Временная изменчивость климата и обводненноститерритории Западной Сибири по данным метеорологических станций, модельного реанализа и спутниковой альтиметрии | Вестн. Том. гос. ун-та. 2012. № 364.

Временная изменчивость климата и обводненноститерритории Западной Сибири по данным метеорологических станций, модельного реанализа и спутниковой альтиметрии

Дается оценка тепло- и влагообеспеченности разных гидролого-климатических и болотных зон по данным метеорологическихстанций, модельного реанализа и метода спутниковой альтиметрии. На первом этапе проведен анализ температуры воздуха иосадков в Обском бассейне по данным метеорологических станций и модельного реанализа ERA-40 и оценена их согласованность. На втором этапе работы методом радарной альтиметрии (спутник TOPEX/Poseidon) определена величина и временнаяизменчивость площадей затопляемых и переувлажненных территорий, а также предложена классификация речных бассейновпо характеру сезонного хода коэффициента обводненности. Выявлена связь между обводненностью и осадками теплого периода для ряда водосборов, что свидетельствует о хорошей репрезентативности данных альтиметрии для оценки временной динамики увлажненности.

Temporal variability of climate, flooded and wet zonesin Western Siberia from data stations, atmospheric reanalysis and satellite altimetry.pdf В настоящее время изменение климата подтвержда-ется многими фактами. Рост средней глобальной при-поверхностной температуры воздуха в XX в., по оцен-кам разных авторов [1-3], составлял 0,6-0,7°C. Изме-нения климата в разных регионах более индивидуаль-ны и отличаются от общих глобальных показателей.Установлено, что на территории Сибири в 1955-1990 гг. происходило значительно более существенное,чем в среднем по земному шару, потепление с нарас-тающей к началу 1990-х гг. интенсивностью, причем сповышением среднегодовой температуры воздуха сни-жалась амплитуда ее сезонных колебаний [4]. За пери-од 1978-2006 гг. в Западной Сибири средняя скоростьпотепления составила 0,32°С/10 лет, в то время как поРоссии в целом - 0,43, а по земному шару -0,18°С/10 лет [5]. По данным [6, 7], потепление в Си-бири за последний климатический (30-летний) периодхарактеризуется неоднородной субрегиональнойструктурой с очагами ускоренных темпов потеплениядо 0,5°C/10 лет. Изменения климата в Сибири такжехарактеризуются увеличением атмосферных осадков взимний и весенний периоды [8, 9], толщины снежногопокрова [10] температуры почвогрунтов [11], деграда-цией многолетней мерзлоты [12], сокращением площа-дей озер [13-15] и изменением речного стока [9, 16-18]. Наряду с изменениями термического режима про-исходит изменение общего увлажнения территории, атакже гидрологического режима. Воздействие факто-ров как естественного, так и антропогенного характера,накладываясь друг на друга, могут вызывать измененияводных ресурсов регионального масштаба.Западная Сибирь является уникальным болотнымрегионом. Средняя заболоченность равнины составляет50%, а отдельных ее районов (Сургутское Полесье,Васюганье) - до 70-75% [19]. Наличие большого коли-чества болот и озер на территории равнины и замед-ленные процессы стока обусловливают относительновысокое испарение влаги с поверхности водосборов.Вместе с тем большое количество талых и дождевыхвод задерживается в болотных торфяниках.Для прогноза будущих изменений климата требу-ются многолетние данные по климатическим и гидро-логическим характеристикам. Однако редкая сетьпунктов гидрометеорологических наблюдений, а такженедоступность большинства территорий вследствиеогромного количества болот создают трудности длямониторинга гидрологического режима. Поэтому при-влечение современных данных модельного реанализа испутниковой альтиметрии, обеспечивающих регуляр-ное покрытие всей изучаемой территории, позволяетдополнить натурные наблюдения и расширить областьисследований.