1.3. Водно-энергетические ресурсы и изменение климата
Рассмотрены изменчивость стока рек Таджикистана в зависимости от температуры и осадков; различные сценарии изменения климата. Автор курса: Георгий Николаевич Петров Водно-энергетические ресурсы являются основой экономики Таджикистана. От них напрямую зависит функционирование и развитие двух основных секторов – ирригации и гидроэнергетики. Изменчивость водного стока рек напрямую влияет на хозяйственную деятельность и уровень жизни населения страны, а также на экологию. Обобщенными параметрами изменения климата, с точки зрения гидроэнергетики, являются температура и количество атмосферных осадков, которые опосредованно влияют на водно-энергетические ресурсы. Анализ влияния этих параметров для всего Таджикистана выполнен на примере водного стока реки Вахш – она пересекает всю его территорию и формируется на всех высотах. Исследования проводились для периода 1961÷1989 гг. по материалам «Первого Национального Сообщения Республики Таджикистан по Рамочной Конвенции ООН об Изменении Климата» Они показывают наличие синхронных колебаний всех трех параметров. Но при этом основную роль в формировании водного стока реки Вахш (и соответственно, всей водности республики, характерным представителем которой она является) играют осадки. Температура имеет второстепенное значение. Сделанный вывод также хорошо подтверждается исследованием регрессий между водностью Вахша, осадками и температурой. Коэффициент детерминации регрессии между водностью р. Вахш и осадками равен 0,389, тогда как его значение для регрессии между водностью и температурой всего 0,2028. При этом можно отметить некоторое запаздывание (на 1 год) циклов водности по отношению к осадкам. Тем не менее, хотя определяющим фактором в формировании водности стока являются осадки, но температура также вносит свой некоторый вклад. Поэтому представляет интерес исследование совместного их влияния. Результаты такого анализа множественной регрессии водного стока, как функции осадков и температуры показывают, что в общем виде зависимость водного стока реки Вахш от совокупного влияния осадков и температуры можно выразить формулой: W=0.017498*Q+2.303711*T-9.98014 где: W – годовой сток реки Вахш, куб.км О – среднегодовые осадки по республике, мм. Т – среднегодовая температура воздуха по республике, град.С При этом квадрат детерминации общей связи водности реки Вахш равен сумме квадратов детерминации водности по отдельным параметрам: 0.3892 + 0.2932 ≈ 0.4582 Непосредственно для получения оценок изменения климата использовались четыре многофакторные математические модели-сценарии, разработанные западными специалистами: 1. CCC-EQ – биоклиматическая модель суровости метеорежима 2. UK-TR – геофизическая модель Великобритании 3. GFDL – модель Лаборатории геофизической гидродинамики США 4. Had CM2 – модель Объединенного Королевства Англии. Все они основаны на учете влияния эмиссии парниковых газов и дают оценку изменения климата по основным параметрам – температуре среды и атмосферным осадкам к концу 50-летнего периода. Можно отметить, что разброс параметров для различных сценариев, особенно в отношении температуры, очень велик и не позволяет сделать однозначные оценки. В то же время непосредственный анализ показывает, что, увеличение количества осадков увеличивает общую водность рек, но уменьшает паводковые расходы. Последнее объясняется распределением изменения водности и температуры по году, приводящим к их большему выравниванию по сезонам. Сегодня на государственном уровне принимается, что за последние 25 лет объем ледников Таджикистан уменьшился на 30%. При общем объеме льда в ледниках Таджикистана 567 куб.км, их уменьшение на 30% за 25 лет, должно было увеличить ежегодный объем водного стока на 5,48 куб. км. Вся эта вода должна была бы увеличить речной сток в среднем на 11,6%. Но в действительности рост водности всех рек Таджикистана за последние 25 лет в два раза меньше. Это тоже очень существенная величина. Но как это может сказаться на гидроэнергетике? Все реки питаются за счет атмосферных осадков. Ледники и водохранилища только задерживают часть стока и затем выпускают его в реку. Ледники: Таджикистан – 567 куб. км, Киргизстан – 650 куб. км При абляции 1,5 м/год, регулирующая способность их- 12 куб. км, в год, то есть всего 2% от их объема. Водохранилища: Токтогульское – 19, 5 куб. км, Рогунское - 13 куб. км, Регулирующая способность Токтогула – 14, 5 куб. км, Рогуна – 10 куб. км, то есть 75% от их объема. Дополнительное строительство еще 2-х таких водохранилищ в Таджикистане и Киргизстане может полностью заменить ледники. Задания для самоконтроля Какие причины современного изменения климата? В чем измеряются атмосферные осадки? Что такое множественная регрессия? Что такое деградация ледников? Дополнительное задание Рассчитайте, на сколько процентов должен был бы уменьшится объем ледников Таджикистана за последние 25 лет, если ежегодный рост водности рек в республике равен 1%?
