О прогнозе многолетних изменений уровня воды крупных озер

Татьяна Юрьевна Выручалкина, Николай Николаевич Филатов, Николай Ардальянович Дианский, Анатолий Владимирович Гусев, Tatiana Vyruchalkina, Nikolai Filatov, Nikolai Diansky, Anatoly Gusev

Аннотация


Работа посвящена оценке современного состояния и долгосрочному прогнозу внутривековых колебаний уровня воды крупных озер Евразии. На основе данных реанализа и результатов численного моделирования выполнен анализ влияния климатических изменений в Северной Атлантике на гидрологический режим водосборов Каспийского моря, Ладожского и Онежского озер. Выполнены оценки связи ряда индексов атмосферной и океанской циркуляции, описывающих климатическую изменчивость Северной Атлантики и Европы, с водным режимом бассейнов Волги и Невы. Исследованы причинно-следственные связи между климатическими характеристиками и гидрологическим режимом водосборов и уровнем озер. Показано запаздывание на несколько лет реакции гидрологического режима (стока рек, уровня Каспия) при изменениях атмосферной циркуляции. Динамика осадков на водосборе Каспия согласуется с изменениями циркуляционных индексов. Выполнена оценка транспорта влаги из Атлантики в европейскую часть России в XXI веке с использованием комбинированного сценария климатических изменений, основанного на композиции «парникового» и «циклического» эффектов. Результаты расчетов показывают возможное сокращение транспорта влаги и уменьшение атмосферных осадков на европейской части России в ближайшие 15–20 лет, в результате которого с задержкой в несколько лет будет продолжаться падение уровня воды Каспия и Ладожского озера. Приблизительно с 2035 до 2070 г. ожидается увеличение транспорта влаги, что должно привести к росту осадков и повышению уровня этих водоемов.


Ключевые слова


прогноз; уровень воды; озера; климат; изменчивость

Полный текст:

PDF

Литература


Анисимов О. А., Белолуцкая М. А., Лобанов В. А. Современные изменения климата в области высоких широт Северного полушария // Метеорология и гидрология. 2003. № 1. С. 18–29.

Будыко М. И., Ефимова H. A., Лобанов В. В. Будущий уровень Каспийского моря // Метеорология и гидрология. 1988. № 5. С. 86–94.

Володин Е. М., Дианский Н. А., Гусев А. В. Воспроизведение и прогноз климатических изменений в XIX–XXI веках с помощью модели земной климатической системы ИВМ РАН // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49, № 4. С. 379–400.

Володин Е. М. Представление потоков тепла, влаги и импульса в климатических моделях. Потоки с поверхности // Фунд. и прикл. климатология. 2016. Т. 1. С. 28–42.

Голицын Г. С., Дзюба А. В., Осипов А. Г., Панин Г. Н. Региональные изменения климата и их проявления в современном подъеме уровня Каспийского моря // ДАН СССР. 1990. Т. 313, № 5. С. 1224–1227.

Голицын Г. С., Раткович Д. Я., Фортус М. И., Фролов А. В. О современном подъеме уровня Каспийского моря // Водные ресурсы. 1998. Т. 25, № 2. С. 133–139.

Груза Г. В., Ранькова Э. Я., Рочева Э. В. Изменения климата на территории России: температура воздуха и атмосферные осадки // В кн.: Изменение окружающей среды и климата: природные и связанные с ними техногенные катастрофы. Т. 6: Изменения климата: влияние земных и внеземных факторов / Отв. ред. Г. С.

Голицын. М.: ИФА РАН, ИФЗ РАН, 2008. С. 11–23.

Гусев А. В., Дианский Н. А. Воспроизведение циркуляции Мирового океана и ее климатической изменчивости в 1948–2007 гг. с помощью модели INMOM // Изв. РАН. Физ. атм. и океана. 2014. Т. 50, № 1. С. 3–15.

Климат Карелии. Изменчивость и влияние на водные объекты / Отв. ред. Н. Н. Филатов. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2004. 224 с.

Малинин В. Н. Проблема прогноза уровня Каспийского моря. СПб.: РГГМИ, 1994. 160 с.

Мелешко В. П., Катцов В. М., Мирвис В. М. и др. Климат России в XXI веке. Часть 1. Новые свидетельства антропогенного изменения климата и современные возможности его расчета // Метеорология и гидрология. 2008. №. 8. С. 5–19.