Основной целью данной работы является оценкавнутри- и межгодовой изменчивости тепло- и влаго-обеспеченности разных гидролого-климатических иболотных зон в связи с изменением климата по данныммодельного реанализа, метеорологических станций испутниковой альтиметрии.1. Исходные данные и методыДля того чтобы выявить зональные географическиеизменения на территории Западно-Сибирской равнины,в качестве объектов исследования выбраны водосборырек среднего размера, располагающиеся в следующихгидролого-климатических [20] и болотных [19] зонах:1. Зона избыточного увлажнения и недостаточнойтеплообеспеченности, зоны бугристых болот - водо-сборы рек Полуй, Надым, Пур, Таз.2. Зона избыточного увлажнения и выпуклых оли-готрофных болот - водосборы рек Северная Сосьва,Конда, Тавда, Назым, Лямин, Тромъеган, Вах, БольшойЮган, Тым.3. Зона преимущественно избыточного и достаточ-ного на крайнем юге увлажнения и достаточной тепло-обеспеченности, соответствующая зоне плоских ев-трофных и мезотрофных болот - водосборы рек Тура иОмь в ее верховьях.4. Зона недостаточного увлажнения и достаточнойтеплообеспеченности, зона вогнутых евтрофных и за-соленных болот - здесь располагаются низовья бассей-на Оми и область внутреннего стока (или бессточнаяобласть) Обь-Иртышского междуречья.1.1. Данные гидрометеорологических станцийи модельного реанализаВ качестве исходной информации для оценки ха-рактера климатической изменчивости по температуревоздуха и атмосферным осадкам послужили: 1) архивыВсероссийского НИИ гидрометеорологической инфор-мации - Мирового центра данных (ВНИИГМИ-МЦД) - данные суточного разрешения по метеороло-гическим станциям Западной Сибири [21]) и 2) данныемодельного реанализа ERA-40 Европейского центрасреднесрочных прогнозов погоды [22]. Результатынаблюдений на метеостанциях использованы нами дляконтроля данных модельного реанализа. Ниже приво-дится краткое описание этих данных.Климатическая база данных суточного разрешенияВНИИГМИ-МЦД. Анализ данных по температуре воз-духа и атмосферным осадкам проводился по станциямБерезово с 1936 по 2005 г. (69 лет наблюдений) и Бара-бинск с 1901 по 2005 г. (104 года). Эти станции распо-ложены в разных частях исследуемой территории ивыбраны для сравнения с данными реанализа. Перваяиз них расположена почти в устье р. Северная Сосьва,вторая - примерно на северной границе области за-мкнутого стока Обь-Иртышского междуречья. Данныеархива по температуре и осадкам регулярно корректи-руются. Ряды данных по осадкам откорректированы вВНИИГМИ-МЦД для исключения неоднородностей -они содержат поправки на смачивание и поправки, свя-занные с переходом на сети от дождемеров к осадко-мерам. Тем не менее данные по осадкам содержат су-щественную инструментальную неоднородность, свя-занную, в частности, с недоучетом твердых осадков,особенно при метелях и сильных ветрах [5].Модельный реанализ ERA-40 представляет собой ре-зультат численного моделирования с ассимилировани-ем наземных и спутниковых данных. У разных моделейреанализа координатная сетка индивидуальна. В реана-лизе ERA-40 Европейского центра среднесрочных про-гнозов погоды (ECMWF), помимо стационарныхназемных наблюдений, использовался огромный объемданных дистанционного зондирования. Архив содер-жит данные за период с сентября 1957 по август 2002 г.с пространственным разрешением 2,5° по широте идолготе в узлах регулярной сетки и разрешением вовремени 6 часов. Архивные данные по температуревоздуха и атмосферным осадкам осреднялись нами повсем узлам регулярной сетки, попадающим в пределыкаждого исследуемого водосбора за два периода: 1958-2001 и 1993-2001 гг. (второй из них соответствует вре-мени работы спутника TOPEX/Poseidon).1.2. Спутниковые данные TOPEX/PoseidonИзменения температуры воздуха и атмосферныхосадков приводят к изменениям в режиме обводненно-сти территории. Под обводненностью понимается сте-пень увлажнения какой-либо территории, которуюможно рассчитать количественно [20] или, как будетпоказано ниже, применить спутниковую альтиметрию.Для оценки изменчивости обводненности исследу-емых водосборов нами предлагается использовать из-мерения спутникового альтиметра TOPEX/Poseidon(T/P). Суть метода заключается в том, что радар альти-метра испускает сигнал в направлении надира (верти-кально вниз), сигнал отражается от земной поверхно-сти (сухой или обводненной в той или иной степени) ипринимается бортовым приемником. Время от началаотражения сигнала до его приема позволяет установитьрасстояние между спутником и земной поверхностью иопределить положение относительно референц-эллипсоида. В дополнение к этому альтиметрическиеизмерения позволяют получать информацию о свой-ствах поверхности через энергию отраженного от неесигнала, выраженную в децибелах (дБ). В работе намииспользуются данные измерений альтиметраTOPEX/Poseidon с частотой излучения 13,6 ГГц в Kuдиапазоне и энергией принимаемого сигнала в диапа-зоне значений от 15 до 25 дБ. Временная дискретностьповторения измерений вдоль трека спутника T/P состав-ляет 10 дней с пространственным разрешением около6 км. Карта-схема покрытия спутниковыми трассами(треками) исследуемых водосборов представлена нарис. 