Генезис современной паводковой опасности на Северном Кавказе: оценка, анализ, прогноз

Наводнения занимают лидирующую позицию среди природных бедствий с точки зрения суммарного ущерба для мировой экономики. Глобальные экономические потери от наводнений во второй половине XX века оцениваются в размере более 100 000 миллионов долларов (Okada et al, 2007). В России за последние 20 лет количество опасных гидрометеорологических явлений увеличилось в 2 раза с 150-200 в год до 350-450 в год. Выбранный район исследования - Северный Кавказ - является одним из наиболее неблагоприятных регионов с точки зрения опасных паводков на территории РФ. Средний годовой ущерб от наводнения на Северном Кавказе составляет 700 миллионов долларов (Грищенко и др., 2003). Это практически равно соответствующей величине в бассейнах Волги и Амура (Грищенко и др., 2003), при том что площадь Северного Кавказа в 5 раз меньше площади бассейна Волги и в 7 раз меньше бассейна Амура. Северный Кавказ также лидирует по частоте возникновения катастрофических паводков – от 1 до 20 в год (Семенов, Коршунов, 2008). Многие исследователи отмечают современную интенсификацию частоты и величины наводнений на Северном Кавказе, связанную с текущими климатическими изменениями и активной деградацией оледенения (Frolova et al., 2016, Rets, Kireeva, 2010, Семенов, Коршунов, 2008, Базелюк, Сейнова, 2008). Перед экономикой и хозяйством региона стоит острая проблема адаптации к изменяющемуся водному режиму рек и современной паводочной угрозе. Предлагаемое исследование ставит задачу: 1) количественной оценки и выявления причин современных изменений водного режима рек Северного Кавказа; 2) расчета современных характеристик паводковой угрозы и ее картирование; 3) выявления метеорологических событий обуславливающих возникновения опасных паводков; и 4) разработки методик прогноза будущих изменений. Для достижения поставленных задач будут использованы наиболее актуальные методы анализа данных при помощи статистических пакетов R-Studio и авторских программных комплексов, визуализация и пространственный анализ будут осуществляться при помощи построения геоинформационных систем. В работе будут использваны данные наблюдений на более 40 гидрометрических станциях на Северном Кавказе, поля реанализов, данные дистанционного зондирования. Будет рассмотрен широкий спектр процессов: климатических, стокоформирующих, эрозионно-аккумулятивных, социально-экономических. Будет проведен анализ пространственно-временного распределения климатических и гидрологических характеристик в регионе. Выявлены основные факторы влияющие на формирование и пространственное распределение типов водного режима, и многолетней изменчивости характеристик стока. Совместное использование полей реанализа и адаптированного для горных территорий программного комплекса GrWat (Kireeva et al., 2016), разработанного при участии автора проекта, позволит автоматически расчленить гидрографы 20-30 наиболее значимых рек региона за период с 1945 по 2016 год на генетические составляющие стока: грунтовый, талый, дождевой. В результате будут рассчитаны современные значения и изменения во времени частоты, числа, объема, максимальных расходов паводков. Будет проведено региональное обобщение данных характеристик и разработка расчетных методик. При помощи методов дистанционного зондирования и анализа изменений конфигурации русел рек планируется выявить паводочно опасные участки, оценить степень их хозяйственной освоенности и населенности. Выявление критических значений метеоэлементов, вызывающих значимые паводочные события позволит дать сценарные прогнозы развития паводковой опасности для различных бассейнов при ожидаемых изменениях климата. Будет проведен анализ перераспределения стока между фазами водного режима: взаимообусловленные изменения характеристик минимального и максимального периода водности. Отдельным результатом станет оценка изменения соотношения поверхностного и подземного стока в бассейнах рек, как важный параметр экологического благополучия и сезонных особенностей ведения водного хозяйства.