natureПриродопользованиеNature Management2079-3928Институт природопользования НАН Беларусиnature-73Research ArticleГЕОГРАФИЯ. ГЕОЭКОЛОГИЯGEOGRAPHY. GEOECOLOGYМезомасштабное гидродинамическое моделирование климата Гомельской области при облесении и повторном заболачивании земель: сравнение с оценками на основе данных дистанционного зондирования ЗемлиMesoscale hydrodynamic climate modelling in Gomel region under reforestation and re-swamping scenarios: comparison with estimations based on remote sensing dataЛысенкоС. А.LysenkoS. A.

Сергей Александрович Лысенко, доктор физико-математических наук, профессор, директор

220076; ул. Ф. Скорины, 10; Минск

Sergey A. Lysenko, D. Sc. (Physical and Mathematical), Professor, Director

220076; 10, F. Skoriny Str.; Minsk

lysenko.nature@gmail.comЗайкоП. О.ZaikoP. O.

Полина Олеговна Зайко, научный сотрудник

220076; ул. Ф. Скорины, 10; Минск

Polina O. Zaiko, Researcher

220076; 10, F. Skoriny Str.; Minsk

polly_lo@tut.byИнститут природопользования НАН БеларусиInstitute of Nature Management of the National Academy of Sciences of Belarus202402112025011829Copyright © Лысенко С.А., Зайко П.О., 20252025Лысенко С.А., Зайко П.О.Lysenko S.A., Zaiko P.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nature-journal.by/jour/article/view/73

   На основе мезомасштабной численной модели WRF (Weather Research and Forecasting), модели атмосферного водного баланса и данных дистанционного зондирования Земли проведены численные эксперименты по оценке потенциальных изменений климата в Гомельском Полесье в теплый период года (апрель – сентябрь) при повторном заболачивании и облесении земель в данном регионе: рассчитаны изменения температуры, количества осадков, потоков явного и скрытого тепла в дневное и ночное время. Климатический эффект мелиорации достигается главным образом за счет изменений альбедо, эвапотранспирации и шероховатости подстилающей поверхности, которые в совокупности влияют на радиационный и тепловой балансы подстилающей поверхности, конвективные процессы в планетарном пограничном слое атмосферы, облачность и осадки. Численными экспериментами показано, что при заболачивании земель произойдет общее понижение температуры воздуха в регионе на 0,2–0,3 ºС. Максимальное изменение потока скрытого тепла составит около +0,66 Вт/м2, что соответствует увеличению месячного испарения на 6,1 мм. Перепады температуры на протяжении суток уменьшились в среднем на 0,8 ºС. Увеличение испарения с подстилающей поверхности приведет к росту массовой доли водяного пара как в Гомельском Полесье, так на всей территории Беларуси. В среднем для летнего периода рост удельной влажности воздуха на высоте 2 м составил 4,5 %. Влияние обводнения территории Гомельского Полесья на атмосферные осадки неоднозначно: максимальное увеличение осадков для теплого сезона 2010 г. наблюдалось для июня – июля и составило около 2,7 % от нормы. Эффект увеличения лесистости в численных экспериментах проявится в понижении среднесуточной температуры воздуха на 0,3–0,4 ºС (максимально – на востоке Гомельской области), уменьшении амплитуды суточного цикла температуры на 0,9–1,4 ºС и максимальном увеличении среднемесячного испарения в вегетационный период на 14 мм.

   Numerical experiments based on the mesoscale WRF (Weather Research and Forecasting) model, atmospheric water balance model and Earth remote sensing data, have been carried out to assess potential climate changes in Gomel Polesie in the warm period of the year (April – September) under the scenarios of re-swamping and reforestation of lands in this region: changes in temperature, precipitation, the fluxes of apparent and latent heat during daytime and nighttime have been calculated. The climatic effect of melioration is achieved mainly due to changes in albedo, evapotranspiration and underlying surface roughness, which together affect the radiation and heat balance of the underlying surface, convective processes in the planetary boundary layer of the atmosphere, cloudiness and precipitation. Numerical experiments show that, as the result of re-swamping there would be a general decrease in air temperature in the region by 0.2–0.3 ºC. The maximum change in latent heat flux was about +0.66 W/m2, which means an increase in monthly evaporation by 6.1 mm. Temperature variations throughout the day decreased by 0.8 ºC on average. The increase in evaporation from the underlying surface leads to an increase in the mass fraction of water vapor not only in Gomel Polesie, but also over the whole territory of Belarus. On average for the summer period, the increase of specific humidity of air at 2 m was 4.5 %. The influence of watering of the territory of Gomel Polesie on atmospheric precipitation is ambiguous: the maximum increase in precipitation for the warm season of 2010 was observed for June – July and was about 2.7 % of the norm. The effect of reforestation in numerical experiments was manifested in the decrease of average daily air temperature by 0.3–0.4 ºС (the maximum was observed in the east of Homiel region), the amplitude decrease of daily temperature cycle by 0.9–1.4 ºС and the maximum increase of average monthly evaporation during the growing season by 14 mm.

