.: Влагооборот в природе и его роль в формировании ресурсов пресных вод. Москва, Стройиздат, 1973.

42. Исаев A.A. Атмосферные осадки. Часть II. Мезоструктура полей жидких осадков. М.: Географический ф-т МГУ, 2001 100 с.

43. Исмайылов Г. X., Голубаш Т. Ю. Оценка влияния возможных изменений климата на составляющие водного баланса бассейна р. Волги. // Труды АВН, М., 1998, Вып. 5, с. 37 — 50.

44. Карта физико-географического районирования СССР. Масштаб 1: 8 000 000. М., ГУГиК при СМ СССР, 1983.

45. Карты элементов водного баланса для территории Центральной и Восточной Европы. Текстовое пояснение. Будапешт., 1984г.

46. Кислов А. В. Климат в прошлом, настоящем и будущем. М.: МАИК "Наука / Интерпериодика", 2001.

47. Кислов A.B., Евстигнеев В.М. и др. Прогноз климатической ресурсообеспеченности ВЕР в условиях потепления XXI века: М.: МАКС Пресс, 2008 -292с

48. Кислов A.B., Китаев Л.М., Евстигнеев В.М. Изменение снежного покрова при прогнозируемом потеплении климата в XXI в. (на примере Восточно-Европейской равнины)// Вестник Московского Университета. Сер.5.География 2009 №5 с.35-41.

49. Кобышева Н.В., Наровлянский Г.Я. Климатологическая обработка метеорологической информации. Л.: Гидрометеоиздат, 1978 — 294 с.

50. Кондратьев К. Я. Неопределённости данных наблюдений и численного моделирования климата. // ВКИК: Тезисы докладов, М., 2003, с. 47 50

51. Корень В.И. Математические модели в прогнозах речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1991 199 с.

52. Коронкевич Н.И., Барабанова Е. А., Зайцева И.С.Поиск аналогов будущих гидрологических ситуаций. В сб. «Водные ресурсы суши в условиях изменяющегося климата». СПб.: Наука, 2007. С. 47-63.

53. Кузнецов А. П., Сорохтин О. Г. О парниковом эффекте. // Глобальные изменения природной среды (климат и водный режим). М.: Научный мир, 2000, с. 151- 160.

54. Кузьмин П.П. Процесс таяния снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1961 344с.

55. Кумсиашвили Г.П. Гидроэкологический потенциал водных ресурсов. М., Академкнига, 2005.270 с.

56. Лурье П. М., Панов В. Д. Влияние изменений климата на гидрологический режим р. Дон в начале XXI столетия. // Метеорология и гидрология, 1999, № 4, с. 90 97.

57. Макунина A.A. Физическая география СССР. М., Изд-во Моск. Ун-та, 1985г. 296с.

58. Малые реки Волжского бассейна / Ред. Н.И. Алексеевский. М.: Изд-во МГУ, 1998233 с.

59. Манабе С., Везеролд Р. Изменения водных запасов в масштабах столетия вследствие глобального потепления // Всемирная конференция по изменению климата: Тезисы докл. — М., 2003. — С. 14-15

60. Мезенцев B.C. Гидролого-климатические основы проектирования гидромелиораций. Омск. Омский СХИ, 1993 109.С.

61. Мезенцев B.C. (ред.) и др. Режимы влагообеспеченности и условия гидромелиораций степного края. М.: «Колос» 1974-240 с.

62. Мелешко В. П., Голицын Г. С., Говоркова В. А. и др. Возможные антропогенные изменения климата России в XXI веке: оценки по ансамблю климатических моделей // Метеорология и гидрология. — 2004. —№4. — С. 38-49

63. Мелешко В. П., Катцов В. М., Говоркова В. А. и др. Антропогенные изменения климата в XXI веке в Северной Евразии // Современные проблемы экологической метеорологии и климатологии. — СПб: Наука, 2005. — С. 25-54.

64. Мелешко В.П., Катцов В.М., Мирвис В.М., Говоркова В.А., Павлова Т.В. Климат России в XXI веке. Часть 1. Новые свидетельства антропогенного изменения климата и современные возможности его расчета. // Метеорология и гидрология. 2008. №6. С. 5-19.

