Влияние изменения климата на характеристики стока рек Восточного Саяна на примере реки Ии

Иркутская область является одним из наиболее паводкоопасных регионов России. В зонах возможного затопления в Иркутской области расположены около 222 населенных пункта, в том числе восемь городов (Тулун, Киренск, Нижнеудинск, Иркутск, Усть-Кут, Черемхово, Зима, Ангарск). Площадь периодически затапливаемых пойменных земель превышает 25 000 км2, что составляет около 4% от общей площади региона (Кичигина, 2018).
На территории Иркутской области наводнения могут возникать вследствие половодья и дождевых паводков, а также заторов и зажоров. Часто наводнения имеют смешанный генезис — на половодье накладываются дожди или заторы, а дождевые паводки в некоторые годы усугубляются селями. Наиболее опасными являются наводнения в южных районах Иркутской области, вызванные дождевыми паводками. Они имеют наибольшую повторяемость, площади затопления, наносят значительный экономический ущерб и приводят к гибели людей. Прогнозируемость таких наводнений, определяемая степенью успешности прогнозов осадков, остается достаточно низкой.
Ранее крупные наводнения в южной части Иркутской области наблюдались в 1984, 1996, 2001 и затем в 2019 гг., наиболее разрушительным из них было наводнение в июле 2001 г. (Кичигина, 2018), а исторический максимальный расход – в 1984 году, а затем и в 2019 году. Несмотря на высокую повторяемость разрушительных паводков, в Атласе природных и техногенных опасностей и рисков, юг Иркутской области отнесен к зоне умеренно опасных наводнений.
Летом 2019 года на реках Иркутской области, стекающих с гор Восточного Саяна (Ия, Уда, Бирюса и Ока) прошли две волны экстремальных дождевых паводков, ставших самыми разрушительными в регионе за всю историю наблюдений.
Наибольший подъем уровня воды был зафиксирован на посту р. Ия – г. Тулун (с 474 до 1387 см за трое суток) в период первого паводка, 26 июня – 5 июля 2019 г. Зафиксированный уровень воды более чем на 5 м превысил опасную отметку 850 см и на более чем 2,5 м – исторический максимум 1133 см, отмечавшийся в 1984 г. Паводок привел к катастрофическому затоплению г. Тулун и других населенных пунктов, расположенных
4
в пойме р. Ия. Всего при наводнении пострадали 107 населенных пунктов, погибли 25 человек и 8 пропали без вести1.
В период 28 июля – 4 августа 2019 г. на р. Ия произошел еще один значительный паводок (максимальный уровень воды достиг отметки 1121 см). Он по масштабу сопоставим с паводком 1984 года, до 2019 года считавшимся максимальным.
Основной причиной формирования катастрофического паводка являются продолжительные интенсивные дожди (Макарьева и др., 2020). Сотрудники Гидрометцентра охарактеризовали данное явление как развитие аномальных атмосферных процессов, проявляющихся на фоне наблюдаемых глобальных и региональных изменений климата2.
В последнее десятилетие все чаще фиксируются катастрофические паводки в разных частях страны и мира, многие из которых исследователи связывают с климатическими изменениями (Meredith et al., 2015; Kundzewicz et al., 2014; Shiklomanov et al., 2007). В прогнозе долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2030 года изменения климата указаны в качестве одного из основных внешних вызовов. Основным способом оценки климатических изменений является разработка глобальных климатических моделей и проекций на будущий период и анализ этих данных.
В связи с этим целью данной работы является оценка возможных изменений гидрологического цикла в бассейне реки Ия (Иркутская область) на основе данных климатических проекций в условиях современного и будущего климата в 21 веке в результате антропогенного воздействия на глобальную климатическую систему в соответствии со сценариями выбросов парниковых газов и аэрозолей, разработанными Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК).
Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие задачи:
1) Изучить объект исследования, понять специфику опасных гидрологических явлений, наблюдаемых в рассматриваемой области;
2) Выполнить параметризацию гидрологической модели «Гидрограф» и ее верификацию на основе исторических данных наблюдений;
3) Рассчитать катастрофический паводок 2019 года на основе данных метеорологической модели и гидрологической модели Гидрограф;
1 https://ria.ru/20190721/1556733218.html
2 https://www.gazeta.ru/science/2019/07/02_a_12471205.shtml
5

4) Выбрать региональные модели климата, освоить технические методы обработки данных климатических моделей, провести сравнительный анализ на адекватность воспроизведения метеорологических условий формирования стока, выполнить их оптимизацию для использования в качестве входных данных гидрологической модели;
5) Представить прогноз трансформации гидрологического цикла, его компонент и характеристик стока, в том числе, максимального на период до 2100 г. на основе данных климатических проекций и математического моделирования гидрологических процессов;
6) Оценить полученные результаты и сделать выводы.
Актуальность настоящей работы определяется необходимостью заблаговременной адаптации всех сфер жизнедеятельности человека к последствиям изменения климата на основе исследования, моделирования и прогноза поведения природных систем и их экстремальных состояний в будущем в целях планирования хозяйственной деятельности и обеспечения безопасности населения.