ОТЧЁТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ по теме 2.2: Развитие и модернизация технологий мониторинга водных объектов суши по гидрологическим показателям, включая технологии их метрологического обеспечения и технологий выпуска аналитических обобщений по поверхностным водам суши ( промежуточный)

Подраздел 2.2.1.1.: Объект исследования – государственная гидрологическая сеть наблюдений. Цель исследования – совершенствование научно-методического обеспечения функционирования государственной системы наблюдений за характеристиками гидрологического режима рек, озер и водохранилищ с учетом происходящей модернизации гидрологической сети, Методология проведения работы включает в себя как экспериментальные, так и теоретические исследования по обоснованию методик выполнения измерений гидрологических элементов с использованием современных приборов; методов обработки гидрологических данных, включая разработку методов гидрометрического учета и увязки стока; программного обеспечения функционирования базы данных и развития информационного портала. В процессе работы разрабатывались методы расчета элементов динамических русловых водных балансов, оценки погрешностей оперативного учета стока; производились экспериментальные исследования по разработке методических подходов к измерению испарения с водной поверхности с использованием автоматических датчиков на водноиспарительной площадке Валдайского филиала ФГБУ «ГГИ» Подраздел 2.2.1.2.: Объектом исследования являются современные средства и методы гидрологических измерений, используемые и планируемые к применению для мониторинга водных объектов суши. Предмет исследования – метрологические и технические свойства применяемых современных приборов и точность новых методов измерения в реальных условиях эксплуатации. Целью исследования является оценка возможности применения современных приборов и методов для мониторинга водных объектов суши по гидрологическим показателям. В ходе работы были исследованы некоторые средства и методы, постепенно внедряющиеся в систему гидрологической сети Росгидромета. Произведена оценка применимости таких средств и методов. По результатам натурных исследований выявлены их слабые и сильные стороны. Даны рекомендации к использованию. Представлен проект нормативно-технического документа «Автоматизированные гидрологические комплексы: наблюдения за уровнем воды в водных объектах и эксплуатация в наблюдательных подразделениях» Подраздел 2.2.1.3: Цель работы – повышение надежности и точности выполнения гидрологических измерений на гидрологических станциях и постах за счет повышения качества сопутствующих топогеодезических работ. Надежность наблюдений за уровнем воды в водных объектах суши требует систематического определения неизменности высотного положения постовых устройств. В отчете разработаны рекомендации по высотной привязке гидрологических станций и постов с использованием цифрового нивелира. В ходе выполнения этапа НИР получены следующие научные результаты: Разработана первая редакция раздела нормативно-технического документа (рекомендаций) по выполнению высотной привязки реперов гидрологических постов к государственной геодезической сети и нивелирования постовых устройств с использованием цифрового оборудования. В данных рекомендациях разработаны методы применения цифрового геодезического оборудования, поступившего в рамках модернизации гидрологической сети, для практического использования в пунктах гидрологических наблюдений. Подразел 2..2.1.4 ( 2.2.3) : Объекты разработки – методико-технологическое обеспечение подготовки новой, ежегодно-многолетней информационной продукции Водного кадастра РФ по разделу «Поверхностные воды» и технологическое развитие Международного центра данных ВМО по гидрологии озёр и водохранилищ (HYDROLARE), функционирующего в составе Информационно-аналитического центра ведения Водного кадастра по разделу «Поверхностные воды» (ИАЦ ГВК). Цели работы – обеспечить подготовку указанной информационной продукции на территориальном и федеральном уровнях, повысить эффективность функционирования международного центра. Усовершенствована технология подготовки нового справочного кадастрового издания «Реки и озёра Российской Федерации», подготовлен его выпуск за 2020 год, отличающийся от предыдущих большей информативностью. Подготовлено техническое задание на создание единой технологии подготовки ежегодной общероссийской справочно-обзорной информационной продукции Водного кадастра федерального уровня. По результатам тестирования и опытной эксплуатации в УГМС доработаны технология подготовки нового кадастрового издания «Ежегодно-многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши» (ЕМДС) часть 