65. Мерзляков В. Л. Магнитная переменность Солнца и глобальная температура воздуха. // Глобальные изменения природной среды (климат и водный режим). М.: Научный мир, 2000, с. 115 121.

66. Методические указания по оценке влияния хозяйственной деятельности на сток средних и больших рек и восстановлению его характеристик. Л.: Гидрометеоиздат, 198677 с.

67. Методы изучения и расчета водного баланса. Л., Гидрометеоиздат, 1981. 397 с.

68. Монин A.C., Сонечкин Д.М. Колебания климата по данным наблюдений. Тройной солнечный и другие циклы. М.: Наука, 2005 191 с.

69. Мохов И. И., Семёнов В. А., Хон В. Ч. Региональные вариации гидрологического режима в XX веке и модельные сценарии их изменений в XXI веке. // Глобальные изменения климата и их последствия для России, М., 2002, с. 310 333.

70. Мохов И.И. Возможные изменения режимов осадков и речного стока в российских регионах в XXI веке по модельным расчетам. В сб. «Водные ресурсы суши в условиях изменяющегося климата». СПб.: Наука, 2007. С. 47-63.

71. Мячкова H.A. Климат СССР. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. 192 с.

72. Найдёнов В. И., Швейкина В. И. Водный механизм глобального потепления климата Земли. // Глобальные изменения природной среды (климат и водный режим). М.: Научный мир, 2000, с. 161 — 170.

73. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Сер 3. Многолетние данные. Вып. 1-13, 18, 28, 29. Л., Гидрометеоиздат, 1989.

74. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. СПЗЗ-101-2003. Издание официальное. М., ГОССТРОЙ России, 2004. 71 с.

75. Оценка потерь талых вод и прогнозы объема стока половодья (в равнинных районах европейской территории СССР). Л., Гидрометеоиздат, 1985. 188 с.

76. Оценка ресурсов и качества поверхностных вод. М., Изд-во Моск. ун-та, 1981. 197 с.

77. Паремуд С.П. Перспективы развития гидроэнергетики России. //Вести в гидроэнергетике. 2008 №1 с.25-29

78. Пивоварова З.И.: Радиационные характеристики климата СССР. Ленинград, Гидрометеоиздат, 1977 г.

79. Постников А.Н. К оценке среднемноголетних значений суммарного испарения с поверхности суши на основе уравнений связи. В сб. «Современные проблемы гидрометеорологии». СПб., РГГМУ, 1999. С. 141-152.

80. Предложения по мерам государственной поддержки развития гидроэнергетики Российской Федерации (краткий доклад). Инженерный центр ЕЭС Институт «Гидропроект». М., 2006. 20 с.

81. Режимы влагообеспеченности и условия гидромелиораций степного края. М., Колос, 1974. 239 с.

82. Резниковский А.Ш., Рубинштейн М.И. Гидроэлектростанции в энергетических системах России. //Гидротехническое строительство. 1997. №10. С.1-6.

83. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 1-20. Л., Гидрометеоиздат.

84. Руководство по гидрологическим прогнозам. Вып. 1. Долгосрочные прогнозы элементов водного режима рек и водохранилищ. Л.: Гидрометеоиздат, 1989 356 с.

85. Саруханян Э. И., Смирнов Н. П. Многолетние колебания стока Волги. Л.: Гидрометеоиздат, 1971.161 с.

86. Сидоренков Н. С., Свиренко П. И., Шишкина М. Е. Многолетние изменения атмосферной циркуляции и колебания климата в первом естественном районе, планетарные атмосферные процессы. // Труды Гидрометцентра СССР, Вьш.316, 1991, с. 93- 105.

87. Скорняков В.А., Масленникова В.В., Никелайнен Т.С. Водохозяйственный аспект устойчивого развития субъектов Российской Федерации. // Вестн. Моек ун-та. Сер. 5. География. 2003. № 2. С. 37-43.

88. Солдатова И. И. Вековые изменения сроков вскрытия рек и их связь с изменением климата. // Метеорология и гидрология, 1993, № 9, с. 89 96.

