Особенности многолетних изменений годового и сезонного стока рек бассейна Лены Георгиади А.Г., Кашутина Е.А. Институт географии РАН, Старомонетный пер., - презентация

1 Особенности многолетних изменений годового и сезонного стока рек бассейна Лены Георгиади А.Г., Кашутина Е.А. Институт географии РАН, Старомонетный пер., Москва, Россия

2 В настоящем исследовании основное внимание уделяется анализу особенностей многолетних фаз изменений годового и сезонного стока реки Лены, ее основных притоков и средних рек. дренирующих водосбор одного из крупнейших речных бассейнов криолитозоны Северной Евразии (площадь бассейна км2, длина 4400 км, а средний расход воды м3/с) с многолетнемерзлыми грунтами и тонким активным (сезонно- талым) слоем. Более двух третей территории водосбора занято сплошной вечной мерзлотой и лишь на крайнем юго-западе региона многолетнемерзлые породы отсутствуют. Особое внимание уделено текущей фазе повышения стока, исследованию степени синхронности наблюдавшихся изменений, а также оценке вклада основных притоков Лены в изменение стока в замыкающем ее створе. Оценивается также роль Вилюйского водохранилища в многолетних изменениях годового и сезонного стока Лены.

3 Синхронность многолетних изменений годового стока рек России

4 Seasonal thawing (active layer) and freezing layers (red color), m (Fedorov et al.)

5 Основные гидрологические сезоны

6 Сезонная структура речного стока Река Речной стока за год, % Речной сток за зимний период (XI- IV), % Речной сток за теплый период (V- X), % Речной сток за период высокого стока (V-VIII), % Юкон Макензи Нельсон Северная Двина Печора Обь Енисей Лена Колыма Индигирка

7

8 Многолетние фазы изменений годового и сезонного стока реки Лены и ее основных притоков

9 Вилюйская ГЭС

10 О начале последней фазы многолетних гидроклиматических изменений Критерии определения сроков начала последней многолетней фазы изменений. Климатические критерии.

11

12

13

14

15 K. Matsuura, C. Willmott, 2009 (

16 Многолетние изменения среднебассейновой среднегодовой температуры воздуха крупнейших речных бассейнов мира, , the Climatic Research Unit (CRU) of the University of East Anglia (UK)

17

18

19 Синхронность многолетних изменений среднебассейновой среднегодовой температуры воздуха крупнейших бассейнов мира, , the Climatic Research Unit (CRU) of the University of East Anglia (UK)

20 Синхронность многолетних изменений среднебассейновой среднегодовой температуры воздуха крупнейших бассейнов мира, , the Climatic Research Unit (CRU) of the University of East Anglia (UK)

21 Критерии определения сроков начала последней многолетней фазы изменений Гидрологические критерии

22

23

24 Критерии определения сроков начала последней многолетней фазы изменений Статистические критерии

25 Критерий ЧТО ОЦЕНИВАЕТСЯ ЧТО ОЦЕНИВАЕТСЯ Среднее значение Среднее квадра- тическое отклонениеКоэффициентавтокор-реляцииТренд Линейный (монотонный) ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ* ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ* 1Стьюдента+ 2Стьюдента* с учетом автокорреляции+ 3Фишера+ 4Фишера* с учетом автокорреляции+ 5Критерий Андерсона (внутрирядная, межбассейновая- межстанционная)+ 6Фишера**+ 7Фишера* с учетом автокорреляции+

26 НЕПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ НЕПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ 1 Вилкоксона+ 2 Спирмен+ 3 G критерий Кохрена+ 4 Манн-Кендалл+ 5 Манн-Кендалл* с учетом автокорреляции+ 6 Pettitt Homogeneity test 7 Колмогоров- Смирнов distribution Проверка стат. распределения на нормальность Уровень значимости критериев 5% (0.05) *Условие обоснованности использования параметрических критериев – нормальное распределение исследуемой характеристики.

27 Синхронность многолетних изменений годового и сезонного стока Метод классификации Agglomerative Hierarchical Clustering (AHC) Этот метод позволяет провести классификацию рек по степени синхронности (сходства) многолетних изменений речного стока на основе межбассейновой парной корреляции рядов данных.

28 Пример дендрограммы классификации годового стока избранных рек бассейна Лены

29 Разностно-интегральные кривые годового стока рек, r=0.65

30 Степень синхронности многолетних изменений годового стока и стока в основные сезоны года весьма неоднородна по территории бассейна Лены и меняется в течение гг. Наиболее синхронно в разных частях бассейна происходят циклические изменения годового стока. Затем по степени убывания синхронности следуют (за исключением некоторых рек) речной сток летне-осеннего периода, половодья, а наиболее асинхронно происходят изменения зимнего стока.

