Анализ совокупности факторов, влияющих на изменение стока реки Амударья с целью создания сезонной прогностической модели

Г. Шадурдыев

Казахстанско — Немецкий университет, Алматы, Казахстан

e-mail: govsutsadurdyev@gmail.com

Аннотация

Река Амударья является трансграничной рекой, годовой сток которой в многоводные годы достигает 108 км3, а в маловодные годы 47 км3 — это существенная амплитуда колебания расхода, которая в свою очередь отражается на водообеспеченности Таджикистана, Кыргызстана, Узбекистана, Туркменистана и Афганистана, делящими воду между собой. Следует учитывать, что страны, расположенные ниже по течению реки (Туркменистан и Узбекистан, а в будущем возможно и Афганистан) используют значительные объемы воды для орошения, и поэтому именно эти страны больше всего нуждаются в точном гидрологическом прогнозе объема воды на предстоящий сезон.

Точный прогноз объема воды в сезонном масштабе необходим для оптимального планирования структуры будущих посевов сельскохозяйственных культур и использования воды при их орошении. Приемлемым решением этой задачи является построение эмпирической модели временных рядов, которая будет использоваться для прогнозирования сезонного стока реки Амударья для улучшения планирования и управления водными ресурсами в странах, расположенных ниже по течению. В данной статье рассматриваются три важных временных ряда стока реки, в бассейне Амударья. К ним относятся гидрологические станции Керки на реке Амударья, Дарбанд на реке Вахш и Хорог на реке Гунт. Имеющиеся временные ряды на большой период времени, с этих станций доступны для изучения, разработки и внедрения в модели на основе временных рядов для прогнозирования годового стока в бассейне реки Амударья. На данном этапе мы пытаемся продемонстрировать доказательство концепции, которая уже на следующем этапе возможно убедит заинтересованные стороны оперативнее делиться таким типом необходимых данных о стоке реки для более эффективного распределения водами между секторами и странами. Вся наша работа была выполнена с использованием инструментов количественного анализа R/RStudio и QGIS. Это может послужить ступенькой для создания более сложных моделей прогнозирования в будущем.

Доступно на английском

Скачать статью

Для цитирования: Shadurdyyev G. (2022). Analysis of sets of factors affecting the variable flow of the Amu Darya River to create a seasonal prognostic model. DKU CRS Working Papers series. https://doi.org/10.29258/DKUCRSWP/2022/53-72.eng

Список литературы

About Turkmenistan. (n.d.). Retrieved July 2, 2022, from http://www.dntours.com/index. php?option=com_content&view=category&id=39&Itemid=69&lang=en

Agreement between the Republic of Kazakhstan, the Kyrgyz Republic, the Republic of Tajikistan, Turkmenistan and the Republic of Uzbekistan on Cooperation in the Field of Joint Management on Utilization and Protection of Water Resources from Interstate Sources. (n.d.). Retrieved July 2, 2022, from http://www.icwc-aral.uz/statute1.htm

Agreement between Uzbekistan and Turkmenistan on cooperation on water management questions. (n.d.). Retrieved July 2, 2022, from https://cis-legislation.com/document.fwx?rgn=25361

Annina Sorg1,2*, Tobias Bolch3,4, Markus Stoffel1,2, Olga Solomina5 and Martin Beniston1. (2012). Climate change impacts on glaciers and runoff in Tien Shan (Central Asia). NATURE CLIMATE CHANGE. https://www.nature.com/articles/nclimate1592

Apel, H., Abdykerimova, Z., Agalhanova, M., Baimaganbetov, A., Gavrilenko, N., Gerlitz, L., Kalashnikova, O., Unger-Shayesteh, K., Vorogushyn, S., & Gafurov, A. (2018). Statistical forecast of seasonal discharge in Central Asia using observational records: Development of a generic linear modelling tool for operational water resource management. Hydrology and Earth System Sciences, 22(4), 2225–2254. https://doi.org/10.5194/hess-22-2225-2018

Apel, H., Abdykerimova, Z., Agalhanova, M., Baimaganbetov, A., Gerlitz, L., Kalashnikova, O., Unger- Shayesteh, K., & Vorogushyn, S. (2017). Statistical forecast of seasonal discharge in Central Asia for water resources management: Development of a generic linear modelling tool for operational use. 31.

Beck, H. E., Wood, E. F., McVicar, T. R., Zambrano-Bigiarini, M., Alvarez-Garreton, C., Baez-Villanueva, O. M., Sheffield, J., & Karger, D. N. (2020). Bias Correction of Global High-Resolution Precipitation Climatologies Using Streamflow Observations from 9372 Catchments. Journal of Climate, 33(4), 1299–1315. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0332.1

Brun, P., Zimmermann, N. E., Hari, C., Pellissier, L., & Karger, D. N. (2022). Global climate-related predictors at kilometre resolution for the past and future. Earth System Science Data Discussions, 1–44. https://doi.org/10.5194/essd-2022-212