1. Для оценки обводненности ландшафтов (вклю-чающих реки, озера, болота) анализировался отражен-ный сигнал, или коэффициент обратного рассеяния(КОР) в децибелах. Определялось общее количествоальтиметрических измерений в каждом цикле и количе-ство измерений, приходящихся на водную поверхность,точнее, поверхность, классифицируемую нами как вод-ная и на самом деле являющуюся в достаточной степениобводненной. На ней постоянно (в виде рек, озер) иливременно (в виде разного типа болот, топей, речныхпойм) присутствует вода. Обводненность территориипредлагается измерять коэффициентом обводненностиКобв, вычисляемым как отношение количества измере-ний над водной поверхностью Nobs(ndB) к общему коли-честву измерений Nobs в каждом спутниковом цикле:Кобв = Nobs(ndB)/Nobs.100%. (1)Количество измерений Nobs за 10-дневный спутни-ковый цикл для исследуемых водосборов варьирует всреднем от 49 до 753 точек в зависимости от площадикаждого из них (табл. 1).Очевидно, что величина Кобв изменяется во времени посезонам года, а для каждого сезона - из года в год, и отра-жает пространственно-временную динамику увлажненно-сти исследуемой территории. Для разграничения обвод-ненной и необводненной поверхностей следует предвари-тельно задать пороговое значение коэффициента обратно-го рассеяния. Открытая вода дает большее значение КОР,чем менее увлажненная поверхность. Его величина зави-сит также от характера подстилающей поверхности - отрельефа, почвогрунтов, растительности. Например, в слу-чае открытой водной поверхности сигнал сильный: КОР ≥≥ 15 дБ. Отраженный сигнал слабее, например, в горныхобластях с большим разнообразием уклонов элементар-ных поверхностей, от которых отражение происходит подразными углами c большими потерями энергии, а также напоросших густой травой суходольных лугах или в лесу.Пороговое значение КОР зависит от типа ландшафта, по-этому в общем случае для каждого водосбора следует вы-бирать индивидуальное значение этого критерия. Для бо-лее объективной оценки порогового значения КОР длякаждого водосбора нами использована картографическаяинформация: задавались разные значения КОР и по фор-муле (1) для летнего наиболее сухого сезона (с июля посентябрь) вычислялись соответствующие им минималь-ные коэффициенты обводненности Кобв. Значения послед-них сравнивались с имеющимися данными по гидрогра-фическим характеристикам водосборов (озерность + забо-лоченность) по монографиям [23, 24], карте растительно-сти Западно-Сибирской равнины [25], отражающими от-носительную площадь постоянно увлажненных угодий наводосборе. В ходе сравнения выбирается такое пороговоезначение КОР (в диапазоне от 15 до 25 дБ), котороенаилучшим образом соответствует картографическимданным (табл. 1). Например, для водосборов зоны I (буг-ристых болот), а также части водосборов зоны II опреде-ленное таким образом пороговое значение КОР оказалосьравным 25 дБ.Рис. 1. Схема покрытия водосборов координатной сеткой модельного реанализа(круглые символы) и спутниковыми трассами (сплошные линии): водосборы рек: 1 - Таз, 2 - Пур, 3 - Надым, 4 - Полуй,5 - Северная Сосьва, 6 - Казым, 7 - Назым, 8 - Лямин, 9 - Пим, 10 - Тромъеган, 11 - Вах, 12 - Тым, 13 - Кеть, 14 - Тавда,15 - Конда, 16 - Тура, 17 - Большой Юган, 18 - Васюган, 19 - Омь, 20 - область внутреннего стокаОбь-Иртышского междуречья и спутниковыми трассами (треки T/P, покрытие до 66°с.ш.)