Аннотация результатов, полученных в 2022 году
1. Выполнен обзор современных моделей формирования гидролого–геохимических процессов на водосборах водных объектов: ландшафтно – гидрологической модели ИГРАН (ЛГМ), динамико - стохастической модели Института озероведения РАН (ILHM), модели диффузного выноса азота и фосфора сельскохозяйственного происхождения Института агроинженерных и экологических проблем (ИАЭП).Дано обоснование применения компонентно-ориентированного моделирования этих процессов и его практическая реализации при расчете и прогнозе стока и выноса биогенных элементов с двух экспериментальных водосборов рек Линды (1681.15 км2) и Кудьмы (3246.25 км2), являющихся притоками р. Волги.. 2. Разработана картографическая основа водосборов водохранилищ Верхней Волги и Камы и их притоков в геоинформационной системе ArcGis10, созданы базы данных об гидрографических характеристиках и экспликации их территории. 3. Сделана оценка возможных изменений стока на территории бассейнов Волги и Камы при реализации климатических изменений пo сценарию rsp4.5. по номенклатуре проекта CMIP-6. Проведена оценка качества 45 моделей общей циркуляции атмосферы и океана (МОЦАО) проекта CMIP-6 с точки зрения оптимального воспроизведения метеорологических характеристик на территории бассейнов Волги и Камы. При формировании оптимального ансамбля для дальнейшей оценки изменений характеристик речного стока основной климатической характеристикой для отбора являлось воспроизведение годовых сумм осадков. Для каждой модели рассчитаны ошибка воспроизведения средних значений, среднеквадратических отклонений и площади совпадения трендов осадков за период 1985-2014 гг. Для прогноза изменения речного стока был отобран ансамбль из 9 моделей (данные по стоку на прогнозные периоды опубликованы только по 5 из них, поэтому далее использовался ансамбль 5 моделей). Средняя ошибка воспроизведения годовых сумм осадков для выбранного ансамбля – 19,9%. По данному ансамблю было оценено воспроизведение сумм положительных температур и среднемноголетнего годового стока. Средняя ошибка нормы стока по территории водосборов Волги и Камы при расчетах по этому ансамблю моделей будет составлять 19,9%, а на большей части варьировать от 10 до 20%. По ансамблю 5 МОЦАО ( BCC-CSM2-MR, Fgoals-f3-L, CESM2-WACCM, NORESM2-MM, FIO-ESM-2-0) был проведен анализ возможных изменений климата на исследуемой территории к периоду 2041-2060гг при реализации среднего сценария SSP2 – 4.5 Для исследуемой территории характерно незначительное увеличение осадков и повсеместное приращение годовой суммы положительных температур относительно периода 1985-2014 гг. Изменения осадков находятся в пределах погрешностей их измерения(около 5%). Для годовой суммы положительных температур характерно увеличение от 12 градусов в верховьях Камы до 18 в южной, юго-западной части рассматриваемой территории. Относительное изменений годового стока к периоду 2041-2060 относительно базового незначительно, в пределах 10%, то есть фактически не значимо. Прослеживаются тенденции к незначительному – до 7% увеличению стока в северной части исследуемой территории и такому же незначительному – до 7% уменьшению в южных частях (южнее слияния Волги и Камы). Для прогнозного периода 2060-2080 гг. почти вся территория находится в зоне незначительного снижения стока (от 2%), которая увеличивается к югу, юго-западу (до 13%). Этот результат является закономерным так как здесь ожидается небольшое снижение осадков и заметное увеличение температуры. При реализации сценария 4.5. компоненты водного баланса в 21 веке остаются в пределах межгодовой изменчивости. 4. Созданы базы данных о величинах годового притока воды и притока воды в период весеннего половодья, а также сбросов воды через агрегаты гидроуздов водохранилищ, регулирующих сток Верхней Волги и Камы за период 2002 – 2022 годы.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
1. Выявлены закономерности функционирования водохранилищ Верхневолжского и Камского каскадов в зависимости от соотношения притока и сброса воды. Критерием эффектности являлась отклонение фактической выработки электроэнергии ГЭС от заданных в проектах. Показано, что на Верхней Волге и Каме в начале XXI в. была в целом повышенная величина стока по сравнению с его нормой, что способствовало в целом повышению выработки электроэнергии на ГЭС обоих рассматриваемых каскадов. Причем в бассейне Верхней Волги в начале рассматриваемого периода отмечается повышенный сток, а после 2014 г. имеет место его уменьшение. На водосборах Камского каскада водохранилищ повышенный сток наблюдался в течение всего периода. На большинстве водохранилищ и в большинстве лет приток воды к водохранилищам несколько превышает сброс воды. Обратная ситуация чаще всего складывается на Рыбинском водохранилище, осуществляющем многолетнее регулирование стока. В многоводные годы фактическая выработка электроэнергии на всех ГЭС превышает среднюю запланированную в их проектах, причем на ГЭС Рыбинского водохранилища – более чем на 50%. В маловодные годы выработка электроэнергии в целом не достигает средней проектной на 10–15%. В средние по водности периоды фактическая выработка электроэнергии близка к проектной, с наибольшим превышением на ГЭС Рыбинского водохранилища. 2. С использованием ранее разработанной новой версии ландшафтно-гидрологической модели Института географии РАН (ЛГМ-2) проведены расчеты и получены оценки среднего многолетнего выноса биогенных загрязняющих веществ – минерального азота и минерального фосфора с водосборов каскадов Верхне-Волжских и Камских водохранилищ. 