Модель SWIM
Для формирования данных по показателям водного сектора в данном регионе использовалась отдельная модель: Комплексная модель почвы и воды (SWIM).
Для чего предназначена эта модель?
Модель SWIM была специально разработана для изучения воздействия изменений климата и землепользования в региональном масштабе, где эти воздействия проявляются и где принимаются меры по адаптации. Модель моделирует взаимосвязанные процессы в мезомасштабе, такие как формирование стока, рост растений и сельскохозяйственных культур, круговорот питательных веществ и углерода, а также эрозию. Она предоставляет множество результатов моделирования, таких как речной сток, урожайность сельскохозяйственных культур, а также концентрации и нагрузки питательных веществ. Данный подход позволяет моделировать все взаимосвязанные процессы в рамках единой модели с суточным временным шагом, используя доступные региональные данные (о климате, землепользовании и почвах) и учитывая обратные связи. Настройка модели и постобработка данных осуществляются с помощью ГИС-интерфейса (на базе GRASS). Модель использует трехуровневую схему дезагрегации: бассейн — подбассейны — гидротопы. Результаты представлены в виде временных рядов и карт по ряду переменных. SWIM представляет собой модель средней сложности для масштаба речного бассейна и региона, поскольку она а) является более комплексной, чем чисто гидрологические модели и модели «осадки-сток», благодаря более надежному отражению взаимосвязанных гидрологических процессов, процессов растительности и процессов, связанных с питательными веществами; б) опирается на общедоступные региональные данные и может быть проще параметризована, чем более сложные гидрологические модели.
Кто занимается его обслуживанием?
Проект SWIM поддерживается и развивается региональной группой по гидрологическому моделированию 2-го научно-исследовательского отдела в собственном репозитории исходного кода PIK на GitLab. Работу по разработке координируют Мишель Вортманн, Стефан Лирш и Фред Хаттерманн.
Чем эта модель отличается от других моделей, используемых в сообществе?
Моделирование гидрологического цикла (водоотток, уровень грунтовых вод): на том же уровне или лучше, чем в других сопоставимых экогидрологических и гидрологических моделях;Моделирование гидрологического цикла в масштабе речного бассейна: более точное и детальное описание процессов, чем в наземных моделях континентального масштаба и в крупномасштабных моделях водных ресурсов;
Моделирование процессов растительности: более точное, чем во многих гидрологических моделях, в которых, как правило, не учитываются динамические процессы растительности;
Моделирование качества воды: более точное, чем в концептуальных гидрологических моделях, в которых процессы, происходящие в почве, не учитываются (или учитываются лишь в незначительной степени);
Моделирование диффузного загрязнения: более точное, чем в других широко используемых моделях, благодаря более высокому временному и пространственному разрешению, а также учету динамических ландшафтных процессов;
Моделирование землепользования, управления сельским хозяйством, урожайности сельскохозяйственных культур и обратных связей между изменениями климата и землепользования: более точное, чем в других моделях с упрощённым представлением процессов роста растительности.
Источники:
Крысанова, В., Ф. Хаттерманн, Ш. Хуан, К. Хессе, Т. Веттер, С. Лирш, Х. Кох и З. В. Кундзевич, 2014. Моделирование воздействия изменений климата и землепользования с помощью модели SWIM: выводы, сделанные на основе многочисленных применений. Журнал «Гидрологические науки», принято к публикации.Крысанова, Ф., Векшунг, Дж., Арнольд, Р., Сринивасан, Дж., Уильямс, 2000. Отчет PIK № 69 «SWIM (Комплексная модель почвы и воды), Руководство пользователя», 239 с. SWIM_Manual
Крысанова, В., Мюллер-Вольфайл, Д. И., Беккер, А., 1998. Разработка и тестирование пространственно-распределенной гидрологической модели и модели качества воды для мезомасштабных водосборных бассейнов. Ecological Modelling, 106, 261–289.
Климатические сценарии
Так называемые репрезентативные траектории концентрации (RCP) были разработаны для пятого оценочного доклада Межправительственной панели по изменению климата (IPCC). Они описывают различные уровни радиационного воздействия парниковых газов, которые могут наблюдаться в период с 2011 по 2100 год. Однако они не включали никаких социально-экономических «нарративов», которые могли бы их дополнить. В течение последних нескольких лет международная группа ученых-климатологов, экономистов и специалистов по моделированию энергетических систем разработала ряд новых «траекторий», которые исследуют, как глобальное общество, демография и экономика могут измениться в течение следующего столетия. Они известны как «общие социально-экономические траектории» (SSP). SSP были опубликованы в 2017 году (Riahi et al., 2017) и будут играть важную роль в шестом оценочном докладе IPCC в 2021/2022 годах.
