Моделирование речного стока в бассейне реки Лены на основе гидрологически-корректной цифровой модели рельефа

Автор: Крылова Алла Ивановна, Лаптева Наталья Александровна

Журнал: Проблемы информатики @problem-info

Рубрика: Прикладные информационные технологии

Статья в выпуске: 4 (49), 2020 года.

Бесплатный доступ

В данной статье представляются результаты численного моделирования гидрографов речного стока и многолетней динамики стока в бассейне реки Лены с использованием данных реанализа MERRA за период 1985-2005 гг. На основе новой версии климатической линейной гидрологической модели для расчета гидрографа стока в замыкающем створе Кюсюр реки Лены трансформация поверхностного и подземного стоков для каждой расчетной ячейки водосбора с учетом времени добегания воды по ячейке выполняется по линейной двухнараметричеекой модели Калинина-Милюкова, а для расчета трансформации стока в речной сети используется линейная модель формирования водного баланса в русловой сети. Проведено построение новой схематизированной модельной гидрографической сети бассейна реки Лены на основе гидрологически-корректной цифровой модели рельефа разрешением (1/3)° х (1/3)°, полученной но данным SRTM30 и GTOPO30. Данные о расходе воды из архива R-ArcticNET позволили промоделировать естественный и зарегулированный режимы речного стока реки Вилюй. Результаты моделирования показали сезонное регулирование Вилюйским водохранилищем нижних течения рек Вилюя и Лены. Модельная межгодовая изменчивость стока содержит небольшой линейный тренд в замыкающем створе Кюсюр, что может говорить об отклике речного стока на климатические изменения в период 1985-2005 гг., но по сравнению с трендом, полученным по данным измерений, он достаточно мал. Оценки результатов моделирования месячного стока, полученные по двум статистическим критериям соответствия рассчитанных и измеренных значений стока, оказались близкими по эффективности расчетов с оценками результатов, полученных по гидрологической модели VIC и по модели тепло- и влагообмена подстилающей поверхности суши с атмосферой SWAP.

Еще

Численное моделирование, речной сток, бассейн реки лены, гидрологически-корректная модель рельефа, линейная климатическая модель, гидрограф стока, глобальная база данных, стоковые станции

Короткий адрес: https://sciup.org/143178103

IDR: 143178103   |   DOI: 10.24411/2073-0667-2020-10016

Список литературы Моделирование речного стока в бассейне реки Лены на основе гидрологически-корректной цифровой модели рельефа