Т а б л и ц а 1Сезонные значения коэффициента обводненности для водосборов по данным спутника TOPEX/Poseidon№ п/п Водосборы рекПлощадьводосбора,км2Среднее числонаблюдений 10-дневного циклаNobsКобв по даннымTOPEX /Poseidon, %Пороговоезначение КОР,дБОтносительная площадь постоянноувлажненных земель на водосборнойплощади (fоз+fб), %Справочник[23, 24]Карта растительно-сти [25]1 Надым 64 000 407 65 25 49 552 Пур 112 000 628 74 25 - 523 Таз 150 000 753 44 25 - 314 Полуй 21 000 173 40 25 - 325 Пим 12 700 49 97 25 82 -6 Назым 15 200 47 29 25 31 -7 Лямин 15 900 56 88 25 73 -8 Вах 76 700 261 46 25 47 -9 Тромъеган 55 600 209 90 25 62 -10 Казым 35 600 156 39 25 2111 Тым 32 300 101 32 24 2812 Северная Сосьва 91 150 299 24 21 24 -13 Конда 72 800 218 54 21 53 -14 Васюган 61 800 161 34 20 33 -15 Большой Юган 34 700 91 32 20 35 -16 Кеть 94 200 248 39 21 - -17 Область внут-реннего стокаОбь-Иртышскогомеждуречья115 500 229 22 21 - -18 Омь 52 600 124 40 18 41 -19 Тавда 88 100 194 35 15 4920 Тура 80 400 185 35 15 - -2. Результаты и обсуждение2.1. Анализ трендов температуры воздухаи атмосферных осадков за период 1958-2001 гг.на исследуемых водосборахИзвестно, что достоверность данных реанализа дляразных метеорологических величин неодинакова.Этим данным нередко присущи систематические по-грешности [26]. Качество данных реанализа такжезависит от плотности наблюдательной сети. В работе[27] получены оценки качества осадков по даннымреанализа ERA-40 для бассейнов северных рек Обь,Енисей, Лена и Маккензи и показано, что в целом ониудовлетворительно согласуются с откорректирован-ными данными наблюдений на метеостанциях. Одна-ко в этой же работе подчеркивается, что данные ERA-40 необходимо использовать с осторожностью, в осо-бенности в северных областях, вследствие высокихтемпературных инверсий в зимнее время и высокойоблачности в летнее время. Несмотря на ряд ограни-чений [28], данные реанализа являются полезнымиисточниками информации, даже при анализе осадкови испарения.Для оценки качества данных ERA-40 при анализеосновных климатических параметров (температурывоздуха и осадков) нами были сопоставлены данныереанализа с наблюдениями на станциях Березово и Ба-рабинск (рис. 2). Коэффициенты линейного тренда,парной линейной корреляции по температуре воздуха иатмосферным осадкам между данными реанализа истанций представлены в табл. 2.1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010год-6-4-202температура воздуха, 0ССеверная Сосьва (ERA-40)Березово1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010год300400500600700800сумма осадков, ммСеверная Сосьва (ERA-40)Березово1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010год-4-2024температура воздуха, 0СОбласть замкнутого стокаОбь-Иртышского междуречья (ERA-40)Барабинск1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010год200300400500600сумма осадков, ммОбласть замкнутого стокаОбь-Иртышского междуречья (ERA-40)БарабинскРис. 2. Хронологический график среднегодовой температуры воздуха и сумм атмосферных осадковпо данным модельного реанализа и метеорологическим станциямТ а б л и ц а 2Значения коэффициентов линейного тренда, корреляции и его стандартного отклонения по температуре воздухаи атмосферным осадкам между данными реанализаВ целом данные реанализа по температуре воздухаточнее описывают изменения климата на исследуемойтерритории, чем по атмосферным осадкам [26]. Следу-ет отметить, что различия модельных результатов иданных наблюдений могут быть также связаны с тем,что модельные оценки ERA-40 характеризуются про-странственным разрешением 2,5°, а данные наблюде-ний относятся к отдельным станциям [29].Проведенный анализ данных по температуре воздухаза 1958-2001 гг. показал, что наиболее сильное потепле-ние наблюдается в северной части равнины, о чем сви-детельствуют коэффициенты линейных трендов (рис. 3,табл. 3). Статистическая значимость трендов определя-лась по критерию Стьюдента с вероятностью α = 0,05.Водосборы, на которых наблюдаются значимые трендыпо среднегодовой температуре воздуха, можно разде-лить на 3 географически различные группы, отличаю-щиеся друг от друга по условиям теплообеспеченности:1) водосборы рек Полуй, Надым, Таз и Пур с наиболеесильным очагом потепления на водосборе реки Надым(0,37°С/10 лет); 2) водосборы рек Тромъеган, Вах,Большой Юган с наиболее выраженным потеплением нареке Тромъеган (0,34°С/10 лет); 3) водосборы рек Ва-сюган, Омь и область внутреннего стока Обь-Иртышского междуречья с самым высоким трендом нареке Васюган (0,28°С/10 лет). Значимое увеличение ат-мосферных осадков наблюдается на водосборах рек:Северная Сосьва, Конда, Тавда, Тура, Таз, Назым и Вах.