1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Водные ресурсы
  4. T. 50, № 4, 2023

Водные ресурсы, 2023, T. 50, № 4, стр. 477-484

Моделирование водного режима рек с высокой долей ледникового питания (на примере бассейна р. Баксан)

Е. Д. Корнилова a, b, *, И. Н. Крыленко a, b, Е. П. Рец b, Ю. Г. Мотовилов b, Ф. А. Атабиева c, И. И. Кучменова c

a Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
119991 Москва, Россия

b Институт водных проблем РАН
119333 Москва, Россия

c Высокогорный геофизический институт Росгидромета
360030 Нальчик, КБР, Россия

* E-mail: ekaterina.kornilova.hydro@gmail.com

Поступила в редакцию 27.09.2022
После доработки 18.12.2022
Принята к публикации 20.12.2022

Аннотация

Водные ресурсы Северного Кавказа преимущественно зависят от состояния ледников, которые интенсивно теряют массу в последние десятилетия на фоне изменения климата. Результатом дегляциации является не только снижение ледникового стока горных рек, но и изменение внутригодового распределения стока. В данном исследовании описана адаптация программного комплекса ECOMAG для моделирования речного стока в бассейне р. Баксан на основе данных о рельефе, подстилающей поверхности водосбора (почв, растительности) и суточных данных о приземной температуре воздуха, дефиците влажности воздуха и осадках. Калибровка и валидация модели и статистическая оценка эффективности расчетов проводились по данным о расходах воды р. Баксан за 2000–2017 гг. На основе разработанной модели формирования стока в бассейне р. Баксан проведены численные эксперименты по оценке чувствительности характеристик стока к изменению площади оледенения. В зависимости от интенсивности процесса дегляциации сток р. Баксан может снизиться на 10–30% в результате уменьшения ледниковой составляющей, а максимальные расходы воды на 10–15%.

Ключевые слова: горная гидрология, моделирование стока рек, модель формирования стока, ECOMAG, Северный Кавказ.

Список литературы

  1. Золотарев Е.А., Харьковец Е.Г. Эволюция оледенения Эльбруса после малого ледникового периода // Лед и снег. 2012. № 2 (118). С. 15–22.

  2. Морейдо В.М., Калугин А.С. Оценка возможных изменений водного режима реки Селенги в XXI в. на основе модели формирования стока // Вод. ресурсы. 2017. Т. 44. № 3. С. 275–284.

  3. Патент РФ 2 020 622 193. База данных для регионального гидрологического моделирования на территории Российской Федерации. В.М. Морейдо, А.Н. Амербаев. 2020. Бюл. № 11.

  4. Погорелов А.В. Снежный покров Большого Кавказа: Опыт пространственно-временнóго анализа. М.: Академкнига, 2002. 287 с.

  5. Рыбак Е.А., Рыбак О.О. Анализ региональных особенностей структуры водопользования на Северном Кавказе. Ч. 1. Водообеспеченность и водопотребление // Системы контроля окружающей среды. 2021. № 2. Вып. 44. С. 96–105. https://doi.org/10.33075/2220-5861-2021-2-96-105

  6. Bliss A., Hock R., Radić V. Global response of glacier runoff to twenty-first century climate change // J. Geophys. Res.: Earth Surface. 2014. V. 119 (4). P. 717–730. https://doi.org/10.1002/2013JF002931

  7. Chernokulsky A.V., Kozlov F.A., Zolina O.G., Bulygina O.N., Mokhov I.I., Semenov V.A. Observed changes in convective and stratiform precipitation in Northern Eurasia over the last five decades // Environ. Res. Lett. 2019. V. 14. P. 045001. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aafb82

  8. Duethmann D., Bolch T., Farinotti D. et al. Attribution of streamflow trends in snow and glacier melt-dominated catchments of the Tarim River, Central Asia // Water Resour. Res. 2015. V. 51(6). P. 4727–4750. https://doi.org/10.1002/2014WR016716

  9. Gao X., Ye B., Zhang S., Qiao C., Zhang X. Glacier runoff variation and its influence on river runoff during 1961–2006 in the Tarim River Basin, China // Sci. China Earth Sci. 2010. V. 53 (6). P. 880–891. https://doi.org/10.1007/s11430-010-0073-4

  10. Gurtz J., Lang H., Verbunt M., Zappa M. The use of hydrological models for the simulation of climate change impacts on mountain hydrology // Global Change and Mountain Regions. 2005. P. 343–354. https://doi.org/10.1007/1-4020-3508-X_34

  11. Hagg W., Shahgedanova M., Mayer C., Lambrecht A., Popovnin V. A sensitivity study for water availability in the Northern Caucasus based on climate projections // Global and Planetary Change. 2010. V. 73 (3–4). P. 161–171. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2010.05.005

  12. Huss M., Fischer M. Sensitivity of very small glaciers in the Swiss Alps to future climate change // Frontiers Earth Sci. 2016. V. 4. P. 34. https://doi.org/10.3389/feart.2016.00034

  13. Kalugin A.S., Motovilov Y.G. Runoff formation model for the amur river basin // Water Resour. 2018. V. 45 (2). P. 149–159. https://doi.org/10.1134/S0097807818020082

  14. Klok E.J., Jasper K., Roelofsma K.P., Gurtz J., Badoux A. Distributed hydrological modelling of a heavily glaciated Alpine river basin // Hydrol. Sci. J. 2001. V. 46 (4). P. 553–570. https://doi.org/10.1080/02626660109492850

