Аннотация:Исследованы региональные проявления экстремальных гидрометеорологических явлений (ЭЯ) на фоне современных и ожидаемых изменений климата. С этими явлениями связаны серьезные риски и ущерб в различных отраслях человеческой деятельности, что обуславливает актуальность изучения механизмов их формирования и выработки методов долгосрочного климатического прогноза ЭЯ при стратегическом планировании развития страны. Экстремальные явления, как правило, сильно локализованы в пространстве и во времени, что усложняет задачу их моделирования. Из-за своей редкой повторяемости они плохо поддаются статистической оценке, что придает дополнительную ценность специальным экспедиционным экспериментам. Полученные региональные количественные оценки пространственно-временных особенностей современных и ожидаемых в будущем климатических изменений и связанных с ними экстремальных гидрометеорологических явлений могут служить основой для выработки рекомендаций по оптимальной адаптации к изменению климата и возможностям смягчения воздействия такого изменения.
В ходе исследования разработаны и применены новые методологии комплексного исследования экстремальных гидрометеорологических явлений. В рамках работы с применением современных океанографических, метеорологических и гидрологических численных моделей разной степени сложности, методов теории вероятностей и математической статистики, а также данных натурных измерений изучались штормовая активность, нагоны в прибрежной зоне и экстремальные скорости ветра в приземном слое атмосферы в европейских морях России и морях Российской Арктики, связанные с ними синоптические ситуации; опасные гидрологические процессы, в частности, связанные с приливными процессами в устьевых зонах рек, изменения характеристик ледового режима рек и показателей климатических ресурсов холодного периода года. Исследован генезис атмосферных экстремальных событий для индивидуальных ветровых систем. Отдельно рассмотрены метеорологические условия в температурном диапазоне около нуля градусов Цельсия. Этот диапазон является в высшей степени некомфортным и, в некоторых условиях, опасным.
Расчет штормовой активности для Черного, Каспийского, Балтийского, Баренцева морей в середине и конце XXI века по данным сценариев возможного развития климата международного проекта CMIP5 показал, что можно ожидать увеличения повторяемости синоптических ситуаций, способствующих формированию высоких значений скорости ветра и штормового волнения. Увеличению высоты волн будет способствовать общее уменьшение площади ледяного покрова морей. Для отдельных регионов проведены длительные суперкомпьютерные эксперименты с мезомасштабной атмосферной моделью СОSMO-CLM, направленные на детализацию (до шага сетки в 2 км) крупномасштабных данных реанализа ERA-INTERIM. Расчеты, основанные для современного климата на данных станционных наблюдений, а для прогнозируемого – на сценарии RCP8.5 (CMIP5), показали, что в последние 35-40 лет направленные изменения экстремумов, в отличие от средних значений, наблюдаются далеко не везде, но при продолжении потепления к концу XXI в. они могут возрасти. По данным моделирования волнения в морях европейской России и морях Арктики РФ получены значения максимальной высоты, максимального периода и длины волн в современном климате. По результатам гидрологических исследований выявлены значительные изменения переотложения наносов и теплового стока в устьевых зонах рек, впадающих в арктические моря.
Результаты представляются важными как с фундаментальной, так и с прикладной точки зрения, а также включены в материалы для учебного процесса.