Сценарии устойчивого развития (SSP) — это базовые сценарии, описывающие будущее развитие событий в отсутствие новых климатических мер, выходящих за рамки уже действующих сегодня. Они предлагают пять возможных путей развития мира. Пять сценариев SSP различаются главным образом по таким параметрам, как рост населения, урбанизация, экономический рост, инвестиции в образование и здравоохранение, энергетическая система и землепользование, темпы технологического развития, а также факторы спроса, такие как изменение образа жизни (Riahi et al., 2017).
Подобно сценариям RCP, сценарии SSP также не являются полными по своей структуре, поскольку они представляют собой лишь социальные сценарии будущего и не учитывают последствия изменения климата. Более того, в них не предусмотрены меры по смягчению последствий или адаптации (O'Neill et al., 2020). Поэтому ClimateImpactsOnline использует три комбинации SSP–RCP для визуализации климатических данных, соответствующих различным социально-экономическим сценариям и сценариям радиационного воздействия.
«Устойчивое развитие» SSP1 - 2.6
Сценарий с низким уровнем изменения климата (SSP1) представляет собой относительно устойчивый путь, часто называемый «Зеленым путем». Этот сценарий предполагает значительные инвестиции в образование и здравоохранение. Это приводит к ускорению демографического перехода и замедлению роста населения, особенно в развивающихся странах. В целом, акцент делается на благополучии человека. Благодаря растущей приверженности достижению целей развития, неравенство сокращается как между странами, так и внутри них. Потребление ориентировано на низкий материальный рост и меньшую ресурсо- и энергоемкость. Базовый сценарий SSP1 имеет низкие показатели проблем смягчения последствий изменения климата и адаптации к ним, поскольку климатические цели могут быть достигнуты в глобальном масштабе (O'Neill et al., 2017). Сценарий SSP1 сочетается с воздействием на окружающую среду в размере 2,6 Вт на квадратный метр к 2100 году.«Региональное соперничество» SSP3 - 7.0
Умеренный сценарий изменения климата (SSP3), также называемый «региональным соперничеством», характеризуется возрождением национализма и региональными конфликтами. Это подталкивает страны к всё большему сосредоточению на внутренних или, в лучшем случае, региональных проблемах. Например, цели в области энергетической и продовольственной безопасности достигаются только в собственном регионе. Инвестиции в образование и технологическое развитие сокращаются. Экономическое развитие замедляется, потребление становится материалоёмким, а неравенство со временем усугубляется. Кроме того, темпы роста населения низкие в промышленно развитых и высокие в развивающихся странах. В целом, SSP3 характеризуется низким международным приоритетом в решении экологических проблем (Фуджимори и др., 2017). Сценарий SSP3 сочетается с уровнем воздействия в 7 Вт на квадратный метр.«Развитие за счет ископаемого топлива» SSP5 - 8.5
Экстремальный сценарий (SSP5) характеризуется быстрым технологическим прогрессом и развитием человеческого капитала. Глобальные рынки все больше интегрируются. Также наблюдаются значительные инвестиции в здравоохранение, образование и институты для повышения человеческого и социального капитала. В то же время это сочетается с эксплуатацией обильных запасов ископаемого топлива и распространением ресурсо- и энергоемкого образа жизни по всему миру. Существует уверенность в способности управлять социальными и экологическими системами, в том числе, при необходимости, с помощью геоинженерных методов (Kriegler et al., 2017). ClimateImpactsOnline использует сочетание сценария SSP5 с уровнем радиации, вызванной парниковыми газами, в 8,5 Вт на квадратный метр.См. также:
Общие социально-экономические пути (ОСП): Обзор (Постер)
Источники:
О'Нил, Б.К., Картер, Т.Р., Эби, К. и др. Достижения и потребности в рамках сценария изменения климата. Nat. Clim. Chang. 10, 1074–1084 (2020). https://doi.org/10.1038/s41558-020-00952-0
Риахи, К. и др., Общие социально-экономические пути и их последствия в отношении энергетики, землепользования и выбросов парниковых газов: обзор, Глобальные изменения окружающей среды, том 42, 153-168 (2017). https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2016.05.009.