Рис. 3. Многолетние температуры воздуха и суммы атмосферных осадков, а также коэффициенты линейных трендов(размер «кружков» показывает значения коэффициентов линейного тренда, «кружки» серого цвета показываютзначимые тренды по температуре воздуха и сумме осадков на водосборах)Т а б л и ц а 3Значения коэффициентов линейного тренда данных модельного реанализа и станцийНазвание водосбора и метеорологических станций Коэффициент линейного тренда,°C/10 летКоэффициент линейного тренда,мм/10 летПолуй 0,34 5,1Надым 0,37 7,1Пур 0,35 14,0Таз 0,36 20,4Северная Сосьва 0,15 16,8Конда 0,22 22,8Тавда 0,17 19,9Тура 0,20 24,1Назым 0,22 23,9Лямин 0,28 16,2Тромъеган 0,34 13,0Вах 0,33 20,8Большой Юган 0,33 12,1Тым 0,26 11,7Васюган 0,28 -1,6Омь 0,26 -6,9Область внутреннего стока Обь-Иртышского междуречья 0,27 9,5Березово 0,10 18,1Барабинск 0,26 0,46Таким образом, выявленные изменения свидетель-ствуют о постепенном увеличении в исследуемых рай-онах среднегодовой температуры воздуха и в большин-стве случаев - сумм атмосферных осадков.2.2. Временная изменчивость обводненностиводосборов по данным альтиметрическогоспутника TOPEX/Poseidon2.2.1. Классификация исследуемых водосборовпо характеру межгодового хода коэффициентаобводненностиПроблемам районирования территории Западно-Сибирской равнины посвящено много работ [17, 30].Например, классификация В.А. Земцова [17] основанана сходстве многолетней изменчивости годового и по-месячного стока рек. В данной работе было отмечено,что между выделенными кластерами со сходными ко-лебаниями существуют широкие «нейтральные» поло-сы с переходным режимом колебаний.Районирование территории можно производить нетолько на основе данных наблюдений на гидрологиче-ских постах, но и с использованием метода спутнико-вой альтиметрии. Нами была предпринята попыткаклассификации рек бассейна Оби по характеру межго-дового хода минимальных коэффициентов обводнен-ности за весь летний период, которая отражающей осо-бенности природных режимов речных водосборов. Врезультате выделено четыре географических района.Первый из них включает центральную часть Обь-Иртышского междуречья (бассейны рек Омь, Васюган)и его бессточную область. Второй район объединяетреки Зауралья и северной части Обь-Иртышского меж-дуречья (бассейны рек Северная Сосьва, Конда, Тавда,Тура и Большой Юган). В этой группе рек выделяются2 подгруппы: а) Северная Сосьва, Конда, Тавда, Тура иб) Большой Юган. В третьем районе оказались рекиОбь-Енисейского междуречья (бассейны рек Вах, Тым,Кеть). Четвертый район объединяет реки СургутскогоПолесья, а также реки, текущие к северу от СибирскихУвалов (бассейны рек Назым, Лямин, Пим, Тромъеган,Казым, Таз, Пур, Надым, Полуй). В данной группе вы-деляется 3 подгруппы водосборов рек: а) Пур, Надым,Казым; б) Тромъеган, Пим, Полуй, Таз; в) Лямин,Назым.Предложенная нами классификация исследуемыхводосборов по сходству межгодового хода сезонногокоэффициента обводненности достаточно хорошо со-гласуется с классификацией В.А. Земцова [17]. Срав-нение обеих классификаций показало, что совпадаютрайоны центральной части Обь-Иртышского между-речья (кроме водосбора реки Васюган), Зауралья исеверной части Обь-Иртышского междуречья, Сур-гутского Полесья и рек, текущих к северу от Сибир-ских Увалов. В последней группе нами представленоболее подробное деление водосборов рек на подгруп-пы. Пример группировки водосборов представлен нарис. 4.1992 1994 1996 1998 2000 2002год020406080коэффициент альтиметрических измерений,относящийся к открытой воде (%)ОмьВасюганОбласть замкнутого стокаОбь-Иртышского междуречьяа)1992 1994 1996 1998 2000 2002год2030405060коэффициент альтиметрических измерений,относящийся к открытой воде (%)ВахТымКетьб)Рис. 4. Типы водосборов по межгодовому ходу коэффициента обводненности: а - первый район; б - третий район2.2.2. Факторы, влияющие на обводнениетерритории водосборных бассейновОбводненность территории зависит от соотношениясоставляющих водного баланса (осадков, испарения,стока) и теплообеспеченности и механизмов стеканияизбытка влаги в речную сеть, представляющего собойестественный дренаж территории [31]. В представлен-ной работе рассматриваются атмосферные осадки поданным модельного реанализа ERA-40, распределениекоторых зависит от общей циркуляции атмосферы ифизико-географических особенностей территории.