Оценка теплового стока рек водосбора Белого моря

Рассматривается тепловой сток рек водосбора Белого моря и его изменчивость. Для анализа выбран представительный 1990–2014 гг., в котором длина ряда позволяет оценить годовую изменчивость водного и теплового стока, а также температуру воды в районе устьевых участков рек водосбора Белого моря. Применялась стандартная формула оценки теплового стока, частные водосборы рек определялись по картам масштаба 1:1 000 000, далее для более точного определения – 1:200 000. Тепловой сток с водосборной площади Белого моря за 1990–2014 гг. составил 5480,94´10¹⁵ Дж. Показано повышение температуры воды устьев рек водосбора Белого моря за 1956–2015 гг., особенно ярко выраженное с 1990 г. Для выявления последствий изменчивости теплового стока использованы результаты математического моделирования, выполненные на программном комплексе JASMINE. Проведено тринадцать численных экспериментов, в качестве маркеров использовались даты перехода температуры воды в Двинском, Онежском и Мезенском заливах через 0,2; –0,5 и –1°С весной и осенью. Эксперименты показали, что повышение или понижение среднемесячной температуры воды в реках на 2°С, а также изменение их водного стока на 30% не приведет к существенному изменению сроков ледообразования и разрушения льда в заливах Белого моря, а лишь изменит температуру воды в теплое время года. Амплитуда колебания ее значений не достигнет больших величин (несколько десятых долей °С). Смещение модельных сроков ледообразования и разрушения льда при изменении среднемесячной температуры рек водосбора и их стока не превысит нескольких часов. И при потеплении, и при похолодании в первую очередь меняется весенняя и летняя температура поверхностного слоя воды в заливах, на больших глубинах подобное воздействие практически не заметно. Результаты модельных исследований доказывают устойчивость термогидродинамической системы Белого моря к внешним тепловым воздействиям рек его водосбора.

1. Арсеньева Н.Я. Многолетние изменения теплового состояния вод Белого моря // Труды ГОИН. 1960. Вып. 55. С. 30–63.

2. Белое море и его водосбор под влиянием климатических и антропогенных факторов / под ред. Н.Н. Филатова, А.Ю. Тержевика. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. 335 с.

3. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Белое море. Справочник «Проект «Моря СССР». Т. II. Вып. 1: Гидрометеорологические условия. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 240 с.

4. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2018 год. М.: Росгидромет, 2019, 79 с.

5. Елисов В.В., Иванова Г.П. Особенности формирования термохалинной структуры вод Белого моря // Материалы междунар. науч. конф. «Европейский Север России: прошлое, настоящее, будущее». Архангельск, 1999. С. 61–96.

6. Елшин Ю.А. Тепловой сток в моря Северного Ледовитого океана // Водные ресурсы. 1988. № 5. С. 63–68.

7. Елшин Ю.А. Тепловой сток рек европейской территории СССР // Метеорология и гидрология. 1981. № 9. С. 85–93.

8. Карпечко В.А., Махальская Н.И., Балаганский А.Ф., Толстиков А.В. Сток рек бассейна Белого моря // Свид. о гос. рег. базы данных № 2018621833. 19 ноября 2018 г.

9. Карпечко Ю.В., Нестеренко И.М., Осипов В.В. Изменения стока с осушаемых болот и заболоченных земель при их эксплуатации в сельскохозяйственном производстве // Водные ресурсы. 2004. Т. 31. № 4. С. 401–406.

10. Климат Карелии: изменчивость и влияние на водные объекты и водосборы / отв. ред. Н.Н. Филатов. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2004. 224 с.

11. Красильникова В.В. Анализ многолетней изменчивости приземной температуры воздуха в районе Двинского залива Белого моря за период 1915–2015 гг. // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2018. № 2(368). С. 110–119.

12. Крышнякова О.С., Малинин В.Н. Особенности потепления климата европейской территории России в современных условиях // Общество. Среда. Развитие. 2008. № 2. С. 115–124.

13. Кухлинг Х. Справочник по физике. М.: Мир, 1982. 210 с.

14. Леонов Е.А. Изменение температуры воды крупных рек под влиянием хозяйственной деятельности // Межвед. сб. «Исследования формирования речного стока и его расчеты». Л.: ЛПИ, 1981. Вып. 76. С. 107–116.

15. Лоция Белого моря. СПб.: Мин. обороны СССР, ГУНиО, 1995. № 1110. 336 с.

16. Магрицкий Д.В. Тепловой сток рек в моря Российской Арктики и его изменения // Вестн. Моск. Ун-та. Сер. 5. Геогр. 2009. С. 69–77.

17. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Т. I. Вып. 8: Бассейны рек Балтийского моря, Онежского и Ладожского озер. Л.: Гидрометеоиздат, 1986, 392 с.