89. Стратегия развития водохозяйственного комплекса России на долгосрочную перспективу (проект). Министерство природных ресурсов РФ. М., 2006. 52 с.

90. Хазиахметов P.M. О концепции прогноза развития гидроэнергетики России в первой половине XXI века. // Гидротехническое строительство. 2005. №9. С. 6-12.

91. Швер Ц.А. Атмосферные осадки территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1976.302с.

92. Шерстюков Б.Г. Региональные и сезонные закономерности изменений современного климата. Обнинск: ГУ «ВНИИГМИ - МИД, 2008 - 247 с.

93. Шикломанов И. А., Шикломанов А. И. Изменение климата и динамика притока речных вод в Северный Ледовитый океан // Водные ресурсы. — 2003. — Т. 30. — № 6. — Ноябрь — декабрь. — С. 645-654.

94. Шикломанов И.А., Георгиевский В.Ю. Влияние антропогенных изменений климата на гидрологический режим и водные ресурсы. В сб. «Изменения климата и их последствия». СПб., «Наука», 2002. С. 152-164.

95. Шикломанов И.А., Георгиевский В.Ю.Современиые и перспективные изменения стока рек россии под влиянием климатических факторов. В сб. «Водные ресурсы суши в условиях изменяющегося климата». СПб.: Наука, 2007. С. 47-63.

96. Экологический энциклопедический словарь. М., «Ноосфера», 1999. 930с.

97. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года. Утверждена распоряжением Правительства РФ от 28.08.2003 №1234 р.

98. Энергетические ресурсы СССР. Гидроэнергетические ресурсы. М., «Наука», 1967.596 с.

99. Яншин A. JI. Потепление климата и другие глобальные экологические проблемы на пороге XXI века. // Глобальные изменения природной среды (климат и водный режим). М.: Научный мир, 2000, с. 111 114.

100. Ясинский С.В., Гусев Е.М. Динамико-стохастическое моделирование процессов формирования весеннего склонового стока на малых водосборах // Почвоведение. 2003. № 7. С. 847-861.

101. Ясинский С.В., Гусев Е.М. Динамико-стохастическое моделирование процессов формирования весеннего склонового стока на малых водосборах // Почвоведение. 2003. № 7. С. 847-861.

102. Arnell N.W. A simple water balance model for the simulation of streamflow over a large geographic domain. Journal of Hydrology 217 (1999), 314-335

103. Arnell N.W. Climate change and global water resources: SRES emissions and socioeconomic scenarios // Global Environmental Change. 2004. V. 14. №1 pp. 31-52.

104. Arnell N.W. Climate change and water resources: a global perspective // Avoiding Dangerous Climate Change / Eds. Schnellnhuber H.J. et al. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2006, pp. 167-175.

105. Arnell N.W. Effect of IPCC SRES emissions scenarios on river runoff: a global perspective // Hydrology and Earth System Sciences. 2003. V. 7. №5 pp. 619-641.

106. Arnell, N. W., 1999. Climate change and global water resources. Global Environmental Change 9,31-49.

107. CC 2007: The Physical Science Basis. Contribution of working group I to the Forth Assessment Report of the IPCC. Cambridge University Press, 2007. p.994

108. Miller J. R., Russell G. L. The impact of global warming on river runoff // Journal of Geophysical Research. — 1992. — Vol. 97. — N D3. — P. 2757-2765.

109. Nohara D., A. Kitoh, M. Hosaka, Oki T. Impact of Climate Change on River Runoff using Multi-model Ensemble, J. Hydrometeor., submitted. — (Globe), 2005.

110. Shiklomanov I. A., Georgievsky V. Yu. Problems of the effect of anthropogenic climate changes on hydrological parameters and water management // Proc. of the XVI Conference of Danube Countries. — Kellheim, Germany, 1992. — P. 471-477.

111. Vorosmarty C. J., C. A. Federer, Schloss A. Potential evaporation functions compared on U. S. watersheds: Implications for global-scale water balance and terrestrial ecosystem modeling // Journal of Hydrology 207. — 1998. — P. 147-69.