Оценка стока трансграничных рек Кыргызстана (бассейны рек Сырдарья и Амударья) в сценариях изменения климата

Ольга Ю. Калашникова ^a*, Джафар Ниязов ^b, Алия Нурбацина ^c, Собир Кодиров ^d, Юлия Радченко ^e, Зоя Кретова ^f.

^a Центрально-Азиатский институт прикладных геонаук, Кыргызская Республика, 720027 Бишкек, ул. Тимура Фрунзе 73/2

^b Институт водных проблем, гидроэнергетики и экологии Национальной академии наук Таджикистана, ул. 14А Айни, Душанбе, 734042, Республика Таджикистан
^c Институт географии и водной безопасности Комитет науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан, 050010, Алматы, ул. Пушкина 99
^d Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства, Национальный исследовательский университет, ул. Кари Ниязова, 39, Ташкент, 100000, Республика Узбекистан
^e Нансеновский международный центр экологии и дистанционного зондирования, 14-я линия В. О., Санкт-Петербург, 199034, Россия
^f Экологическое движение БИОМ, проспект Чуй, 164а, Бишкек, Кыргызстан

https://doi.org/10.29258/CAJWR/2023-R1.v9-1/59-88.eng

* E-mail: olgakalash@yandex.ru

Джафар Ниязов: niyazovjafar@mail.ru; Алия Нурбацина: aliya.nurbatsina@gmail.com; Собир Кодиров: smqodirov@gmail.com; Юлия Радченко: yulia.rad@gmail.com; Зоя Кретова: zoia_kretova@mail.ru.

2 марта, 2023

Аннотация

Исследование проводилось в рамках подготовки раздела «Водные ресурсы» 4-го Национального сообщения Кыргызской Республики в РКИК ООН. В статье представлена обширная информация о современном состоянии и изменениях за длительный период наблюдений водных ресурсов, климата и оледенения в Кыргызстане (бассейны рек Сыр-Дарья и Аму-Дарья). В качестве основных объектов были выбраны репрезентативные реки, которые являются трансграничными между Кыргызстаном, Узбекистаном, Казахстаном и Таджикистаном. Цель исследования — оценить межгодовую и внутригодовую динамику стока рек на период с 2020 по 2080 годы на основе климатических прогнозов CMIP5 (RCP4.5 и RCP8.5) и CMIP6 (SSP2-4.5 и SSP5-8.5) (Доклад РГ II МГЭИК, 2022).
Для оценки изменений водных ресурсов использовался метод гидрологического моделирования в моделях HBV light и HBV EHT и метод инерционного изменения среднегодового стока. На реках северной части Ферганской долины ожидается увеличение среднегодового стока на 1-19%, в бассейне реки Амударьи (р. Кызыл-Суу) — на 27-64% от значений на 2006-2019 гг. В реке Нарын сток воды за этот период останется в пределах текущих значений на 2006-2019 годы. Метод инерционного изменения среднегодового стока показал увеличение стока на 2030 и 2040 годы для всех исследованных водосборных площадей на 6-19% от текущих значений за 2006-2020 годы. Результаты исследования предназначены для лиц, принимающих решения по рациональному использованию и долгосрочному планированию водных ресурсов в условиях изменения климата.

Доступно на английском

Скачать статью (eng)

Для цитирования:

Kalashnikova, O., Niyazov, J., Nurbatsina, A., Kodirov, S., Radchenko, Yu., Kretova, Z., (2023). Kyrgyz transboundary rivers’ runoff assessment (Syr-darya and Amu-darya river basins) in climate change scenarios. Central Asian Journal of Water Research, 9(1), 59-88. https://doi.org/10.29258/CAJWR/2023-R1.v9-1/59-88.eng

Список литературы

Aizen V.B., Aizen E.M., Melak Zh.A. (1995). Climate, snow cover, glaciers and runoff in the Tien Shan // Bulletin of water resources. No. 31(6)

Aminjon Gulakhmadov, Xi Chen, Nekruz Gulahmadov, Tie Liu, Muhammad Naveed Anjum, Muhammad Rizwan. (2020). Simulation of the Potential Impacts of Projected Climate Change on Streamflow in the Vakhsh River Basin in Central Asia under CMIP5 RCP Scenarios // Water. 2020, 12, 1426. doi:10.3390/w12051426

Atlas of the Kyrgyz SSR. (1987). The Main Directorate of Geodesy and Cartography under the Council of Ministers of the USSR. Moscow

Barandun M., Huss M., Usubaliev R., Azisov E., Berthier E., Kääb A., Bolch T. and Hoelzle M. (2018). Multi-decadal mass balance series of three Kyrgyz glaciers inferred from modelling constrained with repeated snow line observations// The Cryosphere, 12, 1899–1919. doi.org/10.5194/tc-12- 1899-2018

Bergstörm S. (1992).The HBV model – it’s structure and applications // SMHI Reports Hydrology. Norrkoping, Sweden, № 4

