Igor A. Shiklomanov, Jeanna A. Balonishnikova, and Vladimir Yu. Georgiyevsky State Hydrological Institute, St. Petersburg, Russia Влияние изменений климата. - презентация

1 Igor A. Shiklomanov, Jeanna A. Balonishnikova, and Vladimir Yu. Georgiyevsky State Hydrological Institute, St. Petersburg, Russia Влияние изменений климата на водные ресурсы и гидрологический режим на территории России Effects of Climate Change on Hydrology and Water Resources for the Russian territories

2 Contents Современные изменения водных ресурсов и водного режима рек России; Возможные в перспективе изменения водных ресурсов и водного режима в результате глобального изменения климата Социально- экономические последствия Modern changes in water resources and water regime of Russian rivers; Probable future changes in water resources and water regime due to the global warming; Social and economic consequences of these changes. Рассматриваемые вопросы

3 Hydrological regime, as an indicator of climate Речной сток – результирующая характеристик водосбора и климатических параметров; Динамика естественного гидрологического режима – интегральная характеристика изменений комплекса метеорологических параметров, т.е. климата River runoff is a combined characteristic of the watershed and climate parameters; Dynamics of natural hydrological regime is an integrated characteristic of changes in the complex of meteorological parameters, namely of the climate. Гидрологическийрежим, как индикатор климата Гидрологический режим, как индикатор климата

4 Районирование территории России Hydro-climatological regions of the territory of Russia

5 Динамика водных ресурсов р.Волги и основных ее притоков Dynamics of water resources of the Volga River and its major tributaries Volga Oka Kama

6 Динамика водных ресурсов крупнейших рек Сибири и Севера ЕТР Dynamics of water resources of the largest rivers in Siberia and Northern European Territory of Russia European Territory of Russia Yenisey Ob LenaKolyma Pechora Severnaya Dvina

7 Сток по годам шести крупнейших рек Севера и Сибири за период гг. за период гг. Annual discharge of the six largest rivers of the North and Siberia in

8 Динамика водных ресурсов в бассейнах р.Дон, р.Иртыш и в верховьях р.Обь Dynamics of water resources in the basins of the Don and Irtysh Rivers and the upper reaches of the Ob River Don Irtysh Ob

9 Federal region Local water resources, km3/yrChange in local water resources km 3 /yr% Central North-West Southern51,158,97,815 Volga Ural Siberia Far-East Russian Federation Водные ресурсы по Федеральным округам России за различные периоды Water Resources by Federal Regions of Russiafor Different Time Periods Water Resources by Federal Regions of Russia for Different Time Periods

10 Карта-схема аномалий годового стока рек (% от нормы) за период гг. (% от нормы) за период гг. Diagram of anomalies in annual river discharge (% of the normal) in

11 Карта-схема аномалий зимнего стока рек (% от нормы) за период гг. (% от нормы) за период гг. Diagram of anomalies in winter river discharge (% of the normal) in

12 Многолетняя динамика зимнего стока (м 3 /с) рек лесной зоны Европейской территории России Long-term dynamics of winter river discharge (m 3 /s) in the forest zone of European Russia Jug Mologa Unzha Vyatka Upper VolgaOka

13 Многолетняя динамика зимнего стока (м 3 /с) рек лесостепной зоны Европейской территории России Long-term dynamics of winter river discharge (m 3 /s) in the forest-steppe zone of European Russia Sosna Syzran Sviyaga Tereshka Bol. CheremshanSok

14 Многолетняя динамика зимнего стока (м 3 /с) рек степной зоны Европейской территории России Long-term dynamics of winter river discharge (m 3 /s) in the steppe zone of European Russia Bol. Kinel Elan Medveditsa Dema Samara Sakmara

15 Динамика стока зимних месяцев в XX столетии Runoff dynamics in winter months of 20-th century Unzha January Oka January Unzha February Oka February

16 Динамика уровней грунтовых вод по данным ВБС Dynamics of groundwater levels based on the data of the Water- Balance stations

17 Карта-схема аномалий летне-осеннего стока рек (% от нормы) за период гг. (% от нормы) за период гг. Diagram of anomalies in summer-autumn river discharge (% of the normal) in

18 Карта-схема аномалий весеннего стока рек (% от нормы) за период гг. (% от нормы) за период гг. Diagram of anomalies in spring river discharge (% of the normal) in

19 Приток к Цимлянскому водохранилищу Annual distribution of water inflow to the Tsimlyansk Reservoir on the Don river

20 Хронологический график максимальных уровней воды р.Лена у г.Ленск, обусловленных заторами льда Chronology of maximum water levels caused by ice blockage on the Lena River near the city of Lensk Lensk: May 18, 2001

21 Максимальные расходы воды в бассейне р.Кубани Maximum water discharge in the Kuban river basin Barsukovskaya: June 22, 2002

22 Многолетний ход наивысших уровней воды на Северо-Западе ЕТР Long-term dynamics of the highest water levels in the North-West Russia Ilmen lake Tikhvinka river

23 Характеристики изменения ситуации с наводнениями на реках регионов России за период гг. В числителе число речных участков в %, где отмечен рост наивысшего уровня воды; в знаменателе средний и наибольший прирост наивысшего уровня в % от амплитуды. Characteristics of the changing flood situation on Russian rivers in The numerator is the number of river sites (%) with indication of increased peak water levels; the denominator is the average and maximum increase in the peak levels (% of amplitude). the denominator is the average and maximum increase in the peak levels (% of amplitude).