Buchhorn, M., Smets, B., Bertels, L., De Roo, B., Lesiv, M., Tsendbazar, N.-E., Herold, M., & Fritz, S. (2020). Copernicus Global Land Service: Land Cover 100m: collection 3: epoch 2019: Globe. https://doi.org/10.5281/zenodo.3939050

Dixon, S. G., & Wilby, R. L. (2019). A seasonal forecasting procedure for reservoir inflows in Central Asia. River Research and Applications, rra.3506. https://doi.org/10.1002/rra.3506

Farr, T. G., Rosen, P. A., Caro, E., Crippen, R., Duren, R., Hensley, S., Kobrick, M., Paller, M., Rodriguez, E., Roth, L., Seal, D., Shaffer, S., Shimada, J., Umland, J., Werner, M., Oskin, M., Burbank, D., & Alsdorf, D. (2007). The Shuttle Radar Topography Mission. Reviews of Geophysics, 45(2), RG2004. https://doi.org/10.1029/2005RG000183

Gerlitz, L. (2020). Climate informed seasonal forecast of water availability in Central Asia_ State-of-the-art and decision making context. Water Security, 12.

ISIMIP Repository. (n.d.). Retrieved April 28, 2022, from https://data.isimip.org/10.48364/data. isimip.org

Kamil, I. (2021). Afghanistan, the Amu Darya Basin and Regional Treaties. Chinese Journal of Environmental Law, 5(1), 37–62. https://doi.org/10.1163/24686042-12340063

Karger, D. N. (n.d.). High-resolution monthly precipitation and temperature time series from 2006 to 2100. 10.

Karger, D. N., Conrad, O., Böhner, J., Kawohl, T., Kreft, H., Soria-Auza, R. W., Zimmermann, N. E., Linder, H. P., & Kessler, M. (2017). Climatologies at high resolution for the earth’s land surface areas. Scientific Data, 4(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/sdata.2017.122

Karger, D. N., Lange, S., Hari, C., Reyer, C. P. O., & Zimmermann, N. E. (2021). CHELSA-W5E5 v1.0: W5E5 v1.0 downscaled with CHELSA v2.0. https://doi.org/10.48364/ISIMIP.836809

Karger, D. N., Schmatz, D. R., Dettling, G., & Zimmermann, N. E. (2020). High-resolution monthly precipitation and temperature time series from 2006 to 2100. Scientific Data, 7(1), Article 1. https://doi.org/10.1038/s41597-020-00587-y

Karger, D. N., Wilson, A. M., Mahony, C., Zimmermann, N. E., & Jetz, W. (2021). Global daily 1 km land surface precipitation based on cloud cover-informed downscaling. Scientific Data, 8(1), 307. https://doi.org/10.1038/s41597-021-01084-6

Karger, Dirk Nikolaus, Dabaghchian, Babek, Lange, Stefan, Thuiller, Wilfried, Zimmermann, Niklaus E., & Graham, Catherine H. (2020). High resolution climate data for Europe (1.0, p. 10 KB, KB) [NetCDF,PDF]. EnviDat. https://doi.org/10.16904/ENVIDAT.150

Kaya, E., Agca, M., Adiguzel, F., & Cetin, M. (2019). Spatial data analysis with R programming for environment. Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 25(6), 1521–1530. https://doi.org/10.1080/10807039.2018.1470896

Kostianoy, A. G., Lebedev, S. A., & Solovyov, D. M. (2013). Satellite Monitoring of the Caspian Sea, Kara-Bogaz-Gol Bay, Sarykamysh and Altyn Asyr Lakes, and Amu Darya River. In I. S. Zonn & A. G. Kostianoy (Eds.), The Turkmen Lake Altyn Asyr and Water Resources in Turkmenistan (Vol. 28, pp. 197–231). Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/698_2013_237

Muradov R. (2013, November 22). Along the banks of the Jayhoon: The innkeepers and settlements on the ancient trade route. [Vdol’ beregov Dzhejhuna: Postoyalye dvory i poseleniya na drevnem torgovom puti.] https://turkmenportal.com/blog/2182

Reynolds, R. W., Rayner, N. A., Smith, T. M., Stokes, D. C., & Wang, W. (2002). An Improved In Situ and Satellite SST Analysis for Climate. Journal of Climate, 15(13), 1609–1625. https://doi. org/10.1175/1520-0442(2002)015<1609:AIISAS>2.0.CO;2

Reynolds, R. W., & Smith, T. M. (1994). Improved Global Sea Surface Temperature Analyses Using Optimum Interpolation. Journal of Climate, 7(6), 929–948. https://doi.org/10.1175/1520- 0442(1994)007<0929:IGSSTA>2.0.CO;2

T. Siegfried & B. Marti. (2022, March 4). Modeling of Hydrological Systems in Semi-Arid Central Asia. https://hydrosolutions.github.io/caham_book/

White, C. J., Tanton, T. W., & Rycroft, D. W. (2014). The Impact of Climate Change on the Water Resources of the Amu Darya Basin in Central Asia. Water Resources Management, 28(15), 5267– 5281. https://doi.org/10.1007/s11269-014-0716-x