Влияние климатических изменений на внутригодовое распределение стока Верхней Колымы

Ушаков М.В. Влияние климатических изменений на внутригодовое распределение стока Верхней Колымы // Общество. Среда. Развитие. – 2021, ¹ 2. – С. 86–89.

Общество. Среда. Развитие № 2’2021

На планете идет процесс глобального потепления климата, который влияет и на гидрологический режим. Эти изменения более отчетливо стали проявляться в конце XX столетия [5; 9; 10; 16]. Изучению роли климатических транформаций гидрологического режима северных рек посвящено много работ [3; 1; 11; 13; 14].

Цель настоящей работы – исследовать изменения внутригодового распределения стока рек Верхней Колымы, вызванные глобальным потеплением.

В настоящей работе под Верхней Колымой понимается бассейн р. Колымы до плотины Колымской ГЭС (площадь водосбора 61 500 км2).

Довольно детально годовой сток рек рассматриваемой территории рассматривался в работах [6; 12]. В [6] впервые было дано подробное описание гидрологиче- ского режима рек Северо-Востока СССР. В исследовании [12] был проведен анализ пространственно-временных колебаний годового стока, предложены формулы по определению среднегодовых расходов воды различной обеспеченности на неизученных реках Магаданской области. Изучением климатических изменений внутригодового распределения стока рек Верхней Колымы еще никто не занимался.

Климат здесь резко континентальный. Среднегодовые температуры воздуха лежат в пределах –10 ÷ –15°C [4]. Для этой зоны характерна холодная малоснежная зима, короткое лето [7]. Распространение многолетнемерзлых пород сплошное [2].

В теплую часть года (май-октябрь) протекает основная масса воды (95–99%) [6]. Весеннее половодье проходит в мае-начале июля, дождевые паводки наблюдаются

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18–05–60036.

в июне-сентябре. В октябре реки начинают замерзать. Большинство малых и средних рек зимой промерзают до дна. Освобождение рек ото льда происходит в мае, иногда в начале июня.

Материалы и методы

Изменения во внутригодовом распределении стока рек Верхней Колымы можно изучать по многолетним рядам месячного притока воды к водохранилищу Колымской КЭС. Регулярно пополняемая база данных по притоку имеется в Фонде научно-оперативных материалов по гидрологическим прогнозам Колымского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

О климате в бассейне Верхней Колымы можно судить по метеорологической станции Сусуман. Многолетние данные о температуре воздуха и атмосферных осадках по этой станции взяты на сайте Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации – Мирового центра данных [1].

Исследование проводилось путем сравнения среднемноголетних значений гидрометеорологических характеристик, рассчитанных по двум периодам: 1934– 1980 и 1981–2020 гг. Анализировались временные графики на наличие тренда. Статистическая значимость изменений определялась по критерию Стьюдента.

Разделение водохозяйственного года на периоды и сезоны производилось в соответствии с [8].

Результаты и их обсуждение

Сравнение среднемноголетних значений среднегодовой температуры воздуха и годовой сумме атмосферных осадков в г. Сусумане, а также годового притока воды к водохранилищу Колымской ГЭС, рассчитанных по рядам до 1980 г. и после (табл. 1), выявило рост этих характеристик. Так, водность Верхней Колымы за последние четыре декады увеличилась на 12,8%. Восходящие тренды можно видеть на рис. 1. Статистическая значимость трендов оценивалась при помощи критерия Стьюдента при уровне значимости 5%.

Сравнивая внутригодовое распределение стока Верхней Колымы за водохозяйственный год до 1980 г. и после (табл. 2, 3), можно заметить, что «норма» стока за лимитирующий период существенно выросла – на 37,9%, причем этот прирост произошел главным образом в нелимитирующий сезон. В нелимитирующий период и лимитизирующий сезон увеличение стока не столь значительно.

Таблица 1

Климатические изменения некоторых гидрометеорологических характеристик в бассейне Верхней Колымы

Характеристика (годы наблюдений)	Среднемноголетнее значение		н U 0 ь к Ви К
	до 1980 г.	после 1980 г.
Среднегодовая температура воздуха в г. Су-сумане, °С (1966–2019)	-13,0	-11,6	1,4
Годовая сумма осадков в г. Сусумане, мм (1966–2019)	278	294	16
Годовой приток воды к водохранилищу Колымской ГЭС, км3 (1966–2020)	14,9	16,8	1,9

Тут будет уместным вспомнить, что под нелимитирующим периодом понимается часть года, когда в реки регулярно поступают порции влаги, достаточные для их использования. А в нелимитирующий период поступление достаточных объемов воды в речную сеть эпизодическое. Этот период делится на нелимиитирующий и лиимтиру-ющий сезоны. В лимитирующий сезон реки питаются лишь запасами подземных вод и их недостаточно для полноценного использования. Поэтому человечество издревле занимается регулированием речного стока путем создания прудов, водохранилищ.

Более детально о внутригодовом распределении стока можно судить по рис. 2. Почти во все месяцы сток увеличился на 14–50%. Лишь, в июне, июле он умень-

Таблица 2

Таблица 3

Внутригодовое распределение стока Верхней Колымы за 1981–2020 гг.

Нелимитирующий период (май-июль)	Лимитирующий период (август-апрель)
10,1 км3	6,70 км3
	Нелимитирующий сезон (август-сентябрь)	Лимитирующий сезон (октябрь-апрель)
	5,97 км3	0,73 км3

Среда обитания

Внутригодовое распределение стока Верхней Колымы за 1934–1980 гг.

Нелимитирующий период (май-июль)	Лимитирующий период (август-апрель)
9,85 км3	4,86 км3
	Нелимитирующий сезон (август-сентябрь)	Лимитирующий сезон (октябрь-апрель)
	4,25 км3	0,61 км3

Рис. 1. Межгодовая изменчивость среднегодовой температуры воздуха (а), годовой суммы атмосферных осадков (б) в г. Сусумане и годового притока воды к водохранилищу Колымской ГЭС (в). Пунктиром проведены линии тренда.

Общество. Среда. Развитие № 2’2021

шился. Это уменьшение можно объяснить тем, что из-за потепления климата весеннее половодье стало начинаться раньше и, следовательно, доля талых вод, стекаю- щих в мае увеличилась, тем самым, уменьшив «норму» стока в июне–июле. Повышение стока в августе, сентябре объясняется ростом атмосферных осадков на 45% и 15% соответственно. Водность рек в октябре-апреле зависит от количества бассейновой влаги, накопленной за летне-осенний период. Поэтому сток в зимние месяцы тоже вырос на 14–38%.

Заключение

Глобальное потепление климата повлекло за собой существенные изменения

Рис. 2. Внутригодовое распределение водности Верхней Колымы за водохозяйственный год до 1980 г. и после

во внутригодо вом распределении стока Верхней Колымы. Почти во все месяцы года увеличился сток за счет роста увлажненности. Благодаря тому, что весеннее половодье стало начинаться раньше, произошло увеличение стока в мае и уменьшение его в июне–

Среднемноголетнее значение стока за лимитирующий период существенно выросло (на 37,9%), причем этот прирост произошел главным образом в нелимитирующий сезон.

Такие изменения должны положительно сказаться на эффективности использо- июле.

вание водных ресурсов.