Мудра Катерина Володимирівна Основні характеристики водного режиму річок басейну Дністра в умовах змін клімату

brief description

Мудра Катерина Володимирівна, науковий співробітник відділу системних гідрометеорологічних досліджень, Український гідрометеорологічний інститут ДСНС та НАН України. Назва дисертації: «Основні характеристики водного режиму річок басейну Дністра в умовах змін клімату». Шифр та назва спеціальності 11.00.07 гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія. Спецрада К 26.001.22 Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Міністерство освіти і науки України
Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Міністерство освіти і науки України
Кваліфікаційна наукова
праця на правах рукопису
МУДРА КАТЕРИНА ВОЛОДИМИРІВНА
УДК 556.535+551.583
ДИСЕРТАЦІЯ
ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОДНОГО РЕЖИМУ РІЧОК БАСЕЙНУ
ДНІСТРА В УМОВАХ ЗМІН КЛІМАТУ
11.00.07 «Гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія»
Подається на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук.
Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей,
результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело
____________ Мудра К.В.
Науковий керівник: Гребінь Василь Васильович, доктор географічних наук,
професор
Київ – 2019

ЗМІСТ
ВСТУП………………………………………………………………………... 16
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ПОПЕРЕДНІХ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА МЕТОДІВ
ВИВЧЕННЯ ВОДНОГО РЕЖИМУ РІЧОК БАСЕЙНУ ДНІСТРА В
УМОВАХ ЗМІН КЛІМАТУ………………………………………………… 21
1.1. Ретроспективний аналіз вивчення басейну Дністра……………….. 21
1.2. Попередні дослідження впливу змін клімату на водні ресурси
басейну………………………………………………………………… 26
1.3. Аналіз гідрометеорологічної мережі спостережень в басейні
Дністра………………………………………………………………… 37
1.4. Методи вивчення водного режиму річок басейну…………………. 46
1.5. Висновки до розділу………………….………………….…………… 56
РОЗДІЛ 2. УМОВИ ФОРМУВАННЯ СТОКУ РІЧОК БАСЕЙНУ
ДНІСТРА…………………………………………………………………….. 57
2.1. Кліматичні умови……………………………………………………. 57
2.2. Фізико-географічні умови формування стоку…………………….. 63
2.2.1. Геологічна будова та гідрогеологічні умови басейну………. 63
2.2.2. Рослинність та ґрунтовий покрив……………………………. 65
2.3. Гідрографічна мережа……………………………………………….. 68
2.4. Водогосподарське використання Дністра………………………….. 73
2.5. Висновки до розділу………………….………………….…………… 77
РОЗДІЛ 3. АНАЛІЗ ДИНАМІКИ ХАРАКТЕРНИХ ВИТРАТ ВОДИ
РІЧОК БАСЕЙНУ ДНІСТРА ЗА БАГАТОРІЧНИЙ ПЕРІОД……………. 79
3.1. Відновлення характерних витрат води……………………………… 79
3.2. Оцінка однорідності рядів спостережень за стоком води………… 90
3.3. Аналіз багаторічних коливань в рядах спостережень за стоком на
річках басейну Дністра……………………………………………… 93
3.4. Порівняння значень характерних витрат води за окремими
часовими періодами…………………………………………………. 121
15
3.5. Використання аналізу багаторічних коливань стоку для оцінки
впливу Дністровських водосховищ на водний режим Середнього
та Нижнього Дністра………………………………………………… 124
3.6. Висновки до розділу………………….………………….…………… 127
РОЗДІЛ 4. ОЦІНКА ТЕНДЕНЦІЙ ЗМІН КЛІМАТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ
ТА СТОКУ ВОДИ В МЕЖАХ БАСЕЙНУ………………..……………….. 130
4.1. Кліматична модель REMO: основні характеристики……………… 132
4.2. Верифікація кліматичної моделі REMO…………………………… 139
4.3. Тенденції змін кліматичних параметрів у прогнозний період……. 156
4.4. Оцінка тенденцій змін стоку в межах басейну на період до 2070 р. 168
4.5. Висновки до розділу………………….………………….…………… 180
ВИСНОВКИ…………………………………………………………………… 182
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………………….. 185
ДОДАТКИ……………………………………………………………………… 200

