Тренд общей обводненности Европейской части России, выявленный по спутниковым данным GRACE | Почвенный институт им. В.В. Докучаева

Тренд общей обводненности Европейской части России, выявленный по спутниковым данным GRACE

И. Ю. Савин1,2, М. Л. Марков3, С. В. Овечкин1, В. А. Исаев1

1Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 119017, Россия, Москва, Пыжевский пер., 7, стр. 2
2Аграрно-технологческий институт РУДН, 117198, Россия, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6
3Государственный гидрологический институт, 199053, Санкт-Петербург, 2-я линия В.О., 23

На основе информации, полученной со спутниковой системы GRACE, проведен анализ динамичности общей обводненности территории за период с 2003–2012 гг. Сравнивались спутниковые данные с информацией о динамике уровня грунтовых вод по отдельным скважинам. Для контроля и сравнения использовано 12 скважин, равномерно распределенных по региону исследований (Центральный Федеральный и Северо-Кавказский Федеральный округа России). Для территории европейской части России выявлена хорошая ковариация между спутниковыми данными и глубиной грунтовых вод. Геоинформационный анализ тренда общей обводненности, полученного по спутниковым данным, показал, что он является положительным на северо-западе территории исследований и отрицательным на юге и юго-востоке. Обнаруживается периодичность в многолетних изменениях общей обводненности на всей территории исследований. Величина периода изменяется от 3 до 8–9 лет. Более длинные периоды наблюдаются в центре и на северо-западе европейской части России, а менее длинные – на севере и юго-востоке. Полученные данные свидетельствуют о том, что при сохранении выявленной периодичности, минимум обводненности на востоке Северного Кавказа, в Вологодской, Ярославской, Московской и Костромской областях будет достигнут в 2016 гг., в центральной части региона исследований и Краснодарском крае в 2018–2019 гг., в Кировской области и Пермском крае в 2016–2017 гг. Полученные данные могут быть использованы при долгосрочном прогнозировании урожайности сельскохозяйственных культур, проведении почвенно-картографических работ, а также закладке новых плодовых насаждений.

Ключевые слова: грунтовые воды, обводненность территории, GRACE, мониторинг, периодичность.

DOI: 10.19047/0136-1694-2016-82-28-41


TREND IN TOTAL TERRESTRIAL WATER STORAGE AT THE EUROPEAN RUSSIA DETECTED BASED ON GRACE DATA

I. Yu. Savin1,2, M. L. Markov3, S. V. Ovechkin1, V. A. Isaev1

1V.V. Dokuchaev Soil Science Institute, 119017 Moscow, Pyzhevskii 7, bld. 2
2Agrarian-Technological Institute of RFUR, 117198, Russia, Moscow, Miklukho-Maklaya str., 6
3State Hydrological Institute, 199053, St. Petersburg, 2nd Line VO, 23

The data obtained by GRACE satellite allowed comprehensively analyzing the dynamics of total terrestrial water storage within the period from 2003 to 2012 at the territory of European Russia. Having compared the satellite data and the information on the dynamics of the groundwater level obtained in the course of field survey by using 12 evenly distributed bore holes at the studied territory (Central Federal and North-Caucasian Federal regions), it is worth emphasizing that there is a clearly expressed co-variation between the satellite images and the groundwater depth. The analysis of trend in total water content identified by satellite data showed that it is positive towards the north-western and negative in the south and south-eastern part of European Russia. The total content of terrestrial water storage reveals periodical changes in the range from 3 to 8–9 years. The prolonged periods are observed in central and north-western parts, being shortened towards the north and south-east of the studied territory. The obtained data serve as evidence of periodically changing the total terrestrial water storage but its minimum will be observed in the east of Northern Caucasus, in Vologda, Yaroslavl, Moscow and Kostroma regions in 2016, in central part and Krasnodar region in 2018–2019 and in Kirov and Perm’ regions in 2016–2017. The results of the given studies can find a use in long-term forecasting of crop yields, in soil mapping and cultivation of new fruit plantations.

