CC BY
11
Вестник науки и образования Северо-Запада России http://vestnik-nauki.ru/ -----
2016, Т. 2, №1
УДК 556.5.06.674
СЦЕНАРНАЯ ОЦЕНКА ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА РЕК БЕНИНА
Э.С. Бонгу
SCENARIO EVALUATIONS OF RIVER HYDROLOGY BENIN
E.S. Bongu
Аннотация. Рассматривается многолетний речной сток рек Бенина: рассчитываются статистические характеристики рядов расходов воды. По методике, основанной на системе уравнений для начальных статистических моментов, дается сверхдолгосрочный (сценарный) прогноз норм и коэффициентов вариации речного стока. Выявлены речные бассейны, на которых ожидаются значимые гидрологические последствия изменения климата.
Ключевые слова: сверхдолгосрочный прогноз; речной сток; норма стока; коэффициент вариации; Африка.
Abstract. The river runoff of Benin is considered: the statistical characteristics of the series of water discharge was calculated. According to the procedure, based on a system of equations for the initial statistical moments, scenario forecast of norms and coefficients of variation of river flow is given. River basins, on which significant hydrological impacts are expected, were identified with climate change.
Key words: long-term forecast; river runoff; water discharge; coefficient of variation;
Africa.
Введение
Изменение климата - это факт, который признается мировым сообществом, причем последствия изменяющего климата уже заметны в различных отраслях экономики. Особенно актуальным является оценка последствий изменения климата на гидрологический режим, а, следовательно, и на водозависимые отрасли экономики.
На кафедре гидрофизики и гидропрогнозов РГГМУ разработана методика сверхдолгосрочного прогнозирования вероятностных характеристик речного стока [1]. Эта методика позволяет получить прогнозные значения норм стока, задавая в качестве внешнего воздействия прогнозные нормы осадков и температуры приземного воздуха.
Цель исследования заключается в сценарной оценке гидрологического режима рек Бенина при изменении климата, т. е. прогноз гидрологических характеристик речного стока на 2050 год и выявление районов, в которых будет наблюдаться возможная нехватка водных ресурсов.
Исходные данные
Для прогнозирования гидрологических характеристик рек Бенина была сформирована база данных. Расходы воды были взяты из источников представляемых Всемирной метеорологической организацией (ВМО) [2]. Ряды были удлинены и восстановлены по методу гидрологической аналогии. В результате продолжительность рядов составляет не менее 20 лет за период до 1984 года. Ряды были статистически обработаны, результаты представлены в таблице.
Для вычисления коэффициента стока (к) значения нормы осадков (XX ) были взяты с климатического сайта [3], с этого же сайта были взяты нормы приземной температуры воздуха ( T ).
Вестник науки и образования Северо-Запада России
http://vestnik-nauki.ru/ -------
2016, Т. 2 №1
Методика сценарной оценки
Прогноз давался по методике, разработанной на кафедре гидрофизики и гидропрогнозов, с использованием системы уравнений для начальных статистических моментов, которая аппроксимирует уравнение Пирсона, полученного при условии установившегося режима формирования стока из уравнения Фоккера-Планка-Колмогорова (ФПК). Прогнозное значение температуры воздуха учитывалось в прогнозном коэффициенте стока кпр, вычисляемого по формуле Тюрка. Расчетные формулы сводятся к следующим:
- ст, + N = 0,
1 - (1) - 2ет2 + 2 Nm1 + О~ = 0;
2 1 N '
кпр = 1 - Ш((300 + 25Т + 0,05Т3)/ X) . (2)
где с = 1 / к; N = XX; ш1 - первый начальный момент для стока; m2 - второй начальный момент; - интенсивность климатического шума.
Сначала рассчитывается прогнозное значение коэффициента стока кпр по формуле (2). В новом климате величина G~ останется прежней и, используя систему (1), находятся
прогнозные значения начальных моментов ш^, ш^ , а затем по известной зависимости второго момента со статистическими характеристиками находится прогнозное значение коэффициента вариации Спр.