  • Stocker, Т. F., Qin D., Plattner G.-K., Tignor \!.. Allen S. К., Boschung J., Nauels A., Xia Y., Вех V. and Midglev P. M. (eds.) Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. 2013.
  • Георгиади А. Г., Коронкевич H. И., Милюкова И. П., Кислов А. В., Анисимов О. А., Бара-банова Е. А., Кашутина Е. А., Бородин О. О. Сценарная оценка вероятных изменений речного стока в бассейнах крупнейших рек России. Ч. 1. Бассейн реки Лены. М.: Макс Пресс, 2011.
  • Гусев Е. \!.. Насонова О. Н., Джоган Л. Я. Физико-математическое моделирование многолетней динамики суточных значений речного стока и снегозапасов в бассейне р. Лены // Водные ресурсы. 2016. Т. 43. № 1. С. 24-36.
  • Георгиади А. Г., Коронкевич Н. И., Барабанова Е. А., Кашутина Е. А., Милюкова И. П. О вкладе климатических и антропогенных факторов в изменения стока крупных рек Русской равнины и Сибири //ДАН. 2019.Т. 488. № 5. С. 539-544.
  • Кузин В. И., Лаптева Н. А. Математическое моделирование климатического речного стока из Обь-Иртышского бассейна // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т.25. № 6. С. 539-543.
  • Кузин В. И., Лаптева И. А. Математическое моделирование стока основных рек Сибири // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 6. С. 525-529.
  • Kanae S., Nishio К., Oki Т., Musiake К. Hvdrograph estimations by flow routing modeling from AGCM output in major basins of the world //Annual J. Hydraulic Engineering. 1995. V. 39. P. 97-102.
  • Oki Т., Nishimura Т., Dirmever P. Assessment of annual runoff from land surface models using Total Runoff Integrating Pathways (TRIP) //J. Meteorol. Soc. Of Japan. 1999. V. 77, N IB. P. 235-255.
  • Rienecker M. M.. Suarez M. J., Gelaro R., Todling R., Bacmeister J., Fiu E., Bosilovich M. G., Schubert S. D., Takacs Г., Kim G.-K., Bloom S., Chen J., Collins D., Conatv A., A. da Silva, et al. MERRA: NASA's Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications. //J. Climate. 2011. V. 24. P. 3624-3648. doi:10.1175/JCLI-D-ll-00015.1
  • [Электрон. Pec.]: https://gmao.dsfc.nasa.gov/reanalysis/MERRA.
  • Hagemann S., Dumenil L. A parametrization of the lateral waterflow for the global scale // Climate Dynamics. 1998. V. 14. P. 17-31.
  • Болыпиянов Д. Ю., Макаров А. С., Шнайдер В., Штоф Г. Происхождение и развитие дельты реки Лены. СПб.: AAIIIIII. 2013.
  • [Электрон. Рес.]: http://www.r-arcticnet.sr.unh.edU/v4.0/index.html.
  • Мостахов С. Е. Река Лена. Якутск: Якут. кн. изд-во, 1972.
  • [Электрон. Рес.]: http://dds.cr.usgs.gov/srtm/version2_l/.
  • Surfer8. User'sGuide. Contouringand 3DSurfaceMappingforScientist and Engineers. — Golden Software Inc., 2002.
  • Дэвис Дж. С. Статистический анализ данных в геологии. Кн. 2. М.: Недра. 1990.
  • Tan Q., Xu X. Comparative analysis of spatial interpolation methods: An experimental study // Sensors k, Transducers Journal. 2014. V. 165, Is. 2. P. 155-163.
  • Минеев А. Л., Кутинов Ю. Г., Чистова 3. Б., Полякова Е. В. Подготовка цифровой модели рельефа для исследования экзогенных процессов северных территорий Российской Федерации // Журн. Пространство и Время. 2015. Вып. № 3 (21). С. 278-291.
  • Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. Под ред. Корзун В. И.(пред.) и др. Л.: Гидрометеоиздат. 1974.
  • Oki Т., Sud Y. С. Design of total runoff integrating pathways (TRIP) — a global river channel network // Earth Interactions. 1998. V. 2. P. 1-36.
  • Krvlova A. I., Lapteva X. A. Reproduction of runoff hvdrograph in the Lena River basin with a hydrologicallv correct digital elevation model // Bull. Xov. Сотр. Center. Xumerical Modeling in Atmosphere, Ocean, and Environment Studies. X 17. 2019. P. 51-58.
  • Hagemann S., Dumenil Gates L. Validation of the hvdrological cycle of ECMWF and XCEP reanalvses using the MPI hvdrological discharge model //J. Geophvs. Res. 2001. V. 106. X D2. P. 1503-1510.
  • Магрицкий Д. В. Факторы и закономерности многолетних изменений стока воды, взвешенных наносов и теплоты на нижней Лене и Вилюе // Вест. Моск. Ун-та. 2015. Сер. 5. География. № 6. С. 85-95.
  • Ye В., Yang D., Kane D. L. Changes in Lena River streamflow hydrology: human impacts versus natural variations // Water Resources Research. 2003. V. 39. X 7, 1200, doi: 10.1029/ 2003WR001991.2003.
  • Lammers, R. В.; Shiklomanov, A. I.; Vorosmartv, C. J.; Fekete, В. M.: Peterson, B. J. Assessment of contemporary Arctic river runoff based on observational discharge records //J. Geophvs. Res. 2001. V. 106. X D4. P. 3321-3334. doi:10.1029/2000JD900444.
  • Shamseldin A. Y., O'Connor К. M. Xon-linear neural network technique for updating of river flow forecasts // Hydrology and Earth System Sciences. 2001. V. 5. X 4. P. 577-597.
  • Xash J. E. and Sutcliffe J. V. River flow forecasting through conceptual models. Part 1. A discussion of principles // J. Hvdrol., 1970. V. 10. X 3. P. 282-290.
  • Liang X., Lettenmaier D. P., Wood E. F., Burges S. J. A simple hydrologicallv based model of land surface water and energy fluxes for GCMs //J. Geophvs. Res. 1994. V. 99 (D7). P. 14415-14428.
  • Su F., Adam J. C., Bowling L. C., Lettenmaier D. P. Streamflow simulations of the terrestrial Arctic domain // J. Geophvs. Res. 2005. V. 110. X D08112. doi:10.1029/2004JD005518.
  • Гусев E. M., Насонова О. H. Моделирование процессов тепловлагообмена суши с атмосферой в локальном масштабе для территорий с многолетней мерзлотой // Почвоведение. 2004. Xs 9. С. 1077-1092.
  • Гусев Е. \!.. Насонова О. Н. Моделирование тепло и влагообмена поверхности суши с атмосферой. М.: Наука, 2010.
  • Аполлов Б. А., Калинин Г. П., Комаров В. Д. Курс гидрологических прогнозов. Л.: Гидрометеоиздат. 1974.
Еще
Статья научная