24 Тенденции изменений максимальной толщины ледяного покрова на крупных реках АТР Trend of maximum ice cover thickness on large rivers of the Asian territory of Russia ObYenisey Lena

25 Оценка возможных в перспективе изменений стока рек Учет происходящих в последние десятилетия климатообусловленных изменений водного режима рек; Воднобалансовая модель ГГИ; Калибровка модели по данным наблюдений до конца 1970-х гг.; Проверка адекватности модели по независимым данным наблюдений за последние два десятилетия; Моделирование стока со входными климатическими характеристиками, полученными по моделям общей циркуляции атмосферы и палеоклиматическим сценариям; Анализ результатов расчетов, обоснование выводов Analysis of modern changes in the rivers water regime caused by climate change; Use of the SHI water-balance model; Calibration of the model using data observed till the end of 1970-ies; Verification of the model adequacy using data observed during last two decades; Runoff modeling with climatic inputs derived from GCMs and paleoclimatic scenarios; Analysis of results, conclusions Assessment of probable runoff changesin the future Assessment of probable runoff changes in the future

26 River Long-term average water resources, mm Changes in water resources mm% Pechora404348% Mezen355195% Severnaya Dvina305124% Neva27952% Luga22731% Dnieper* % Desna* % Don72-2-3% Volga183179% Ural43410% Ob13543% Yenisey244166% Lena % Olenek169159% Yana129118% Indigirka % Kolyma197158% Изменения водных ресурсов рек России на уровень гг. по сценарию HadCM3/А2 Changes in water resources of Russias rivers in according to the scenario HadCM3/A2 * - Russian part

27 Autors, yearClimate scenarioBasinChanges in discharge (inflow) % annualwinter Miller and Russel, 1992CCC GISS 2xCO 2 Yenisey Lena, Ob, Kolyma Shiklomanov, A.I. 1994, 1997 AARI SHI 2 0 С Yenisey 961 SHI 4 0 С15325 GFDL 2xCO UKMO 2xCO Georgiyevsky, Vladimir et al SHI GFDL 2xCO 2 UKMO Inflow to the Barents Sea Arnell, N 1999 UK HadCM2 HadCM3 6 scenarios for 2050 Yenisey6-14 Lena12-25 Ob3-10 Kolyma30-40 Mackenzie12-20 Ukon20-30 Miller and Russel, 2000 GISS CO % by 2100 Inflow to the Arctic Ocean 12 Rivers of Eurasia9 Rivers of N.America23 Ожидаемые в перспективе изменения стока крупнейших Арктических рек и притока в СЛО в условиях глобального потепления (по данным различных авторов) Future Changes in the discharge of the largest Arctic Rivers and in inflow to the Arctic Ocean under global warming (by the data of different authors) Autors, yearClimate scenarioBasin Changes in discharge (inflow) % annualwinter Aroa & Bayer 2001 CGCM Yenisey18 Lena19 Ob-12 Mackenzie20 Ukon10 Georgievsky, V. et.al SHI HadCM3Lena12 Mokhov, I. & Hon 2002, 2003 IFA RAS HadCM3 ECHAM4 Yenisey8 Lena22-24 Ob3-4 Manabe & Wetherold 2003 USA IS92a by Ukon20,5 Mackenzie20,8 Yenisey13,4 Lena12,3 Ob20,6 Arnell, N 2004 UK Ensemble 6 models by 2080 А2 emission В2 emission Total inflow to the Arctic Ocean24 18

28 Прогноз изменений стока на гг (в % по отношению к условно-естественному периоду) Forecast of changes in discharge in (% of the conventional natural period) Номера регионов соответствуют гидроклиматическим регионам Обозначения: Годовой сток Зимний сток Весенний сток Летний сток Numbers of regions correspond to hydro-climatic regions Symbols: Annual discharge Winter discharge Spring discharge Summer discharge