Монин А. С., Сонечкин Д. М. Колебания климата. М.: Наука, 2005. 192 с.

Мохов И. И., Акперов М. Г., Прокофьева М. А. и др. Блокинги в Северном полушарии и Евро-Атлантическом регионе: оценки изменений по данным реанализа и модельным расчетам // Доклады Академии наук. 2013. Т. 449, № 5. С. 582–585.

Панин Г. Н., Дианский Н. А. О связи колебаний уровня Каспийского моря и климата Северной Атлантики // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50, № 3. С. 304–316.

Панин Г. Н., Соломонова И. В., Выручалкина Т. Ю. Климатические тенденции в средних и высоких широтах Северного полушария // Водные ресурсы. 2009. Т. 36, № 6. С. 743–756.

Панин Г. Н., Соломонова И. В., Выручалкина Т. Ю. Режим составляющих водного баланса Каспийского моря // Водные ресурсы. 2014. Т. 41, № 5. С. 488–495.

Панин Г. Н., Выручалкина Т. Ю., Соломонова И. В. Воздействие Северной Атлантики на гидрологический режим бассейна Каспийского моря // Водные ресурсы. 2015. Т. 42, № 4. С. 442–452.

Раткович Д. Я. Современные колебания уровня Каспийского моря // Водные ресурсы. 1993. Т. 20, № 2. С. 160–171.

Румянцев В. А., Трапезников Ю. А. Стохастические модели гидрологических процессов. М.: Наука, 2008. 152 с.

Семенов В. А., Шелехова Е. А., Мохов И. И. и др. Роль Атлантического долгопериодного колебания в формировании сезонных аномалий температуры воздуха в Северном полушарии по модельным расчетам // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27, № 3(302). С. 215–223.

Тужилкин В. С., Косарев А. Н., Архипкин В. С., Никонова Р. Е. Многолетняя изменчивость гидрологического режима Каспийского моря в связи с вариациями климата // Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2011. № 2. С. 62–71.

Филатов Н. Н., Филатова И. В. Закономерности изменчивости внешнего водообмена и уровня крупных озер // Труды V Гидрологического Съезда. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. С. 73–81.

Филатов Н. Н., Выручалкина Т. Ю., Дианский Н. А. и др. Внутривековая изменчивость уровня крупнейших озер России // Доклады Академии наук. 2016. Т. 467, № 5. С. 589–593.

Фролов А. В. Моделирование многолетних колебаний уровня Каспийского моря: теория и приложения. М.: ГЕОС, 2003. 174 с.

Angel J. R., Kunkel K. E. The response of Great Lakes water levels to future climate scenarios with an emphasis on Lake Michigan-Huron // Journal of Great Lakes Research, Supplement 2, 2009. Vol. 36. P. 51–58.

Arpe K., Roeckner E. Simulation of the hydrological cycle over Europe: Model validation and impacts of increasing greenhouse gases // Advances in Water Resources. 1999. Vol. 23, no 2. P. 105–119.

Elguindi N., Giorgi F. Projected changes in the Caspian Sea level for the 21st century based on the latest AOGCM simulations // Geoph. Res. Letter. 2006. Vol. 33. L08706.

Gronewold A. D., Fortin V., Lofgren B., Clites A., Stow C. A.,

Quinn F. Coasts, water levels, and climate change: A Great Lakes perspective // Climatic Change. 2013. 120: P. 697–711. doi: 10.1007/s10584-013-0840-2

IPCC, 2007: Climate Change 2007: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, Pachauri, R.K and Reisinger, A. (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 104 pp. URL: http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/syr/en/contents.html (дата обращения: 10.08.2016).

IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [T. F. Stocker, D. Qin, G. K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, P. M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 p. URL: http://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/ (дата обращения: 10.08.2016).

Latif M., Roeckner E., Botzet M., Esch M., Haak H., Hagemann S., Jungclaus J., Legutke S., Marsland S., Mikolajewicz U., Mitchell J. Reconstructing, monitoring, and predicting decadal-scale changes in the North Atlantic thermohaline circulation with sea surface temperature // J. Climate. 2004. Vol. 7. P. 1605–1614.

Leroy S. A. G., Arpe K. Glacial refugia for summer-green trees in Europe and South-West Asia as proposed by echam3 time-slice atmospheric model simulations // Journal of Biogeography. 2007. Vol. 34, no. 12. P. 2115–2128.

