ТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ МАЛОГО АРАЛЬСКОГО МОРЯ В УСЛОВИЯХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ

  • А. С. Ижицкий Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
DOI: 10.29006/1564-2291.JOR-2023.51(2).2
Ключевые слова: температура, стратификация, перемешивание вод, прогноз, климатические сценарии, численное моделирование, GOTM, Аральское море

Аннотация

В работе исследован термический режим крупнейшего по площади и важнейшего по хозяйственному значению остаточного бассейна Аральского моря – Малого Арала. В основу исследования легли численные эксперименты с использованием одномерной модели океанической турбулентности GOTM. На основе данных о климатической изменчивости в районе исследований за современный и прогнозные периоды проведено три серии численных экспериментов. Первая – моделирование современного термического режима Малого Аральского моря, вторая и третья серии – моделирование будущей изменчивости термического режима вод под воздействием прогностических климатических сценариев. Согласно полученным модельным оценкам в рамках двух прогностических сценариев, в ближайшую декаду в Малом Аральском море можно ожидать ослабление процессов вертикального перемешивания, которое повлечет за собой усиление термической стратификации в летний период, что будет сопровождаться значительным снижением придонной температуры относительно современного периода и накоплением тепла преимущественно в верхних метрах водной толщи. Приведены соответствующие количественные и качественные оценки. Также дана оценка влиянию возможных изменений уровня поверхности водоема на его термический режим.

Литература


  1. Андрулионис Н. Ю., Завьялов П. О., Ижицкий А. С. Современная эволюция солевого состава вод западного бассейна Большого Аральского моря // Океанология. 2021. Т. 61. № 6. С. 925–935. https://doi.org/10.31857/S0030157421060034.

  2. Андрулионис Н. Ю., Завьялов П. О., Ижицкий А. С. Современная эволюция солевого состава остаточных бассейнов Аральского моря // Океанология. 2022. Т. 62. № 1. С. 41–58. https://doi.org/10.31857/S0030157422010026.

  3. Гинзбург А. И., Костяной А. Г., Шеремет Н. А., Ижицкий А. С., Соловьев Д. М. Динамика высыхания западного бассейна Большого Аральского моря по спутниковым данным (2002–2021) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. №. 5. С. 246. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-5-246-263.

  4. Завьялов П. О., Арашкевич Е. Г., Бастида И., Гинзбург А. И., Дикарев С. Н., Житина Л. С., Ижицкий А. С., Ишниязов Д. П., Костяной А. Г., Кравцова В. И., Кудышкин Т. В., Курбаниязов А. К., Ни А. А., Никишина А. Б., Петров М. А., Сажин А. Ф., Сапожников Ф. В., Соловьев Д. М., Хан В. М., Шеремет Н. А. Большое Аральское море в начале XXI века: физика, биология, химия. М.: Наука, 2012. 228 с.

  5. Ижицкий А. С., Химченко Е. Е., Завьялов П. О., Серебряный А. Н. Гидрофизическое состояние Большого Аральского моря осенью 2013 г.: термическая структура, течения, внутренние волны // Океанология. 2014a. Т. 54. №. 4. С. 414–425.

  6. Ayala A. I., Moras S., Pierson D. C. Simulations of future changes in thermal structure of Lake Erken: proof of concept for ISIMIP2b lake sector local simulation strategy // Hydrology and Earth System Sciences. 2020. Vol. 24. No. 6. P. 3311–3330.

  7. Ayzel G. V., Izhitskiy A. S. Coupling physically based and data-driven models for assessing freshwater inflow into the Small Aral Sea // Proceedings of the International Association of Hydrological Sciences. 2018. Vol. 379. P. 151–158.

  8. Ayzel G. V., Izhitskiy A. S. Climate change impact assessment on freshwater inflow into the Small Aral Sea // Water. 2019. Vol. 11. No. 11. P. 2377.

  9. Burchard H., Bolding K., Villarreal M. R. GOTM. a General Ocean Turbulence Model. Theory, implementation and test cases, Technical Report EUR 18745 EN, European Commission, 1999.

  10. Cheung W. W. L., Watson R., Pauly D. Signature of ocean warming in global fisheries catch // Nature. 2013. Vol. 497. No. 7449. P. 365–368.

  11. Domingues C. M. et al. Improved estimates of upper-ocean warming and multi-decadal sea-level rise // Nature. 2008. Vol. 453. No. 7198. P. 1090–1093.

  12. Ficker H., Luger M., Gassner H. From dimictic to monomictic: Empirical evidence of thermal regime transitions in three deep alpine lakes in Austria induced by climate change // Freshwater Biology. 2017. Vol. 62. No. 8. P. 1335–1345. https://doi.org/10.1111/fwb.12946.

  13. Hadley K. R., Paterson A. M., Stainsby E. A., Michelutti N., Yao H., Rusak J. A., Ingram R., McConnell C., Smol J. P. Climate warming alters thermal stability but not stratification phenology in a small north-temperature lake // Hydrological Processes. 2014. Vol. 28. No. 26. P. 6309–6319. https://doi.org/10.1002/hyp.10120.

  14. Izhitskaya E. S., Egorov A. V., Zavialov P. O., Yakushev E. V., Izhitskiy A. S. Dissolved methane in the residual basins of the Aral Sea // Environmental Research Letters. 2019. Vol. 14. No. 6. P. 065005.