bibliography

ВИСНОВКИ
У дисертаційному дослідження здійнено оцінку прогнозних тенденцій змін
кліматичних характеристик та стоку води в басейні Дністра на майбутній період.
Отримані результати дають підстави сформулювати відповідні висновки та
рекомендації, що мають теоретичне й практичне значення:
1. Аналіз попередніх досліджень річок басейну дає підставу говорити про
всебічне вивчення Дністра та його приток. Досліджуваний басейн на фоні
інших річкових басейнів України є одним із найбільш вивченим.
Вітчизняними та закордонними дослідниками здійснено опис
гідрологічного та гідрохімічного режиму річок басейну, оцінено кількісні
та якісні характеристики його водних ресурсів, вивчено зміни
характеристик стоку під впливом кліматичних змін.
2. Аналіз гідрометеорологічної мережі спостережень в басейні Дністра
показує, що перші гідрометричні вимірювання здійснено ще у середині
ХІХ сторіччя. На сьогоднішній день гідрометеорологічна мережа басейну
Дністра нараховує 83 гідрологічні пости, де визначаються витрати води.
Мережа метеорологічних станцій в басейні Дністра налічує 15 станцій на
території України та 9 станцій на території Молдови.
3. Для здійснення цілісного аналізу коливань середньорічного,
максимального та мінімального стоку за багаторічний період було
виконано відновлення характеристик стоку води на деяких гідрологічних
постах річки Дністер. Відновлення виконувалося за методом залучення
постів-аналогів. Всього в рамках досліджень для гідрологічних постів на
р.Дністер було відновлено дані за 63 роки для середньорічних витрат води,
за 27 для максимальних та, відповідно, за 58 і 59 років, для мінімальних
витрат літнього та зимового періоду.
4. Здійснено оцінку однорідності рядів спостережень за стоком води.
Максимально однорідними виявилися ряди середньорічних витрат води та
максимальних витрат води дощових паводків за критерієм Фішера – 89%
183
та 87%. Ряди даних спостережень за мінімальними витратами води в
басейні характеризуються суттєвим порушенням однорідності
(максимальний показник однорідності для мінімальних витрат води
періоду льодоставу – 80 % за критерієм Фішера).
5. Аналіз багаторічних коливань в рядах спостережень за стоком води з
використанням різницевих інтегральних кривих показав, що для постів із
тривалими періодами спостережень (60-70 років) виділяється повний цикл
водності – з 1965 по 1995 рік. Виявлено, що на переважній більшості річок
в басейні наразі триває маловодна фаза. Майже для всіх річок басейну
початок спостережень також припадає на маловодний період.
Узагальнивши всю сукупність побудованих різницевих інтегральних
кривих, можна зазначити, що багатоводна фаза настає на річках в середині
60-х років, а період 1980-1983 рр. Побудовані сумарні криві стоку води у
більшості випадків мають вигляд прямих ліній без переломних точок та
відхилень. Це свідчить про стаціонарність процесу формування стоку на
цих річках та про незначний антропогенний вплив.
6. Здійснена в рамках дослідження оцінка впливу Дністровських водосховищ
на гідрологічний режим Дністра показала, що робота водосховищ
призводить до зниження максимальних витрат води. Разом з тим за даними
гідрологічних постів Могилів-Подільський та Бендери за період 1991-2015
рр. спостерігається збільшення показників мінімального стоку, що
ймовірно обумовлено роботою Дубоссарського водосховища.
7. Для прогнозування кількісті води, яка буде доступною для використання в
майбутньому із врахуванням змін клімату, які безпосередньо впливають на
зміни гідрологічного режиму та стік річок, у даному дослідженні було
використано регіональну числову модель REMO. Верифікація результатів
моделювання проведена по 22 річках-притоках Дністра (25 гідрологічних
постів) та по самому Дністру (8 гідрологічних постів). У більшості
випадків значення модулів стоку, отримані за моделлю REMO є нижчими,
у порівнянні із даними стаціонарних гідрометричних спостережень.
184
Відсоткове відхилення змодельованих значень модуля стоку коливається
від -5,5% до -16,5%.
8. Запропоновано калібровочний коефіцієнт, для того, щоб змодельоване
значення краще відповідало значенню модуля стоку, отриманому при
безпосередньому вимірюванні на гідрологічному посту. Із застосуванням
коефіцієнту відсоток відхилень змодельованих значень зменшується до
0,14% - 18,6% (без коефіцієнту – від 3,2% до 26%).
9. Аналіз зміни температури показав, що до 2070 року в басейні очікується
підвищення температури повітря для всіх місяців року (порівняно із
контрольним періодом). Аналізуючи зміну кількості опадів по місяцях,
виявлено що в період 2011-2040 рр. відбуватиметься зростання кількості
опадів, а в період 2041-2070 рр. – зменшення їх кількості. Здійснена оцінка
прогнозних тенденцій змін стоку води річок басейну на період до 2070
року показала зменшення стоку річок басейну: в період 2011-2040 рр.
відбудеться зменшення стоку в середньому по басейну на -10,1%, а в
період 2041-2070 рр. на -16,7%.
10.Басейн Дністра є транскордонним – частково включає територію трьох
країн, а отже будь які зміни чи ризики, до яких можуть привести зміни
клімату, будуть впливати однаково на всі країни басейну. Така ситуація
вимагає злагодженого координування, розробки та впровадження
адаптаційних заходів. Отримані в дисертаційному дослідженні результати
прогнозування змін стоку та кліматичних характеристик на майбутнє
можуть бути використані відповідними органами при підготовці водного
сектору до функціонування з урахуванням цих змін. На сьогоднішній день
здійснення прогнозування з використанням кліматичних моделей
допоможе удосконалити попередні та створити нові методики і підходи до
прогнозування змін стоку.