При рассмотрении сумм осадков за холодный (ок-тябрь-май) и теплый (июнь-сентябрь) периоды быливыявленыо значимое уменьшение последних на водо-сборах рек Таз, Тромъеган, Пур, Надым, Вах и увели-чение на водосборе реки Тура. Значимый положитель-ный тренд осадков теплого периода наблюдался толькона водосборе реки Вах.Выявлены группы водосборов, для которых межго-довая изменчивость обводненности хорошо согласует-ся с суммой летних атмосферных осадков. В каждойгруппе водосборов можно отметить маловодные и мно-говодные группы лет. Например, в первой группе мак-симум значений наблюдался в 1996 г. для всех водо-сборов, а в третьей группе - в 2001 г., и минимум - в1994 г. на водосборе реки Вах. В четвертой группена большую межгодовую изменчивость коэффициентаобводненности и короткий период наблюдений (8 лет),удалось установить, что со временем наблюдается зна-чимое уменьшение обводненности в области внутрен-него стока Обь-Иртышского междуречья.Для выявления статистической зависимости междуминимальной обводненностью внутри летнего периодаи суммой осадков летнего периода вычислены коэффи-циенты парной линейной корреляции rxy и их стандарт-ные погрешности Sr на всех исследуемых водосборах.Было выявлено несколько водосборов со значимымикоэффициентами корреляции: Северная Сосьва(rxy = 0,79, Sr = 0,48), Тым (rxy = 0,90, Sr = 0,30), Омь(rxy = 0,94, Sr= 0,25). Таким образом, можно предполо-жить, что обводненность территории в существенноймере зависит от суммы осадков летнего периода.Климатические условия являются определяющимив формировании общей водности территории. Темпе-ратура воздуха определяет тепловой режим атмосферы,а атмосферные осадки являются основным источникомувлажнения [32, 33]. При этом характер распределенияосадков во многом определяется зональностью терри-тории, которая хорошо выражена на Западно-Сибирской равнине. В результате проведенного анали-за данных реанализа за 43 года было выявлено значи-мое увеличение средней годовой температуры воздухав каждой рассматриваемой гидролого-климатической иландшафтной зоне. Оказалось, что наиболее сильноепотепление наблюдалось на севере равнины, на водо-сборе реки Надым, что подтверждается самым высокимкоэффициентом линейного тренда: 0,37°С/10 лет. Зна-чимое увеличение температуры воздуха в 1958-2001 гг.отмечено также на водосборе реки Вах. Здесь половинатерритории (55%) ландшафтного района занимают ли-цензионные участки нефтедобывающих предприятий,что, вероятно, вызывает нарушение гидрологическогорежима, изменения рельефа, почвенно-растительногопокрова и микроклимата территорий [34]. Значимоеувеличение годовых атмосферных осадков (1958-2001 гг.) наблюдается на водосборах рек СевернаяСосьва, Конда, Тавда, Тура, Таз, Назым и Вах. Этотакже отмечается для летних осадков в 1993-2001 гг.Водосборы, на которых наблюдаются значимые трендыпо температуре воздуха, были сгруппированы по тремгеографическим районам: север равнины, район Си-бирских Увалов и район центральной части Обь-Иртышского междуречья с его бессточной областью.Изменчивость в режиме обводненности территориисложно отследить только наземными наблюдениями, анедоступность большинства территорий равнины вслед-ствие ее высокой заболоченности еще больше усложняетрешение данной задачи. Поэтому нами был использованметод спутниковой альтиметрии для исследуемых водо-сборов за период с 1993-2001 гг. Предложенная намиклассификация по характеру сезонного хода коэффици-ента обводненности достаточно хорошо согласуется склассификацией рек В.А. Земцова по колебаниям годо-вого и месячного стока. Выявленная связь между обвод-ненностью и осадками теплого периода для ряда водо-сборов свидетельствует о хорошей репрезентативностиданных альтиметрии. Данные спутникового альтиметраTOPEX/Poseidon за 8-летний период наблюдений непозволили выявить значимые тренды вследствие малойдлины ряда. Но можно предположить, что и в дальней-шем будет происходить изменение обводненности тер-риторий. Будущие исследования данной проблемы мо-гут быть продолжены с использованием новых про-грамм спутниковой альтиметрии.