Lofgren B. M., Hunter T. S., Wilbarger J. Effects of using air temperature as a proxy for potential evapotranspiration in climate change scenarios of Great Lakes basin hydrology // J. Great Lakes Research. 2011. Vol. 37. P. 744–452.

MacKay M., Seglenieks F. On the simulation of Laurentian Great Lakes water levels under projections of global climate change // Climatic Change 2013. Vol. 117 (12). P. 55–67.

Martin T., Ruprecht E. Decadal variation of the North Atlantic meridional heat transport and its relation to atmospheric processes // Geophys. Res. Lett. 2007. Vol. 34, L04703, doi: 10.1029/2006GL028438

Notaro M., Bennington V. Dynamical Downscaling–Based Projections of Great Lakes Water Levels // J. of Climate. 2015. Vol. 28, no. 24. P. 9721–9745. doi: 10.1175/JCLI-D-14-00847197210-9745

Rukhovets L. A., Filatov N. N. (Eds). Ladoga and Onego – Great European Lakes: Observation and Modeling. Springer-Praxis Publishing. 2010. 320 p.

The National Centers for Environmental Prediction (NCEP). URL: http://www.ncep.noaa.gov (дата обращения:10.08.2016).

Поступила в редакцию 30.08.2016

REFERENCES IN ENGLISH

Anisimov O. A., Belolutskaya M. A., Lobanov V. A. Sovremennye izmeneniya klimata v oblasti vysokikh shirot Severnogo polushariya [Contemporary climate changes in the Northern Hemisphere high latitudes]. Meteorologiya i gidrologiya [Meteorology and Hydrology]. 2003. No. 1. P. 18–29.

Budyko M. I., Efimova H. A., Lobanov V. V. Budushchii uroven' Kaspiiskogo morya [Future level of the Caspian Sea]. Meteorologiya i gidrologiya [Meteorology and Hydrology]. 1988. No. 5. P. 86–94.

Filatov N. N., Filatova I. V. Zakonomernosti izmenchivosti vneshnego vodoobmena i urovnya krupnykh ozer [Variability patterns of the external water exchange and large lakes water level]. Trudy V Gidrologicheskogo S"ezda [Proceed. of V Hydrological Congress]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1990. P. 73–81.

Filatov N. N., Vyruchalkina T. Yu., Dianskii N. A., Nazarova L. E., Sinyukovich V. N. Vnutrivekovaya izmenchivost' urovnya krupneishikh ozer Rossii [Intrasecular variability in the level of Russia’s largest lakes]. Doklady Akademii nauk [Dokl. Earth Sci.]. 2016. Vol. 467, no. 5. P. 589–593.

Frolov A. V. Modelirovanie mnogoletnikh kolebanii urovnya Kaspiiskogo morya: teoriya i prilozheniya [Modeling the long-term fluctuations of the Caspian Sea level: theory and applications]. Moscow: GEOS, 2003. 174 p.

Golitsyn G. S., Dzyuba A. V., Osipov A. G., Panin G. N. Regional'nye izmeneniya klimata i ikh proyavleniya v sovremennom pod"eme urovnya Kaspiiskogo morya [Regional climate changes and their revealing in the contemporary rise of the Caspian Sea level]. DAN SSSR [Proceed. of the USSR Acad. of Sc.]. 1990. Vol. 313, no. 5. P. 1224–1227.

Golitsyn G. S., Ratkovich D. Ya., Fortus M. I., Frolov A. V. O sovremennom pod"eme urovnya Kaspiiskogo morya [On the contemporary rise of the Caspian Sea level]. Vodnye resursy [Water Resources] 1998. Vol. 25, no. 2. P. 133–139.

Gruza G. V., Ran'kova E. Ya., Rocheva E. V. Izmeneniya klimata na territorii Rossii: temperatura vozdukha i atmosfernye osadki [Climate change in Russia: air temperature and atmospheric precipitation]. In: Izmenenie okruzhayushchei sredy i klimata: prirodnye I zvyazannye s nimi tekhnogennye katastrofy [Environment and climate change: natural and involved technogenic disasters]. 2008. Vol. 6. P. 11–23.