Bobushev T.S., Kalashnikova O.U. Global climate change through the prism of science perceptions: adaptation and management (in case of the Kyrgyz Republic). (2021) // J. Climate & Nature. №1 (8)

Bolatova A.A., Tillakarim T.T., Raymzhanova M.N., Serikbay N.T., Bagitova B.E., Bolatov K.M. (2018). HBV hydrological model calibration in the Kazakhstan mountain rivers // Hydrometeorology and ecology. № 3. 110-124

Braun L.N., Renner C.B. (1992). Application of a conceptual runoff model in different physiographic regions of Switzerland // Hydrological Sciences-Journal. № 37, 3

Chebotarev (1964). Hydrological dictionary. L: Gidrometeoizdat

Chen, J., Brissette, F. P., Chaumont, D., & Braun, M. (2013). Finding appropriate bias correction methods in downscaling precipitation for hydrologic impact studies over North America. Water Resources Research, 49(7), 4187-4205

Doris Duethmann, Christoph Menz, Tong Jiang, Sergiy Vorogushyn. (2016). Projections for headwater catchments of the Tarim River reveal glacier retreat and decreasing surfacewater availability but uncertainties are large. Environmental Research Letter. 11. doi:10.1088/1748-9326/11/5/054024

Flato G., Marotzke J., Abiodun B., Braconnot P., Chou S. C., Collins W., Cox P., Driouech F., Emori S., Eyring V., Forest C., Gleckler P., Guilyardi E., Jakob C., Kattsov V., Reason C., Rummukainen M. (2013). Evaluation of Climate Models, in Climate Change 2013: The Physical Science Basis, Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment // Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change

Fowler, H. J., Blenkinsop, S., & Tebaldi, C. (2007). Linking climate change modelling to impacts studies: recent advances in downscaling techniques for hydrological modelling. International Journal of Climatology: A Journal of the Royal Meteorological Society, 27(12), 1547-1578

Gafurov A., Duethmann D., Kriegel D., Unger-Shayesteh K., Huss M., Farinotti D., Vorogushyn S. (2017). Climate impact assessment on water resources and glacierization in the Naryn, Karadarya and Zerafshan basins, Central Asia. EGU Poster

Gleckler P. J., Taylor K. E., Doutriaux C. (2008). Performance metrics for climate models, J. Geophys. Res.-Atmos., 113, D06104, https://doi.org/10.1029/2007JD008972

Goroshkov I. F. (1979). Hydrological calculations: textbook for university students studying in the specialty “Hydrology of land”. L.: Gidrometeoizdat

Hagg W., Braun L.N., Weber M. and Becht M. (2006). Runoff modelling in glacierized Central Asian catchments for present-day and future climate // Nordic Hydrology. Vol 37 (2)

Hottelet Ch., Braun L.N., Leibundgut Ch., Rieg A. (1993). Simulation of Snowpack and Discharge in an Alpine Karst Basin // IHS Publication, No. 218

Impact of climate change on conflict dynamics in the transboundary river basins of Kyrgyzstan, Kazakhstan and Tajikistan: a brief summary of the study. (2021). International Alert. https:// www.international-alert.org/wp-content/uploads/2022/01/Central-Asia-Climate-Conflict-Rivers- RU-2021.pdf

IPCC Sixth Assessment Report (2022). https://www.un.org/en/climatechange/ipcc-wgii-report

Kalashnikova O.Yu. (2017). Influence of climate change on the dynamics of the flow of the Naryn River // Results of modern scientific research and development: collection of articles of the International Scientific and Practical Conference. Penza: ICNS Science and Education

Kalashnikova O.Yu., Alamanov S.K., Usubaliev R.A. (2020). Changes of runoff components on high-altitude rivers of glacial nutrition of the Tien-Shan mountain under the conditions of global climate warming (for example Naryn River) // Science, new technologies and innovations of Kyrgyzstan. Бишкек. № 3

Knutti R., Furrer R., Tebaldi C., Cermak J., Meehl G. A., Knutti R., Furrer R., Tebaldi C., Cermak J., Meehl G. A. (2010).Challenges in Combining Projections from Multiple Climate Models // J. Climate, 23, 2739–2758. https://doi.org/10.1175/2009JCLI3361.1

Konovalov V.G. (1985). Melting and runoff from glaciers in the river basins of Central Asia. L: ed.: Gidrometeoizdat

Konz M. (2003). User Manual HBV3-EHT9. Commission for Glaciology of the Bavarian Academy of Sciences and Humanities

Kyrgyz Republic: Developing Water Resources Sector Strategies in Central and West Asia. (2013). Final Report ADB TA8015-REG Kyrgyz Republic. https://www.adb.org/sites/default/files/project-document/79760/45353-001-tacr-01.pdf

