Лаборатория гидрологии и климатологии

Историческая справка

Лаборатория создана в 2006 году д.г.н. Борисом Ильичом Гарцманом, который до сентября 2015 года был ее бессменным руководителем. Под его научным руководством и при его прямом участии в лаборатории за 16 лет существования было защищено 4 кандидатских диссертации и одна диссертация на соискание ученой степени доктора наук.

Основные научные направления

В задачи лаборатории входят оценка пространственной и временной изменчивости водного баланса, характеристик гидрологического режима водных объектов, изучение закономерностей морфологии и пространственных структур речных и озерных бассейнов и разработка моделей этих структур на основе ГИС-технологий, исследование механизмов опасных гидрологических явлений в условиях изменяющегося климата и ландшафтных преобразований, развитие методов моделирования формирования речного стока.

Основные результаты

Сформулированы положения теории наводнений как феномена, возникающего во взаимодействии природы и общества, с целью создания адекватного научного и инженерного инструментария для решения связанных с наводнениями практических задач. Разработана оригинальная модель паводочного цикла малого речного бассейна и приведены результаты ее применения для решения широкого ряда задач, в том числе для сценарного прогноза характеристик гидрологического режима рек, дана оценка гидрологических откликов на климатические тенденции в регионе. Исследованы пространственные закономерности формирования и распределения максимального стока рек для различных территорий, в том числе для северного полушария Земли. Разработаны новые методы расчетов и прогнозов характеристик наводнений и управления связанным с ними риском. Разработаны теоретические основы нелокальной (многомерной) обеспеченности – принципиально новой вероятностной меры сложного события в пространственно-распределенных системах.

Достигнуты определенные успехи в развитии индикационных методов изучения процессов приповерхностного влагооборота в геосистемах речных бассейнов в зоне муссонного климата, а также в криолитозоне восточных регионов России. Сток как феномен и высшая форма организации водных масс на суше выступает одним из основных индикаторов климата. На основе всестороннего анализа пространственно-временных соотношений в процессах приповерхностного влагооборота и, в частности, формирования стока – как наиболее ценного водного ресурса и как источника наиболее высокого природного риска в регионе – дана количественная оценка интенсивности глобального водного цикла. Физически эта интенсивность может рассматриваться как скорость вертикального движения водяного пара в невозмущенной атмосфере и/или в крупных пустотах зоны выветривания и, очевидно, контролирует все процессы влагооборота в географической оболочке и чувствительна к климатическим сдвигам.

Разработан и апробирован алгоритм идентификации и расчета генетических компонентов дождевого речного стока на примере горных речных бассейнов восточного региона России и оценки взаимной динамики этих компонентов в различных масштабах времени на основе химических и физических индикаторов (трассеров). Были выявлены статистически значимые зависимости генетических компонент речного стока от суммарного расхода воды. Качество этих зависимостей во многих случаях позволяет считать их расчетными и глубже понять механизмы формирования стока, в том числе экстремального. Выполнен сравнительный анализ применения различных гидрологических моделей для оценки генетической структуры стока на основе данных интенсивных наблюдений на малых экспериментальных бассейнах Приморья.

Получен принципиально новый для отечественной гидрологии инструментарий исследования сильно нелинейных процессов формирования экстремальных дождевых паводков, а также динамики и эволюции речных систем.  Разработана оригинальная методика выделения сети водоразделов и расчета их порядков, основанной на обработке цифровой модели рельефа с использованием стандартного инструментария ГИС ArcMap. Получены результаты в виде сопряженной порядковой классификации речных и водораздельных сетей, которые рационально интерпретируются и перспективны в исследованиях структуры, функционирования и эволюции речных систем.

Создан рабочий макет интегрированной системы гидрологического моделирования, основанной на использовании данных автоматизированной сети государственного гидрометеорологического мониторинга и оперативных прогностических данных синоптических моделей, а также на применении открытого европейского стандарта моделирования Open Modelling Interface.

Основные гранты

Грант РФФИ 11-05-00526. Экспериментальное оценивание генетических составляющих речного стока в горнолесных ландшафтах с помощью геохимической модели ЕММА (End Members Mixing Analysis). Рук. В.В. Шамов.

Грант РФФИ 14-05-00150. Механизмы высокочастотной динамики приземного влагооборота в геосистемах малых речных бассейнов в зоне перехода от континента к океану (юг Дальнего Востока России). Рук. В.В. Шамов.

Грант РФФИ 14-05-92001. Разработка системы предупреждения об угрозе быстроразвивающихся паводков для бассейнов с различными геоморфологическими и гидрологическими характеристиками. Рук. Б.И. Гарцман.

Грант РФФИ 14-05-00114. Условия и проявления конкурентного развития речных систем. Рук. Б.И. Гарцман.

Грант РНФ 16-17-00105. Разработка методов долгосрочного прогноза опасности и масштаба экстремальных гидрологических явлений на реках бассейна р. Амур. Рук. Б.И. Гарцман.

Грант РФФИ 16-05-00182. Развитие методов решения задач гидрологии и гидрохимии с использованием МГК-моделирования. Рук. Т.С. Губарева.

Грант РФФИ 17-05-00217. Механизмы взаимодействия поверхностных и подземных вод в малых речных бассейнах с многолетнемерзлыми породами на основе трассерных методов исследования. Рук. В.В. Шамов.

Грант РФФИ 19-05-00326. Биотические аспекты влагооборота на малых лесных водосборах: оценка транспирации с использованием современных датчиков сокодвижения. Рук. Т.С. Губарева.

Грант РФФИ 19-05-00353. Структура речных систем и морфология бассейнов: анализ на основе ЦМР, возможности трехмерного моделирования. Рук. Б.И. Гарцман.

Основные публикации