Статья: Сезонные закономерности распределения осадков на территории Западного Саяна и их учет при моделировании стока

Проверка корректности выявленных зависимостей распределения осадков осуществлялась путем моделирования стока двух рек, относящихся к бассейну Енисея. Периоды моделирования выбирались с учетом наличия как метеорологических, так и гидрологических данных. Для расчета суточных сумм осадков в бассейнах р. Амыл (приток р. Туба) и р. Ус использовались зависимости осадков с высотой для I и II групп станций соответственно.

Модельные расчеты показали, что применение сезонных зависимостей распределения осадков по высоте в целом привело к заметному улучшению сходимости рассчитанных и наблюденных гидрографов. Для р. Амыл (с. Качулька) значение показателя N8 в среднем за расчетный период возросло на 10 % (см. табл.). Заметное улучшение произошло в год с наихудшим критерием качества (1984 г.): N8 увеличился с 0,44 до 0,65 (рис. 2).

Значительное улучшение сходимости (в среднем на 67 %) для р. Ус (пост Усть- Золотая) отмечено для 10 из 11 промоделированных лет, в том числе для года с наихудшим критерием качества (1980 г.): N8 увеличился с 0,15 на 0,75. Имевшее место ухудшение сходимости в отдельные годы (снижение N8) даже при введении градиента, по нашему мнению, может быть связано с невозможностью учета сильных дождевых паводков в условиях низкой обеспеченности непрерывными рядами метеоданных.

Следует добавить, что полученные закономерности распределения осадков отражают в первую очередь влияние гипсометрического фактора. Количественно учесть влияние орографического строения территории в настоящее время не представляется возможным. Разная ориентация склонов по отношению к преобладающему переносу воздушных масс приводит к существенным различиям реальных сумм осадков на наветренных и подветренных склонах. Однако в целом повышение точности пространственной интерполяции осадков за счет использования сезонных плювиометрических градиентов, полученных для данного региона, приводит к значительно более надежным результатам моделирования. При этом наиболее значимый результат был получен для семиаридных территорий: в отдельные годы произошло более чем двукратное улучшение коэффициента сходимости N8.

Основные характеристики моделируемых водосборов и некоторые результаты моделирования стока*

*В числителе -- с учетом, в знаменателе -- без учета градиентов.

Заключение

Выявление региональной специфики сезонного распределения осадков для территорий, слабо освещенных метеорологическими данными, имеет важное прикладное и теоретическое значение как для прогнозирования стока с использованием стандартных методик, так и при использовании математических моделей формирования стока. Достоверность полученных в работе зависимостей изменения с высотой осадков теплого и холодного периодов для макросклонов Западного Са- яна подтверждена модельными экспериментами. Введение высотных градиентов особенно существенно улучшает сходимость результатов моделирования в годы с наименьшими значениями критерия Нэша -- Сатклифа, снижая, таким образом, количество лет с неудовлетворительным качеством расчетов. Это особенно важно при моделировании стока в условиях недостаточности гидрологической информации, например в случае закрытия или отсутствия гидрологических постов.

Литература

1. Авдеева, Ю.В., Бураков, Д.А., 2003. Особенности формирования водного режима р. Оленьей речки и их учет при разработке математической модели стока, в: Проблемы геологии и географии Сибири. Материалы научной конференции, посвященной 125-летию основания Томского государственного университета и 70-летию образования геолого-географического факультета. Изд-во Томского ун-та, Томск, 120-122.

2. Балабанова, О.А., Заборцева, Л.И., 1984. Рекомендации по прогнозированию паводочного стока на неизученных и слабо изученных реках Восточной Сибири. Сиб. НИИ гидротехники и мелиорации, Красноярск.

3. Бураков, Д.А., Гордеев, И.Н., 2013. Оценка предвесенних снегозапасов в бассейнах Красноярского и Саяно-Шушенского водохранилищ. География и природные ресурсы 1, 72-78.

4. Виноградов, Ю.Б., Виноградова, Т.А., 2010. Математическое моделирование в гидрологии. Академия, Москва.