  15. Izhitskiy A. S. et al. On thermohaline structure and circulation of the Western Large Aral Sea from 2009 to 2011: Observations and modeling // Journal of Marine Systems. 2014b. Vol. 129. P. 234–247.

  16. Izhitskiy A. S. et al. Present state of the Aral Sea: diverging physical and biological characteristics of the residual basins // Scientific reports. 2016. Vol. 6. No. 1. P. 1–9.

  17. Izhitskiy A. S., Kirillin G. B., Goncharenko I. V., Kurbaniyazov A. K., Zavialov P. O. The world’s largest heliothermal lake newly formed in the Aral Sea basin // Environmental Research Letters. 2021. Vol. 16. No. 11. P. 115009.

  18. Izhitskiy A. S., Ayzel G. V. Water Balance of the Regulated Arid Lake as an Indicator of Climate Change and Anthropogenic Impact: The North (Small) Aral Sea Case Study // Water. 2023. Vol. 15. No. 8. P. 1464.

  19. Kainz M. J., Ptacnik R., Rasconi S., Hager H. H. Irregular changes in lake surface water temperature and ice cover in subalpine Lake Lunz, Austria // Inland Waters. 2017. Vol. 7. No. 1. P. 27–33. https://doi.org/10.1080/20442041.2017.1294332.

  20. Kirillin G. B. Modeling the impact of global warming on water temperature and seasonal mixing regimes in small temperate lakes // Boreal Env. Res. 2010. Vol. 15. P. 279–293.

  21. Kirillin G., Izhitsky A., Kurbaniyazov A. Thermal conditions and lake metabolism in the ice-covered North Aral Sea, EGU General Assembly 2023, Vienna, Austria, 24–28 Apr. 2023. EGU23-7068. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu23-7068.

  22. Ladwig R., Furusato E., Kirillin G., Hinkelmann R., Hupfer M. Climate change demands adaptative management of urban lakes: model-based assessment of management scenarios for lake Tegel (Berlin, Germany) // Water. 2018. Vol. 10. No. 2. P. 186. https://doi.org/10.3390/w10020186.

  23. Lange S. Trend-preserving bias adjustment and statistical downscaling with ISIMIP3BASD (v1.0) // Geoscientific Model Development. 2019. Vol. 12. No. 7. P. 3055–3070.

  24. Lange S., Menz C., Gleixner S., Cucchi M., Weedon G., Amici A., Bellouin N., Schmied H., Hersbach H., Buontempo C., Cagnazzo C. WFDE5 over land merged with ERA5 over the ocean (W5E5 v2.0). 2021. ISIMIP Repository. https://doi.org/10.48364/ISIMIP.342217.

  25. Lange S., Matthias Büchner M. ISIMIP3b bias-adjusted atmospheric climate input data (v1.1). 2021. ISIMIP Repository. https://doi.org/10.48364/ISIMIP.842396.1.

  26. Martin J. L., McCutcheon S. C. Hydrodynamics and transport for water quality modeling. CRC press, 1998.

  27. O’Neill B. C. et al. The scenario model intercomparison project (ScenarioMIP) for CMIP6 // Geoscientific Model Development. 2016. Vol. 9. No. 9. P. 3461–3482.

  28. Pörtner H. O. et al. Climate change 2022: Impacts, adaptation and vulnerability. Geneva, Switzerland: IPCC: 2022. 3056 p.

  29. Riahi K. et al. The Shared Socioeconomic Pathways and their energy, land use, and greenhouse gas emissions implications: An overview // Global environmental change. 2017. Vol. 42. P. 153–168.

  30. Shatwell T., Thiery W. Kirillin G. Future projections of temperature and mixing regime of European temperate lakes // Hydrology and Earth System Sciences. 2019. Vol. 23. No. 3. P. 1533–1551. https://doi.org/10.5194/hess-23-1533-2019.

  31. Umlauf L., Burchard H. Second-order turbulence closure models for geophysical boundary layers. A review of recent work // Continental Shelf Research. 2005. Vol. 25. P. 795–827. https://doi.org/10.1016/j.csr.2004.08.004.

  32. Woolway R. I., Meinson P., Nõges P., Jones I. D., Laas A. Atmospheric stilling leads to pro­longed thermal stratification in a large shallow polymictic lake // Climate Change. 2017. Vol. 141. P. 759–773. https://doi.org/10.1007/s10584-017-1909-0.

  33. Woolway R. I., Merchant C. J. Worldwide alteration of lake mixing regimes in response to climate change // Nature Geoscience. 2019. Vol. 12. No. 4. P. 271–276. https://doi.org/10.1038/s41561-019-0322-x.

  34. Wurtsbaugh W. A. et al. Decline of the world’s saline lakes // Nature Geoscience. 2017. Vol. 10. No. 11. P. 816–821.

  35. Zavialov P. O., Kostianoy A. G., Emelianov S. V., Ni A. A., Ishniyazov D., Khan V. M., Kudyshkin T. V. Hydrographic survey in the dying Aral Sea // Geophysical Research Letters. 2003. Vol. 30. No. 13. P. 1659. "https://doi.org/10.1029/2003GL017427.
Опубликован
2023-07-19
Выпуск
Том 51 № 2 (2023): Океанологические исследования
Раздел
Физика океана и климат

Передача авторских прав происходит на основании лицензионного договора между Автором и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)