3. Проведены исследования по совершенствованию детерминированной модели ««осадки-сток-вынос» за счет уменьшения шага по времени. Выполнена калибровка модели «осадки-сток-вынос», работающей с шагом по времени 1 год, на экспериментальных водосборах рек Линды и Кудьмы, впадающих в Чебоксарское водохранилище. Для водосборов этих рек выполнены имитационные расчеты и получены зависимости выноса азота и фосфора (т/год) от слоя стока (мм/год) для указанных водосборов, показывающие возрастание выноса этих химических элементов при возрастании стока. Были проведены имитационные расчеты выноса азота и фосфора для водосбора Чебоксарского водохранилища с шагом не в 1 год по времени, а в 1 месяц. При этом использованы оценки внутригодового распределения биогенной нагрузки, сформированной на изучаемых пилотных водосборах. Показано, что модель может являться средством приближенной оценки биогенной нагрузки на крупные водные объекты на основе использования данных на выбранных пилотных подбассейнах с последующим обобщением для всей площади водосбора. 4. Для оценки изменений стока на территории водосборов Верхне-Волжских и Камских водохранилищ в XXI веке был использован ансамбль из 4 моделей МОЦАО проекта CMIP6 (Coupled Model Intercomparison Project), отобранных по критерию достоверности воспроизведения регионального климата. Оценки изменений проведены для двух сценариев развития ScenarioMIP. Это 1. сценарий SSP1-2.6: устойчивый и “зеленый” путь описывает все более устойчивый мир, и 2. наиболее «пессимистичный» сценарий SSP5-8.5: развитие с использованием ископаемого топлива. Оба сценария демонстрируют незначительные изменения годового стока для исследуемой территории. Коэффициент вариации стока имеет тенденцию к росту, что связано с ростом вариации осадков. Показано, что в течении 21 века на исследуемых территориях не ожидается принципиальных изменений водного режима и условий увлажнения, что позволяет использовать модели и методики прогнозирования, построенные на данных современного периода. 5. По данным 73 метеостанций, расположенных на водосборах исследуемых водохранилищ, сформированы базы данных о ежедневной температуре воздуха с 1966 по 2022 годы и среднемесячных осадках с 1977 по 2023 гг. Каждая станция привязана к ее местоположению в ГИС-проекте водосборов. Рассчитаны основные статистические характеристики рядов, выявлены линейные тренды, проведена проверка на однородность. Полученные ряды будут использованы на следующем этапе при оценке влияния климатических изменений на вынос загрязняющих веществ с водосборов в водохранилища рассматриваемых каскадов. 6. Для рассматриваемых водосборов Верхне-Волжских и Камских водохранилищ созданы базы данных о речном стоке их притоков: данные получены с сайта кафедры гидрологии МГУ, Пермского ЦГМС и с сайта АИС ГМВО. Базы данных содержат сведения о среднемесячных и годовых расходах воды с 1946 по 2021 гг. Проведена первичная обработка этих данных, построены кривые обеспеченности, проведена оценки их статистических параметров. Метеостанции и гидрологические створы с рассчитанными для них статистическими параметрами включены в созданный ранее ГИС-проект. Полученные данные будут использованы на следующем этапе, для оценки точности расчётов по ЛГМ-2 модели и динамической модели «осадки-сток-вынос». 7. Созданы базы данных и проведены расчеты гидролого-геохимических характеристик водных масс и показателей качества воды водохранилищ рассматриваемых каскадов в разные по водности годы и разные сезоны. Уникальные данные о концентрациях разных химических веществ были получены официально из Верхне-Волжского и Камского бассейновых водных управлений Агентства водных ресурсов Минприроды РФ, как результаты государственного водохозяйственного мониторинга водных объектов, контролируемых этими организациями, за 2003-2022 годы. Проведен анализ межгодовой и сезонной изменчивости содержания тех или иных химических веществ в этих водохранилищах. Для комплексной оценки качества вод Верхне-Волжского и Камского каскадов водохранилищ использовался индекс загрязненности вод (ИЗВ), рассчитанный по существующей методике. 8. Созданы базы данных об объемах ежегодных сбросов сточных вод, поступающих в водохранилища Верхне-Волжского и Камского каскадов по информации, приведенной в Автоматизированной информационной системы государственного мониторинга водных объектов АИС ГМВО (https://gmvo.skniivh.ru) по данным официальной водохозяйственной статистики (форма 2ТП-водхоз) за период 2011-2022 гг. 9. По данным анализа космосников и литературы получены оценки протяженности берегов водохранилищ каскадов, подверженных абразионному разрушению, средней скорости отступания бровки обрыва абразионных берегов водохранилищ, объема верхнего слоя почвы (в расчетах принят слой почвы толщиной 0,2 м), ежегодно попадающего в водохранилища в результате абразии. На каждом из водохранилищ выделены несколько типов основных почв, непосредственно примыкающих к береговой линии и попадающих в зону абразии. Преобладающими типами почв на всех водохранилищах являются дерново-подзолистые преимущественно неглубокоподзолистые. По рассчитанным данным об объемах поступления почв, а также о содержании в них азота, фосфора и калия (информация Единого государственного реестра почвенных ресурсов России) получены оценки ежегодного поступления этих химических элементов вместе с абразией берегов в рассматриваемые водохранилища. Подводя общий итог, можно отметить, что практически все поставленные задачи на второй этап проекта выполнены, созданы базы уникальных данных и хороший фундамент для успешного решения оставшихся задач, и завершения всего этого проекта.