испарениеаридностьобводнение территориичисленное моделированиедистанционное зондирование Землиevaporationariditywaterloggingnumerical modelingremote sensingReferencesЛысенко, С. А. Особенности современного изменения климата в Республике Беларусь / С. А. Лысенко, И. В. Буяков // Фундаментальная и прикладная климатология. – 2020. – № 3. – C. 22–41.Lysenko S. A., Buyakov I. V. Osobennosti sovremennogo izmeneniya klimata v Respublike Belarus’ [The key features of the current climate change in the Republic of Belarus]. Fundamental’naya i prikladnaya klimatologiya = Fundamental and applied climatology, 2020, no. 3, pp. 22–41 (in Russian).Логинов, В. Ф. Изменение климата Беларуси: причины, последствия, возможности регулирования / В. Ф. Логинов, С. А. Лысенко, В. И. Мельник. – 2-е изд. – Минск: Энциклопедикс, 2020. – 264 с.Loginov V. F., Lysenko S. A., Mel’nik V. I. Izmenenie klimata Belarusi: prichiny, posledstviya, vozmozhnosti regulirovaniya, 2-e izd. [Climate change in Belarus: causes, consequences, and regulatory opportunities. 2<sup>nd</sup> ed.]. Minsk, Enciklopediks Publ., 2020, 264 p. (in Russian).Изменения климата Беларуси и их последствия / В. Ф. Логинов [и др.]. – Минск: Тонпик, 2003. – 330 с.Loginov V. F., Sachok G. I., Mikutsky V. S., Mel’nik V. I., Kolyada V. V. Izmeneniya klimata Belarusi i ih posledstviya [Climate change in Belarus and its consequences]. Minsk, Tonpik Publ., 2003, 330 p. (in Russian).Шебеко, В. Ф. Влияние осушительных мероприятий на водный режим территорий / В. Ф. Шебеко. – Минск: Ураджай, 1983. – 200 с.Shebeko V. F. Vliyanie osushitel’nyh meropriyatiy na vodnyy rezhim territoriy [Effect of drainage measures on water regime of territories]. Minsk, Uradzhay Publ., 1983, 200 p. (in Russian).Признаки аридизации климата и их экосистемные проявления на территории Беларуси / В. Ф. Логинов [и др.] // Изв. Рос. акад. наук. Сер. географическая. – 2021. – Т. 85, № 4. – С. 515–527.Loginov V. F., Lysenko S. A., Homich V. S., Semenchenko V. P., Kulak A. V., Stepanovich I. M. Priznaki aridizacii klimata i ih ekosistemnye proyavleniya na territorii Belarusi [Climate aridization signs and their ecosystem displays on the territory of Belarus]. Izvestiya RAN. Seriya geograficheskaya = Bulletin of RAS. Geography, 2021, vol. 85, no. 4, pp. 515–527 (in Russian).Лысенко, С. А. Климатообусловленные изменения биопродуктивности наземных экосистем Беларуси / С. А. Лысенко // Исследование Земли из космоса. – 2019. – № 6. – С. 77–88.Lysenko S. A. Klimatoobuslovlennye izmeneniya bioproduktivnosti nazemnyh ekisostem Belarusi [climate-related changes in bioproductivity of terrestrial ecosystems in Belarus]. Issledovaniya Zemli iz kosmosa = Research of Earth from space, 2019, no. 6, pp 77–88 (in Russian).Лысенко, С. А. Влияние изменений климата на биопродуктивность наземных экосистем в Белорусско-Украинском Полесье / С. А. Лысенко, В. Ф. Логинов, П. О. Зайко // Метеорология и гидрология. – 2022. – Т. 47, № 1. – С. 59–71.Lysenko S. A., Zaiko P. O., Loginov V. F. Vliyanie izmeneniy klinmata na bioproduktivnost’ nazemnyh ekosistem v Belorussko-Ukrainskom Poles’e [Climate change impacts on bioproductivity of terrestrial ecosystems in the Belarusian-Ukrainian Polesie region]. Meteorologiya i gidrologiya = Meteorology and Hydrology, 2022, vol. 47, no.1, pp. 59–71 (in Russian).Лысенко, С. А. Взаимосвязь современных изменений испарения и количества осадков в южных регионах Беларуси / С. А. Лысенко, В. Ф. Логинов, Ю. А. Бондаренко // Природопользование. – 2020. – № 1. – С. 20–29.Lysenko S. A., Loginov V. F., Bondarenko Yu. A. Vzaimosvyaz’ sovremennyh izmeneniy ispareniya i kolichestva osadkov v yuzhnyh regionah Belarusi [Relationship of modern changes in evaporation and number of precipitations in the southern regions of Belarus]. Prirodopol’zovanie = Nature Management, 2020, no.1, pp. 20–29 (in Russian).Костин, С. И. Климатология / С. И. Костин, Т. В. Покровская. – Л.: Гидрометеоиздат, 1961. – 235 с.Kostin S. I., Pokrovskaya T. V. Klimatologiya [Climatology]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1961, 235 p. (in Russian).Рахманов, В. В. Гидроклиматическая роль лесов / В. В. Рахманов. – М.: Лесная промышленность, 1984. – 240 с.Rahmanov V. V. Gidroklimaticheskaya rol’ lesov [Hydroclimatic role of forests]. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1984, 240 p. (in Russian).Федоров, С. Ф. Исследование элементов водного баланса в лесной зоне европейской территории СССР / С. Ф. Федоров. – Л. : Гидрометеоиздат, 1977. – 264 с.Fedorov S. F. Issledovanie elementov vodnogo balansa v lesnoy zone evropeyskoy terrotorii SSSR [Study of water balance elements in the forest zone of European territory of USSR]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1961, 235 p. (in Russian).Изменение структуры водного и теплового баланса залесенных территорий под влиянием вырубок / С. Ф. Федоров [и др.] // Труды Государственного гидрологического института. – 1981. – Вып. 279. – С. 20–31.Fedorov S. F., Marunoch S. F., Burov A. S., Ral’cevich N. D. Izmenenie struktury vodnogo i teplovogo balansa zalesennyh territorii pod vliyaniem vyrubok [Changes of water and heat balance structure of forested territories under the effect of deforestation]. Trudy Gosudarstvennogo gidrologicheskogo instituta = Proc. of the State hydrology institute, 1981, vol. 279, pp. 20–31 (in Russian).Широков, В. М. Изменение микроклимата побережий и акваторий водохранилищ в пригородных зонах Беларуси / В. М. Широков, П. С. Лопух // Климатические ресурсы Беларуси и их рациональное использование. – Минск: Университетское, 1986. – С. 88–93.Shirokov V. M., Lopuh P. S. Izmenenie klimata poberezhiy i akvatoriy vodohranilisch v prirodnyh zonah Belarusi [Change in the microclimate of shorelines and water areas of reservoirs in nature zones of Belarus]. Klimaticheskie resursy Belarusi ii ih racional’noe ispol’zocanie = Climate resources of Belarus and their rational use. Minsk, Universitetskoe Publ., 1986, pp. 88–93 (in Russian).Лихацевич, А. П. Мелиорация земель в Беларуси / А. П. Лихацевич, А. С. Мееровский, Н. К. Вахонин. – Минск: БелНИИМиЛ, 2001. – 308 с.Lihacevich A. P., Meerovskiy A. S., Vahonin N. K. Melioraciya zemel’ v Belarusi [Land melioration in Belarus]. Minsk, BelNIIMiL Publ., 2001, 308 p. (in Russian).Оценка влияния изменения лесистости центрального региона Восточно-Европейской равнины на летние погодные условия / А. В. Ольчев [и др.] // Фундаментальная и прикладная климатология. – 2017. – Т. 4. – С. 79–101.Ol’chev A. V., Rozinkina I. A., Kuz’mina E. V., Nikitin M. A., Rivin G. S. Ocenka vliyaniya izmeneniya lesistosti central’nogo regiona Vostochno-Evropeyskoy ravniny na letnie pogodnye usloviya [Assessing the influence of forest cover changes on summer weather conditions in the central part of the East-European plain]. Fundamental’naya i prikladnaya klimatologiya = Fundamental and applied climatology, 2017, vol. 4, pp. 79–101 (in Russian).Understanding land use change impacts on microclimate using Weather Research and Forecasting (WRF) Model / X. Li [et al.] // Physics and Chemistry of the Earth. – 2018. – Vol. 103. – P. 115–126.Li X., Mitra C., Dong L., Yang Q. Understanding land use change impacts on microclimate using Weather Research and Forecasting (WRF) Model. Physics and Chemistry of the Earth, 2018, vol. 103, pp. 115–126.Brubaker, K. Estimation of Continental Precipitation Recycling / K. Brubaker, D. Entekhabi, P. S. Eagleson // J. Clim. – 1993. – Vol. 6, № 6. – P. 1077–1089.Brubaker K., Entekhabi D., Eagleson P. S. Estimation of Continental Precipitation Recycling. J. Clim., 1993, vol. 6, no. 6, pp. 1077–1089.The contributions of local and remote atmospheric moisture fluxes to East Asian precipitation and its variability / L. Guo [et al.] // Climate Dynamics. – 2018. – Vol. 51, № 1–2. – P. 4139–4156.Guo L., Klingaman N. P., Demory M. E., Vidale P. L., Turner A. G., Stephan C. C. The contributions of local and remote atmospheric moisture fluxes to East Asian precipitation and its variability. Climate Dynamics, 2018, vol. 51, no. 1–2, pp. 4139–4156.Eltahir, E. A. B. Precipitation recycling in the Amazon basin / E. A. B. Eltahir, R. L. Bras // Q. J. R. Metheorol. Soc. – 1994. – Vol. 120, № 518. – P. 861–880.Eltahir E. A. B., Bras R. L. Precipitation recycling in the Amazon basin. Q. J. R. Metheorol. Soc., 1994, vol. 120, no. 518, pp. 861–880.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.