18. Наумов А.Д., Федяков В.В. Вечно живое Белое море. СПб.: Изд-во СПб. городского дворца творчества юных, 1993. 336 с.

19. Основные гидрологические характеристики. Т. 2: Карелия и Северо-Запад. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. 700 с.

20. Основные гидрологические характеристики. Т. 2: Карелия и Северо-Запад. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 774 с.

21. Основные гидрологические характеристики. Т. 2: Карелия и Северо-Запад. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 670 с.

22. Отчет о научно-исследовательской работе по проекту «Динамика водных экосистем внутренних морей Северо-Запада России (заключительный)». Петрозаводск: ИВПС КарНЦ РАН, 2018. 319 с.

23. Ресурсы поверхностных вод СССР. Гидрологическая изученность. Т. 2: Карелия и Северо-Запад / под ред. Е.Н. Таракановой. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. 700 с.

24. Руководящие указания ВМО по расчету климатических норм. № 1203. 2017. 32 с.

25. Семенов Е.В. Численное моделирование динамики Белого моря и проблема мониторинга // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2004. Т. 40. № 1. С. 128–141.

26. Система Белого моря. Природная среда водосбора Белого моря. М.: Научный мир, 2010. Т. 1. 480 с.

27. Толстиков А.В. Изменчивость температуры поверхностного слоя Белого моря. М.: ГЕОС, 2016. 212 с.

28. Толстиков А.В., Чернов И.А. Изменчивость биогеохимических процессов в Белом море для разных климатических условий по данным моделирования // Труды КарНЦ РАН. 2019. № 6. С. 1–11. DOI: 10.17076/eb95.

29. Толстиков А.В., Чернов И.А., Мурзина С.А., Мартынова Д.М., Яковлев Н.Г. Разработка комплекса Green JASMINE для изучения и прогнозирования состояния экосистем // Труды КарНЦ РАН. 2017. № 5. С. 23–32. DOI: 10.17076/eb501.

30. Фролова Н.Л., Магрицкий Д.В., Киреева М.Б., Агафонова С.А., Повалишникова Е.С. Антропогенные и климатически обусловленные изменения стока воды и ледовых явлений рек Российской Арктики // Вопросы географии. Гидрологические исследования / под ред. В.М. Котлякова, Н.И. Коронкевича, Е.А. Барабановой. М.: Издательский дом «Кодекс», 2018. Сб. 145. С. 233–251.

31. Яковлев Н.Г. Воспроизведение крупномасштабного состояния вод и морского льда Северного Ледовитого океана в 1948–2002 гг. Ч. 1: Численная модель и среднее состояние // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45. № 3. С. 1–16.

32. Chernov I., Lazzari P., Tolstikov A., Kravchishina M., Iakovlev N. Hydrodynamical and biogeochemical spatiotemporal variability in the White Sea: A modeling study, Journal of Marine Systems, 2018, no. 187, p. 23–35.

33. Liu B., Yang D. Siberian Lena River heat flow regime and change, Cold Region Hydrology in a Changing Climate, Proceedings of symposium H02 held during IUGG2011 in Melbourne, Australia, July 2011, IAHS Publ., 346, 2011, p. 71–76.

34. Mackay J.R., Mackay D.K. Heat energy of the Mackenzie River, Further Hydrologic Studies in the Mackenzie Valley, Canada (Environmental-Social Committee Northern Pipelines. Task Force on Northern Oil Development report, Report 74–35), Ottawa, Information Canada, 1975, р. 1–23.

35. Prowse T.D., Flegg P.O. Arctic river flow: A review of contributing areas, The Freshwater Budget of the Arctic Ocean Lewis E.L., Jones E.P., Lemke P., Prowse T.E., Wadhams P. (eds), Proc. NATO Advanced Research Workshop, Tallin, Estonia, 27 April – 1 May 1998, Kluwer Acad., Norwell, Massachusetts, USA, 2000, p. 269–280.

36. Автоматизированная система учета наблюдательных подразделений Росгидромета. URL: http://cliware.meteo.ru/goskom_cat/list/selviewu.jsp (дата обращения 21.12.2020).

37. Архив ПИНРО. URL: http://www.pinro.ru/labs/hid/kolsec1.htm (дата обращения 21.12.2020).

38. Двинско-Печорское бассейновое водное управление. URL: http://www.dpbvu.ru/deyatelnost/skiovo-vklyuchaya-ndv (дата обращения 21.12.2020).

39. Вычислительный кластер КарНЦ РАН. URL: http://cluster.krc.karelia.ru/ (дата обращения 21.12.2020).

40. ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД». URL: http://meteo.ru/component/content (дата обращения 21.12.2020).

41. Biogeochemical Flux Model (BFM). URL: http://bfmcommunity.eu (дата обращения 21.12.2020).