ИСТИНА

Комплексный анализ реакции урбанизированных водосборов на увеличение интенсивности экстремальных осадков и растущей антропогенной нагрузки в условиях крупнейших городских агломераций Мира на основе интегральной оценки водного, руслового и гидрохимического режима рек территорий Москвы и Шанхая.

At the current stage in the history of humanity, a vast majority of the population is concentrated in urban agglomerations, whose undeniable effect on the environment is reaching alarming proportions. Large metropolitan centers create mesoscale atmospheric systems with unique climatic patterns that shape the water balance of surrounding areas, affecting emission, transport, and accumulation of various pollutants in terrestrial and aquatic landscapes. Due to complicated and often unreliable observation methodology and a lack of reliable systematic approach, the specific aspects of the urban environment’s effect on river systems and their regional patterns are still poorly understood. The largest agglomerations of Russia and China – Moscow and Shanghai – currently experience significant changes in the frequency and intensity of extreme precipitation events, providing some of the most striking examples of hydrological systems heavily affected by anthropogenic factors. The objective of this project is to develop an innovative methodological approach for comprehensive research of climate, geochemistry, and hydrology of river systems located in densely populated and economically developed urban areas. The latest measurement tools and modeling approach will be used to explore the response of urban watersheds to the increasing frequency of extreme rainfall. Shanghai’s successful experience of integrating storm rainfall forecasting and runoff monitoring in autonomous monitoring units will be used for a pioneering study in Moscow to acquire a broader understanding of the hydrology, chemistry, and sediment dynamics of its urban rivers. The synthesis of China’s analytical experience and technological developments proposed by Russian participants is expected to provide a fundamental profile of hydrological and geochemical consequences of climate change and landscape transformation in urban watersheds.

1. Оценка многолетних трендов изменений, а также выявление эпизодов выпадения экстремального количества осадков, с учетом региональных и генетических особенностей для г. Москва и Шанхай. 2. Характеристика изменений водного режима водных объектов, протекающих в городской среде, сопоставление экстремумов выпадения осадков с гидрологическими изменениями 3. Результаты оценки изменчивости параметров водного режима и качества воды на постах в пределах г. Москвы 4. Результаты тестовых экспериментов с моделью COSMO-CLM для нескольких случаев экстремальных осадков в Московском регионе, верификация модели, выбор наиболее оптимальной её конфигурации.

Исполнители проекта обладают многолетним опытом исследования водных объектов в условиях значительного антропогенного воздействия. Участниками коллектива более 10 лет проводятся исследования на водных объектах бассейна р.Москвы, служащих источниками водоснабжения Московского мегаполиса. Разработаны подходы к оптимальной частоты и объемам мониторинга как гидрологического, так и качества воды, получены выводы о зависимости между гидрологическими и гидрохимическими параметрами как в зарегулированных реках, так и в свободно текущих. Подготовлен каталог сосредоточенных источников загрязнения в бассейне р.Москвы с перечнем ключевых сбрасываемых загрязнителей. У участников проекта наработан многолетний опыт исследований трансформации водного и гидрохимического режима рек под воздействием значительных антропогенных воздействий, в том числе ниже горнодобывающих разработок и сбросов сточных вод. Имеющиеся наработки в области автоматизации гидрологического мониторинга, опробованные при реализации гос.контрактов в различных регионах России, будут использованы при развертке систем гидрологического мониторинга на урбанизированных водосборах. В последние годы члены коллектива занимаются исследованиями переноса микрочастиц в системе атмосфера-педосфера-гидросфера и влиянием Московского мегаполиса. Уникальные наработки для отслеживания потоков частиц в водных объектах в городской среде являются пионерными для России и в настоящее время находятся в процессе патентования.

Получены оценки воспроизведения моделью COSMO-CLM условий формирования экстремальных осадков в г. Москва и их синоптический анализ. Уточнена характеристика ливневых осадков в пределах Московского региона, определены современные параметры ливневой деятельности по данным наблюдений за осадками в теплый период года и массовой обработки данных плювиографических наблюдений Ранжированы факторы антропогенного преобразования ландшафтов г.Москвы, определяющих формирование поверхностного стока (воды, наносов, загрязняющих веществ), в т.ч. с учетом специфики экстремальных дождевых осадков. Получены оценки трансформации характеристик поверхностного стока в условиях хозяйственного преобразования ландшафтных условий (в т.ч. в рамках существующих генеральных схем развития города Москвы. Дана характеристика реакции водосбора и условий формирования паводочных волн в реках городских территорий в период воздействия ливневых осадков различного генезиса и характеристик. Получены количественные оценки изменения качества воды и наносов в реках г.Москвы при выпадении экстремальных дождевых осадков и их значимости по сравнению с сосредоточенными источниками загрязнения. Составлен перечень ключевых загрязняющих веществ, попадающих в реки г.Москвы и г. Шанхай в результате выпадения экстремальных дождевых осадков с учетом специфического генезиса атмосферных процессов и особенностей ландшафтной структуры городов. Получены оценки характеристик поверхностного стока для разных ландшафтных условий г.Москвы на основе адаптированной модели поступления загрязняющих веществ SWMM по результатам сценарных расчетов. Сделаны о вкладе климатических изменений в трансформацию водного, руслового и гидрохимического режима рек крупнейших агломераций России и КНР.