5. Галахов, В.П., Нарожный, Ю.К., Никитин, С.А., Окишев, П.А., Севастьянов, В.В., Севастьянова, Л.М., Шантыкова, Л.Н., Шуров, В.И., 1987. Ледники Актру (Алтай). Гидрометеоиздат. Ленинград.

6. Геткер, М.И., Жданов, A.A., 1992. Закономерности распределения высоты и плотности снежного покрова в горно-таежных районах Саян. Труды САНИГМИ 146 (227), 56-63.

7. Гордеев, И.Н., 2012. Расчет весенних осадков в горной части бассейна р. Енисей. Вестник Красноярского гос. аграрного ун-та 3 (66), 106-109.

8. Каган, Р.Л., 1979. Осреднение метеорологических полей. Гидрометеоиздат, Ленинград.

9. Пряхина, Г.В., Зелепукина, Е.С., Журавлев, С.А., Осипова, Т.Н., Амбурцева, Н.И., Виноградова, Т.А., 2017. Оценка стока с малых горных водосборов методами гидрологического моделирования. Вестник Московского ун-та. Серия 1: География 5, 29-37.

10. Ревякин, В.С., 1981. Природные льды Алтае-Саянской горной области (внутриконтинентальный вариант гляциосферы Земли). Гидрометеоиздат, Ленинград.

11. Чередько, Н.Н., Журавлев, Г.Г., 2015. Крупномасштабные режимы изменения климата и согласованность изменений пространственно-временной структуры поля атмосферных осадков в алтайском регионе. Вестник Томского гос. ун-та 391, 220-226.

12. Gavrilkina, S., Zelepukina, E., 2017. Dynamics of mountain forest ecosystems in the continental sector of Siberia: patterns and reasons. In: 17^th International multidisciplinary scientific geoconference SGEM 2017. Conference proceedings 17 -- Water resources. Forest, marine and ocean ecosystems, 797-804.

13. Marchand, J.P., 1986. Les gradients pluviometriquesmoyens annuels, dans lesmontagnes du Kerry. Revue de gйographie alpine 74 (1-2), 43-53.

14. Martinez del Castillo, E., Serrano-Notivoli, R., Novak, K., Longares Aladrйn, L.A., Arrechea, E., Arrillaga, L., Saz Sanchez, M.A., 2012. Cuantificacion de los gradientes climaticos altitudinales en la vertiente norte del macizo del Moncayo a partir de una nueva red de estaciones automaticas en altura. Cambio climatico. Extremos e impactos. Publicaciones de la Asociacion Espanola de Climatologia (AEC). Salamanca Serie A 8, 519-528.

15. Sanchez Martin, J.M., 1995. Propuesta Metodologica para la obtenciongradientes termohidricos anuales. Lurralde: inv. espac. 18, 137-154.

16. Shamseldin, A.Y., O'Connor, K.M., 2001. A Non-Linear Neural Network Techniquefor Updating of River Flow Forecasts. Hydrology and Earth System Sciences 5 (4), 577-597.

17. Smadja, J., 1991. Particularitйs climatiques d'un grand versant de mousson himalayen. Revue de gйographie alpine 2, 99-119.

18. Vinogradov, Yu. B., Semenova, O.M., Vinogradova, T.A., 2011. An approach to the scaling problem in hydrological modelling: the deterministic modelling hydrological system. Hydrological processes 25 (7), 1055-1073.

19. Zelepukina, E., Pryakhina, G., Shastina, G., Amburtceva, N., Gavrilkina, S., 2017. Estimation of small mountain drainage basin runoff based on runoff formation model (West Sayan case study). In: 17^th International multidisciplinary scientific geoconference SGEM 2017. Conference proceedings 17 -- Water resources, forest, marine and ocean ecosystems, 245-252.