29 Современные и ожидаемые изменения среднего годового притока воды к водохранилищам крупнейших ГЭС по районам Current and expected changes in mean annual water inflow to reservoirs at large hydro- electric plants by regions Number of region (Fig. 2.2) Name of reservoir (type of inflow) Period with stationary climate Changes in water inflow in to its value for stationary period Probable changes in inflow in to its value for the period of stationary climate, % 1 Nizhne-Tulomskoye (lateral) (5-10) Verkhnesvirskoye (total) (5-10) 2 Volkhovskoye (total) (10-15) 3 Sheksninskoye (total) (10-15) Rybinskoye (lateral) (10-15) Ivankovskoye (total) (10-15) Uglichskoye (lateral) (10-15) Gorkovskoye (lateral) (10-15) 5 Tsimlyanskoye (total) (0-5) Krasnodarskoye (total) (0- 5) 6 Volgogradskoye(lateral) (10-15) Kamskoye (total) (10-15) Votkinskoye (lateral) (10-15) Number of region (Slide 4) Name of reservoir (type of inflow) Period with stationary climate Changes in water inflow in to its value for stationary period Probable changes in inflow in to its value for the period of stationary climate, % 6 Cheboksarskoye (lateral) (10-15) Kuibyshevskoye (lateral) (10-15) Saratovskoye (lateral) (10-15) Iriklinskoye (total) (10-15) Pavlovskoye (total) (10-15) 9 Novosibirskoye (total) (5-15) 10 Sayano-Shushenskoye (total) Irkutskoye (total) (0-10) Bratskoye (lateral) (0-5) Ust-Ilimskoye (lateral) (0-5) 11 Krasnoyarskoye (lateral) (0-5) 12 Vilyuiskoye (total) (5-15) 13 Kolymskoye (total) (0-5) 14 Zeiskoye (total) (0-5)

30 Внутригодовое распределение притока к Цимлянскому водохранилищу при различных климатических сценариях Annual distribution of water inflow to the Tsimlyansk Reservoir (Don river) under various climate scenarios

31 Характеристики изменения ситуации с наводнениями на реках регионов России к гг. В числителе увеличение числа речных участков, где будет рост наивысших уровней с наводнениями в %, и частоты наводнений (число раз), где будет рост наивысших уровней с наводнениями в %, и частоты наводнений (число раз), в знаменателе средний и наибольший прирост наивысшего уровня в % от амплитуды Characteristics of changes in flood situations on the rivers of Russia by The numerator represents increase in the number of river plots where will be rise of maximum stages with floods in % and of flood frequency (number of cases); where will be rise of maximum stages with floods in % and of flood frequency (number of cases); the denominator represents average and maximum increase of maximum stage in % of amplitude

32 Предварительные выводы о возможных изменениях стока рек России в первой половине XXI столетия Preliminary conclusions on probable changes in river runoff in Russia in the first half of XXI century В соответствии с выполненными в ГГИ оценками, а также результатами, полученными в научных центрах России (ГГО, ИФА АН, ААНИИ), Великобритании и США следует ожидать увеличения водных ресурсов (годового стока) рек: Северной Двины, Печоры, Оби, Енисея, Лены; На преобладающей части бассейна Волги наиболее вероятно увеличение водности, повышение годового стока в устье будет находиться в пределах 10%; Для юго-западной части ЕТР перспективные оценки стока носят противоречивый характер, по отдельным сценариям здесь возможно уменьшение годового стока на 15-20% According to assessments of the SHI, as well as to results acquired in scientific centers of Russia (MGO, IFA RAS, AARI), UK and USA, increase of water resources is anticipated in the basins of Severnaya Dvina, Pechora, Ob, Yenisey and Lena; At the most part of the Volga basin an increase of water resources is mostly probable, growth of annual runoff by 10% is expected in the Volga mouth; For the South-West part of European territory of Russia perspective assessments of runoff changes are quite discrepant, according to several scenarios decrease of annual runoff by 15-20% is possible.

33 Задачи научных исследований Развитие и совершенствование комплексного мониторинга – системы наблюдений за климатом (прежде всего за осадками), гидрологическими характеристиками, водными ресурсами и их использованием на всей территории России; Разработка более надежных и детальных климатических сценариев на ближайшую перспективы, адаптированных к различным регионам России; Развитие экспериментальных и теоретических исследований для совершенствования моделей формирования речного стока, позволяющих надежно оценивать для всех регионов страны возможные последствия изменений климата и хозяйственной деятельности на водосборах; Изучение, оценка и прогноз влияния изменений водных ресурсов и гидрологического режима на окружающую среду, экономику и благосостояние населения Tasks for scientific investigations Expansion and improvement of complex monitoring – the system of observing climate (primarily precipitation), hydrological characteristics, and water resources and their use on the territory of Russia ; Development of more reliable and detailed climatic scenarios for the nearest decades adapted for different regions of Russia; Improvement of experimental and theoretic studies for improvement of the models of river runoff generation, which would allow reliable assessments of consequences of climate change and economic activities for all regions of Russia; Study, assessment, and forecasting of the influence of changes in water resources and the hydrological regime on the environment and socio-economic conditions

34 Спасибо за внимание Thank you for your attention