Прогнозные значения нормы осадков и среднегодовой температуры приземного воздуха брались по модели HadCM3 сценария Commit [3]. Сценарные и фактические температуры отличаются не намного, а сценарные осадки увеличиваются, причем в некоторых бассейнах в два раза (см. таблицу).
Результаты исследования
По методике упомянутой выше дан прогноз нормы стока и коэффициента вариации для рек Бенина (см. таблицу). В таблице видно, что прогнозные значения второго момента намного отличаются от фактических именно в тех бассейнах, в которых ожидается увеличение осадков и коэффициента стока. Построены карты распределения фактических и прогнозных значений этих величин (см. рис. 1 и 2).
Таблица - Фактические и прогнозные значения гидрологических характеристик
^ Рекд - станция Хар-ки Higer -Malanville Mekrou -Barou Mono -Athieme Oueme -Sagon Oueme -Bonoua MouHoun -Dapola
F, км2 1000000 10500 21575 37980 46990 37980
N / N пр, мм 832/1088 745/1039 1097/2444 1084/2284 1372/2414 1028/1276
h, мм 31 87 139 97 92 70
Cv 0,17 0,59 0,41 0,52 0,70 0,52
к 0,04 0,12 0,13 0,09 0,07 0,07
к пр 0,04 0,03 0,32 0,30 0,32 0,08
c 26,6 8,52 7,90 11,1 14,9 14,7
m2, мм2 1006 10256 22494 11984 12639 6201
G~, мм2 1425 44624 50529 56269 124234 38227
спр 24,9 32,5 3,10 3,30 3,10 11,8
ш1пр, мм 44 32 795 692 775 108
пр 2 ш2 , мм 1942 1711 640068 487659 620077 13298
С пР ^v 0,12 0,82 0,11 0,13 0,18 0,37
Примечание: F- площадь водосбора; h - слой стока.
http://vestnik-nauki.ru/
Вестник науки и образования Северо-Запада России
2016, Т. 2, №1
с.ш.
Я
0
5
в.д.
1 1
0
5
Рисунок 1 - Распределение многолетнего слоя стока: красные изолинии - прогнозные значения, синие - фактические.
с.ш.
I»
http://vestnik-nauki.ru/ 0
Вестник науки и образования Северо-Запада России
2016, Т. 2, №1
5
в.д.
1 1
л,
5
зал. Бенин
0
5
Рисунок 2 - Распределение коэффициента вариации: красные изолинии -прогнозные значения, синие - фактические
Вестник науки и образования Северо-Запада России
http://vestnik-nauki.ru/ -------
2016, Т. 2, №1
Заключение
По рис. 1 и 2 видно, что катастрофическими, с точки зрения возможного недостатка водных ресурсов, будут бассейны рек Веме, Зу, Куффо в 2050 году в соответствии с климатическим сценарием Commit. Данные карты представляют практический интерес для водозависимых отраслей государства Бенин и уже преданы в соответствующие учреждения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Методические рекомендации по оценке обеспеченных расходов проектируемых гидротехнических сооружений при неустановившемся климате / Под ред. В. В. Коваленко. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2010. 51 с.
2. Расходы воды избранных рек мира Издано в 1993 для ЮНЕСКО. СПб, Париж: Гидрометеоиздат, 1993. 600 с.
3. The IPCC Assessment Reports, 2014 [Электронный ресурс]. URL: http://www.ipcc.ch (дата обращения: 11.02.2015).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Бонгу Эрнесто Сатим ФГБОУ ВО «Российский государственный гидрометеорологический университет» (РГГМУ), г. Санкт-Петербург, Россия, аспирант кафедры гидрофизики и гидропрогнозов E-mail: [email protected]
Bongu Ernesto Satim
FSEI HE «Russian State Hydrometeorological University» (RSHU), Saint-Petersburg, Russia, graduate student of hydrophysics and hydrological forecasts E-mail: [email protected]
Корреспондентский почтовый адрес и телефон для контактов с автором статьи: 195196, г. Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., 98, РГГМУ, кафедра гидрофизики и гидропрогнозов (812) 633-01-76