Lineitseva A.V. (2009). Changes in the annual runoff of the Karatal River in the second half of the 20th and early 21st centuries. // Hydrometeorology and ecology. No. 1. 23-27

Mamatkanov D.M., Bazhanova L.V., Romanovsky V.V. (2006). Water resources of Kyrgyzstan at the present stage. Bishkek: Ilim

Mayr E., Juen M., Mayer Cr., Usubaliev R. & Hagg W. (2014). Modeling runoff from the inylchek glaciers and filling of ice‐dammed lake Merzbacher, Central Tian Shan // Geografiska Annaler: Series A, Physical Geography, 96:4, 609-625. doi.org/10.1111/geoa.12061

Otero, N., Sillmann, J., & Butler, T. (2018). Assessment of an extended version of the Jenkinson– Collison classification on CMIP5 models over Europe. Climate dynamics, 50(5-6), 1559-1579

Podrezov O.A. (2020). Methods of statistical processing and analysis of hydrometeorological data: textbook for universities. Bishkek: KRSU

Podrezova J.A., Podrezov O.A. (2021). The modern climate of Bishkek and its changes (1930-2030). Bishkek: KRSU

Podrezova Yu. A., Pavlova.I. A. (2019). Climate change in Southwestern Kyrgyzstan (temperature and precipitation 1930-2017). Proceedings of the international scientific conference “Remote and ground-based studies of the Earth in Central Asia”. Bishkek: CAIAG

Podrezova Yu. A., Pavlova.I.A. (2017). Climate change in the area of the Ak-Shyirak massif and its impact on glaciers // Ice and Snow. No. 2 (57)

Riahi K., Van Vuuren D. P., Kriegler E., Edmonds J., O’neill B. C., Fujimori S., Lutz W. et al. (2017). The shared socioeconomic pathways and their energy, land use, and greenhouse gas emissions implications: an overview // Global Environmental Change, 42

Second National Communication of the Kyrgyz Republic under the UN Framework Convention on Climate Change. (2008). Bishkek

Seibert Jan. (2005). User Manual HBV light 2.0. Stockholm University, University of Oregon, Uppsala University

Shabunin A.G. (2018). Catalog of glaciers in Kyrgyzstan. Bishkek. www.caiag.kg/phocadownload/ projects/Catalogue%20%20%20of%20glaciers%20Kyrgyzstan%202018.pdf

Shcheglova O.P. (1960). Feeding of the rivers of Central Asia. Tashkent: publishing house: Samara State University

Shivareva S.P., Galaeva A.V. (2014). Analysis of runoff changes in the Ili River basin within Kazakhstan and China due to climate change. // Hydrometeorology and ecology. No. 1. 68-80

Shults V.L. (1965). Rivers of Central Asia. L: State Publishing House for Hydrometeorological Literature

Stefanos Xenarios, Abror Gafurov, Dietrich Schmidt-Vogt, Jenniver Sehring, Sujata Manandhar, Chris Hergarten, Jyldyz Shigaeva, Marc Foggin. (2018). Climate change and adaptation of mountain societies in Central Asia: uncertainties, knowledge gaps, and data constraints // Regional Environmental Change. https://doi.org/10.1007/s10113-018-1384-9

Teutschbein, C., & Seibert, J. (2012). Bias correction of regional climate model simulations for hydrological climate-change impact studies: Review and evaluation of different methods. Journal of hydrology, 456, 12-29

Third National Communication of the Kyrgyz Republic under the UN Framework Convention on Climate Change. (2016). Bishkek: publisher: “El Elion” LLC

Thrasher B., Maurer E. P., McKellar C., Duffy P. B. (2012). Technical Note: Bias correcting climate model simulated daily temperature extremes with quantile mapping // Hydrology and Earth System Sciences. № 16 (9)

Wilfried Hagg et al. (2018). Future Climate Change and Its Impact on Runoff Generation from the Debris-Covered Inylchek Glaciers, Central Tian Shan, Kyrgyzstan // Water, 2018, 10, 153. Doi: 10/3390/w10111513

Wilfried Hagg, Martin Hoelzle, Stephan Wagner, Elisabeth Mayr, Zbynek Klose. (2013). Glacier and runoff changes in the Rukhk catchment, upper Amu-Darya basin until 2050 // Global and Planetary Change 110

Xenarios, S., Queiroga, H., Lillebø, A., and Aleixo, A. (2018). Introducing aregulatory policy framework of bait fishing in European coastal lagoons: theCase of Ria de Aveiro in Portugal. Fishes 3:2. doi: 10.3390/fishes3010002

Xu, Y. C. (2018). hyfo: Hydrology and Climate Forecasting. R package version, 1(0)

Yang, W., Andréasson, J., Phil Graham, L., Olsson, J., Rosberg, J., & Wetterhall, F. (2010). Distribution-based scaling to improve usability of regional climate model projections for hydrological climate change impacts studies. Hydrology Research, 41(3-4), 211-229