ИСТИНА

Цель проекта состоит в исследовании корреляции между долговременными и экстремальными гидрологическими и климатическими изменениями, наблюдавшимися в период инструментальных наблюдений. Одна из основных задач заключается в выявлении сопряженности динамики фаз долговременных (свыше десятилетия) изменений годового и сезонного стока и влагозапасов почвы с соответствующими изменениями температуры воздуха, атмосферных осадков и крупномасштабной атмосферной циркуляции. Анализируется пространственно-временная синхронность/асинхронность изменений указанных характеристик. Особое внимание уделяется последней фазе долговременного повышения температуры воздуха, начало которой приурочено к 1970-1980-м годам и связано с глобальным потеплением климата. Другая задача состоит в исследовании взаимосвязей в условиях экстремально засушливых лет, характеризующихся наиболее суровыми засухами и маловодьем. При этом анализируется приуроченность таких лет к многолетним фазам гидроклиматических изменений. Исследования проводятся в основном для условий крупнейших и средних, репрезентативных речных бассейнов Русской равнины и водосбора Северного Ледовитого океана, а также зернового пояса в пределах Русской равнины. Они основаны на методических разработках участников проекта (Георгиади, Милюкова, 2002, 2006, 2007; Кашутина, 1999; Георгиади, Кашутина, 2010) и на результатах, полученных авторами в последнее десятилетие также на основе методов географического и статистического анализа фаз долговременных изменений (Георгиади, Кашутина, 2008, 2011; Георгиади и др., 2011, 2013), взаимосвязи гидроклиматических характеристик с атмосферной циркуляцией, в том числе в условиях экстремальных засух (Золотокрылин, Черенкова, 2012; Золотокрылин и др., 2013; Попова, 2011; Popova, 2007). На первом этапе (в течение 2014 г.) планируется в основном подготовить базу данных; решить ряд задач методического характера (подготовить модификации модели месячного водного баланса для проведения расчетов для конкретных лет и модели влагопереноса в системе почва-растительность-приземный слой атмосферы для условий экстремально низкого увлажнения почв); на основе разностно-интегральных кривых и метода иерархической кластеризации исследовать синхронность/асинхронность фаз долговременных изменений годового и сезонного речного стока, атмосферных осадков и температуры воздуха для условий Русской равнины и ее крупнейших речных бассейнов; подготовить взаимные спектральные оценки (функции спектральной плотности и взаимной когерентности) колебаний стока с индексами крупномасштабной атмосферной циркуляции. В результате проведенных в течение трех лет исследований планируется разработать комплекс методов для анализа пространственно-временной корреляции долговременных и экстремальных изменений избранных гидрологических и климатических характеристик; исследовать синхронность/асинхронность фаз долговременных изменений годового и сезонного речного стока, атмосферных осадков и температуры воздуха и выявить региональные особенности корреляций для условий Русской равнины, водосбора Северного ледовитого океана и крупнейших речных бассейнов этих регионов; выявить сходства/различия структур временных изменений характеристик речного стока, атмосферных осадков, температуры воздуха и индексов атмосферной циркуляции, а также исследовать сопряженность характера увлажнения почвы и климатических условий (аномалий температуры воздуха и атмосферных осадков, климатических индексов) в условиях наиболее суровых засух; исследовать особенности долговременных фаз многолетних изменений составляющих годового и сезонного водного баланса крупнейших речных бассейнов Русской равнины и их сопряженность с изменением климатических факторов. По итогам исследований планируется подготовить серию публикаций в отечественных и зарубежных изданиях, а также монографию.

Главная цель проекта состоит в исследовании корреляции между долговременными и экстремальными гидрологическими и климатическими изменениями, наблюдавшимися в период инструментальных наблюдений. В результате проведенных исследований установлено, что условно-естественный (за вычетом антропогенных изменений) годовой и сезонный сток крупных рек Русской равнины и Сибири (за исключением годового стока и стока половодья Дона) характеризуется долговременными фазами (продолжительностью несколько десятилетий) их снижения и повышения, которые сопряжены с соответствующими фазами похолодания и потепления климата и ослабления и усиления западного переноса. На природно-обусловленные изменения стока накладываются антропогенные воздействия (связанные в основном с регулированием стока водохранилищами), которые значительно изменяют характеристики долговременных фаз. Выявлены кардинальные различия в соотношении числа многоводных и маловодных лет, характерные для долговременных фаз повышения и снижения стока на Волге и Дону. На основе корреляционного и спектрального анализа установлены характерные периодичности в многолетних изменениях годового и сезонного стока Волги и крупнейших рек Сибири и степень их корреляции с многолетними изменениями северо-атлантического и атлантического колебания и других индексов атмосферной циркуляции. Проведено районирование Русской равнины и бассейнов крупнейших рек Сибири (Обь, Енисей, Лена) по степени синхронности долговременных фаз многолетних изменений годовых и сезонных характеристик температуры воздуха и атмосферных осадков, а для Русской равнины и влагозапасов почв. Показано, что долговременные фазы изменений температуры воздуха (как годовые, так и зимние) и влагозапасов почв синхронны на основной части Русской равнины, также как температура воздуха в пределах крупнейших водосборов Сибирских рек. При этом практически повсеместно с 1930-х гг. наблюдалась продолжительная фаза их уменьшения, которая сменилась в 1970-1980-е годы на фазу их повышения. Для условий экстремальных засух исследована сезонная динамика макромасштабной циркуляции атмосферы (на основе типизации циркуляционных процессов Северного полушария, разработанной Б.Л. Дзердзеевским, В.М. Курганской и З.М. Витвицкой,1946), экстремально высокой температуры воздуха и экстремально низких атмосферных осадков; влагозапасов почв на основе данных наблюдений на государственной сети станций и спутникового индекса SWI (soil water index), а также гидротермического коэффициента. Детальный анализ ЭЦМ, проведенный для каждого месяца за период с апреля по сентябрь в годы с экстремальными засухами (1972, 1975, 1981, 1998, 2010 гг.) позволил выявить типы циркуляции, ответственные за формирование засух центрального, западного, южного и восточного типов. На основе эмпирических кривых распределения вероятностей территориального распределения гидроклиматических характеристик выявлена динамика сезонных изменений доли территории в пределах ареалов засух, где их значения выходят за пределы критических величин. Расчеты, проведенные на модели влагопереноса в системе почва-растительность-приземный слой атмосферы позволили восстановить динамику почвенных влагозапасов и других составляющих водного баланса почвы в течение вегетационного периода, выделить периоды с разной интенсивностью почвенных засух, в том числе при отсутствии данных наблюдений за влагозапасами почвы. Результаты исследований изложены в 27 публикациях, включая монографию, и были доложены на 12 российских и международных конференциях и совещаниях.