Snowmelt-runoff in low mountains of the Upper Ob basin (by the example of a small low-mountain Maima catchment)
For analysis of a snowmelt runoff of the low-mountain Maima catchment (Russian Altai) we used the daily data from the Kyzyl-Ozek weather station (air temperature, precipitation), the Maima gauge (water discharge) for 1997-2017 and the data on snow measurement works (2015-2017). Dynamics of major climatic parameters of winter (air temperature, precipitation) and characteristics of floods over the period of observations (since 1939) were studied. Hydrometeorological processes of spring snowmelt (1997-2017) were analyzed, and flood flow hydrographs with specified melt, rain and ground water were constructed and analyzed as well. The linear dependence (correlation coefficient: 0,84) of snowmelt runoff depth and total solid precipitation for the cold period was obtained. A quantitative assessment of heat and cold waves responsible for a timeframe and intensity of snowmelt was performed. The analysis of dynamics of water discharge caused by rainfalls after the beginning of snow cover melt as well as characteristics of heat and cold waves made it possible to estimate the time lag of melt- and rainwater to the river network during the high water period (1-2 days). Maximum discharge (20,6-110 m3/s) usually occurred after rise in average daily temperature above 20 oC, or it was associated with heavy rains. On average, the peak of high water was observed in 24 days after its beginning. In the Maima basin and in Altai as a whole, the rise in temperature and reduction in precipitation amount during the cold period was recorded for the whole period of observation (since 1939). During the cold period of 1997-2017, precipitation increased slightly, while average temperature-by 0.7 °C. Due to climate changes, a shift in dates of high water and maximum discharges occurred 5-6 days earlier in 1997-2017, as compared to 1940-1975 (before sharp warming onset in the region). This was due to temperature rise and reduced cold period. A significant change in intra-annual distribution of runoff (i.e. reduction in share of flood runoff in annual runoff from 49.2 to 36%) was noted. From the beginning of observations, annual runoff, total runoff depth for the flood period and maximum flood discharge fell by 3.5%, 28.8% and 31.8%, respectively. Using the snow survey data (20152017), we assessed the meltwater role in the formation of flood and annual runoff. The share of snowmelt runoff in annual one ranged from 27 to 41%. The coefficient of meltwater runoff made up 0,59-0,81 thus correlating well with the previously obtained data for other Altai rivers. Maximum snowmelt runoff (0.81) was marked in the spring of 2016 after a snowless winter. This was induced by greater soil freezing and less infiltration loss of snowmelt runoff. In the period of high water recession, the coefficients of rain flood-induced runoff were 3-3,5 times lower showing less changeability.
Keywords
Altai,
low-mountain,
Maima River basin,
snow water equivalent,
snowmelt-runoff,
runoff depth,
runoff coefficientAuthors
Lubenets Lilia F. | Institute for Water and Environmental Problems SB RAS | lilia_lubenets@mail.ru |
Chernykh Dmitry V. | Institute for Water and Environmental Problems SB RAS; Altai State University | chernykhd@mail.ru |
Kolomeizev Andrey A. | Institute for Water and Environmental Problems SB RAS | kolomeycev@iwep.ru |
Samoylova Svetlana Yu. | Institute for Water and Environmental Problems SB RAS | bastet05@list.ru |
Pershin Dmitry K. | Institute for Water and Environmental Problems SB RAS; Lomonosov Moscow State University | dmitrypersh@gmail.com |
Всего: 5
References
Аполлов Б.А., Калинин Г.П., Комаров В.Д. Курс гидрологических прогнозов. Л. : Гидрометеорологическое издание, 1974. 420 с
Атлас Алтайского края. Т. 1. Москва ; Барнаул : Изд-во ГУГК, 1978. 226 с
Бураков Д.А., Иванова О.И. Анализ формирования и прогноз стока весеннего половодья в лесных и лесостепных бассейнах рек Сибири // Метеорология и гидрология. 2010. № 6. С. 87-1100
Водные ресурсы России и их использование. СПб. : Государственный гидрологический институт, 2008. 598 с
Галахов В.П. Оценка объема стока периода половодья в бассейне Томи по ежегодным снегозапасам // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. Т. 17. С. 292-295
Галахов В.П. Условия формирования половодья малой горной реки (по исследованиям в бассейне реки Майма) // Известия Алтайского отделения географического общества. 2015. № 3 (38). С. 35-40
ГОСТ 19179-73. Гидрология суши. Термины и определения. М. : Издательство стандартов, 1988. 110 с
Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2017 год. М., 2018. 69 с
Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Ч. 1: Реки и каналы. Т. 1: Российская Федерация. Вып. 10: Бассейны Оби (от верховьев до с. Александровского), Оми, Тары (в пределах Новосибирской обл.). Новосибирск, 1997-2017
Ипполитов ИИ, Логинов С.В., Харюткина Е.В., Морару Е.И. Изменчивость климата азиатской территории России в 1975-2012 гг. // География и природные ресурсы. 2014. № 4. С. 13-21
Калюжный И.Л., Лавров С.А. Основные физические процессы и закономерности формирования зимнего и весеннего стока рек в условиях потепления климата // Метеорология и гидрология. 2012. № 1. С. 68-81
Комлев А.М., Титова Ю.В. Формирование стока в бассейне Катуни (Горный Алтай). Новосибирск : Наука, 1966. 155 с
Лубенец Л.Ф., Черных Д.В. Внутриландшафтное распределение снегозапасов в бассейне р. Майма (низкогорья Русского Алтая) // Лед и Снег. 2019. Т. 59, № 3. С. 319-332
Лубенец Л.Ф., Черных Д.В., Першин Д.К. Особенности пространственной дифференциации снежного покрова в низкогорных ландшафтах Русского Алтая (на примере бассейна р. Майма) // Лед и Снег. 2018. Т. 58, № 1. С. 56-64
Попова В.В. Вклад снегозапасов в изменения стока крупнейших рек бассейна Северного Ледовитого океана в период современного потепления // Лед и Снег. 2011. № 3 (115). С. 69-78
Попова В.В., Шмакин А.Б., Симонов Ю.А. Изменения снегозапасов и жидких осадков и их роль в колебаниях стока крупнейших рек бассейна Северного Ледовитого океана при современном потеплении // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2010. Т. 23. С. 109-127
Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 15: Алтай и Западная Сибирь, вып. 1: Горный Алтай и Верхний Иртыш / под ред. В.А. Семенова. Л. : Гидрометеорологическое издательство, 1969. 308 с
Ресурсы поверхностных вод. Основные гидрологические характеристики. Т. 15: Алтай, Западная Сибирь и Северный Казахстан. Вып. 1. Верхняя и Средняя Обь. Л. : Гидрометеорологическое издание, 1979. 487 с
Руководство по гидрологическим прогнозам. Вып. 1. Долгосрочные прогнозы элементы водного режима рек и водохранилищ. Л. : Гидрометеорологическое издание, 1989. 357 с
Сухова М.Г., Модина Т.Д. Современные изменения температурного режима воздуха и режима увлажнения на Алтае как проявление регионального изменения климата // Мир науки, культуры, образования. 2007. № 2 (5). С. 14-18
Таратунин А.А. Наводнения на территории Российской Федерации. Екатеринбург : Изд-во Российский научноисследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов, 2008. 432 с
Харламова Н.Ф., Казарцева О.С., Дьякова Г.С. Изменчивость толщины снежного покрова, снегозапасов и снежности зим на территории Алтайского края за период 1966-2015 гг. // Географические исследования молодых ученых в регионах Азии. Материалы Всерос. молодежной конф. с междунар. участием (Барнаул - Белокуриха, 7-11 ноября 2016 г.) / ред. О.В. Останин. Барнаул : Пять плюс, 2016. С. 41-45
Харшан Ш.А. Долгосрочные прогнозы стока горных рек Сибири // Труды Гидрометцентра СССР. Вып. 65. Л. : Гидрометеорологическое издание, 1970. 211 с
Хромов С.П., Мамонтова Л.И. Метеорологический словарь. Л. : Гидрометеорологическое издание, 1974. 568 с
Чеботарев А.И. Гидрологический словарь. Л. : Гидрометеорологическое издание, 1978. 308 с
Черных Д.В., Самойлова Г.С. Ландшафты Алтая (Республика Алтай и Алтайский край). Карта. М-б 1 : 500 000. Новосибирск : Новосибирская картографическая фабрика, 2011
URL: http://www.meteo.ru
URL: https://geogra-phy_ru.academic.ru/6511/
Словарь по географии // Словари и энциклопедии на Академике. URL: https://geography_ru.academic.ru/6511/
Berghuijs W.R., Woods R.A., Hrachowitz M.A. Precipitation shift from snow towards rain leads to a decrease in streamflow // Nature Climate Change. 2014. V. 4 (7). P. 583-586
Brown R.D., Robinson D.A. Northern Hemisphere spring snow cover variability and change over 1922-2010 including an assessment of uncertainty // The Cryosphere. 2011. V. 5. P. 219-229
Han L.J., Tsunekawa A., Tsubo M. et al. Spatial variations in snow cover and seasonally frozen ground over northern China and Mongolia, 1988-2010 // Global and Planetary Change. 2014. V. 116. P. 139-148
Holko L., Gorbachova L., Kostka Z. Snow Hydrology in Central Europe // Geography Compass. 2011. No. 5 (4). P. 200-218
Pershin D., Chernykh D., Lubenets L., Biryukov R., Zolotov D. Snow surveys in the south of the Western Siberia (Russia) // Mendeley Data. 2020. V. 4. doi: 10.17632/8f4ky92by9.4
Shen Y.P., Wang G.Y., Su H.C. et al. Hydrological processes responding to climate warming in the upper reaches of Kelan River basin with snow-dominated of the Altay Mountains region, Xinjiang, China (Chinese) // Journal of Glaciology and Geocryology. 2007. No. 29 (06). P. 845-854