Ключевые слова

Западня Сибирь, изменчивость климата, обводненность территорий, модельный реанализ, спутниковая альтиметрия, Western Siberia, climate change, flooded zones, reanalysis, satellite altimetry

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Колмакова Мария ВладимировнаНациональный исследовательский Томский государственный университет; Университет им. Поля Сабатье (г. Тулуза, Франция)аспирантm_kolm@mail.ru
Захарова Елена АнатольевнаНациональная обсерватория Франции «Midi-Pyrenees» (г. Тулуза, Франция)канд. геогр. наук, нс лаборатории по изучению геофизики и океанографии спутниковымиметодамиzavocado@gmail.com
Кураев Алексей ВячеславовичНациональная обсерватория Франции «Midi-Pyrenees» (г. Тулуза, Франция)канд. геогр. наук, нс лаборатории по изучению геофизики и океанографии спутниковымиметодамиkouraev@legos.obs-mip.fr
Земцов Валерий АлексеевичНациональный исследовательский Томский государственный университетд-р геогр. наук, профессор, зав. кафедрой гидрологииzemtsov_v@mail.ru
Кирпотин Сергей НиколаевичНациональный исследовательский Томский государственный университетд-р биол. наук, профессор кафедры ботаникиkirp@mail.tsu.ru
Всего: 5

Ссылки

Brohan P., Kennedy J.J., Harris I. et al. Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes: A new dataset from 1850 // J. Geophys. Res. 2006. Vol. 111, L. 12106, doi:10.1029/2005JD006548.
Hansen J., Sato M., Ruedy R., Lo K. Global Temperature. 2005. GISS, NASA, NY. URL: http:// data. giss.nasa.gov
Lugina K.M., Groisman P.Ya., Vinnikov K.Ya. et al. Monthly surface air temperature time series area-averaged over the 30-degree latitudinal belts of the globe, 1881-2004 // Trends: A Compendium of Data on Global Change, Carbon Dioxide Information Analysis
Региональный мониторинг атмосферы. Природно-климатические изменения. Томск : МГП «РАСКО», 2000. Ч. 4. 270 с.
Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Изменения климата. М. : Росгидромет, 2008. Т. 1. 228 с.
Ипполитов И.И., Кабанов М.В., Логинов С.В., Харюткина Е.В. Структура и динамика метеорологических полей на азиатской территории России в период интенсивного глобального потепления // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. 2008. Т. 1, № 4.
Кабанов М.В. Некоторые закономерности климатических и экосистемных изменений в Сибири // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. 2008. Т. 1, № 4. С. 312-322.
Serreze M.C., Bromwich D.H., Clark M.C. et al. The large-scale hydroclimatology of the terrestrial Arctic drainage system // J. Geophys. Res. 2003. Vol. 108, doi:10.1029/2001JD000919.
Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Последствия изменений климата. М. : Росгидромет, 2008. Т. 2. 288 с.
Булыгина О.Н., Коршунова H.H., Разуваев В.Н. Изменения характеристик снежного покрова на территории России в последние десятилетия // Труды ГУ «ВНИИГМИ МЦД». 2007. Вып. 173. С. 54-62.
Васильев A.A., Дроздов Д.С., Москаленко Н.Г. Динамика температуры многолетне-мерзлых пород Западной Сибири в связи с изменениями климата // Криосфера Земли. 2008. Т. 12, № 2. С. 10-18.
