Введение 3
1 Физико-географическое описание Северного края 9
1.1 Исходные данные 20
1.1 Выбор климатических моделей 24
1.2 Выбор климатических сценариев 26
2 Обработка и анализ данных 29
2.1 Начало ледовых явлений 30
2.2 Начало ледостава 32
2.3 Вскрытие ледостава 34
2.4 Окончание ледовых явлений 36
Вывод 39
ПРИЛОЖЕНИЕ А 43
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 53
ПРИЛОЖЕНИЕ В 62
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 72
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 79
В ряду гидрологических явлений, оказывающих влиянии на деятельность различных отраслей народного хозяйства, важное место занимает замерзание и вскрытие рек. Без знания ледового режима рек не могут быть успешно решены вопросы планирования и организации работ в строительстве, особенно гидротехническом и транспортном, лесной промышленности, энергетике.
Основная цель географического обобщения сроков ледовых явлений - выявление закономерностей их пространственного распределения, что помимо познавательного значения, представляет большой практический интерес, так как позволяет определять эти сроки для участков рек, где нет достаточных наблюдений. Наиболее наглядным способом географического обобщения является построение карт изолиний (в данном случае изохрон).
Ранее были построены карты изолиний на основе интерпретации фактических данных. Однако в силу ряда причин климат нашей планеты в будущем претерпит значительные изменения, а, следовательно, изменятся и характеристики основных фаз ледового режима рек. Исходя из этого, возникла необходимость построить дополнительно карты изохрон с учетом климатических сценариев.
Основные этапы выполнения первого этапа работы
1. «Оцифровка» или построение электронных карт стока, осадков температуры и сроков ледовых явлений, т.е. представление данных в виде матрицы значений гидрометеорологических характеристик с заданным шагом по координатной сетке.
2. Построение связей сроков ледовых явлений и гидрометеорологических характеристик.
3. Создание электронной базы данных (включая климатические сценарии) и параметризация стохастической модели формирования стока Фоккера-Планка-Колмогорова ФПК
4. Расчет и построение карт вероятностных характеристик стока соответствующих климатических сценариям (с использованием ГИС- технологий).
5. Построение прогнозных карт сроков ледовых явлений на основе климатических сценариев.
Постановка задачи второго этапа работы
1. Начиная со второй половины 70-х годов XX в. на Европейской территории России происходят значимые изменения во внутригодовом распределении стока большинства рек.
2. Замерзание и вскрытие рек оказывает существенное влияние на деятельность различных отраслей народного хозяйства. Вопросы планирования работ в гидротехническом строительстве, судоходстве, гидроэнергетике не могут быть успешно решены без знания ледового режима рек...
Все выбранные наиболее оптимальные для прогнозов уравнения представлены в таблице 1.
Таблица № 1 - Выбранные регрессионные модели для основных фаз
ледового режима рек
Фаза ледового режима Предикторы Уравнение S/o R
Начало ледовых явлений T, q D=4.34T+0.51q+21.17 0.25 0.97
Начало ледостава T, q D = 3.85 T + 0.77 q +
33.37 0.47 0.88
Вскрытие T, Y D=-5,11T+0,01Y+61,52 0.31 0.95
Окончание ледовых явлений T, Y D=-5,32T+0,01Y+66,80 0.25 0.97
Норма температуры воздуха по данным наблюдения за период с 1930¬1966 гг. в среднем на территории исследуемого региона составляет 2.2 0С. Исходя из сценария Commit, на период 2040-2069 гг. ожидается уменьшение 39
нормы на 3.8 0С, для сценариев SRAB1 и SRA2 изменения не столь
существенны - уменьшение на 0.8 и 0.9 0С соответственно, а сценарий SRB1 показывает снижение нормы на 1.1 0С. Это непосредственно влияет на
характеристики ледовых явлений.
Благодаря многолетним исследованиям на кафедре гидрофизики и гидропрогнозов была получена стохастическая модель для прогнозирования стока, с помощью которой удалось рассчитать значения модуля годового стока, используя различные климатические сценарии на период 2040-2069. Результаты сценарной оценки годового стока показали его уменьшение в среднем на 10-14 % по сравнению с периодом 1930-1966гг.. Максимальное изменение годового модуля стока наблюдается для сценария Commit и составляет 1.1 л/с км2, минимальное для сценария SRAB1 - 0.8 л/с км2. Средняя многолетняя норма модуля годового стока 7.7 л/с км2.
Сумма годовых осадков по прогнозным сценариям уменьшается по сравнению с фактическим значением на 76 - 100 мм и в период 2040-2069 гг. достигает 605 - 625 мм. Прогноз слоя стока весеннего половодья за тот же период, как и модуль годового стока, получен на кафедре гидрофизики и гидропрогнозов. Он также ниже фактической номы за период с 1930-1966 гг., составляющей 135 мм, на величину от 14 до 19 мм.
После проведенного анализа были выявлены значительные отличия прогнозных значений ледовых явлений от фактических (см. табл. 2).
Наибольшее отклонение дат ледовых явлений наблюдается при использовании сценария Commit, что касается SRAB1, SRA2, SRB1, то они отличатся друг от друга не значительно.
Несоответствие между смоделированными и наблюдаемыми трендами климатических характеристик может частично объясняться тенденцией некоторых моделей CMIP5 и более ранних моделей имитировать более сильное потепление, чем наблюдаемое, в качестве отклика на повышение концентрации парниковых газов...