2 – озёра и водохранилища и соответствующий нормативно-технический документ. Подготовлено техническое задание на создание автоматизированного рабочего места ответственного редактора ежегодной информационной продукции Водного кадастра по разделу «Озёра и водохранилища» в составе новой версии технологии «ГВК-Озёра». Осуществлено технологическое развитие Международного центра данных ВМО по гидрологии озёр и водохранилищ. На основе сопоставления данных наземных и спутниковых наблюдений оценено качество спутниковых данных по температуре воды, усовершенствована методика корректировки спутниковых данных по уровню воды, разработанная совместно с Лабораторией геофизических исследований океана (LEGOS) Национального космического агентства Франции (CNES). Все результаты получены впервые. Подраздел 2.2.2.1: Объектом исследований являются опасные гидрологические явления. Основной целью работы в 2021 г. являлся анализ и оценка произошедших опасных гидрологических явлений на реках Баренцева моря, обобщение результатов, полученных в 2020-2021 гг. для рек, озер и водохранилищ СЗФО, разработка проекта архитектуры геопортала «Опасные гидрологические явления» Разработанные методы анализа и оценки будут использованы в последующие годы для исследований ОГЯ, НГЯ в других бассейнах и регионах РФ. Результаты работы являются развитием системы гидрологического мониторинга поверхностных вод суши и будут в 2022 г. использованы при разработке нового вида информационной продукции – геопортала «Опасные гидрологические явления на реках и водоемах Северо-Западного федерального округа» Подраздел 2.2.2.2: Объектом исследования являются ключевые водные объекты России, включающие крупнейшие водохранилища ЕТР и бассейны водохранилищ Нижней Волги. Целью работ является выявление многолетних изменений основных составляющих водного баланса водохранилищ, причин систематических невязок режимных (годовых и месячных) водных балансов крупнейших водохранилищ ЕТР, оценка современного водного баланса бассейна Нижней Волги. Исследование основывается на анализе данных о водных балансов, публикуемых в течение 70-летнего периода в материалах наблюдений на озерах и водохранилищах и Гидрологических ежегодниках. В качестве пространственных структурных элементов рассматриваются крупнейшие (ключевые) водохранилища и их бассейны. Изменения составляющих водного баланса анализируются за временной промежуток, включающий фазы разной водности и характеризующийся разной степенью климатических изменений. Основным результатом исследований рассматриваемого года явились: - ретроспективная оценка многолетней динамики составляющих водного баланса крупнейших водохранилищ ЕТР с выделением характерных периодов, с учетом изменения климата; - выявление элементов водного баланса, требующих корректировки и проверки; - научный анализ возможных причин систематических невязок годовых и месячных водных балансов крупнейших водохранилищ ЕТР с оценкой допустимой погрешности водных балансов водохранилищ с наибольшими невязками; - предложения по устранению систематических невязок водного баланса Рыбинского, Цимлянского, Краснодарского и Ириклинского водохранилищ; - расчеты водного баланса бассейнов водохранилищ Нижней Волги за многолетний период и увязка водного баланса, в целом, для бассейна Нижней Волги. Результаты НИР будут использованы при подготовке предложений по уточнению методик расчета основных составляющих водного баланса крупнейших водохранилищ ЕТР с целью минимизации систематических невязок их водных балансов; для оценки изменений составляющих водных балансов бассейнов ключевых водных объектов с целью усовершенствования методов учета их водных ресурсов. Подраздел 2.2.2.3: Объектом исследований являются элементы гидрологического цикла. Цель работы: выявление основных физических процессов, определяющих взаимодействие поверхностных и подземных вод в современных климатических условиях. На основе многолетних данных наблюдений на экспериментальных полевых стационарах, результатов математического моделирования гидрологических процессов установлено, что величина подземной составляющей речного стока находится в прямой зависимости от вертикальных потоков влаги в почвах. Показаны результаты расчета внутригодовой динамики вертикальных потоков влаги на глубине залегания грунтовых вод и в торфяной залежи. Приведена структура комплексной базы данных о водосборах и объектах специализированной сети (воднобалансовые и болотные станции), включая пространственные данные и данные наблюдений, и проект интегрированной с ней настольной геоинформационной системы. Дана оценка характеристик многолетнемерзлых пород для отдельных районов криолитозоны.