Анисимов О.А., Нельсон Ф.Е. Влияние изменения климата на вечную мерзлоту в Северном полушарии // Метеорология и гидрология. 1997. № 5. С. 71-80.
Кирпотин С.Н., Лапшина Е.Д., Миронычева-Токарева Н.П., Блейтен В. «Обвальный» термокарст в Западно-Сибирской субарктике и тенденции глобальных климатических изменений // Экологические, гуманитарные и спортивные аспекты подводной деятельности : материалы I
Smith L.C., Sheng Y., McDonald G.M., Hinzman L.D. Disappearing Arctic lakes // Science. 2005. Vol. 308, № 5727. P. 1429.
Кравцова В.И., Быстрова А.Г. Изменения размеров термокарстовых озер в различных районах России за последние 30 лет // Криосфера Земли. 2009. Т. 13, № 2. С. 16-26.
Земцов В.А., Паромов В.В., Савичев О.Г. Изменения водного стока крупных рек юга Западной Сибири в ХХ столетии // Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже третьего тысячелетия : материалы Междунар. науч. конф. Томск, 2000. С. 321-324.
Земцов В.А. О многолетней изменчивости речного стока в Западной Сибири // Вестник Томского государственного университета. 2003. Вып. 4, № 3. С. 137-139.
Grippa M., Mognard N.M., Toan T.Le, Biancamaria S. Geophys. Res. Lett. 2007. Vol. 34, L. 15403. doi:10.1029/2007GL030165.
Болота Западной Сибири, их строение и гидрологический режим / К.Е. Иванов, С.М. Новиков. Л. : Гидрометеоиздат, 1976. 448 с.
Мезенцев В.С., Карнацевич И.В. Увлажненность Западно-Сибирской равнины. Л. : Гидрометеоиздат, 1969. 168 с.
Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации - Мировой центр данных. URL: www.meteo.ru
Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды. URL: http://www.ecmwf.int/research/era/Products/
Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики. Т. 15: Алтай и Западная Сибирь. Вып. 3: Нижний Иртыш и Нижняя Обь. 1971-1975. Л. : Гидрометеоиздат, 1978. 248 с.
Гидрология заболоченных территорий зоны многолетней мерзлоты Западной Сибири / С.М. Новиков. СПб. : ВВМ, 2009. 536 с.
Растительность Западно-Сибирской равнины. М 1:1500000. М. : Изд-во ГУГК, 1976. 4 л.
Kalnay E. Atmospheric Modeling, Data Assimilation and Predictability. Cambridge, UK : Cambridge University Press, 2003. 341 p.
Serreze M.C., Barrett A., Lo F. Northern high latitude precipitation as depicted by atmospheric reanalyses and satellite retrievals // Monthly Weather Review. 2005. Vol. 133. P. 3407-3430.
Cullather R.I., Bromwich D.H., Serreze M.C. The atmospheric hydrologic cycle over the Arctic Basin from reanalyses. Part I : Comparison with observations and previous studies // Journal of Climate. 2000. Vol. 13. P. 923-937.
Мохов И.И., Карпенко А.А., Стотт П.А. Наибольшие скорости регионального потепления климата в последние десятилетия с оценкой роли естественных и антропогенных причин // Доклады Академии наук. 2006. Т. 406, № 4. C. 1-6.
Кузин П.С., Бабкин В.И. Географические закономерности гидрологического режима рек. Л. : Гидрометеоиздат, 1979. 200 с.
Иванов К.Е. Основы гидрологии болот лесной зоны. Л. : Гидрометеоиздат, 1957. 500 с.
Швер Ц.А. Атмосферные осадки на территории СССР. Л. : Гидрометеоиздат, 1976. 302 с.
Жаков С.И. Общие закономерности режима тепла и увлажнения на территории СССР. Л. : Гидрометеоиздат, 1982. 227 с.
Козелкова Е.Н. Экологическое состояние водотоков бассейна реки Вах // Проблемы региональной экологии. 2008. № 5. C. 99-102.
 Временная изменчивость климата и обводненноститерритории Западной Сибири по данным метеорологических станций, модельного реанализа и спутниковой альтиметрии | Вестн. Том. гос. ун-та. 2012. № 364.

Временная изменчивость климата и обводненноститерритории Западной Сибири по данным метеорологических станций, модельного реанализа и спутниковой альтиметрии | Вестн. Том. гос. ун-та. 2012. № 364.

Полнотекстовая версия