31 Синхронность годового стока рек бассейна Лены

32 Синхронность стока половодья рек бассейна Лены

33 Синхронность стока летне-осеннего периода рек бассейна Лены

34 Синхронность зимнего стока рек бассейна Лены

35 Влияние Вилюйского водохранилища на многолетние изменения годового и сезонного стока Лены

36 Период заполнения Вилюйского водохранилища гг.

37

38

39

40

41 Особенности изменений стока в условиях текущего потепления климата

42 Река, пункт Река, пункт Статистически значимые различия характеристик* Статистически значимые различия характеристик* Годового стока Зимнего стока (XI-IV) Стока за многоводный период года (V-VIII) Среднемного- летнее значениеCv значениеCv значениеCv Юкон, Иглсон + Макензи, Арктик Ред ривер Нельсон, Келси - Северная Двина, Абрамково Печора, Усть-Цильма Обь, Салехард + Енисей, Игарка +++ Лена, Кюсюр +++ Колыма, Колымское ++ Индигирка, Воронцово +++ Изменения характеристик речного стока в период современного потепления климата ( гг.) в сравнении с периодом от начала наблюдений до 1980 г.

43 Изменение годового стока и его сезонной структуры (в %) в гг. по сравнению с гг. Колонки диаграмм (слева направо): 1 – годовой сток, 2 – сток зимнего сезона (ноябрь-апрель), 3 – сток половодья (май-июнь), 4 – летне-осенний сезон (июль- октябрь) 1) Лена, Крестовский, 2) Лена, Кюсюр, 3) Марха, Малыкай, 4) Вилюй, Хатырык-Хомо, 5) Витим, Бодайбо, 6) Олёкма, Куду-Куель, 7) Учур, Чульбю, 9) Алдан, Охотский Перевоз, 10) Амга, Буяга

44 Вклад основных притоков Лены в изменение стока в ее замыкающем створе

45 385 тыс. км 2

46 НомерРека-створ ГодXI-IVV-VIVII-X R2 ( ) - R1 ( ) R2 ( ) - R1 ( ) R2 ( ) - R1 ( ) R2 ( ) - R1 ( ) км 3 % % % % 1 Лена – Табага 16,87,73,517,78,59,55,04,6 2 Алдан – Верхоянский Перевоз 9,55,74,052,54,25,53,03,8 3 Вилюй-Хатырык - Хомо 6,815,110,7537-1,1-4,3-1,6-9,3 4Лена-Кюсюр22,44,313,940,69,84,7-1,3-0,5 5 Сумма строк ,118,111,56,4 Отклонения годового и сезонного стока р. Лена и ее основных притоков, осредненных за период R2 ( гг.), от их соответствующих значений, осредненных за период R1 ( гг.)

47 Многолетние изменения 10-летних скользящих средних годового речного стока (Q) Оби-1, Лены – 2 и Енисея - 3, индекса Северо-Атлантического колебания (NAO) – 4 и глобальной температуры воздуха (Т) - 5

48 Выводы 1.В низовьях Лены и ее основных притоков наиболее отчетливо проявляются долговременные фазы снижения и повышения зимнего стока. Синхронные с ними многолетние фазы изменения годового стока и стока других сезонов характерны для Лены выше Якутска и на Алдане. 2.На характер фаз многолетних изменений зимнего стока Лены в низовье существенное воздействие оказало создание Вилюйского водохранилища, которое привело к смещению последней фазы повышения стока этого сезона на более ранние годы. 3.Степень синхронности многолетних изменений годового стока и стока в основные сезоны года весьма неоднородна по территории бассейна Лены и меняется в течение гг. Наиболее синхронно в разных частях бассейна происходят циклические изменения годового стока. Затем по степени убывания синхронности следуют (за исключением некоторых рек) речной сток летне-осеннего периода, половодья, а наиболее асинхронно происходят изменения зимнего стока. 4.Современное региональное потепление климата началось на рубеже годов. 5.С этим потеплением регионального климата связана последняя фаза многолетних изменений речного стока, которая проявилась весьма неоднородно в бассейне Лены.

49

50 Is Anything ReallyMoving … or is it just an Illusion?

51 Синхронность многолетних изменений среднебассейновой среднегодовой температуры воздуха крупнейших бассейнов мира, , the Climatic Research Unit (CRU) of the University of East Anglia (UK)