Keywords: ground water, terrestrial water storage, GRACE, monitoring, periodicity.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Антипов-Каратаев И.Е., Юрин И.А., Кадер Г.М., Фролкина Л.А. Сравнительные испытания новых комплексных агролесомелиоративных и агротехнических методов освоения содово-сульфатных солонцов Центрально-Черноземной полосы // Мелиорация солонцов в Черноземной зоне европейской части СССР. М., 1960. С. 5–219.

2.   Базыкина Г.С., Бойко О.С. Влияние аномальных погодных условий последних десятилетий на водный режим типичных черноземов заповедной степи (Курская область) // Почвоведение. 2008. № 7. С. 833–844.

3.   Глобальные изменения климата и прогноз рисков в сельском хозяйстве России. М., 2009. 517 с.

4.   Водные ресурсы России и их использование. СПб.: Изд-во ГГИ, 2008. 598 с.

5.   Зайдельман Ф.Р., Тюльпанов В.И., Ангелов Е.Н. Деградационные изменения богарных черноземов лесостепной и степной зоне европейской России в результате переувлажнения и мелиоративные мероприятия по восстановлению их плодородия // Деградация богарных и орошаемых черноземов под влиянием переувлажнения и их мелиорация. М., 2012. С. 11.

6.   Научные основы предотвращения деградации почв (земель) сельскохозяйственных угодий России и формирование систем воспроизводства их плодородия в адаптивно-ландшафтном земледелии. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2013. 900 с.

7.   Овечкин С.В., Исаев В.А. Периодическое дополнительное почвенно-грунтовое увлажнение как фактор эволюции почвенного покрова. Вопросы гидрологии в плодородии почв. Науч. тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. М.,1985. С. 56–65.

8.   Овечкин С.В., Исаев В.А. Периодически переувлажненные почвы ЦЧР // Тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. М., 1989. С. 18–25.

9.   Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской федерации. Т. 1. Изменения климата. М.: Росгидромет, 2008 230 с.

10. Пространственно-временные колебания стока рек СССР / Под ред. Рождественского А.В. М.: Гидрометеоиздат,1988. 276 с.

11. Разумов В.В., Молчанов Э.Н., Глушко А.Я., Разумова Н.В. К проблеме подтопления земель на юге европейской части России // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2014. № 73. С. 3–28.

12. Роде А.А. Многолетняя изменчивость атмосферных осадков и элементов водного баланса почв. Избр. тр. 2009. Т. IV. С. 479–578.

13. Савин И.Ю. Реакция почвенного покрова на гелио-геофизически обусловленные колебания климата // География и природные ресурсы. 1993. № 3. С. 11–16.

14. Хитров Н.Б., Назаренко О.Г. Распространение переувлажненных почв в исходно автоморфных агроландшвфтов Ростовской области при ведении “сухого” земледелия // Деградация богарных и орошаемых черноземов под влиянием переувлажнения и их мелиорация. М., 2012. С. 125–166.

15.  Шнитников А.В. Внутривековая изменчивость компонентов общей увлажненности. Л.: Изд-во АН СССР, 1969.

16. Чевердин Ю.И. Изменение свойств почв юго-востока Центрального Черноземья под влиянием антропогенного воздействия. Воронеж: Истоки, 2013. 334 с.

17. Bryhn A.C., Dimberg P.H. An operational definition of a statistically meaningful trend // PLoS One. 2011. Vol. 6(4). P. e19241. doi: 10.1371/journal.pone.0019241.

18. Landerer F.W., Swenson S.C. Accuracy of scaled GRACE terrestrial water storage estimates // Water Res. Res. 2012. Vol. 48. P. W04531. doi: 10.1029/2011WR011453.

19. Swenson S.C., Wahr J. Post-processing removal of correlated errors in GRACE data // Geophys. Res. Lett. 2006. Vol. 33. P. L08402. doi: 10.1029/2005GL025285.

20. Tapley B. D., Bettadpur S., Watkins M., Reigber C. The gravity recovery and climate experiment: Mission overview and early results // Geophys. Res. Lett, 2004. Vol. 31. P. L09607. doi:10.1029/2004GL019920.

21. Wahr J., Molenaar M., Bryan F. Time-variability of the earth’s gravity field: Hydrological and oceanic effects and their possible detection using GRACE // J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103(30). P. 205–230.