Gusev A. V., Dianskii N. A. Vosproizvedenie tsirkulyatsii Mirovogo okeana i ee klimaticheskoi izmenchivosti v 1948–2007 gg. s pomoshch'yu modeli INMOM [Simulating of the World Ocean circulation and its climatic variability for 1948–2007 using the INMOM]. Izv. RAN. Fiz. atm. i okeana [Izvestiya RAS, Atmospheric and Oceanic Physics]. 2014. Vol. 50, no. 1. P. 3–15.

Klimat Karelii. Izmenchivost' i vliyanie na vodnye ob"ekty [Climate of Karelia: variability and influence on water bodies]. Ed. N. N. Filatov. Petrozavodsk: KarRC RAS, 2004. 224 p.

Malinin V. N. Problema prognoza urovnya Kaspiiskogo morya [The Caspian Sea level forecast]. St. Petersburg: RGGMI, 1994. 160 p.

Meleshko V. P., Kattsov V. M., Mirvis V. M., Govorkova V. A., Pavlova T. V. Klimat Rossii v XXI veke. Chast' 1. Novye svidetel'stva antropogennogo izmeneniya klimata i sovremennye vozmozhnosti ego rascheta [Climate of Russia in the 21st century. Part 1. New evidence of human impact on climate change and the state of the art of its simulation]. Meteorologiya i gidrologiya [Meteorology and Hydrology]. 2008. No. 8. P. 5–19.

Monin A. S., Sonechkin D. M. Kolebaniya klimata [Climate fluctuations]. Moscow: Nauka, 2005. 192 p.

Mokhov I. I., Akperov M. G., Prokof'eva M. A., Timazhev A. V., Lupo A. R., Le Tret Je. Blokingi v Severnom polusharii i Evro-Atlanticheskom regione: ocenki izmenenij po dannym reanaliza i model'nym raschetam [Blockings in the Northern Hemisphere and Euro-Atlantic region: estimates of changes from reanalysis data and model simulations]. Doklady Akademii nauk [Dokl. Earth Sci.]. 2013. Vol. 449, no. 5. P. 582–585.

Panin G. N., Dianskii N. A. O svyazi kolebanii urovnya Kaspiiskogo morya i klimata Severnoi Atlantiki [On the connection between the Caspian Sea level and the North Atlantic climate]. Izv. RAN. Fizika atmosfery i okeana [Izvestiya RAS, Atmospheric and Oceanic Physics]. 2014. Vol. 50, no. 3. P. 304–316.

Panin G. N., Solomonova I. V., Vyruchalkina T. Yu. Klimaticheskie tendentsii v srednikh i vysokikh shirotakh Severnogo polushariya [Climatic trends in the middle and high latitudes of the Northern Hemisphere]. Vodnye resursy [Water Resources]. 2009. Vol. 36, no. 6. P. 743–756.

Panin G. N., Solomonova I. V., Vyruchalkina T. Yu. Rezhim sostavlyayushchikh vodnogo balansa Kaspiiskogo morya [Regime of water balance components of the Caspian Sea]. Vodnye resursy [Water Resources]. 2014. Vol. 41, no. 5. P. 488–495.

Panin G. N., Vyruchalkina T. Yu., Solomonova I. V. Vozdeistvie Severnoi Atlantiki na gidrologicheskii rezhim basseina Kaspiiskogo morya [Effect of the North Atlantic on the hydrological regime of the Caspian Sea Basin]. Vodnye resursy [Water Resources]. 2015. Vol. 42, no. 4. P. 442–452.

Ratkovich D. Ya. Sovremennye kolebaniya urovnya Kaspiiskogo morya [Contemporary fluctuations of the Caspian Sea level]. Vodnye resursy [Water Resources]. 1993. Vol. 20, no. 2. P. 160–171.

Rumyantsev V. A., Trapeznikov Yu. A. Stokhasticheskie modeli gidrologicheskikh protsessov [Stochastic models of hydrolic processes]. Moscow: Nauka, 2008. 152 p.

Semenov V. A., Shelekhova E. A., Mokhov I. I., Zuev V. V., Koltermann K. P. Rol' Atlanticheskogo dolgoperiodnogo kolebaniya v formirovanii sezonnykh anomalii temperatury vozdukha v Severnom polusharii po model'nym raschetam [Role of the long-term Atlantic oscillation in the formation of seasonal air temperature anomalies in the Northern Hemisphere according to model calculations]. Optika atmosfery i okeana [Atmos. Ocean. Opt.]. 2014. Vol. 27, no. 3(302). P. 215–223.