Рассмотрены изменчивость стока рек Таджикистана в зависимости от температуры и осадков; различные сценарии изменения климата. Автор курса: Георгий Николаевич Петров Водно-энергетические ресурсы являются основой экономики Таджикистана. От них напрямую зависит функционирование и развитие двух основных секторов – ирригации и гидроэнергетики. Изменчивость водного стока рек напрямую влияет на хозяйственную деятельность и уровень жизни населения страны, а также на экологию. Обобщенными параметрами изменения климата, с точки зрения гидроэнергетики, являются температура и количество атмосферных осадков, которые опосредованно влияют на водно-энергетические ресурсы. Анализ влияния этих параметров для всего Таджикистана выполнен на примере водного стока реки Вахш – она пересекает всю его территорию и формируется на всех высотах. Исследования проводились для периода 1961÷1989 гг. по материалам «Первого Национального Сообщения Республики Таджикистан по Рамочной Конвенции ООН об Изменении Климата» Они показывают наличие синхронных колебаний всех трех параметров. Но при этом основную роль в формировании водного стока реки Вахш (и соответственно, всей водности республики, характерным представителем которой она является) играют осадки. Температура имеет второстепенное значение. Сделанный вывод также хорошо подтверждается исследованием регрессий между водностью Вахша, осадками и температурой. Коэффициент детерминации регрессии между водностью р. Вахш и осадками равен 0,389, тогда как его значение для регрессии между водностью и температурой всего 0,2028. При этом можно отметить некоторое запаздывание (на 1 год) циклов водности по отношению к осадкам. Тем не менее, хотя определяющим фактором в формировании водности стока являются осадки, но температура также вносит свой некоторый вклад. Поэтому представляет интерес исследование совместного их влияния. Результаты такого анализа множественной регрессии водного стока, как функции осадков и температуры показывают, что в общем виде зависимость водного стока реки Вахш от совокупного влияния осадков и температуры можно выразить формулой: W=0.017498*Q+2.303711*T-9.98014 где: W – годовой сток реки Вахш, куб.км О – среднегодовые осадки по республике, мм. Т – среднегодовая температура воздуха по республике, град.С При этом квадрат детерминации общей связи водности реки Вахш равен сумме квадратов детерминации водности по отдельным параметрам: 0.3892 + 0.2932 ≈ 0.4582 Непосредственно для получения оценок изменения климата использовались четыре многофакторные математические модели-сценарии, разработанные западными специалистами: 1. CCC-EQ – биоклиматическая модель суровости метеорежима 2. UK-TR – геофизическая модель Великобритании 3. GFDL – модель Лаборатории геофизической гидродинамики США 4. Had CM2 – модель Объединенного Королевства Англии. Все они основаны на учете влияния эмиссии парниковых газов и дают оценку изменения климата по основным параметрам – температуре среды и атмосферным осадкам к концу 50-летнего периода. Можно отметить, что разброс параметров для различных сценариев, особенно в отношении температуры, очень велик и не позволяет сделать однозначные оценки. В то же время непосредственный анализ показывает, что, увеличение количества осадков увеличивает общую водность рек, но уменьшает паводковые расходы. Последнее объясняется распределением изменения водности и температуры по году, приводящим к их большему выравниванию по сезонам. Сегодня на государственном уровне принимается, что за последние 25 лет объем ледников Таджикистан уменьшился на 30%. При общем объеме льда в ледниках Таджикистана 567 куб.км, их уменьшение на 30% за 25 лет, должно было увеличить ежегодный объем водного стока на 5,48 куб. км. Вся эта вода должна была бы увеличить речной сток в среднем на 11,6%. Но в действительности рост водности всех рек Таджикистана за последние 25 лет в два раза меньше. Это тоже очень существенная величина. Но как это может сказаться на гидроэнергетике? Все реки питаются за счет атмосферных осадков. Ледники и водохранилища только задерживают часть стока и затем выпускают его в реку. Ледники: Таджикистан – 567 куб. км, Киргизстан – 650 куб. км При абляции 1,5 м/год, регулирующая способность их- 12 куб. км, в год, то есть всего 2% от их объема. Водохранилища: Токтогульское – 19, 5 куб. км, Рогунское - 13 куб. км, Регулирующая способность Токтогула – 14, 5 куб. км, Рогуна – 10 куб. км, то есть 75% от их объема. Дополнительное строительство еще 2-х таких водохранилищ в Таджикистане и Киргизстане может полностью заменить ледники. Задания для самоконтроля Какие причины современного изменения климата? В чем измеряются атмосферные осадки? Что такое множественная регрессия? Что такое деградация ледников? Дополнительное задание Рассчитайте, на сколько процентов должен был бы уменьшится объем ледников Таджикистана за последние 25 лет, если ежегодный рост водности рек в республике равен 1%?