References

1. Avdeeva, Y.V., Burakov, D.A., 2003. Factors in the creation of a Deer river water regime and taking it into account during the mathematical runoff modeling. In: Materialy nauchnoi konferentsii Tomskogo gosudarstvennogo universiteta, Publishing house of Tomsk University, Tomsk, 120-122. (In Russian) Balabanova, O.A., Zabortseva, L.I., 1984. The recommendations on forecasting of high water runoff at poorly researched rivers of East Siberia. Sib. NII gidrotekhniki i melioratsii, Krasnoiarsk. (In Russian) Burakov, D.A., Gordeev, I.N., 2013. An assessment of a spring snowstock in Krasnojarsk and Sayan-Shush- ensk reservoir basins. Geografiia i prirodnye resursy 1, 72-78. (In Russian)

2. Cheredko, N.N., Zhuravlev, G.G., 2015. Large-scale modes of climate change and the consistency of changes in the spatio-temporal structure of the field of atmospheric precipitation in the Altai region. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta 391, 220-226. (In Russian)

3. Galakhov, V.P., Narozhnyi, Iu. K., Nikitin, S.A., Okishev, P.A., Sevast'ianov, V.V., Sevast'ianova, L.M., Shan- tykova, L.N., Shurov, V.I., 1987. The Glaciers of Aktru. Gidrometeoizdat, Leningrad. (In Russian)

4. Gavrilkina, S., Zelepukina, E, 2017. Dynamics of mountain forest ecosystems in the continental sector of Siberia: patterns and reasons. In: 17^th International multidisciplinary scientific geoconference SGEM 2017. Conference proceedings 17 -- Water resources. Forest, marine and ocean ecosystems 32, 797804.

5. Getker, M. I., Zhdanov, A. A., 1992. Distribution patterns of snow capacity and density in Sayan taiga belts. Trudy SANIGMI 146 (227), 56-63. (In Russian)

6. Gordeev, I. N., 2012. Spring rainfall calculation in the Yenisei river basin mountainous part. Vestnik Kras- noiarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta 3 (66). 106-109. (In Russian)

7. Kagan, R. L., 1979. An averaging of meteorological fields. Gidrometeoizdat, Leningrad. (In Russian)

8. Manuel Sanchez Martin, J., 1995. Propuesta Metodologica para la obtenciongradientes termohidricos anu- ales. Lurralde: inv. espac. 18, 137-154.

9. Marchand, J. P., 1986. Les gradients pluviometriquesmoyens annuels, dans lesmontagnes du Kerry. Revue de gйographie alpine 74 (1-2), 43-53.

10. Martinez del Castillo, E., Serrano-Notivoli, R., Novak, K., Longares Aladrйn, L. A., Arrechea, E., Arrillaga, L., Saz Sanchez, M. A., 2012. Cuantificacion de los gradientes climaticos altitudinales en la vertiente norte del macizo del Moncayo a partir de una nueva red de estaciones automaticas en altura. Cambio climatico. Extremos e impactos. Publicaciones de la Asociacion Espanola de Climatologia (AEC). Salamanca Serie A 8, 519-528.

11. Pryakhina, G. V., Zelepukina, E. S., Zhuravlev, S. A., Osipova, T. N., Amburtceva, N. I., Vinogradova, T. A., 2017. Estimation of runoff from the small mountain drainage basins using methods of hydrological modeling. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriia 1: Geography 5, 29-37. (In Russian)

12. Revyakin, V. S., 1981. The glaciation of Altay-Sayan mountain region. Gidrometeoizdat, Leningrad. (In Russian)

13. Shamseldin, A. Y., O'Connor, K. M., 2001. A Non-Linear Neural Network Techniquefor Updating of River Flow Forecasts. Hydrology and Earth System Sciences 5 (4), 577-597.

14. Smadja, J., 1991. Particularitйs climatiques d'un grand versant de mousson himalayen. Revue de gйographie alpine 2, 99-119.

15. Vinogradov, Yu. B., Semenova, O. M., Vinogradova, T. A., 2011. An approach to the scaling problem in hydrological modelling: the deterministic modelling hydrological system. Hydrological processes 25 (7), 1055-1073.

16. Vinogradov, Yu. B., Vinogradova, T. A., 2010. Mathematic modeling in hydrology. Akademiia Publ., Moscow. (In Russian)

17. Zelepukina, E., Pryakhina, G., Shastina, G., Amburtceva, N., Gavrilkina, S., 2017. Estimation of small mountain drainage basin runoff based on runoff formation model (West Sayan case study). In: 17^th International multidisciplinary scientific geoconference SGEM 2017. Conference proceedings 17 -- Water resources, forest, marine and ocean ecosystems 31, 245-252.