Для оценки сценарных гидрологических изменений были использованы два методических подхода. В одном из них («гидрологическом») сценарные изменений климатических характеристик задаются на входе гидрологических моделей, на которых и рассчитываются сценарные гидрологические изменения. В другом подходе («климатическом») сценарные гидрологические изменения оценивались по результатам расчетов, выполняемых непосредственно на глобальных климатических моделях. В этом случае средний многолетний годовой речной сток рассчитывался как остаточный член по разности между смоделированными средними многолетними годовыми суммами атмосферных осадков и испарения.
Использованные в проекте сценарии антропогенных изменений климата.
Для оценки гидрологических последствий изменения климата были использованы результаты расчетов, выполненные на ансамбле глобальных моделей климата (GCMs, GlobalClimateModels), включенных в проект CMIP5 (CoupledModelIntercomparisonProjectPhase 5). В рамках проекта CMIP5 проведены расчеты климатических характеристик XX века в соответствии с современными (наблюденными) концентрациями парниковых газов и аэрозолей, а также их сценарные расчеты для условий климата XXI века при разных сценариях изменений внешних радиационных воздействий (RCP-сценариев, RepresentativeConcentrationPathways). В GCMs прогнозируемое для XXI века изменение внешних параметров задается с учетом четырех сценариев антропогенных воздействий, построенных в соответствии с ожидаемым к 2100 году потоком радиации на границе атмосферы RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 8.5 (соответственно 2.6, 4.5 и 8.5 вт/м2). В проекте для каждой из климатических моделей для сравнения рассматривались в основном сценарии с наименьшим воздействием (RCP2.6), который подразумевает, что пик выбросов парниковых газов придется на 2010—2020 годы, после чего произойдет спад, и сценарий с наибольшим воздействием (RCP8.5), предполагающий, что выбросы продолжат расти в течение столетия.
Такой подход на основе учета наиболее широкого диапазона возможных климатических изменений обусловлен отсутствием критериев выбора какого-либо из четырех возможных семейств (групп) имеющихся климатических сценариев. Рассматривался также и промежуточный вариант климатических сценариев (RCP4.5).
При этом в расчетах на основе «гидрологического» подхода был использованы 5 глобальных климатических моделей, включенных в проект ISI-MIP2 (TheInter-SectoralImpactModelIntercomparisonProject), в рамках которого проводится сопоставление результатов моделирования будущего стока крупных рек Земного шара на основе различных гидрологических и климатических моделей. В их число вошли климатические модели GFDL-ESM2M, HadGEM2-ES, IPSL-CM5A-LR, MIROC-ESM-CHEM и NorESM1-M. Сценарные оценки климатических характеристик, полученных по климатическим моделям проекта ISI-MIP2 были скорректированы, что сводилось к минимизации систематической погрешности расчетов по GCMs (так называемая процедура «bias-correction») в сравнении с данными приземных метеорологических наблюдений или (чаще) с данными метеорологического реанализа.
Исследовались сценарные изменения речного стока (и других составляющих гидрологического цикла) для двух тридцатилеток (2006-2035 гг. и 2036 – 2065 гг.).
Расчеты в рамках «климатического» подхода были использованы данные о сценарных изменениях среднемноголетних годовых атмосферных осадках и температур воздуха для указанных выше двух периодов и для условий современного климата, подготовленных в рамках программы CMIP5, на основе результатов расчетов, полученных на 30-ти глобальных климатических моделях без их предварительного отбора.
В качестве входной метеорологической информации, характеризующей современные климатические условия при использовании «гидрологического» подхода привлекались временные ряды среднесуточных величин температуры и влажности воздуха, суточных сумм осадков по данным метеорологических станций (Мотовилов, 2017) и реанализа WATCH (Weedonetal., 2010) за период 1971-2001гг.
При реализации «климатического» подхода в качестве «базового» периода использовались несколько 30-летних периодов, включая период 1971-2000 гг.
В результате проведенных расчетов были получены оценки сценарных изменений годового и сезонного речного стока, среднемесячного стока и гидрографов среднесуточных расходов воды для всего Северо-Евразийского сектора водосбора Северного Ледовитого океана и его основных речных бассейнов (на основе модели UNH WBM (университет Нью Гэмпшира, США) и детальные оценки были получены для бассейны Лены (на основе модели ЕСОМАG) и Вилюя (на основе модели ЕСОМАG (ИВП РАН) и модели месячного водного баланса (ММВБ, ИГ РАН)).
Сценарные изменения стока воды, рассчитанные на основе «гидрологического» подхода: