Changes in water regime in the high-mountain region of the Terek River (North Caucasus) in connection with climate change and degradation of glaciation

Abstract

In this study, we adapted the ECOMAG model of the runoff formation for analysis of the Terek River basin using comprehensive hydrometeorological information as well as data on soils, landscape, and glaciation. To take account of regional characteristics of the glaciation, the additional ice module was used with the model. This improvement has resulted in a satisfactory agreement between the modeled runoff hydrographs and the observed ones. In our simulations we used the updated glacier cover predictions from the- global glaciological model GloGEMflowdebris together with regional climate projections from the CORDEX experiment to determine possible future changes in the Terek River flow in the 21st century. The results show that the runoff will change between −2% and +5% according to the RCP2.6 scenario, and from −8% to +14% in the RCP8.5 scenario. The directedness of the runoff changes in particular subbasins of the River will essentially depend on the altitude position of the snow and glacier feeding zones, that is responsible for the intensity of their degradation. Thus, in the RCP8.5 scenario, the flow of the Chegem River will begin to decrease significantly in the second half of the 21st century. In contrast, the predicted increasing of the runoff in Malka and Baksan rivers, which are primarily fed by meltwater from glaciers and snow on Elbrus and other high-mountain zones, is expected to be continued until the end of the century. But this increase may be caused only by a growth of a part of the snowmelt feeding due to greater winter precipitation. The model estimates confirm the present-day observed trends within the intra-annual runoff distribution, demonstrating the earlier start of the spring flood, a decrease in summer runoff volumes and then its increase in the autumn months. The results of the research may be used for more efficient management of water resources in the North Caucasus in the future, including electricity generation and water supply.

Full text

ЛЁД И СНЕГ, 2024, № 2, с. 173–188
173
ВВЕДЕНИЕ
Глобальные изменения климата, в том числе по-
вышение температуры воздуха, приводят к серьёзным
трансформациям природной среды в горных регионах
(Jones, 2011; Adler et al., 2019). Наибольшим измене-
ниям подвержены горное оледенение (Rafq, Mishra,
2016; Kraainjenbrink et al., 2017) и снежный покров
(Marty et al., 2017; Lüthi et al., 2019), что приводит
к перестройке водного режима рек (Milner et al., 2017).
Ожидаемое следствие дегляциации
—
увеличе-
ние речного стока за счёт усиления таяния. Однако
отрицательный баланс массы ледников приводит
к уменьшению объёма и площади оледенения, что
в конечном итоге вызывает уменьшение общего ко-
личества талой воды. Таким образом, изменение
климата и дегляциация оказывают неоднозначное
влияние на высокогорные речные бассейны по всему
миру (Bliss et al., 2014), потепление климата может
привести либо к увеличению, либо к уменьшению
речного стока в зависимости от степени отступания
ледников (Pellicciotti et al., 2010). Помимо общего
потепления, свой вклад в изменения стока вносит
фоновое изменение осадков, что требует детальных
региональных исследований в освоенных горных
регионах с использованием наиболее актуальной
информации об оледенении и прогнозах его изме-
нения на фоне изменения других климатических
факторов.
В современных исследованиях в различных высо-
когорных бассейнах мира широко используются мо-
дели формирования стока (Hagg et al., 2010; Rahman
et al., 2013; Omani et al., 2017; Singh et al., 2021). Эти
модели позволяют оценить влияние климатических
факторов и сокращения оледенения на речной сток
(Bliss et al., 2014; Duethmann et al., 2015; Huss, Fischer,
2016). Однако для Северного Кавказа до последнего
времени комплексных оценок возможных измене-
ний стока с учётом изменения оледенения на основе
методов моделирования не проводили, что и обу-
словливает актуальность выбора данного региона
для настоящего исследования.
Площадь оледенения Кавказа в 2000—2020 гг.
уменьшилась на 23.2 ± 3.8% (Tielidze et al., 2022).
При этом скорость сокращения площади ледников
Большого Кавказа увеличилась с 0.44% в год в пе-
риод с 1960 по 1986 г. до 0.69% в год в период с 1986
по 2014 г. (Tielidze, Wheate, 2018). По результатам
исследования (Носенко и др., 2013) с 2001 по 2010 г.
ледники Центрального Кавказа сократились на 4.6%.
Наименьшие потери площади произошли у ледников
DOI: 10.31857/S2076673424020014
Ключевые слова: горная гидрология, моделирование формирования стока рек горных территорий, Се-
верный Кавказ, Терек, изменение климата, деградация оледенения, CORDEX, GloGEMflow-debris,
ECOMAG
На основе комплекса моделей гидрометеорологического блока выполнена оценка вероятных изме-
нений стока р. Терек в XXI веке с учётом изменений климата и оледенения в бассейне. Показано,
что изменение стока составит от –2 до +5% в сценарии RCP2.6 и от –8 до +14% в сценарии RCP8.5.
Направленность изменений стока в подбассейнах существенно зависит от высотного расположения
зоны снегового и ледникового питания.
Поступила 20 февраля 2023 г.
После доработки 28 марта 2023 г.
Принята к печати 10 апреля 2024 г.
1Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Россия;
2Институт водных проблем РАН, 119333, Москва, Россия;
3Институт географии РАН, 119017, Москва, Россия;
4Институт природно-технических систем, 299011, Севастополь, Россия
*e-mail: ekaterina.kornilova.hydro@gmail.com
© 2024 г. Е. Д. Корнилова1,2*, И. Н. Крыленко1,2, Е. П. Рец2, Ю. Г. Мотовилов2,
И. А. Корнева3,4, Т. Н. Постникова2, О. О. Рыбак2,4
ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА И ДЕГРАДАЦИИ
ОЛЕДЕНЕНИЯ НА ВОДНЫЙ РЕЖИМ В ВЫСОКОГОРНОЙ ЧАСТИ
БАССЕЙНА Р. ТЕРЕК
УДК 556.06
ЛЕДНИКИ И ЛЕДНИКОВЫЕ ПОКРОВЫ

ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
174 КОРНИЛОВА и др.
Эльбруса, её суммарное сокращение за указанный
выше период составило 2.8%. Наблюдающиеся из-
менения климата в регионе (Shahgedanova et al., 2009,
Tashilova et al., 2019) и деградация оледенения Север-
ного Кавказа (Kutuzov et al., 2019, Toropov et al., 2019)
привели к значительным изменениям речного стока
(Rets et al., 2020). Начиная с конца 1980-х
—
начала
1990-х годов наблюдается снижение расходов воды
в июле и августе на 2—6% за 10 лет, даты прохождения
максимальных расходов воды смещаются на более
ранние сроки, и увеличиваются среднемесячные
расходы июня (Rets et al., 2019). Все перечислен-
ные выше тенденции
—
следствие трансформации
внутригодового распределения стока и источников
питания в меняющихся климатических условиях,
что может повлиять на водообеспечение региона.
В качестве ключевого бассейна для исследования
выбран бассейн р. Терек, включающий наиболее
мощные очаги оледенения Центрального Кавказа.
Начиная с высот более 2500 м, значительная часть
территории бассейна занята многолетними снеж-
никами, фирном и льдом. Площадь оледенения со-
ставляет около 684 км
2
(RGI 6.0 Consortium, 2017),
из которых около 10% занимают ледники Эльбруса.
Цель работы
—
оценить влияние изменений кли-
мата и оледенения на речной сток в высокогорной
части бассейна р. Терек на основе методов мате-
матического моделирования. В качестве базово-
го программного комплекса для моделирования
процессов формирования стока в бассейне р. Те-
рек использовался информационно-моделирую-
щий комплекс (ИМК) ЕСОМАG (ECOlogical Model
for Applied Geophysics) (Motovilov et al., 1999). Для
прогностических оценок изменений стока рассма-
тривали данные климатических сценариев RCP2.6
и RCP8.5 по результатам климатического экспери-
мента по региональному моделированию CORDEX
(Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment)
и оценки отступания ледников для аналогичных
сценариев по данным гляциологической модели
GloGEMFlow-debris.
ИССЛЕДУЕМАЯ ТЕРРИТОРИЯ
Бассейн р. Терек расположен в юго-восточной
части территории Северного Кавказа. Река Терек
берет начало у небольшого ледника Зилга на высоте
3210 м, находящегося на северном склоне Южного
Бокового хребта в районе горы Зилга-Хох. Протекает
по территориям Грузии, Северной Осетии, Кабар-
дино-Балкарии, Ставропольского края, Чечни и Да-
гестана. Впадает в Каспийское море, образуя дельту
площадью около 5000 км². На западе бассейн р. Терек
граничит с бассейном р. Кубани, на востоке
—
с бас-
сейном р. Сулак, на юге граница бассейна проходит
по Главному, Боковому и Южному Боковому хребтам.
Высокогорная часть бассейна р. Терек включает такие
крупные притоки реки, как Баксан, Чегем, Малка,
Черек и Ардон. Для учёта высокогорных притоков
при моделировании был рассмотрен бассейн р. Терек
до города Моздок с площадью водосбора 20600 км2,
из которых 34% приходится на высокогорную часть
с высотами более 2000 м над уровнем моря при сред-
ней высоте бассейна 1700 м (рис. 1).
Для высокогорий зоны Большого Кавказа харак-
терно преобладание континентального воздуха уме-
ренных широт во все сезоны года. Согласно анализу
фактических данных, годовое количество осадков
в среднем по водосбору составляет 683 мм, сред-
негодовая температура воздуха
—
6.5 °C. Сложный
рельеф Северного Кавказа, состоящий из разновы-
сотных хребтов и котловин с большим диапазоном
высот, существенно влияет на радиационный режим
и циркуляцию воздушных масс. Орография оказывает
влияние на распределение температуры и осадков
в зависимости от абсолютной высоты местности.
В бассейне Терека в географии распространения
типов ландшафтов и почвенного покрова наиболь-
шую роль играет рельеф и высотная поясность. На
равнинной части бассейна распространены кашта-
новые и светло-каштановые почвы, на высотах 300—
1200 м распространены чернозёмные почвы, до 1800—
2000 м
—
лесные почвы, выше 1800—2000 м
—
гор-
но-луговые и горные лугово-степные почвы безлесных
высокогорий. Основные типы растительности в пре-
делах исследуемой территории
—
степная, лесостеп-
ная, лесная, субальпийская, альпийская и нивальная.
Для р. Терек характерен типичный режим стока
горной реки с высоким весенне-летним половодьем,
осложнённым накладывающимися пиками дожде-
вых паводков, и низкой осенне-зимней меженью.
Режимные наблюдения за расходами воды на гидро
-
метрических постах в высокогорной части бассейна р.
Терек начались преимущественно в 1950—70-х годах.
В работе использовались данные по 15 постам, в на-
стоящее время из них работает 12. Однако, учитывая
особенности формирования стока в горах, освещение
территории гидрометрическими данными недоста-
точно. Характеристики водосбора и среднегодового
стока в створах данных постов приведены в табл. 1.
Для выявления современных временных трендов
основных гидрологических и метеорологических
характеристик использовались модифицированный
параметрический критерий Стьюдента (Santer et
al., 2000) и модифицированный непараметриче-
ский критерий Манна
—
Кендалла (Hamed, Rао,
1998). По результатам анализа фактических дан-
ных метеостанций в пределах высокогорной ча-
сти бассейна р. Терек наблюдается повсеместное
увеличение среднегодовой температуры воздуха со
средней интенсивностью до 0.7 ⁰С/10 лет за период
1977—2014 гг. При этом температура увеличивается
главным образом в летние месяцы с интенсивностью
0.3—0.7 °C/10 лет. Статистически значимых трендов
изменения годовой суммы осадков по данным ме-
теорологических станций не выявлено (рис. 2). По

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА И ДЕГРАДАЦИИ ОЛЕДЕНЕНИЯ НА ВОДНЫЙ РЕЖИМ... 175
ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
Рис. 1. Бассейн р. Терек (до замыкающего створа Моздок): 1 — гидрологические посты; 2 — гидрологические посты и ме-
теорологические станции; 3 — метеорологические станции; 4 — горные вершины; 5 — государственная граница РФ; 6 —
ледники (RGI 6.0)
Fig. 1. The Terek River basin to the Mozdok outlet: 1 — hydrological gauges; 2 — hydrological gauges and meteorological stations;
3 — meteorological stations; 4 — mountain peaks; 5 — state border of the Russian Federation; 6 — glaciers (RGI 6.0)
Рис. 2. Тренды изменения среднегодовой температуры (а) и годовой суммы осадков (б) по фактическим данным метеороло-
гических станций (1977—2014 гг.), среднегодового (в) и максимального (г) годового расходов воды по фактическим данным
гидрологических постов в бассейне реки Терек (1977—2018 гг.)
Fig. 2. Trends in changes in average annual temperature (а) and annual precipitation (б) according to actual data from meteorological
stations (1977—2014), average annual (в) and maximum (г) annual discharges according to actual data from hydrological gauges in
the Terek River basin (1977—2018)
42°43°
°C/10 лет
0.3−0.5
0.5−1
аб
вг
44°45°42°43°
%/10 лет
0−5
5−10
44°45°в.д.
43°43°44°44°с.ш.
%/10 лет
%/10 лет
43°43°44°44°
0−5
Нет статистической значимости
5−10 0−5
Нет статистической значимости
−5−0
−10−−5
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Высота, м
0 3000 6000 9000
Площадь водосбора, км2
12 000 15 000 18 000 20 000
100 км0

ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
176 КОРНИ ЛОВА и др.
Таблица 1. Основные гидрографические характеристики и характеристики стока воды высокогорной части реки Терек и её притоков
Река Пункт
Площадь
водосбора,
км²
Средняя
высота
водосбора, м
Средний
расход воды,
м3/с
Изменение
среднегодового
расхода, %/10 лет
Изменение
максимального
расхода, %/10 лет
Ледники,
%**
Период
наблюдений,
годы
Терек Владикавказ 1490 2540 32.7 0.03 –2.8 3.4 1945–2018
Терек Котляревская 8920 1800 132 0.01 –2.5 1.8 1945–2018
Ардон Тамиск* 1080 2490 30.0 1.9 –0.5 2.1 1945–2002
Цея Бурон 100 2820 4.0 0.2 –2.9 17.9 1951–2018
Фиагдон Тагардон* 410 2170 7.7 1.3 –4.1 1.9 1951–2002
Камбилеевка Ольгинское 359 1260 3.6 7.0 –4.1 –1945–2018
Белая Каро-Урсдон 304 1360 6.1 0.09 –8.7 –1958–2018
Малка Каменномостское 1540 2000 14.8 2.3 –1.2 3.5 1947–2018
Малка Прохладная 9820 1900 93.9 0.1 –2.6 3.6 1947–2018
Баксан Заюково 2100 2360 34.6 1.2 –1.6 7.3 1945–2021
Баксан Тырныауз 838 2990 24.7 0.1 –5.3 17.8 1971–2021
Чегем 1-й Нижний Чегем 739 2500 14.7 3.8 1.7 7.8 1945–2018
Черек пгт Кашхатау
(Советский)* 1350 2500 42.1 3.2 –2.8 13.3 1947–2007
Черек
Балкарский Бабугент 695 2590 26.1 0.2 –1.9 15.0 1945–2018
Нальчик Белая речка 140 1510 2.6 7.9 –10.8 –1947–2018
Примечание.*Пост закрыт; **по данным (RGI 6.0 Consortium, 2017)

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА И ДЕГРАДАЦИИ ОЛЕДЕНЕНИЯ НА ВОДНЫЙ РЕЖИМ... 177
ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
результатам оценки временных трендов среднегодо-
вых и максимальных расходов воды по фактическим
данным на 15 постах за период наблюдений с 1970 по
2018 г. среднегодовые расходы воды за 1970—2018 гг.
увеличиваются с интенсивностью 2—7%/10 лет, что
может быть связано с общим увеличением годовой
суммы осадков, наиболее ярко выраженным в рав-
нинной и предгорной областях Северного Кавказа
(Rets, Kireeva, 2010).
Максимальные годовые расходы, наоборот,
в большинстве створов снижаются на 2—10%/10 лет,
особенно это проявляется на гидрологических постах
в замыкающих высокогорную часть бассейна (р. Бак-
сан
—
город Тырныауз, р. Черек Балкарский
—
село
Бабугент, р. Цея
—
пос. Бурон). Максимальные на
Центральном Кавказе расходы воды наблюдаются,
главным образом, в результате наложения паводков
на волну половодья (Коровин, Галкин, 1979; Rets,
Kireeva, 2010). Однако самые интенсивные паводки
обычно наблюдаются в этом регионе в июле
—
ав-
густе (Toropov et al., 2019). Поскольку вклад талых
ледниковых вод уменьшился, в настоящее время
паводки накладываются на более низкую сезонную
волну половодья, что сказывается на снижении мак-
симальных расходов.
МЕТОДЫ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Модель формирования стока. Математическое
моделирование процессов формирования стока вы-
полнено на основе информационно-моделирующе-
го комплекса (ИМК) ЕСОМАG (Motovilov, 1999).
ECOMAG
—
модель с распределёнными параметрами,
где поверхность бассейна разделяется на отдельные
ландшафтные элементы
—
элементарные водосборы.
Модель описывает основные процессы гидрологи
-
ческого цикла суши: инфильтрацию, испарение,
термический и водный режим почв, формирование
снежного покрова и снеготаяние, формирование
поверхностного, внутрипочвенного, грунтового
и речного стока.
Исходными метеорологическими данными для
расчётов по модели формирования стока служат сред-
несуточные данные о температуре воздуха, осадках
и при наличии
—
о дефиците влажности воздуха. Для
адаптации модели к определённому бассейну необ-
ходима информация о подстилающей поверхности,
включая рельеф, почвенные и ландшафтные карты,
оледенение (табл. 2).
Климатические данные. Данные мезомасштаб-
ного климатического моделирования получены на
Таблица 2. Исходные данные для модели ECOMAG в бассейне р. Терек
Тип данных Период/Дата публикации
данных
Разрешение/
Масштаб
Ресурс
Физическо-географические характеристики бассейна
Цифровая модель
рельефа SRTM
2000 90 м ⋅ 90 м Consultative Group for International
Agriculture Research Consortium for
Spatial Information (CGIAR-CSI: http://
srtm.csi.cgiar.org/)
Ландшафтное
районирование
1990 (республика Северная
Осетия), 1997 (Кабардино-
Балкарская республика)
1:750 000 Атлас Кабардино-Балкарской
республики и республики Северная
Осетия
Почвенный покров 1990 (республика Северная
Осетия), 1997 (Кабардино-
Балкарская республика)
1:750 000 Атлас Кабардино-Балкарской
республики и республики Северная
Осетия
Площадь
оледенения
2001–2003 гг. 10 м ⋅ 10 м RGI 6.0 (RGI Consortium, 2017)
Гидрометеорологические и гляциологические данные
Расходы воды 1977–2018 1 сутки Гидрологический ежегодник
Приземная
температура воздуха,
суммы осадков
1977–2005 (исторические
данные)
2006–2099
(прогностические данные
климатических сценариев
RCP2.6 и RCP8.5)
1 сутки Проект CORDEX (Корнева, Рыбак,
2020)

ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
178 КОРНИЛОВА и др.
основе данных проекта CORDEX. Особенность под-
хода, реализованная в проекте, заключается в том,
что в связке работают глобальные климатические
модели, на которых рассчитываются глобальные
климатические поля с малым пространственным
разрешением (от 1 до 5° по горизонтали в зависимо-
сти от вида и реализации модели), которые задают
граничные условия региональным (мезомасштабным)
климатическим моделям, работающим уже на гораз-
до более детальном пространственном разрешении
(11—50 км). В работе использовались результаты
расчётов для региона Центральной Азии, который
включает в себя Кавказский регион. Для всех полей
была проведена коррекция и регионализация исход
-
ных данных моделирования CORDEX с помощью
станционных метеорологических данных по 22 ме-
теорологическим станциям для Центрального Кав-
каза и соседних территорий, включающих бассейн
реки Терек, а также отдельно для района Эльбруса.
Регионализация данных заключалась в их перемас-
штабировании из модельной сетки разрешением
25 км в пространственную сетку с разрешением около
1 км с использованием значений вертикальных гра-
диентов температуры воздуха и количества осадков
(Корнева, Рыбак, 2024).
Гляциологические модели. Данные об изменении
площади оледенения в пределах водосбора получе-
ны на основе модифицированной версии модели
GloGEMFlow (Zekollari et al., 2019), получившей
благодаря включению блока для расчёта моренного
покрова название GloGEMflow-debris (Postnikova et
al., 2023). В модели используется уравнение нераз-
рывности для моделирования движения и эволюции
ледника вдоль осевой линии, существенными ком-
понентами для учёта эволюции моренного покрова
в модели являются: поступление моренного мате-
риала на ледник, динамическое перераспределение
(перенос) моренного покрова, вытаивание в области
абляции и вынос в прифронтальную зону.
Схема усвоения моделью ECOMAG данных из кли-
матической и гляциологической модели. Блок-схема
усвоения данных климатического и гляциологиче-
ского моделирования моделью формирования стока
ECOMAG представлена на рис. 3.
Согласно данной схеме в качестве входных данных
в модели ECOMAG использованы сеточные дан-
ные о приземной температуре и сумме атмосферных
осадков суточного разрешения с пространственным
разрешением данных 1×1 км. Исторический период
включает суточные данные об осадках и температуре
воздуха за 1977—2005 гг., прогностический
—
анало-
гичные данные за 2006—2099 гг.
При подключении ледникового блока к модели
ECOMAG задавалась доля оледенения каждого эле-
ментарного водосбора в соответствии с результатами
численных экспериментов на модели GloGEMflow-
debris с временным шагом раз в 10 модельных лет.
При моделировании с учётом оледенения в модели
ECOMAG были учтены различия коэффициентов
таяния льда и снега. Также по данным гляциоло-
гического моделирования был учтён коэффициент
редукции таяния kdebris (Vacco et al., 2010; Verhaegen
et al., 2020; Postnikova et al., 2023) в зависимости от
толщины моренного чехла hdebris:
k
debris
debris
exp
h
115. .
Для итогового расчёта степени влияния моренного
чехла на скорость таяния рассчитывался коэффици-
ент редукции таяния k
debris
, который затем умножа-
ли на коэффициент таяния чистого льда и на сте-
пень покрытости мореной ледника в элементарном
Карты почв и ландшафтов
Цифровая модель рельефа
Площадь оледенения
Метеоданные (среднесуточная температура,
дефицит влажности и сумма осадков)
Модель формирования
стока ECOMAG Температура воздуха и осадки
до конца 21 века
Изменение площади оледенения
до конца 21 века
Гляциологическая модель
GloGEMFlow-debris
Климатический эксперимент
по региональному моделированию
CORDEX
Моделирование изменения стока
до конца 21 века
Калибровка
за исторический
период
Рис. 3. Схема усвоения данных климатического и гляциологического моделирования моделью ECOMAG
Fig. 3. The scheme of assimilation of data from climatic and glaciological modeling by the ECOMAG model

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА И ДЕГРАДАЦИИ ОЛЕДЕНЕНИЯ НА ВОДНЫЙ РЕЖИМ... 179
ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
водосборе (%). После вычислялся средневзвешенный
коэффициент таяния (между заморененным и чистым
льдом) и вводился в модель формирования стока
каждые 10 модельных лет. Таким образом, учиты-
валось не только уменьшение площади оледенения,
но и эффект уменьшения таяния вследствие изоли-
рующего эффекта моренного чехла.
Для калибровки и валидации модели ECOMAG
использовались суточные данные гидрологических
постов: р. Баксан
—
Тырныауз, р. Баксан
—
Заюково,
р. Чегем
—
Нижний Чегем, р. Малка
—
Каменно-
мостское, р. Терек
—
Котляревская; калибровка па-
раметров модели формирования стока проводилась
по данным за период 1995—2005 гг., валидация за
весь исторический период 1977—2005 гг. (табл. 3).
Сток части гидрологических постов, расположен-
ных в пределах исследуемого бассейна, зарегули-
рован, либо их данные содержат существенные
пропуски и погрешности, связанные с хозяйствен-
ной деятельностью на водосборе и погрешностями
измерений, поэтому эти данные не использова-
лись при калибровке модели. Для оценки качества
моделирования использовались общепринятые
в гидрологических расчётах критерии (Мотови-
лов, Гельфан, 2018), такие как систематическая
ошибка оценки объёмов стока (BIAS,%), крите-
рий эффективности моделирования Нэша
—
Сат-
тклифа (NSE), коэффициент детерминации между
фактическими и смоделированными месячными
объёмами стока. В практике моделирования при-
нято, что результаты моделирования считаются
хорошими при NSE > 0.80, удовлетворительными
при 0.80 > NSE > 0.36 и неудовлетворительными
при NSE < 0.36. Относительная ошибка в оценках
объёмов стока для многолетнего периода не должна
превышать 10—15% (Борщ и др., 2023). Стоит от-
метить, что климатические модели воспроизводят
лишь одну из возможных реализаций климата за
исторический период, а не хронологический ход
метеорологических характеристик (Gelfan et al.,
2015), поэтому оценки по критериям NSE и R
2
по-
зволяют оценить лишь общее сходство гидрографов
за среднемноголетний период. По результатам вали-
дации модель ECOMAG, согласно вышеуказанным
критериям, удовлетворительно воспроизводит как
гидрографы, так и годовые объёмы стока при рас-
чётах по данным климатического моделирования.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Для оценки возможного диапазона изменений
стока высокогорной части бассейна р. Терек рас-
сматривались два климатических сценария (RCP):
RCP2.6 («мягкий») и RCP8.5 («жёсткий»). Для анали-
за вычислялись аномалии гидрометеорологических
характеристик, осреднённых за прогностические
периоды 2006—2039, 2040—2069, 2070—2099 гг. отно-
сительно аналогичных, смоделированных за базовый
исторический период 1977—2005 гг.
Приземная температура воздуха. По данным кли-
матического моделирования CORDEX ожидается, что
при сценарии RCP8.5 среднегодовые температуры
воздуха на территории бассейна р. Терек повысят-
ся на 2 °C к середине 21 века (2040—2069 гг.) и на
4 °C к концу XXI века (2070—2099 гг.). В сценарии
RCP2.6 средняя температура воздуха повысится на
0.8—1.2 °C в течение 2040—2069 гг. и на 1—1.2 °C
в течение 2070—2099 гг. (рис. 4, а). Также стоит от-
метить, что в «мягком» сценарии ко второй половине
XXI века климатический фон в регионе стабилизи
-
руется, в отличие от «жёсткого» сценария.
При анализе внутригодового хода осреднённой по
бассейну р. Терек температуры воздуха было выявле-
но, что в 2070—2099 гг. в летние месяцы увеличение
температуры по сравнению с историческим периодом
1977—2006 гг. достигнет 2—3 и 6—7 °C согласно сце-
нариям RCP2.6 и RCP8.5 соответственно (рис. 5, а).
При этом аномалии температуры воздуха в зимние
месяцы меньше и иногда достигают отрицательных
значений. В сценарии RCP2.6 аномалии зимних тем-
ператур воздуха составляют в среднем –1 °C за период
2006—2039 гг. и –0.5 °C за 2040—2069 и 2070—2099 гг.
Однако в сценарии RCP8.5 по состоянию на конец
столетия аномалии температуры воздуха за зимние
месяцы будут положительными и составят 1—2 °C.
Таблица 3. Критерии качества моделирования при
расчётах по данным климатического моделирования
проекта CORDEX за исторический период 1977–2005 гг.
Гидрологический
пост
Критерии качества моделирования
сутки месяц год
NSE* R2** BIAS***
р. Баксан –
г. Тырныауз 0.62 0.77 –13.0
р. Баксан –
с. Заюково 0.57 0.72 7.8
р. Чегем –
с. Нижний Чегем 0.35 0.50 10.9
р. Терек –
ст. Котляревская 0.5 0.76 7.0
р. Малка –
с. Каменномостское
0.45 0.74 –2.5
Примечание.*Критерий эффективности моделирования
Нэша – Саттклифа; **коэффициент детерминации между
фактическими и смоделированными объёмами стока;
***систематическая ошибка оценки объёмов стока (%).

ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
180 КОРНИЛОВА и др.
0
∆ Площадь оледенения, %
Температура, °C
∆ Осадки, %
0
1
2
3
4
5
а
в
0
1
2
3
4
−1
б
−10
−20
−30
−40
−50
−60
−70
−80
−90
−100
р. Чегем -
с. Нижний Чегем
р. Терек -
с. Котляревская
р. Малка -
с. Каменномостовское
р. Баксан - г. Тырныауз,
с. Заюково
2000
2006−2039
RCP 2.6
RCP 2.6
RCP 8.5
RCP 8.5
2040−2069 2070−20 99
2006−2039 2040−20 69 2070−2099
2020 2040 20 60 2080 2100 2000 2020 2040 20 60 2080 2100 2020 2040 20 60 2080 21002020 2040 20 60 2080 20002100
в
б
а
RCP 2.6 RCP 8.5
RCP 2.6 RCP 8.5
RCP 2.6 RCP 8.5
7
6
5
4
3
2
1
0
−1
−2
25
20
15
10
5
0
5
−10
−15
−20
−25
200
160
120
80
40
0
−40
−80
−120
2006−2039
2040−2070
2070−2100
2006−2039
2040−2070
2070−2100
2006−2039
2040−2070
2070−2100
∆ Температура, °C∆ Осадки, %∆ Снеготаяние, %
Рис. 4. Прогнозируемое изменение среднегодовой температуры воздуха (а), годовой суммы осадков (б) и площади оледенения (в)
для бассейнов рек до различных замыкающих створов на территории бассейна р. Терек для двух сценариев (RCP2.6 и RCP8.5)
Fig. 4. Predicted changes in the average annual air temperature (а), annual precipitation (б) and glaciation area (в) for river basins
to various outlets in the Terek River basin for two (RCP2.6 and RCP8.5)
Рис. 5. Прогнозируемые аномалии среднемесячных температур воздуха (а), сумм осадков (б) и снеготаяния (в) на терри-
тории бассейна р. Терек для двух различных сценариев (RCP2.6 и RCP8.5) в пределах исследуемого водосбора
Fig. 5. Predicted anomalies of average monthly air temperatures (а), precipitation (б) and snowmelt (в) in the Terek River basin for
two different scenarios (RCP2.6 and RCP8.5) within the studied catchment area

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА И ДЕГРАДАЦИИ ОЛЕДЕНЕНИЯ НА ВОДНЫЙ РЕЖИМ... 181
ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
Оледенение. Согласно результатам гляциологи-
ческого моделирования (Postnikova et al., 2023), до
2040 г. площадь оледенения в пределах бассейна р.
Терек будет снижаться с одинаковой интенсивностью
в обоих климатических сценариях и уменьшится
на 30% по сравнению с оледенением по состоянию
на 1990 г. Данные темпы несколько ниже, чем ско-
рость деградации оледенения всего Кавказа, так
как именно в пределах рассматриваемого бассейна
расположены наиболее высокогорные ледники на
вершинах
—
Эльбрус и Казбек. В сценарии RCP2.6
площадь оледенения к 2080 г. уменьшится на 55%
и далее останется стабильной до конца XXI века. При
этом в сценарии RCP8.5 площадь оледенения будет
снижаться вплоть до конца столетия и уменьшится
суммарно в бассейне р. Терек на 90%. Однако ледни-
ки в пределах исследуемого бассейна имеют разное
морфологическое строение, высотное расположение
и массу, поэтому и их трансформация в условиях
меняющегося климата будет неодинаковой. Так,
в пределах водосбора р. Малки, которая питается пре-
имущественно стоком с ледников, расположенных
на северных и северо-восточных склонах Эльбруса,
площадь оледенения в сценарии RCP8.5 сократится
к концу столетия на 75%, в то время как в пределах
водосбора р. Чегем, питающейся талой водой с лед-
ников, расположенных на северном склоне Большого
Кавказского хребта, площадь оледенения, согласно
модельным оценкам, может снизиться практически
на 100%. Соответственно, изменение площади оледе-
нения будет отличаться для конкретных водосборов
(см. рис. 4, в).
Осадки. В обоих сценариях ожидается увеличение
годовой суммы осадков до середины XXI века
—
до
2% для «мягкого» и до 1% для «жёсткого» сценария.
Затем в сценарии RCP8.5 ожидается незначительное
снижение сумм осадков (на 1% относительно исто-
рического периода), которое прослеживается вплоть
до конца столетия (см. рис. 4, б). В сценарии RCP2.6
ожидаются положительные аномалии годовой суммы
осадков до конца XXI века.
Ожидается увеличение количества осадков зимой
с октября по март и, наоборот, значительное умень
-
шение в остальной период. Наибольший рост осадков
ожидается в декабре
—
в период 2070—2099 гг. он
составит 15 и 23% в сценариях RCP2.6 и RCP8.5 со-
ответственно, что на фоне отрицательных аномалий
температур в зимние месяцы (см. рис. 5, а–б) способ-
ствует снижению снеготаяния (см. рис. 5, в) и акку-
муляции снега. Особенно интенсивное накопление
снега будет наблюдаться на высотах более 2000 м.
В январе и феврале увеличение количества осадков
будет не столь значительным и составит 5—10% для
обоих сценариев. В летние месяцы ожидается сни-
жение количества осадков, особенно в «жёстком»
сценарии в 2070—2099 гг., и составит от 8% в июне
до 25% в августе.
Снеготаяние. По результатам моделирования на
фоне отрицательных аномалий температур воздуха
ожидается уменьшение снеготаяния в период с де-
кабря по февраль (см. рис. 5, в). Снеготаяние в ве-
сенний период увеличивается из-за более раннего
наступления положительных температур воздуха и их
положительных аномалий по сравнению с историче-
ским периодом. В летние месяцы (с июня по август)
прогнозируется уменьшение снеготаяния относи
-
тельно исторического периода, что обусловлено
таянием основной массы снега в весенний период.
За счёт увеличения температуры воздуха в более ран
-
ние сроки накопившийся за зиму снежный покров
успеет растаять до наступления лета, что, как будет
рассмотрено ниже, приведёт к перестройке гидро-
графов. Стоит отметить, что при реализации «жёст-
кого» сценария возможно значительное увеличение
снеготаяния, особенно в конце XXI века, что силь-
но повлияет на внутригодовой ход стока. В период
2070—2099 гг. снеготаяние при максимальном росте
в марте до 100 и 200% далее снизится в летние месяцы
на 20—30 и 50—60% в сценариях RCP2.6 и RCP8.5
соответственно. В осенний период снеготаяние воз-
растает в связи с тем, что увеличивается период по-
ложительных температур, и снег продолжает таять
выше современной климатической снеговой границы,
наибольшие положительные аномалии превышают
150% в ноябре в сценарии RCP8.5 в 2070—2099 гг.
Речной сток, годовые объёмы стока. В результате
моделирования формирования стока с учётом изме-
нения климата и оледенения в XXI в. установлено,
что при сочетании указанных факторов возможно как
снижение, так и увеличение объёма стока в разных
частях бассейна р. Терек в зависимости от степени
и темпов деградации оледенения, расположения
зоны снегового питания и сочетания климатических
факторов (рис. 6, а).
В сценарии RCP2.6 изменения стока не столь
значительны, как в сценарии RCP8.5. Во всех ство-
рах ожидается увеличение объёма стока в период
2006—2039 гг. на 1—4%, затем снижение в период
2040—2069 гг. и его стабилизация в последней трети
XXI века, что коррелирует со стабилизацией темпе-
ратуры и площади оледенения. Стоит отметить, что
в 2070—2099 гг. продолжит незначительно расти сток
в створах р. Малки
—
Каменномостское и р. Терек
—
Котляревская, которые в том числе питаются за счёт
таяния ледников и вечных снегов Эльбруса и Казбека.
В створе р. Баксан
—
Заюково, в отличие от распо-
ложенного выше по течению створа у Тырныауза,
сток незначительно увеличится, что обусловлено
большей долей дождевого питания и, соответственно,
большим влиянием увеличения осадков.
В бассейнах р. Баксан и р. Малки, в которых зна-
чительная часть ледникового и снегового стока посту-
пает со склонов Эльбруса, в сценарии RCP8.5 изме-
нения объёма стока значительно больше, чем в сце-
нарии RCP2.6. Изменения имеют положительную

ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
182 КОРНИЛОВА и др.
направленность, что связано с увеличением во-
доотдачи из снежного покрова до конца XXI века.
Наибольшее увеличение стока в сценарии RCP8.5
к концу XXI века ожидается в створах р. Малки
—
у Каменномостского (14%) и р. Баксан
—
у Тырныауза
(13%). Изменение объёма стока вниз по течению
реки будет зависеть от доли снегового и ледникового
питания в суммарном стоке. Так, на расположенном
ниже по течению створе р. Баксан у Заюкова в сце-
нарии RCP8.5 оно составит 5%. В створе р. Терек
−10
−5
0
12345
5
10
RCP 2.6
RCP 2.6 RCP 8.5
RCP 8.5
∆ Годового объема стока, %
15
2006−2039 2040−2069 2070−2099 2006−2039 2040−2069 2070−2099
a
Расход воды, м3/с
∆ Расход воды, % ∆ Расход воды, %
60
40
30
20
10
0
−10
−20
40
30
20
10
0
−10
−20
240
200
160
120
80
40
0
−40
−80
240
200
160
120
80
40
0
−40
−80
50
янв
фев
мар
апр
май
июн
июл
авг
сен
окт
ноя
дек
янв
фев
мар
апр
май
июн
июл
авг
сен
окт
ноя
дек
RCP 2.6
RCP 2.6
RCP 2.6
RCP 8.5
RCP 8.5
RCP 8.5
янв
фев
мар
апр
май
июн
июл
авг
сен
окт
ноя
дек
янв
фев
мар
апр
май
июн
июл
авг
сен
окт
ноя
дек
янв
фев
мар
апр
май
июн
июл
авг
сен
окт
ноя
дек
янв
фев
мар
апр
май
июн
июл
авг
сен
окт
ноя
дек
янв
фев
мар
апр
май
июн
июл
авг
сен
окт
ноя
дек
40
30
20
10
0
60
50
40
30
20
10
0
б
в
янв
Месяцы
мар майиюл сен ноя
2006−2039
1977−2005
2040−2069
2070−2099
2006−2039
1977−2005
2040−2069
2070−2099
Рис. 6. Аномалии годового объёма стока относительно базового исторического периода (а: 1 — Баксан – Тырныауз; 2 —
Баксан – Заюково; 3 — Чегем – Нижний Чегем; 4 — Малка – Каменномостское; 5 — Терек – Котляревская), трансформа-
ция внутригодового распределения стока и его аномалии в створе р. Баксан у Тырныауза (б) и р. Чегем у Нижнего Чегема
(в) в сценариях RCP2.6 и RCP8.5
Fig. 6. Anomalies of the average monthly discharges relative to the base historical period (а: 1 — Baksan–Tyrnyauz; 2 — Baksan–
Zayukovo; 3 — Chegem–Nizhny Chegem; 4 — Malka–Kamennomostskoye; 5 — Terek–Kotlyarevskaya), transformation of the
intra–annual flow distribution and its anomalies in the Baksan River – Tyrnyauz (б) and the Chegem River – Nizhny Chegem (в)
in scenarios RCP2.6 and RCP8.5

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА И ДЕГРАДАЦИИ ОЛЕДЕНЕНИЯ НА ВОДНЫЙ РЕЖИМ... 183
ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
у Котляревской, замыкающем осетинскую часть
бассейна р. Терек, в сценарии RCP8.5 возможно
незначительное снижение объёма стока в течение
всего прогнозного периода, которое к концу века
не превысит 4%.
На примере р. Чегем видно, что направленность
изменений стока в конкретных створах существен-
но зависит от высотного расположения бассейна,
определяющего интенсивность деградации ледников
и таяния вечных снегов, а в наиболее выраженном
случае в сценарии RCP8.5 от того, сохранится ли
оледенение или полностью исчезнет. Так, в сце-
нарии RCP8.5 объём стока р. Чегем будет расти до
середины века на величину до 5%, а далее начинает
значительно снижаться, а в последней трети XXI века
снизится на 8%. Увеличение объёма стока рек Мал-
ки и Баксана будет продолжаться вплоть до конца
столетия. Однако увеличение объёмов стока будет
главным образом связано с таянием вечных снегов,
расположенных в пределах Эльбруса, при этом вклад
ледникового стока будет уменьшаться.
Внутригодовое распределение стока. В сценарии
RCP2.6 на всех исследуемых створах ожидается транс-
формация гидрографа со сдвигом начала половодья
на более ранние сроки и снижение расхода воды
в июне, июле и августе, что соответствует современ-
ным тенденциям (см. рис. 6, б–в). Для большинства
створов также ожидается снижение максимального
среднемесячного расхода. Исключение составляет
створ р. Малки у Каменномостского, где ожидается
последовательное увеличение максимума расхода
воды вплоть до последней трети XXI века, что объ-
ясняется расположением зоны питания на склонах
Эльбруса и меньшей степенью деградации оледене-
ния в пределах водосбора. На фоне увеличения ко-
личества осадков в зимний период снежный покров
в пределах Эльбруса будет также расти, что вызовет
увеличение доли снегового питания.
В сценарии RCP8.5 ожидаются более выраженные
изменения внутригодового распределения стока.
Тенденция «рапластывания» гидрографа проявляется
более отчётливо, чем в сценарии RCP2.6. К последней
трети XXI века ожидается сдвиг начала половодья
на март, смещение максимальных расходов воды на
май
—
июнь, снижение расходов в летний период.
Также ожидается увеличение расхода воды в осенний
период, что обусловлено таянием свежевыпавшего
снега, продолжающимся таянием вечных снегов
и увеличением жидких осадков. Увеличение осадков
в осенний период приведёт к росту паводкового стока.
Наибольшие относительные изменения месячных
объёмов стока ожидаются в конце столетия при сце-
нарии RCP8.5 в весенние и в осенние периоды, что
соответствует максимальным изменениям количества
осадков, температуры воздуха и объёма снеготаяния.
Например, увеличение среднемесячных расходов
воды составит 80—210% в апреле
—
мае и октябре
—
ноябре в створе р. Баксан у Тырныауза (см. рис. 6,
б) и 90—150% в марте
—
апреле и ноябре в створе
р. Чегем у Нижнего Чегема (см. рис. 6, в). В то же
время сток в летний период в среднем уменьшится на
5—15% в высокогорных створах р. Баксан и р. Малки
и до 40% в створах р. Чегем у Нижнего Чегема и р.
Терек у Котляревской. В бассейнах этих рек ожида-
ется наибольшее сокращение площади оледенения,
что станет причиной наибольших изменений летнего
стока в сценарии RCP8.5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Использование модели формирования стока
в комплексе с гляциологической моделью и про-
гностическими данными климатического модели
-
рования позволило оценить возможные изменения
характеристик речного стока и водного режима на
фоне меняющегося климата и деградации горного
оледенения. Рассмотренные климатические сцена-
рии RCP2.6 («мягкий») и 8.5 («жёсткий») не исчер-
пывают все реализации будущего климата, однако
позволяют оценить возможный диапазон изменений
стока и механизмы его реакции на меняющиеся кли-
матические условия.
По результатам расчётов установлено, что при
сочетании ряда факторов возможно как снижение,
так и увеличение объёмов стока р. Терек. Изменение
объёма стока в конкретных створах будет зависеть от
доли и особенностей области ледникового и снего-
вого питания и составит от –2 до +5% в сценарии
RCP2.6 и от –8 до +14%
—
в сценарии RCP8.5. На-
правленность изменений стока в конкретных ство-
рах будет существенно зависеть от высотного рас-
положения зоны снегового и ледникового питания,
определяющего интенсивность их деградации. Так,
в сценарии RCP8.5 сток р. Чегем начнёт значительно
снижаться во второй половине XXI века. При этом
увеличение объёмов стока рек Малки и Баксана, ко-
торые преимущественно питаются талыми водами
ледников и вечных снегов Эльбруса, будет продол-
жаться вплоть до конца столетия. Однако это увели-
чение будет определяться главным образом ростом
доли снегового питания в результате увеличения
количества осадков в зимний период.
Модельные оценки подтверждают современные
тенденции в изменениях внутригодового распре-
деления стока
—
сдвиг начала половодья на более
ранние сроки, уменьшение объёмов стока в летний
период и их увеличение в осенние месяцы. Подоб-
ные изменения могут привести к нехватке водных
ресурсов в летние месяцы и к возрастанию опасности
затопления территорий в осенний период, однако
в целом острого дефицита водных ресурсов на фоне
ожидаемого роста осадков в XXI веке в высокогорной
части бассейна р. Терек не ожидается.
Полученные результаты демонстрируют высо-
кую эффективность использования предложенного
комплекса моделей для оценки изменения стока

ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
184 КОРНИ ЛОВА и др.
высокогорных территорий, в дальнейшем разрабо-
танный подход может применяться для планирования
мероприятий по управлению водными ресурсами на
Северном Кавказе.
Благодарности. Работа выполнена в рамках Го-
сударственного задания Института водных про-
блем РАН, темы FMWZ-2022-0001 (1.6
-
адаптация
модели ECOMAG, 1.12
-
моделирование), темы
№ FMWZ-2022-0003 (3.1
-
совершенствование моде-
ли), по планам НИР (ГЗ) кафедры гидрологии суши,
раздел I.10 (ЦИТИС 121051400038-1
-
сбор и анализ
фактических данных о бассейне р. Терек) и НИЛ
эрозии почв и русловых процессов им. Н. И. Мак-
кавеева географического факультета МГУ имени
М. В. Ломоносова (ЦИТИС 121051200166-4
-
анализ
расчётных гидрографов).
Acknowledgments. The study was carried out under
the Governmental Order to the Water Problems Institute
of RAS, subject FMWZ-2022-0001 (1.6
-
adaptation
of the ECOMAG model, 1.12
-
calculation); subject
FMWZ-2022-0003 (3.1
-
model improvement); under
the state assignment of the Hydrology department
(CITIS121051400038-1
-
collection and analysis of
factual data on the Terek river basin) and the Research
laboratory of soil erosion and fluvial processes, Faculty
of Geography, Lomonosov Moscow State University
(CITIS121051200166-4
-
analysis of hydrographs).
ЛИТЕРАТУРА
Борщ С. В., Симонов Ю. А., Христофоров А. В. Прогно-
зирование стока рек России. М.: Гидрометцентр
России, 2023. 200 с.
Корнева И. А., Рыбак О. О. Проекции климата на Кавказе
(результаты эксперимента CORDEX) // Системы
контроля окружающей среды. 2020. № 4. С. 5—12.
https://doi.org/ 10.33075/2220-5861-2020-4-5-12
Корнева И. А., Рыбак О. О., Рыбак Е. А. Коррекция мо-
дельных климатических данных для моделирования
горных ледников Центрального Кавказа // Системы
контроля окружающей среды. 2024. № 1 (в печати).
Коровин В. И., Галкин Г. А. Генетическая структура на-
воднений и паводков на реках Северо-Западного
Кавказа за 275-летний период // Изв. АН СССР.
Сер. геогр. 1979. № 3. С. 90—94.
Мотовилов Ю. Г., Гельфан А. Н. Модели формирования
стока в задачах гидрологии речных бассейнов. М.:
Изд-во РАН, 2018. 300 с. https://doi.org/ 10.31857/
S9785907036222000001
Носенко Г. А., Хромова Т. Е., Рототаева О. В., Шахгеда-
нова М. В. Реакция ледников Центрального Кавказа
в 2001—2010 гг. на изменения температуры и коли
-
чества осадков // Лёд и Снег. 2013. Т. 53. № 1. С. 26—
33. https://doi.org/ 10.15356/2076-6734-2013-1-26-33
Adler C., Huggel C., Orlove B., Nolin A. Climate change in the
mountain cryosphere: impacts and responses // Regional
Environmental Change. 2019. V. 19. P. 1225—1228.
https://doi.org/ 10.1007/s10113-019-01507-6
Bliss A., Hock R., Radić V. Global response of glacier run-
off to twenty-first century climate change // Journ. of
Geophys. Research: Earth Surface. 2014. V. 119. № 4.
P. 717—730. https://doi.org/ 10.1002/2013JF002931
Duethmann D., Bolch T., Farinotti D., Kriegel D., Vo-
rogushyn S., Merz B., Pieczonka T., Jiang T., Su B.,
Güntner A. Attribution of streamflow trends in snow and
glacier melt-dominated catchments of the Tarim River,
Central Asia // Water Resources Research. 2015. V. 51 (6).
P. 4727—4750. https://doi.org/ 10.1002/2014WR016716
Gelfan A., Semenov V. A., Gusev E., Motovilov Y., Nasonova O.,
Krylenko I., Kovalev E. Large-basin hydrological response
to climate model outputs: uncertainty caused by internal
atmospheric variability // Hydrology and Earth System
Sciences. 2015. V. 19. № 6. P. 2737—2754. https://doi.
org/ 10.5194/hess-19-2737-2015
Hagg W., Shahgedanova M., Mayer C., Lambrecht A., Pop-
ovnin V. A sensitivity study for water availability in the
Northern Caucasus based on climate projections // Glob-
al and Planetary Change. 2010. V. 73 (3—4). P. 161—171.
https://doi.org/ 10.1016/j.gloplacha.2010.05.005
Hamed K. H., Rao A . R. A modified Mann-Kendall trend
test for autocorrelated data //Journ. of hydrology. 1998.
V. 204. № 1—4. P. 182—196. https://doi.org/ 10.1016/
S0022-1694(97)00125-X
Huss M., Fischer M. Sensitivity of very small glaciers in the
Swiss Alps to future climate change // Frontiers in Earth
Science. 2016. V. 4. P. 34. https://doi.org/ 10.3389/
feart.2016.00034
Jones J. A. Hydrologic responses to climate change: consider-
ing geographic context and alternative hypotheses // Hy-
drological Processes. 2011. V. 25. № 12. P. 1996—2000.
https://doi.org/ 10.1002/hyp.8004
Kraainjenbrink P. D. A ., Bierkens M. F. P., Lutz A. F., Immer-
zeel W. W. Impact of a global temperature rise of 1.5 de-
grees Celsius on Asia’s glaciers // Nature. 2017. V. 549.
P. 257—260. https://doi.org/ 10.1038/nature23878
Kutuzov S., Lavrentiev I., Smirnov A., Nosenko G., Petra-
kov D. Volume changes of Elbrus glaciers from 1997 to
2017 // Frontiers in Earth Science. 2019. V. 7. P. 153.
https://doi.org/ 10.3389/feart.2019.00153.
Lüthi S., Ban N., Kotlarski S., Steger C. R., Jonas T., Schär C.
Projections of alpine snow-cover in a high-resolution
climate simulation // Atmosphere. 2019. V. 10. № 8.
P. 463. https://doi.org/ 10.3390/atmos10080463
Marty C., Schlögl S., Bavay M., Lehning M. How much
can we save? Impact of different emission scenarios
on future snow cover in the Alps // The Cryosphere.
2017. V. 11. № 1. P. 517—529. https://doi.org/ 10.5194/
tc-11-517-2017
Milner A. M., Khamis K., Battin T. J., Brittain J. E., Bar-
rand N. E., Füreder L., Cauvy-Fraunié S., Gíslason G. M.,
Jacobsen D., Hannah D. M., Hodson A. J., Hood E.,
Lencioni V., Ólafsson J. S., Robinson C. T., Tranter M.,
Brown L. E. Glacier shrinkage driving global changes