  15. Kornilova E.D., Krylenko I.N., Rets E.P., Motovilov Y.G., Bogachenko E.M., Krylenko I.V., Petrakov D.A. Modeling of Extreme Hydrological Events in the Baksan River Basin, the Central Caucasus, Russia // Hydrology. 2021. V. 8 (1). P. 24. https://doi.org/10.3390/hydrology8010024

  16. Kutuzov S., Lavrentiev I., Smirnov A., Nosenko G., Petrakov D. Volume changes of Elbrus glaciers from 1997 to 2017 // Frontiers Earth Sci. 2019. V. 7. P. 153. https://doi.org/10.3389/feart.2019.00153

  17. Marzeion B., Hock R., Anderson B.A., Bliss A., Champollion N., Fujita K., Huss M., Immerzeel W.W., Kraaijenbrink P.D., Malles J.H., Maussion F., Radic V., Rounce D.R., Sakai A., Shannon S., Wal R.V., Zekollari H. Partitioning the Uncertainty of Ensemble Projections of Global Glacier Mass Change // Earth’s Future. 2020. V. 8 (7). P. e2019EF001470. https://doi.org/10.1029/2019EF001470

  18. Motovilov Y.G., Gottschalk L., Engeland K., Belokurov A. ECOMAG – Regional Model of Hydrological Cycle. Application to the NOPEX Region. 1999. 88 p.

  19. Motovilov Y., Kalugin A., Gelfan A. An ECOMAG-based Regional Hydrological Model for the Mackenzie River basin // EGU General Assembly Conf. Abstracts. 2017. P. 8064.

  20. Omani N., Srinivasan R., Karthikeyan R., Smith P. Hydrological modeling of highly glacierized basins (Andes, Alps, and Central Asia) // Water. 2017. V. 9 (2). P. 111. https://doi.org/10.3390/w9020111

  21. Rahman K., Maringanti C., Beniston M., Widmer F., Abbaspour K., Lehmann A. Streamflow modeling in a highly managed mountainous glacier watershed using SWAT: the Upper Rhone River watershed case in Switzerland // Water Resour. Management. 2013. V. 27 (2). P. 323–339. https://doi.org/10.1007/s11269-012-0188-9

  22. Rets E., Kireeva M. Hazardous hydrological processes in mountainous areas under the impact of recent climate change: case study of Terek River basin // IAHS Publ. 2010. V. 340 (2010). P. 126–134.

  23. Rets E.P., Durmanov I.N., Kireeva M.B. Peak runoff in the north Caucasus: Recent trends in magnitude, variation and timing. // Water Resour. 2019. V. 46 (1). P. 56–66. https://doi.org/10.1134/S0097807819070157

  24. Rets E.P., Durmanov I.N., Kireeva M.B., Smirnov A.M., Popovnin V.V. Past ‘peak water’in the North Caucasus: Deglaciation drives a reduction in glacial runoff impacting summer river runoff and peak discharges // Climatic Change. 2020. V. 163 (4). P. 2135–2151. https://doi.org/10.1007/s10584-020-02931-y

  25. Rets E.P., Dzhamalov R.G., Kireeva M.B., Frolova N.L., Durmanov I.N., Telegina A.A., Telegina E.A., Grigoriev V.Y. Recent trends of river runoff in the North Caucasus // Geogr. Environ. Sustainability. 2018. V. 11 (3). P. 61–70. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2018-11-3-61-70

  26. RGI Consortium. Randolph Glacier Inventory-A Dataset of Global Glacier Outlines. Version 6.0. Global Land Ice Measurements from Space. Boulder, CO, USA, 2017.

  27. Shahgedanova M., Hagg W., Zacios M., Popovnin V. An Assessment of the recent past and future climate change, glacier retreat, and runoff in the caucasus region using dynamical and statistical downscaling and HBV-ETH hydrological model // Regional Aspects of Climate-Terrestrial-Hydrologic Interactions in Non-boreal Eastern Europe. 2009. P. 63–72. https://doi.org/10.1007/978-90-481-2283-7_8

  28. Shahgedanova M., Nosenko G., Kutuzov S., Rototaeva O., Khromova T. Deglaciation of the Caucasus Mountains, Russia / Georgia, in the 21st century observed with ASTER satellite imagery and aerial photography // The Cryosphere. 2014. V. 8 (6). P. 2367–2379. https://doi.org/10.5194/tc-8-2367-2014

  29. Singh V., Jain S.K., Shukla S.K. Glacier change and glacier runoff variation in the Himalayan Baspa river basin // J. Hydrol. 2021. V. 593. P. 125918. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125918

  30. Tashilova A., Ashabokov B., Kesheva L., Teunova N. Analysis of climate change in the Caucasus region: End of the 20th–Beginning of the 21st Century // Climate. 2019. V. 7 (11). https://doi.org/10.3390/cli7010011

  31. Tielidze L.G., Wheate R.D. The greater caucasus glacier inventory (Russia, Georgia and Azerbaijan) // The Cryosphere. 2018. V. 12 (1). P. 81–94. https://doi.org/10.5194/tc-12-81-2018

  32. Toropov P.A., Aleshina M.A., Grachev A.M. Large-scale climatic factors driving glacier recession in the Greater Caucasus, 20th–21st century // Int. J. Climatol. 2019. V. 39 (12). P. 4703–4720. https://doi.org/10.1002/joc.6101

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Водные ресурсы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал