Assessment of the impacts of climate change in the 21st century on the groundwater balance of the south-western Crimea
- Authors: Samartsev V.N.1, Chiganov I.A.1, Grinevsky S.O.1, Pozdnyakov S.P.1, Sorokoumova Y.V.1, Bakshevskaya V.A.2
-
Affiliations:
- Lomonosov Moscow State University
- Institute of Water Problems of the Russian Academy of Sciences
- Issue: Vol 51, No 6 (2024)
- Pages: 806-821
- Section: ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОДОДЕФИЦИТНЫХ РЕГИОНОВ
- URL: https://bakhtiniada.ru/0321-0596/article/view/281386
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0321059624060079
- EDN: https://elibrary.ru/VOYXJV
- ID: 281386
Cite item
Abstract
A regional groundwater flow model of southwestern Crimea within the Alma artesian basin and the adjacent area of fissure-karst groundwater in Mountain Crimea was developed and calibrated for the modern period. On the basis of numerical experiments with this model, changes in groundwater resources under the influence of expected climatic changes in the 21st century were estimated. For this purpose, predictive maps of infiltration recharge were constructed for the selected study area. The predictive maps of groundwater recharge were developed for the plain part of the study area using infiltration water exchange modeling. For the mountainous part, precipitation accumulation by surface karst forms was considered in the prediction of recharge. The extreme climate change scenario SSP5-8.5 from the GSM models of the CMPI 5 family, which assumes maximum warming, was used as the prediction scenario. As a result of ensemble forecasting, the most contrasting scenarios of aridity index change were selected and three projected maps of groundwarer recharge change in the 21st century were obtained, which were then used in numerical experiments. The predicted infiltration recharge values significantly differ from the current figure of 366400 m³/day: under the «dry» climate, the recharge is 187900 m³/day, under the «average» climate, 283600 m³/day, and under the «wet» climate, 403300 m³/day. The results of the predictive groundwater balance modeling for the 21st century, using these recharge maps, demonstrated the high adaptive capacity of groundwater reserves and the reduction of minimum river runoff over the study period of about a hundred years, assuming the continuation of the current groundwater extraction rates.
About the authors
V. N. Samartsev
Lomonosov Moscow State University
Email: ilya-chiganov@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119991
I. A. Chiganov
Lomonosov Moscow State University
Author for correspondence.
Email: ilya-chiganov@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119991
S. O. Grinevsky
Lomonosov Moscow State University
Email: ilya-chiganov@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119991
S. P. Pozdnyakov
Lomonosov Moscow State University
Email: ilya-chiganov@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119991
Ya. V. Sorokoumova
Lomonosov Moscow State University
Email: ilya-chiganov@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119991
V. A. Bakshevskaya
Institute of Water Problems of the Russian Academy of Sciences
Email: ilya-chiganov@mail.ru
Ivankovskaya Research Station
Russian Federation, Konakovo, Tver region, 171251References
- Гельфан А.Н., Фролова Н.Л., Магрицкий Д.В., Киреева М.Б., Григорьев В.Ю., Мотовилов Ю.Г., Гусев Е.М. Влияние изменения климата на годовой и максимальный сток рек России: оценка и прогноз // Фундамент. приклад. климатология. 2021. Т. 7. № 1. С. 36–79.
- Гриневский С.О., Поздняков С.П. Принципы региональной оценки инфильтрационного питания подземных вод на основе геогидрологических моделей // Вод. ресурсы. 2010. Т 37. № 5. С. 543–557.
- Каюкова Е.П., Юровский Ю.Г., Устюгов Д.Л., Гребнева А.В. Пресные воды Крыма // Геология и недропользование. 2021. № 1. С. 92–103.
- Косицкий А.Г., Богуцкая Е.М., Гречушникова М.Г., Григорьев В.Ю., Сазоновa А.А., Харламов М.А., Фролова Н.Л. Оценка собственных возобновляемых водных ресурсов Крымского полуострова // Вод. ресурсы. 2022. Т. 49. № 4. С. 423–436.
- Поздняков С.П., Бакшевская В.А., Чиганов И.А. Моделирование родникового стока в трещинно-карстовом массиве в условиях климатических изменений // Инженерная геология. 2023. Т. 18. № 2. С. 30–42.
- Приблуда В.Д., Коджаспиров А.А., Дублянский В.Н. Баланс подземных вод юго-западной части Горного Крыма // Геол. журнал. 1979. Т. 39. № 2. C. 38–46.
