ИСТИНА

Цель предстоящих исследований состоит в выявлении современных пространственно-временных закономерностей характеристик весеннего половодья и оптимизации использования различных технологий, методов дистанционного зондирования, математического моделирования для совершенствования расчетных и прогнозных методик характеристик водного и ледового режима рек. В рамках инициативного проекта будут исследованы закономерности формирования речного стока и опасных гидрологических явлений в период весеннего половодья в современных и прогнозируемых климатических условиях и хозяйственной деятельности в пределах европейской территории России и Западной Сибири. Намечается исследовать особенности внутригодового распределения стока рек этой территории и его изменение вследствие нестационарности климата, проявляющейся в особенностях осадконакопления и температурного режима в холодный период года, период весеннего и весенне-летнего половодья. Не менее существенным является создание новых и совершенствование существующих методов, моделей и технологий сбора, обработки и интерпретации гидрометеорологической информации в целях совершенствования методов расчетов и прогнозов характеристик весеннего половодья. В рамках проекта предполагается развитие подходов и методов мониторинга и прогноза весеннего половодья с помощью методов дистанционного зондирования и математического моделирования, включая обобщение характеристик водного и ледового режима, связанных с особенностями прохождения половодья на реках рассматриваемой территории в современных климатических условиях в виде серии электронных карт; разработка долгосрочных территориальных прогнозов весеннего стока (для бассейнов рек севера ЕТР), обработка и анализ данных дистанционного микроволнового пассивного зондирования в задачах изучения снежного покрова для территории европейской части России; совершенствование модели формирования стока ECOMAG на основе применения спутниковой информации о снежном покрове, создание программных средств для расчета и прогноза таяния горных ледников при изучении весенне-летнего половодья на горных реках (на примере бассейна Терек), разработка методик оценки опасности водного и ледового режима в период весеннего половодья для населения и хозяйства с помощью ГИС-технологий и методов математического моделирования движения водных потоков, исследование и уточнение характеристик наводнений на региональном, бассейновом и локальном уровне в целях улучшения системы мониторинга в условиях максимального стока. Будут уточнены тенденции изменчивости снежного покрова последних десятилетий, их причины и последствия; выявлены особенности формирования снегозапасов на региональном и локальном уровнях, выделены ведущие факторы, определяющие формирование экстремальных объемов весеннего половодья, выявлены их региональные различия и особенности для рек с разной площадью водосбора и природными условиями, определены повторяемость и тенденции многолетних изменений экстремумов, масштабов затопления речных долин в период весеннего половодья с помощью двумерных гидродинамических моделей и данных дистанционного зондирования. Уточнение характера связи снегонакопления с характеристиками климата и исследование особенностей их изменений может внести существенный вклад в разработку краткосрочных и долгосрочных прогнозов характеристик гидрологического режима рек.

Проект направлен на изучение механизма формирования стока в период весеннего половодья в условиях происходящих климатических изменений для различных в природном отношении регионов ЕТР и Западной Сибири. Оценка многолетних и сезонных изменений температуры воздуха, осадков, снежного покрова и условий снегонакопления для рассматриваемой территории - важнейшая часть будущих гидрологических исследований. С использованием данных последних лет будут типизированы характеристики пространственно-временных изменений параметров снежного покрова – в виде сравнительной характеристики для крупных речных бассейнов Восточно-Европейской равнины, оценен статистический вклад в эти изменения циркуляционных атмосферных процессов, площади морских льдов Арктики, метеорологического режима, определены различия в скорости изменения снегозапасов крупных бассейнов Восточно-Европейской равнины, выявлены причины региональной неоднородности. Будут оценены погрешности спутниковых наблюдений за изменениями снегозапасов, уточнена их зависимость от метеорологического режима, получены первые результаты анализа локальных особенностей изменений снегонакопления – на примере экспериментальных репрезентативных участков центра Европейской части России; оценено соответствие этих особенностей региональным процессам. Будет опробована возможность