Потсдамский институт исследований воздействия климата (PIK) адаптировал модель SWIM для долгосрочного и сезонного прогноза водности в бассейнах рек Угам, Зеравшан и Амударьи. Результаты моделирования в виде shapefile-файлов с атрибутивными таблицами климатических параметров и водного стока доступны онлайн на портале CACIP. Данная работа — результат сотрудничества GIZ, гидрометслужб стран Центральной Азии и PIK в региональной программе CRM CA.
В условиях изменения климата крайне важно понимать, как будут меняться водные ресурсы региона. Специально разработанная для этих целей интегрированная модель почвы и воды SWIM (Soil and Water Integrated Model) позволяет оценивать возможные будущие изменения речного стока и своевременно принимать управленческие решения.
“Деятельность гидрометеорологических служб, в основном, ориентирована на подготовку сезонных прогнозов стока, тогда как долгосрочное моделирование с использованием SWIM способствует более глубокому пониманию процессов в речных бассейнах региона. Адаптация любой модели будет более качественной, когда идет совместная работа ученых PIK и гидрологов на местах, которые имеют опыт работы с искомой рекой, знают ситуацию с данными наблюдений”, — поделилась Айгерим Болатова, Советник по водным ресурсам, GIZ. “Мы в GIZ технически поддерживали эту работу онлайн и офлайн на встречах гидрометов с PIK, чтобы обсуждать результаты моделирования на всех этапах работы. Такой опыт способствует более тесному и долгосрочному сотрудничеству практиков и ученых”.
SWIM — это физически обоснованная (process-based) полураспределённая эко-гидрологическая модель, предназначенная для интегрированного моделирования речных бассейнов. Она разработана в PIK и использовалась для более чем 70 рек в Европе, Африке, Азии и Америке для решения различных задач моделирования речного стока, включая паводки и засухи, работу водохранилищ и гидроэлектростанций, а также моделирование урожайности сельскохозяйственных культур и ирригации.
SWIM использует ряд климатических и пространственных данных, которые накладываются друг на друга по принципу слоев. Она работает со среднесуточным шагом и зачастую используется для среднемасштабных бассейнов (площадью от 1000 км²). Так, бассейн реки делится на подбассейны, которые, в свою очередь, разбиваются на гидротопы — элементарные единицы с однородной почвой, растительностью и рельефом. Именно на уровне гидротопа рассчитываются основные параметры (к прим. испарение, инфильтрация и сток), после чего результаты агрегируются до уровня всей реки.
“По сути нужно создать цифровую копию реки, после калибрации основных параметров модель может симулировать процессы, которые происходят в речном бассейне. Так как эта модель основана на физических процессах, внутри модели производятся их расчеты. К примеру, каким образом осадки в виде дождя или снега превращаются в итоге в речной сток, или какой вклад у таяния ледников”, — рассказал Юлий Дидовец, эксперт по гидрологическому моделированию, PIK.
Комплексность SWIM и наличие климатических данных позволяет модели работать в трех временных горизонтах гидрологического прогнозирования: для оперативного управления — краткосрочном (до 10 дней); сезонном — до 9 месяцев и долгосрочном — для оценки влияния климата на водные ресурсы. Также помимо прогноза стока, модули вегетации в SWIM позволяют оценивать урожайность сельхозкультур, что делает модель важным инструментом для планирования адаптации к изменению климата.
“Особенностью и одновременно недостатком климатического сценария является то, что мы не можем знать какая у нас будет температура или сколько будет осадков в конкретный день. Но на их основе мы можем спрогнозировать траекторию развития климатической системы и в комбинации с гидрологической моделью — влияние на водные ресурсы: какой будет водность, станет ли больше засух или наводнений в разрезе десятилетий”, — заключил Юлий.
Справка для специалистов
Результаты долгосрочного моделирования на основе климатических сценариев для бассейнов Амударьи и Зеравшана до конца XXI века показало, что внутригодовое распределение стока существенно изменяется. Практически во всех сценариях и периодах наблюдается увеличение стока в конце осени, зимой и в начале весны, тогда как в бассейне Амударьи сток снижается с июля по октябрь, а в бассейне Зеравшана — с апреля по октябрь почти во всех случаях. Эти изменения, связаны с ростом температуры и сезонным изменением осадков (уменьшение летом и увеличение зимой), что усиливает раннее таяние снега и ледников и смещает сезонность стока.
Такие изменения создают серьёзные риски для сельскохозяйственного сектора, так как водообеспеченность орошения может оказаться существенно подорванной.