Tuzhilkin V. S., Kosarev A. N., Arkhipkin V. S., Nikonova R. E. Mnogoletnyaya izmenchivost' gidrologicheskogo rezhima Kaspiiskogo morya v svyazi s variatsiyami klimata [Long-term variability of the Caspian Sea hydrological regime in relation to climate variations]. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 5: Geografiya [Moscow University Bulletin. Series 5. Geography]. 2011. No. 2. P. 62–71.

Volodin E. M., Dianskii N. A., Gusev A. V. Vosproizvedenie i prognoz klimaticheskikh izmenenii v XIX–XXI vekakh s pomoshch'yu modeli zemnoi klimaticheskoi sistemy IVM RAN [Simulation and prediction of climate changes in the 19th to 21st centuries with the Institute of Numerical Mathematics, Russian Academy of Sciences, model of the Earth’s climate system]. Izv. RAN. Fizika atmosfery i okeana [Izvestiya RAS, Atmospheric and Oceanic Physics]. 2013. Vol. 49, no. 4. P. 379–400.

Volodin E. M. Predstavlenie potokov tepla, vlagi i impul’sa v klimaticheskikh modelyakh. Potoki s poverkhnosti […]. Fund. i prikl. klimatologiya [….]. 2016. Vol. 1. P. 28–42.

Angel J. R., Kunkel K. E. The response of Great Lakes water levels to future climate scenarios with an emphasis on Lake Michigan-Huron. Journal of Great Lakes Research, Supplement 2, 2009. Vol. 36. P. 51–58.

Arpe K., Roeckner E. Simulation of the hydrological cycle over Europe: Model validation and impacts of increasing greenhouse gases. Advances in Water Resources. 1999. Vol. 23, no 2. P. 105–119.

Elguindi N., Giorgi F. Projected changes in the Caspian Sea level for the 21st century based on the latest AOGCM simulations. Geoph. Res. Letter. 2006. Vol. 33. L08706.

Gronewold A. D., Fortin V., Lofgren B., Clites A., Stow C. A., Quinn F. Coasts, water levels, and climate change: A Great Lakes perspective. Climatic Change. 2013. 120. P. 697–711. doi: 10.1007/s10584-013-0840-2

IPCC, 2007: Climate Change 2007: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, Pachauri, R.K and Reisinger, A. (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 104 pp. URL: http://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/syr/en/contents.html (accessed: 10.08.2016).

IPCC, 2013: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [T.F. Stocker, D. Qin, G.K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 p. URL: http://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/ (accessed: 10.08.2016).

Latif M., Roeckner E., Botzet M., Esch M., Haak H., Hagemann S., Jungclaus J., Legutke S., Marsland S., Mikolajewicz U., Mitchell J. Reconstructing, monitoring, and predicting decadal-scale changes in the North Atlantic thermohaline circulation with sea surface temperature. J. Climate. 2004. Vol. 7. P. 1605–1614.

Leroy S. A. G., Arpe K. Glacial refugia for summer-green trees in Europe and South-West Asia as proposed by echam3 time-slice atmospheric model simulations. Journal of Biogeography. 2007. Vol. 34, no. 12. P. 2115–2128.

Lofgren B. M., Hunter T. S., Wilbarger J. Effects of using air temperature as a proxy for potential evapotranspiration in climate change scenarios of Great Lakes basin hydrology. J. Great Lakes Research. 2011. Vol. 37. P. 744–752.

MacKay M., Seglenieks F. On the simulation of Laurentian Great Lakes water levels under projections of global climate change. Climatic Change 2013. Vol. 117 (12). P. 55–67.

Martin T., Ruprecht E. Decadal variation of the North Atlantic meridional heat transport and its relation to atmospheric processes. Geophys. Res. Lett. 2007. Vol. 34, L04703, doi: 10.1029/2006GL028438

Notaro M., Bennington V. Dynamical Downscaling–Based Projections of Great Lakes Water Levels. J. of Climate. 2015. Vol. 28, no. 24. P. 9721–9745. doi: 10.1175/JCLI-D-14-00847197210-9745

Rukhovets L.A., Filatov N.N. (Eds). Ladoga and Onego – Great European Lakes: Observation and Modeling. Springer-Praxis Publishing. 2010. 320 p.

The National Centers for Environmental Prediction (NCEP). URL: http://www.ncep.noaa.gov (accessed:10.08.2016).




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/lim480

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019