- Пугач Л.С., Кокорева С.В. Создание комплектов гидрогеологических и инженерно-геологических карт масштаба 1 : 1000000 по группе листов территории Российской Федерации в 2017–2019 гг. М.: Гидроспецгеология, 2019.
- Токарев С.В. Уязвимость карстовых подземных вод горного Крыма к загрязнению: выявление, оценка и картирование. Автореф. дис. … канд. геогр. наук. Симферополь: КФУ, 2020. 26 с.
- Фролова Н.Л, Магрицкий Д.В., Киреева М.Б., Григорьев В.Ю., Гельфан А.Н., Сазонов А.А., Шевченко А.И. Сток рек России при происходящих и прогнозируемых изменениях климата: Обзор публикаций. 1 Оценка изменений водного режима рек России по данным наблюдений // Вод. ресурсы. 2022. Т 49. № 3. С. 251–269.
- Харитонова Н.А., Филимонова Е.А., Кортунов Е.В., Самарцев В.Н., Дробязко Е.В., Сорокоумова Я.В., Гречушникова М.Г., Прошкина А.Л., Поздняков С.П. Изотопно-геохимические характеристики природных вод юго-западной части крымского полуострова // Вод. ресурсы. 2022. Т. 49. № 4. С. 474–491.
- Чиганов И.А., Гриневский С.О., Поздняков С.П. Гео гидрологическое моделирование для оценки влияния климатических изменений на питание подземных вод // Тр. Всерос. науч. конф. и с международ. участием “Современная гидрогеология: актуальные вопросы науки, практики и образования.” М., 2023. С. 227–232.
- Шестопалов В.М., Богуславский А.С., Климчук А.Б., Фесенко А.В., Годенко Г.Е. Моделирование ресурсов подземных вод юго-западной части Горного Крыма // ГПИМО. 2008. № 4. https://cyberleninka.ru/article/n/modelirovanie-resursov-podzemnyh-vod-yugo-zapadnoy-chasti-gornogo-kryma (дата обращения: 05.04.2024)
- Blöschl G. et al. Twenty-three Unsolved Problems in Hydrology (UPH) – a community perspective // Hydrol. Sci. J. 2019. V. 64. № 10. P. 1141–1158. doi.org/10.1080/02626667.2019.1620507
- Cuthbert M.O., Gleeson T., Moosdorf N., Befus K.M., Schneider A., Hartmann J., Lehner B. Global patterns and dynamics of climate–groundwater interactions // Nature Clim. Change. 2019. V. 9. P. 137–141. https://doi.org/10.1038/s41558-018-0386-4
- Kuang X., Liu J., Scanlon B.R., Jiao J.J., Jasechko S., Lancia M., Biskaborn B.K., Wada Y., Li H., Zeng Zh., Guo Zh., Yao Y., Gleeson T., Nicot J-P., Luo X., Zou Y., Zheng Ch.The changing nature of groundwater in the global water cycle // Sci. 2024. V. 383. I. 6686. doi: 10.1126/science.adf0630
- Langevin C.D., Hughes J.D., Banta E.R., Niswonger R.G., Panday S., Provost A.M. Documentation for the MODFLOW 6 Groundwater Flow Model. Reston, VA: USGS Publications Warehouse, 2017. P. 197. https://doi.org/10.3133/tm6A55
- Moss R.H., Edmonds J.A., Hibbard K.A., Manning M.R., Rose S.K., van Vuuren D.P., Carter T.R., Emori S., Kainuma M., Kran T., Meehl G.A., Mitchell J.F.B., Nakicenovic N., Riahi K., Smith S.J., Stouffer R.J., Thomson A.M., Weyant J.P., Wilbanks T.J. The next generation of scenarios for climate change research and assessment // Nature. 2010. V. 463. P. 747–756.
- Semenov M.A., Barrow E.M. LARS-WG A Stochastic Weather Generator for Use in Climate Impact Studies. Harpenden, 2002. P. 28.
- Taylor K., Stouffer R., Meehl G. An overview of CMIP5 and the experiment design // Bull. Am. Meteorol. Soc. 2015. V. 93. I 4. P. 485–498. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-11-00094.1
- Winston R.B. ModelMuse version 4: A graphical user interface for MODFLOW 6. Scientific Investigations Report. Reston, VA: USGS Publ. Warehouse, 2019. P. 2019–5036. https://doi.org/10.3133/sir20195036
- Zomer R.J., Xu J., Trabucco A. Version 3 of the global aridity index and potential evapotranspiration database // Sci. Data. 2022. V. 9. I. 409.
Supplementary files
