ИСТИНА

Изменение климата в бассейне Рыбинского водохранилища проявилось особенно заметно в 1976–2008 гг. в увеличении осадков и температуры воздуха на водомерных постах этого водоёма в холодную часть года на 1,6–1,7ºС и в повышении температуры воды в летние месяцы (до 0,89ºС/10 лет в июле), в снижении прозрачности его водной массы, в увеличении содержания в ней хлорофилла «а» и зоопланктона [1, 2]. В ситуации изменения климатических характеристик представляется актуальным проанализировать возможные сценарии изменения режима Рыбинского водохранилища – единственного в Волжско-Камском каскаде, осуществляющего многолетнее регулирование стока. Для воспроизведения внутригодового хода температуры и электропроводности воды использована модель ТМО (тепло-массообмена водохранилища) [3,4], которая хорошо воспроизводит внутрисезонный ход гидрологических характеристик в этом водоеме. Для задания исходных метеорологических данных использованы результаты климатической модели INM RAS, воспроизводящей сценарий А2 для ближайшего к водохранилищу узла ее сетки с координатами 60ºс.ш. 40ºв.д. Для прогноза предполагаемого изменения стока воды использованы материалы исследований коллектива географического ф-та МГУ [5, 6]. Для центра Европейской равнины к середине 21 века ожидается сокращение слоя стока половодья, модульный коэффициент слоя стока за половодье возможно составит 0,4-0,9 (верхний и нижний предел 90% доверительного интервала). Для центра Европейкой части изменение годового слоя стока не имеет однозначной направленности, и, согласно картам стока М.В. Сидоровой [5] в виде изолиний модульного коэффициента, пределы 90% доверительного интервала могут составлять от 0,7 до 1,3. Режим предполагаемого притока воды должен быть увязан с синоптическими циклами (периоды формирования паводков должны соответствовать периодам выпадения осадков), поэтому для задания предполагаемого изменения погодных условий использована следующая методика: данные климатической модели INM RAS (в распоряжении авторов имелся прогнозный ряд с 2045 по 2075 гг.) были осреднены за 30 лет. По данным наблюдений выделены периоды ледостава и открытой воды. Для этих периодов определены средние значения характеристик для наблюдавшегося и осредненного климатического модельного ряда и рассчитаны переходные коэффициенты для введения поправки к фактическим данным. Таким способом получены ряды осадков, скорости ветра, температуры и влажности воздуха, давления. Для расчета возможного изменения поступления длинноволнового излучения атмосферы в качестве исходного ряда использованы расчетные значения модели ТМО при фактически заданных погодных условиях. В итоге полученная сумма осадков и средние значения других величин приведены к характерным прогнозным значениям, которые рассчитаны климатической моделью INM RAS. Применение методики приведения фактических данных связано с необходимостью сохранить в прогнозных рядах синоптические циклы, имеющих важное значение для формирования гидрологической структуры водоема, а также связанное с ними изменение притока воды с водосбора. Именно поэтому нельзя было ограничиться 30-летним осреднением прогнозных значений метеорологических характеристик. Для прогноза в данной работе выбрано наиболее неблагоприятное сочетание уменьшения слоя годового стока (на 30%) и слоя стока за половодье: а именно с западной части водосбора (реки Юхоть, Сутка, Сить, Молога с Чагодощей и др.) на 50%, а с северо-восточной (реки Суда с Андогой, Ухра с Согожей и др.) на 40% (нижний предел доверительного интервала [5]). На основании выбранных модульных коэффициентов рассчитаны предполагаемые значения расходов воды притоков водохранилища по данным фактически наблюденных расходов воды. Для сложившегося водного хозяйства уровень воды в нижних бьефах всех трех гидроузлов важно поддерживать близким к современному. Поэтому в прогностическом расчете ежесуточные сбросы воды через Рыбинскую ГЭС сокращены на 25% (пропорционально ожидаемому уменьшению притока воды со всего верхневолжского бассейна). При реализации прогноза сокращения притока воды ожидается изменение структуры водного баланса, изменится режим колебания уровня (внутригодовая амплитуда уменьшится более, чем на 30%). Уменьшится и проточность водохранилища: при прогнозируемом снижении притока Кв сократится до 0,96 год–1, т. е. на 12%. Наибольшее сокращение проточности (до 30–40%) наступит весной (март–апрель) из-за уменьшения объема половодья и необходимости возможно большего наполнения водохранилища. Летом возможно небольшое увеличение проточности при всё большей сработке полезного объема. Почти вдвое возрастет испарение вследствие увеличения оранжерейного эффекта, интенсифицирующего потоки длинноволновой радиации, и дополнительного нагревания водной поверхности летом эффективным излучением в послеполуденное время. По результатам моделирования по-разному изменятся сроки характерных периодов внутригодового режима на Рыбинском водохранилище и в его плесах: на неделю сократится период ледостава весной, осенью водохранилище будет замерзать на 1–2 недели позднее; на 2–3 декады увеличится продолжительность периода прямой стратификации; более, чем на 4°С возрастет разность поверхностной и придонной температуры воды; в глубоководных участках максимум придонной температуры сдвинется с конца августа на середину сентября. Увеличение температуры придонного слоя возможно на 2–3оС в летние месяцы и на 