Лаборатория Глобальной гидрологии ИВП РАН: многолетние колебания уровня Каспия могут иметь нестационарный характер при стационарном климате

Ко Дню российской науки: избранные результаты 2021 года

Наиболее крупный результат получен в Лаборатории глобальной гидрологии в 2021 году в рамках проекта № 19-17-00215 Российского научного фонда «Исследование и моделирование возможных сценариев формирования экстремальных палео-гидрологических явлений в бассейне Каспия в позднеледниковье» (руководитель - чл.-корр. РАН А.Н. Гельфан).

Исследования проведены в.н.с., д.т.н. А.В. Фроловым, и результаты опубликованы в статье: Фролов А.В. (2021) Динамико-стохастическое моделирование многолетних колебаний уровня Каспия в палеовремени (14–4 тыс. л.н.) Водные ресурсы том 48, № 6, с. 633–642. Получен вывод о необходимости учета нелинейной зависимости испарения от уровня Каспия не только при палеоклиматических реконструкциях, но и при перспективных оценках будущего режима уровня моря. Впервые показано, что многолетние колебания уровня Каспия могут иметь нестационарный характер при стационарном климате. Аналоги в отечественной и зарубежной литературе отсутствуют.

В Лаборатории разработана усовершенствованная динамико-стохастическая модель многолетних колебаний уровня Каспия, учитывающая пространственную неоднородность испарения с морской акватории, вызванную наличием огромных  площадей мелководий.  На рис.1 хорошо видно, что с подъемом уровня Каспия площадь мелководий значительно увеличивается, вследствие чего увеличивается энергоактивная зона моря.

Рис. 1. Акватория и прилегающая часть бассейна   Каспийского моря.. 

Фото с сайта Instagram:com/p/CAZ5SGtAn56/

Испарение с мелководий Каспия рассматривается как сумма детерминистической и стохастической компонент. Аналоги такого подхода в отечественной и зарубежной литературе отсутствуют. На основе этой модели проведена оценка влияния положительной обратной связи в механизме колебаний уровня Каспия, образованной нелинейной зависимостью испарения с акватории, на многолетний уровенный режим моря. Для предположительных условий палеовремени получена плотность распределения вероятности уровня Каспия как решение стационарного уравнения Фоккера-Планка-Колмогорова. Дополнительно проведено имитационное моделирование колебаний уровня Каспия методом Монте-Карло, подтвердившее аналитические результаты. Впервые показано, что при некоторых реальных предположениях, принятых при моделировании, многолетние колебания уровня Каспия могут иметь нестационарный характер при стационарном климате, в частности, при стационарном режиме колебаний речного притока в море и испарения с его поверхности (рис. 2).

Рис. 2. А - фрагмент реализации смоделированного ряда уровней Каспия; Б –вариант изменения уровня Каспия в палеовремени (по Варущенко и др., 1987).

​Получен вывод о необходимости учета нелинейной зависимости испарения от уровня Каспия не только при палеоклиматических реконструкциях, но и при перспективных оценках будущего режима уровня моря.