использования новых технологий для изучения снежного покрова на европейской территории России, а также оценена погрешность восстановления снегозапасов с помощью пассивного микроволнового зондирования и пространственная применимость данного метода. Количественные соотношения между климатическими изменениями и изменениями характеристик гидрологических процессов изучены пока недостаточно. В связи с этим потребуется совершенствование и пополнение имеющихся у исполнителей проекта гидрометеорологических баз данных и сведений о хозяйственной деятельности на водосборах, данных об опасных гидрологических явлениях, создание ГИС-проектов для этих территорий. Другим важным направлением первого года исследований будет исследование механизма формирования стока рек рассматриваемых регионов в многоводный сезон года на основе имеющихся гидрометеорологических данных. Предполагается провести исследование причин изменения внутригодового распределения стока рек, сроков и объемов весеннего половодья, неравномерности (зарегулированности) стока для различных по размеру и природным условиям речных бассейнов. Авторами заявки будет создана современная информационная основа для комплексной многофакторной оценки опасности наводнений в субъектах РФ, учитывающая факторы природной опасности наводнений и социально-экономическую уязвимость территорий. Комплексная оценка и дальнейшее районирование территории по опасности наводнений будет включать: 1) выбор количественных критериев, показателей, таксономических единиц районирования; 2) ранжирование субъектов федерации по уровню опасности; 3) определение интегральных количественных величин опасности наводнений, которые включают в себя вклад каждого фактора в конечный расчетный индекс; 4) классификацию субъектов РФ с использованием ГИС-технологий. Кроме того, детальное исследование опасности наводнений в период весеннего половодья в целом для бассейна и отдельных участков освоенных речных долин будет проведено для бассейна Северной Двины. Оно будет включать обобщение пространственно-временной изменчивости основных факторов и характеристик наводнений в условиях меняющегося климата и их связь с гидрологическими и морфометрическими характеристиками долин и водосборов рек (с применением статистической обработки данных и ГИС-картографирования), построение карт размаха колебаний уровня воды, максимальной глубины затопления поймы, районирования территории бассейна по синхронности многолетних колебаний максимальных уровней воды, повторяемости и продолжительности затопления пойм, а также карты природной опасности наводнений. Таким образом, в конце 2013 г. предполагается получить следующие результаты: 1) Обзор отечественной и зарубежной научно-технической литературы по вопросу использования методов дистанционного зондирования для изучения динамики весеннего половодья, расчета и прогноза его характеристик. 2) Оценку и картирование характеристик водного и ледового режима рек ЕТР (дат, их изменчивости, сроков наступления, степени их изменения в последние десятилетия, прогнозных оценок); собранную и обобщенную в виде баз данных и электронных атласов информацию. 3) Методику оценки эффективности усвоения наземных и спутниковых данных при изучении затопления территорий во время весеннего половодья с использованием двумерных гидродинамических моделей. 4) Результаты пространственно-временного анализ данных дистанционного микроволнового пассивного зондирования и оценку их применимости для изучения снежного покрова для территории европейской части России: оценки пространственного распределения, площади заснеженности и динамики границы снежного покрова в бассейнах рек ЕТР с помощью микроволнового зондирования, сравнение полученных данных с данными снегосъемок за 2000-2010 гг. 5) Цифровые модели бассейнов рек ЕТР по данным дистанционного зондирования Земли, результаты моделирования гидрографов стока с водосборов разных размеров, с различными физико-географическими условиями и уровнями хозяйственной деятельности (на основе модели ECOMAG); результаты оценки влияния информационного обеспечения модели на качество моделирования стока. 6) Методику комплексной многофакторной оценки опасности наводнений с использованием непараметрических методов многомерного анализа и ГИС-технологий на уровне субъектов РФ, подготовку картографических материалов. 7) Обобщение пространственно-временной изменчивости основных факторов и характеристик наводнений в бассейне Северной Двины в условиях меняющегося климата и их связь с гидрологическими и морфометрическими характеристиками долин и водосборов рек. 8) Программные средства для расчета и прогноза таяния горных ледников при изучении весенне-летнего половодья на горных реках.