Проект направлен на исследование долговременных тенденций многолетних изменений годового и сезонного стока воды, наносов и растворенных веществ арктических рек России, обусловленных изменениями глобального и регионального климата, на основе ретроспективного анализа данных инструментальных наблюдений, и оценку их изменений в сценарных условиях, возможных в первой половине XXI века.
В обширном регионе водосборного бассейна СЛО в течение нескольких последних десятилетий наблюдается заметное потепление климата. Оно сопровождается ростом температуры воздуха, и, в меньшей степени, атмосферного увлажнения. Эти изменения характеризуются значительной пространственной неоднородностью и сопровождаются заметной трансформацией гидрологического режима водных объектов, стока воды, тепла, взвешенных наносов и химических веществ, которые должны учитываться при решении проблем социально-экономического развития региона и сохранения благоприятных условий жизни населения. Внутригодовые и многолетние изменения притока речных вод, формируемых на территориях, покрытых преимущественно многолетнемерзлыми грунтами, оказывают заметное влияние на окружающие моря, воздействуя на циркуляцию морских водных масс, формирование и многолетнюю динамику морского льда и баланса химических веществ. Текущая долговременная фаза потепления климата сменила фазу его похолодания в 1970-1980-х годах во всех регионах водосбора Северного Ледовитого океана. Есть вероятность того, что фаза потепления климата заканчивается и ее может сменить долговременная фаза похолодания, что приведет к соответствующим гидрологическим изменениям.
Вместе с тем, согласно парадигме антропогенного потепления климата в этом регионе, как и в большинстве регионов Северного полушария в будущем (в первой половине XXI века и далее) потепление климата, вероятно, продолжится, что, видимо, также нельзя не учитывать при оценках возможных в будущем гидрологических изменений.
В части исследований, касающихся современных изменений, основное внимание в проекте уделяется долговременным фазам пониженного/повышенного годового и сезонного стока и их связи с соответствующими фазами климатических изменений, в том числе с макромасштабной атмосферной циркуляции. Такие продолжительные фазы были выявлены участниками проекта в процессе анализа многолетних рядов инструментальных наблюдений за характеристиками стока воды, тепла, взвешенных наносов (Георгиади, Кашутина, 2016; Георгиади, Кашутина, Милюкова, 2017; Georgiadi, Kashutina, Milyukova, 2018). Полученные результаты показывают, что в многолетних изменениях условно-естественного (с исключенным влиянием антропогенных факторов) стока воды, взвешенных наносов, тепла и растворенных веществ (суммы ионов и его главных компонент) ряда крупных рек Русской равнины и Сибири выявляются длительные периоды (продолжительностью, как правило, 20-50 лет), характеризующиеся повышенными/пониженными значениями рассмотренных гидрологических характеристик (относительно средних многолетних значений, определенных для всего периода наблюдений). При этом различия между средними значениями характеристик, рассчитанными для контрастных периодов, статистически значимы. Они сопряжены во времени с более теплыми/холодными периодами и фазами повышенной/пониженной интенсивности зонального переноса в атмосфере, выраженной в виде известных индексов макромасштабной атмосферной циркуляции (Георгиади, Кашутина, 2016).
Исходя из этой концепции предполагается провести исследование особенностей многолетних изменений условно-естественного стока воды, взвешенных наносов и растворенных веществ рек российской части водосбора СЛО с продолжительными рядами наблюдений в их замыкающих створах и их сопряженности с изменениями климата.
Другая задача проекта состоит в разработке оценки изменений гидрологических характеристик в условиях сценарного климата первой половины XXI века и выявлению относительного вклада изменений атмосферных осадков, температуры воздуха и мерзлотных характеристик в вероятные суммарные изменения стока воды, наносов и т.д.
При этом для сценарных оценок будут использованы два подхода. В одном из них предполагается, что климат первой половины века будет определяться естественными причинами и без существенного влияния антропогенных воздействий. В этом случае предполагается, что выявленные для периода инструментальных наблюдений долговременные фазы создают определенную основу для сценарной оценки изменений гидрологических характеристик в предстоящие десятилетия, исходя из возможного чередования указанных выше долговременных фаз.
Однако, вполне вероятно, что в первой половине текущего столетия будет развиваться антропогенное потепление климата. Оно может привести к: 1) изменениям регионального климата, которые окажут прямое воздействие на гидрологию речных бассейнов; 2) в свою очередь, потепление климата повлияет на характеристики многолетней мерзлоты региона (в том числе на глубину слоя сезонного оттаивания и географию зон с непрерывной, прерывистой, островной вечной мерзлотой и ее отсутствием), процессы сезонного промерзания/протаивания, что может привести к изменениям стока воды и т.д.; 3) климатические изменения также скажутся на криогенных процессах и явлениях, которые в ряде регионов Сибири оказывают существенное влияние на водный цикл, прежде всего на внутригодовое перераспределение речного стока; 4) потепление климата к середине века может привести к изменениям гидрогеологических условий ряда регионов (включая условия взаимосвязи поверхностных и подземных вод); 5) в условиях сценарного антропогенного потепления климата в первой трети века условия формирования наносов и растворенных веществ не будут сильно отличаться от условий периода инструментальных наблюдений, охватывающего и первые пятнадцать лет 21 века. Но ближе к середине века (особенно в условиях сценариев наиболее интенсивного потепления климата), прежде всего, за счет деградации многолетнемерзлых грунтов, условия формирования наносов и растворенных веществ могут резко измениться. Вследствие чего надежность оценок сценарных изменений стока наносов и растворенных веществ, основанных на закономерностях, выявленных для условий периода инструментальных наблюдений, не очень высока.