ИСТИНА

Проект направлен на изучение механизма формирования стока в условиях происходящих климатических изменений для различных в природном отношении регионов европейской территории России (ЕТР) и разработку методов картографического отображения отклика гидрологических систем на климатические изменения для адаптации водного хозяйства и обеспечения экономически эффективного и экологически безопасного водопользования. В основу работы положено исследование современных пространственно-временных закономерностей характеристик водного режима рек ЕТР и их картографо-геоинформационное обобщение. В процессе выполнения работ по проекту предполагается получить ряд новых фундаментальных и научно-практических результатов, среди которых новые и модернизированные методологические подходы к совместному анализу гидрометеорологических и гидрогеологических показателей, изучению взаимосвязи подземных и поверхностных вод, региональные оценки изменений водного режима равнинных и горных рек ЕТР, их внутригодового распределения и опасных проявлений на рубеже ХХ–XXI веков в условиях современных климатических тенденций. Будет проведено районирование ЕТР по направленности и масштабу проявления современных климатических изменений в водном режиме рек, усовершенствованы и созданы новые методики районирования территории по степени опасности гидрологических процессов, технологии обобщения гидрологической информации для построения тематических карт при оценке риска опасных гидрологических явлений для современного и будущего водопользования. В рамках практического использования результатов проекта будет разработан и создан специализированный геоинформационный ГИС-проект «Водный режим рек ЕТР и его опасных проявлений».

Проект направлен на изучение механизма формирования стока в условиях происходящих климатических изменений для различных в природном отношении регионов европейской территории России. В результате будут получены целый ряд теоретических, методических и практических результатов. На основе современной гидрометеорологической информации будут получены региональные оценки изменений водного режима равнинных и горных рек европейской территории России (ЕТР), их внутригодового распределения и опасных проявлений на рубеже ХХ–XXI веков, проведен анализ различных типов экстремальных гидрологических событий на территории Европейской России. Запланировано изучение климатических механизмов формирования экстремальных гидрологических событий с привлечением новейших данных реанализа полей метеорологических элементов и их аномалий, что потребует создания методологии таких исследований. В результате планируется получить районирование ЕТР по направленности и масштабу проявления современных климатических изменений в водном режиме рек. В рамках проекта будут усовершенствованы и созданы новые технологии обобщения гидрологической информации для построения различных карт; технологии сопоставления регионов страны по наборам и выраженности опасных гидрологических явлений, оценки риска опасных гидрологических явлений для современного и будущего водопользования, методики районирования территории по степени опасности гидрологических процессов на региональном и локальном уровне. В результате планируемого исследования ожидается ряд фундаментальных результатов в области изучения современных изменений водного режима и решения проблемы адаптации сложного водохозяйственного комплекса в пределах крупных бассейнов ЕТР к новым гидроклиматическим условиям. В последние годы, как показывают исследования ГГИ (Водные ресурсы..., 2008), лаборатории Гидрологии ИГАН (Ясинский, Кашутина, 2012) и коллектива авторов (Джамалов и др, 2013) наблюдается существенное увеличение подземной составляющей стока. Предположительно это связано с ростом инфильтрационного питания грунтовых вод за счет увеличения числа оттепелей, снижения глубины промерзания, высокой водности летней межени. Именно эту взаимосвязь и должно раскрыть исследование, планируемое в рамках проекта . На основе методики расчленения гидрографа реки (Куделин Б.И., 1970), широко применяемой как в гидрологии, так и в гидрогеологии, а также совместном анализе гидрографов рек и динамики метеорологических характеристик планируется проследить, как меняются генетические составляющие стока в течение последних 30-40 лет. Именно увеличение количества и доли оттепельных паводков в общем стоке по данным исследований различных коллективов авторов (ГГИ, ИГАН, ИВП РАН) во многом вызывает перераспределение стока внутри года, увеличение водности межени, рост коэффициента естественной зарегулированности. Обратная сторона данного процесса - деградация весеннего половодья как основной фазы водного режима и связанные с этим маловодья. Схожие явления на реках Европы по данным зарубежных исследований (Van Loon et all, 2014: 2016) вызывают так называемые «засухи снеготаяния». Во время их возникновения маловодный период года начинается гораздо раньше, общая засушливость бассейна в начале лета, не смотря на рост водности межени в целом, увеличивается. Это приводит к формированию экстремальных гидрологических явлений, таких как маловодье 2010 или 2014 года на Верхней Волге (Алексеевский и др., 2013). Из-за низких уровней воды тогда возникли колоссальные убытки в сфере круизного туризма и водного транспорта. Начиная с 2008 года, длится маловодный период в бассейне Дона. По данным Донского БВУ, в 2015 году приток воды в Цимлянское водохранилище составил лишь 36 % нормы. Все это определяет необходимость исследования паводочного стока не только в разрезе наводнений, но и с точки зрения трансформации водного режима в целом. Важнейшим результатом данных исследований станет новая карта водного режима рек ЕТР, в которой будут отражены все результаты современных исследований водного режима рек. В результате работы по проекту планируется получить несколько фундаментальных результатов, а именно: 1. Принципиально новые и модернизированные методологические подходы по совместному анализу гидрометеорологических и гидрогеологических показателей, изучению взаимосвязи подземных и поверхностных вод. 2. Объективный анализ динамики стока за половодье, летне-осеннюю и зимнюю межень, паводочного стока рек различных регионов ЕТР и его влияния на другие фазы водного режима. 3. Методологическую концепцию для связи интенсивности и повторяемости экстремальных климатических и гидрологических событий, оценку масштабов и типов экстремальных гидрологических событий, связанных с водным режимом и их классификацию. 4. Новые карты водного режима рек ЕТР и его отдельных характеристик. Среди ожидаемых научно-практических результатов: 1. База исходных данных, расчетных и обобщенных статистических характеристик за различные фазы водного режима рек ЕТР за последние 30 лет. Последнее масштабное обновление этой информации проводилось во время выпуска «Ресурсов поверхностных вод СССР». Авторы заявки участвовали в составлении «Научно-прикладного справочника: Основные гидрологические характеристики рек бассейна Верхней Волги, Камы, Нижней Волги (2015)», где по бассейну Волги она была обновлена. 2. Математический алгоритм расчленения гидрографа реки, основанный на методике генетического и совместного анализа стока и осредненных метеорологических характеристик. Непосредственным продуктом должна стать программа, позволяющая в автоматическом режиме проводить совместный анализ метеорологических характеристик (на базе полей реанализа) и расчленение гидрографа (с использованием координат центра водосбора и карт калибруемых параметров) 3. Методические рекомендации по оценке влияния стока за половодье, межень, паводочного стока на водный режим рек ЕТР, в том числе и крупных водохозяйственных бассейнов. 4. Важный результат связан с использованием ГИС-технологий как инструмента исследования, что открывает новые перспективы практического использования запланированных результатов проекта в экономике и социальной сфере, определяет его научную и общественную значимость. Речь идет о создании специализированного ГИС-проекта «Водный режим рек ЕТР и его опасных проявлений». Открытый доступ к накопленной геоинформации предоставит возможность ее практического использования для заинтересованных представителей научного сообщества, специалистов в сфере природопользования, экологической безопасности и охраны окружающей среды, при принятии управленческих решений на федеральном и региональном уровне, а также послужит для удовлетворения информационных потребностей населения. Другая сфера использования результатов – образовательная - формирование научных и научно-педагогических кадров России в области гидрологии, географии, картографии и геоинформатики. Научная группа по результатам реализации проекта предполагает опубликовать в рецензируемых российских и зарубежных научных изданиях не менее: 1 монографии, 50 статей, из них 10 в рецензируемых российских и зарубежных журналах. Они станут основой для подготовки двух диссертаций, войдут в учебные курсы «Гидрология», «Гидрология рек», «Гидрологические прогнозы», «Введение в гидроинформатику») для студентов, магистров и аспирантов Географического факультета МГУ по направлению «Гидрометеорология», а также курсов «Геоинформатика» и «Геоинформационное картографирование» для студентов, магистров и аспирантов Географического факультета МГУ по направлению «Картография и геоинформатика» Предполагается широко освещать результаты исследований в средствах массовой информации (статьи, интервью, телевидение).

В рамках различных научных проектов был проведен сбор и анализ существующей гидрометеорологической информации о водном режиме рек России и его изменении, проведена серия региональных оценок изменений отдельных гидрологических характеристик, выявлено существование достоверных изменений водного режима, по-разному проявляющееся в разных физико-географических условиях (Фролова, Нестеренко, Шенберг, 2010; Джамалов, Фролова и др., 2010, 2012, 2015 и др., Frolova, Alekseevskiy, 2010, Киреева, Фролова, 2011 и др.). Был отработан механизм проведения статистического анализа характеристик стока, проведены предварительные оценки цикличности колебаний стока и выделены репрезентативные периоды для расчета его характеристик. В заявленном проекте найдут применение результаты предыдущих исследований: подготовленная база данных по стоку рек России, осадкам и температуре до 2013 гг.; выполненная региональная оценка стока и ресурсов поверхностных и подземных вод крупных речных бассейнов России (Северная Двина, Волга, Дон, Урал и др.), а также их изменений за последние 30–40 лет; установленные пространственно-временные особенности режима подземных и поверхностных вод в зависимости от ведущих современных факторов и условий; разработанная методика региональной оценки и картирования поверхностного и подземного стока на базе ГИС-технологий (Фролова, Нестеренко, Шенберг, 2010; Джамалов, Фролова и др., 2010, Frolova, Alekseevskiy, 2010, Киреева, Фролова, 2011 и др.). Коллектив исследователей имеет хороший научно-методический задел (публикации, гранты, авторские свидетельства) в заявляемой области и хорошо обеспечен материальными ресурсами (лицензионное программное обеспечение, мощная компьютерная техника, авторские базы данных и др.).