За первый год проекта получены следующие основные результаты:
1. Для Магаданской области разработана база данных, содержащая информацию о данных гидрометеорологических наблюдений за исторический и современный период, в том числе, ряды метеорологических, гидрологических данных по действующим и закрытым постам, архивы прогнозов значительных осадков по модели WRF за 2015-2022 гг., данные реанализа ERA5, данные дистанционного зондирования о нарушенных территориях в долинах рек, данные специальных наблюдений (Колымская водно-балансовая станция). На основе собранных данных выявлены зависимости и построены карты гидрометеорологических характеристик Магаданской области за исторический период.
2. В летний сезон 2024 г. проведены два полевых выезда в Магаданскую область, во время которых оборудованы и прошли апробацию автоматические пункты наблюдений за гидрологическим режимом на ключевых объектах рр. Омчуг и Детрин (пос. Усть-Омчуг) с автоматической передачей и анализом данных. Опыт показал возможность и целесообразность применения дешевых и простых решений для организации наблюдений за уровнем воды практически в режиме реального времени. В проекте использовались фотоловушки с опцией передачи данных по сотовой связи, и разработанная программа автоматического распознавания уровня воды на основе нейронной сети TensorFlow Lite Object Detection Model 2 На следующем этапе проекта планируется также отработать методику определения поверхностной скорости воды по видео материалам.
3. Разработаны региональные климатические проекции для прогноза опасных гидрологических явлений в будущем для Магаданской области. Проведена оценка достоверности результатов расчета параметров погоды на основе материалов наземных наблюдений и реанализа. Выявлено систематическое завышение осадков по моделям климата по сравнению с данными метеостанций. Величина средней ошибки смещения изменяется синхронно годовому ходу осадков – увеличивается в летние месяцы и уменьшается зимой.
4. Для Магаданской области получен прогноз изменения количества осадков (в среднем за год, в теплый и холодный сезоны) на 2041-2060 гг. в сравнении с периодом 1981-2010 гг. По данным трех выбранных климатических моделей ожидается рост годовой суммы осадков, наиболее значительный – по модели CNRM-CM6-1-HR в горной части региона (на 25-30% и более, в сравнении с периодом 1981-2010 гг.). Более значительный рост количества осадков ожидается в холодный период по данным всех рассматриваемых моделей в северной части региона, при этом в прибрежной зоне прогнозируется даже некоторое уменьшение количества осадков. Похожее пространственное распределение сохраняется и в теплый период – наиболее существенное увеличение количества осадков (на 30% и более) прогнозируется по модели CNRM-CM6-1-HR в северной части региона. Согласно моделям климата CMCC-ESM2 и CNRM-CM6-1-HR, увеличение количества осадков приведет к значительному росту годового стока рек на севере региона на 30% и более, на локальных участках в два раза.
5. Разработан программный комплекс для сопряжения гидрологической модели Гидрограф и данных метеорологического прогноза моделей погоды WRF и ICON. Это позволит на следующем этапе проекта использовать модель Гидрограф в задачах краткосрочного прогноза
6. Выполнено исследование процессов формирования опасных гидрологических явлений и определяющих их гидрометеорологических факторов в исторический и современный период. Для этого была проведена реконструкция случаев экстремальных паводков на объектах Магаданской области на основе исторических гидрометеорологических данных, данных реанализа и архивных данных модели погоды.
7. Проведено исследование процессов формирования и моделирование максимальных расходов воды в бассейнах трех малых рек Магаданской области с использованием данных плювиографов. Полученные результаты подтверждают целесообразность применения детерминированного гидрологического моделирования на внутрисуточном интервале с учетом хода интенсивности выпадения осадков. Однако проблемой для горных районов остается недостаток данных о пространственном неоднородном распределении осадков и их характеристик. Здесь перспективным решением становится использование метеорологических моделей.
8. На примере ключевого объекта бассейна р. Детрин рассчитаны гидрографы стока за 2013-2022 гг., в том числе гидрограф исторического паводка 2013 г., на основе использования ретроспективных данных метеорологических станций и прогнозных рядов данных мезомасштабной метеорологической модели WRF Проведена верификация результатов расчета гидрографов стока и оценка достоверности результатов расчета параметров погоды WRF.
9. В условиях горной территории Магаданской области запас воды в снежном покрове по данным модели WRF значительно завышается и не позволяет адекватно моделировать период половодья. Прогнозные ряды жидких осадков модели WRF позволяют адекватно воспроизводить сроки прохождения летних паводков, однако значительно завышают их величину. Заблаговременность прогноза метеорологических данных не оказывает влияния на качество прогнозных величин речного стока.
10. Несмотря на удовлетворительное качество моделирования стока в исторический период (период верификации), в современный период модель Гидрограф значительно завышает рассчитанные величины расходов воды как по данным модели WRF, так и метеорологических станций, поэтому необходимы методы коррекции входных метеорологических данных и прогнозных гидрологических величин.
11. На примере лесных пожаров рассмотрено влияние нарушенных ландшафтов на изменение характеристик стока воды и взвешенных наносов в бассейнах рек горной криолитозоны. Проведена оценка кратковременных изменений стока воды и взвешенных наносов после лесных пожаров на примере трех пар бассейнов рек, притоков р. Витим (бассейн р. Лены. Забайкалье). Методом парных водосборов и по результатам анализа связи осадки-сток выявлено увеличение стока за теплый период в год пожара на 36 и 41 % на двух парах бассейнов из трех исследуемых. В период восстановления ландшафтов в течение 4-6 лет после пожара наблюдалось уменьшение стока воды и увеличение стока взвешенных наносов. Оценки изменений стока воды и наносов в речных бассейнах после пожара согласуются с существующими оценками эрозионного смыва и формирования поверхностного стока на нарушенных стоковых площадках, однако уступают им в абсолютных величинах. Полученные результаты могут быть использованы для получения оценок изменений характеристик стока в результате горнодобывающей деятельности, характерной для Магаданской области.
12. На основе космических снимков 2013–2020 гг. разработан актуальный каталог наледей подземных вод и выявлены закономерности распространения наледей подземных вод, их связь с формированием речного стока и опасных явлений в Магаданской области. Проведен расчет, картирование и анализ закономерностей формирования наледных характеристик. Разработаны карты наледности Магаданской области, проведена оценка вклада наледного стока в сток рек частных водосборов р. Колыма и бассейнов рек Охотского моря в различные фазы гидрологического режима. В годовом стоке рек наледный сток составляет от 1,4 до 20,7 мм или 0,4 и 14%. В период весеннего половодья доля наледного стока в среднем составляет 2,8%, а в зимний период – 33% речного стока изымается на формирование наледей. На примере бассейна р. Анмангында доля наледного стока составляет 14% в годовом стоке реки и до 30% в период весеннего половодья. Теоретическая значимость работы состоит в изучении механизмов взаимодействия подземных и поверхностных вод в горной криолитозоне в современном климате, а также актуализации сведений Кадастра наледей, выпущенного в 1958 г., о распространении и характеристиках наледей Магаданской области. Практическая значимость исследования заключается в возможности использования актуальных данных о распространении наледей для прогноза опасных природных явлений, к которым относятся как сами наледи, так и неблагоприятные для многих отраслей хозяйства фазы водного режима (половодье, паводки и др.). Результаты исследования могут быть внедрены в практическую деятельность дорожного хозяйства и организаций Магаданской области.