3–5°С в сентябре–октябре (особенно в глубоководных участках Главного плеса), что будет связано с б`о́льшим накоплением тепла в толще воды и донных грунтов в период нагревания водохранилища. Зимняя обратная стратификация сохранялась в верховьях Шекснинской лопасти до III декады апреля, а в прогнозном сценарии длится до I декады апреля. Наиболее существенные отличия температуры поверхности воды (по сравнению с 1964 г.) заметны с начала мая (для верховьев лопастей) до середины мая в котловинной части: при более быстром прогревании превышение расчетных значений температуры воды в прогнозном варианте над диагностическим составляет от 8,8 до 9,6°С. В прогнозном сценарии удлиняется период устойчивой стратификации водной толщи когда различия температуры воды у поверхности и дна составляют ≥5°С: в приплотинном участке. Этот период в условиях 1964 г. длился со II деады мая по II декаду июля, а в прогнозе он начнется в начале мая и сменится конвективным перемешиванием только в III декаде августа. Наибольшие различия температуры воды Моложской лопасти между расчетными и прогнозными проявятся с I декады мая – 6–7°С в верховьях лопасти по III декаду мая в котловинной части – 7–9°С. За летние месяцы в прогнозном сценарии температура поверхности воды в среднем на 6°С превышает значения 1964 г., а в придонных горизонтах – в среднем на 2°С. Период устойчивой прямой стратификации в Моложской и Шекснинской лопастях удлинится: в 1964 г. он продолжался с II декады мая по II декаду августа, а по прогнозу будет длиться с I декады мая по I декаду сентября. Различия температуры воды в поверхностном и придонном слоях за летние месяцы увеличатся в среднем более, чем на 4,5°С. В Волжской лопасти наибольшие изменения температуры воды при реализации прогноза могут произойти с I–II декады мая и составить 7–8°С. Максимум температуры воды в придонном слое сдвинется с III декады августа на II декаду сентября. Наибольшее климатическое увеличение значений температуры воды в придонном слое наступит в осенний период во I декаде ноября (более 4°С). В прогнозном сценарии обратная стратификация в весенний период исчезает на две недели раньше – в середине апреля. Период стратификации в Волжской лопасти в 1964 г. длился со II декады мая по I декаду августа, а по прогнозу будет продолжаться на 3–4 недели дольше – с I декады мая по III декаду августа. Наибольшие увеличение различий поверхностной и придонной температуры вод произойдет в начале мая (до 5,3°С), а в период прямой стратификации оно составит в среднем 3°С. В глубоководных плесах наибольших различий значения поверхностной и придонной температуры достигают в конце осени, когда в 1964 г. водная масса уже остывала, а по прогнозу ее теплозапас еще достаточен для обмена теплом с грунтами дна, причем наступление максимума придонной температуры в глубоководных плесах сдвигается на 1–2 декады. В верховьях лопастей большие различия температуры по вертикали возникают не только осенью, но и в начале весны из-за более быстрого нагревания воды в прогнозном варианте, а смещения наступления максимума температуры воды придонного слоя прогноз не дает. В случае реализации прогноза сокращения притока к Рыбинскому водохранилищу на протяжении не одного года возможна ситуация, подобная сложившейся в настоящее на Цимлянском водохранилище. Серия маловодных лет в бассейне Дона привела к понижению уровня воды в водохранилище и обсыханию значительной площади мелководий. Среди негативных последствий маловодья – понижение уровня грунтовых вод, изменение береговых биоценозов, сокращение рыбных запасов, ухудшения условий работы водозаборных сооружений, неблагоприятные условия для рекреации [7]. Учитывая опыт, который можно извлечь из данного примера, было бы полезно заблаговременно предусмотреть варианты работы как Рыбинского гидроузла в частности, так и всего Волжского каскада в целом при различных сценариях изменения притока. Тем более, что в ситуации маловодья летом 2010 г. водное хозяйство испытывало значительные затруднения в предоставлении ресурсов различным водопотребителям и водопользователям. Работа выполнена при поддержке НОЦ кафедры гидрологии суши географического ф-та МГУ «Мониторинг водных объектов и прогнозирование гидрологических процессов». Список литературы 1. Литвинов А.С., Рощупко В.Ф. Многолетние и сезонные колебания уровня Рыбинского водохранилища и их роль в функционировании его экосистемы // Водные ресурсы. 2007. Т. 34, № 1. С. 33–40. 2. Литвинов А.С., Законнова А.В. Гидрологические условия в Рыбинском водохранилище в период потепления климата // Современные проблемы водохранилищ и их водосборов. Т. 1. Гидро- и геодинамические процессы. Пермь: ПГУ. 2011. С. 101–104. 3. Пуклаков В.В. Гидрологическая модель водохранилища. Руководство для пользователей. М. ГЕОС. 1999. 96 с. 4. Пуклаков В.В. Структурные особенности и параметризация алгоритма гидрологической модели водохранилищ // Современные проблемы водохранилищ и их водосборов. Т. 1. Гидро- и геодинамические процессы. Пермь: ПГУ. 2011. С. 136–142. 5. Cидорова М.В. Оценка возможных изменений водных ресурсов Восточно-Европейской равнины в ХХI веке //Вода: химия и экология. 2009. № 5. С. 2–7. 6. Эколого-географические последствия глобального потепления климата XXI века на Восточно-Европейской равнине и Западной Сибири / Под ред. Н.С. Касимова и А.В. Кислова. М.: МАКС Пресс, 2011. 496 с. 7. http://www.vlg.aif.ru/society/article/21455