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА И ДЕГРАДАЦИИ ОЛЕДЕНЕНИЯ НА ВОДНЫЙ РЕЖИМ... 185
ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
in downstream systems // Proceedings of the National
Academy of Sciences. 2017. V. 114. № 37. P. 9770—9778.
https://doi.org/ 10.1073/pnas.1619807114
Motovilov Yu., Gottschalk L., Engeland K., Belokurov A. ECO-
MAG
—
regional model of hydrological cycle. Applica-
tion to the NOPEX region // Department of Geophysics,
University of Oslo. 1999. 88 p.
Omani N., Srinivasan R., Karthikeyan R., Smith P. Hydro-
logical modeling of highly glacierized basins (Andes,
Alps, and Central Asia) // Water. 2017. V. 9 (2). P. 111.
https://doi.org/ 10.3390/w9020111
Pellicciotti F., Bauder A., Parola M. Effect of glaciers on
streamflow trends in the Swiss Alps // Water Resources
Research. 2010. V. 46. № 10. P. 1—16. https://doi.org/
10.1029/2009WR009039
Postnikova T., Rybak O., Gubanov A., Zekollari H., Huss M.,
Shahgedanova M. Debris cover effect on the evolu-
tion of Northern Caucasus glaciers in the 21st cen-
tury // Frontiers in Earth Science. 2023. V. 11. № 1.
P. 1—22. https://doi.org/ 10.3389/feart.2023.1256696
Rafiq M., Mishra A. Investigating changes in Himalayan
glacier in warming environment: a case study of Kolahoi
glacier // Environmental Earth Sciences. 2016. V. 75.
P. 1—9. https://doi.org/ 10.1007/s12665-016-6282-1
Rahman K., Maringanti C., Beniston M., Widmer F., Ab-
baspour K., Lehmann A. Streamflow modeling in a
highly managed mountainous glacier watershed using
SWAT: the Upper Rhone River watershed case in Swit-
zerland // Water resources management. 2013. V. 27 (2).
P. 323—339. https://doi.org/ 10.1007/s11269-012-0188-9
Rets E. P., Durmanov I. N., Kireeva M. B. Peak runoff in the
north Caucasus: Recent trends in magnitude, varia-
tion and timing. // Water Resources. 2019. V. 46 (1).
P. 56—66. https://doi.org/ 10.1134/S0097807819070157.
Rets E. P., Durmanov I. N., Kireeva M. B., Smirnov A . M.,
Popovnin V. V. Past ‘peak water’ in the North Caucasus:
Deglaciation drives a reduction in glacial runoff impact-
ing summer river runoff and peak discharges // Climatic
Change. 2020. V. 163 (4). P. 2135—2151. https://doi.org/
10.1007/s10584-020-02931-y
Rets E., Kireeva M. Hazardous hydrological processes in
mountainous areas under the impact of recent climate
change: case study of Terek River basin // IAHS Publ.
2010. V. 340. P. 126—134.
RGI 6.0 Consortium, 2017. Randolph Glacier Invento-
ry
—
A Dataset of Global Glacier Outlines, Version 6.0.
Boulder, Colorado USA. NSIDC: National Snow and
Ice Data Center. Электронный ресурс. https://nsidc.
org/data/nsidc-0770/versions/6 Дата обращения:
26.02.2023. https://doi.org/10.7265/4M1F-GD79
Santer B. D., Wigley T. M. L., Boyle J. S., Gaffen D. J., Hni-
lo J. J., Nychka D., Parker D. E., Taylor K. E. Statistical
significance of trends and trend differences // Journ. of
Geophys. Research. 2000. V. 105. № 6. P. 7337—7356.
https://doi.org/ 10.1029/1999JD901105
Shahgedanova M., Hagg W., Zacios M., Popovnin V. An As-
sessment of the recent past and future climate change,
glacier retreat, and runoff in the caucasus region us-
ing dynamical and statistical downscaling and HBV-
ETH hydrological model. // Regional Aspects of Cli-
mate-Terrestrial-Hydrologic Interactions in Non-bo-
real Eastern Europe. 2009. P. 63—72. https://doi.org/
10.1007/978-90-481-2283-7_8
Singh V., Jain S. K., Shukla S. K. Glacier change and gla-
cier runoff variation in the Himalayan Baspa River
basin // Journ. of Hydrology. 2021. V. 593. P. 125918.
https://doi.org/ 10.1016/j.jhydrol.2020.125918
Tashilova A., Ashabokov B., Kesheva L., Teunova N. Analysis
of climate change in the Caucasus region: End of the
20th
—
Beginning of the 21st Century // Climate. 2019.
V. 7 (11). https://doi.org/ 10.3390/cli7010011
Tielidze L. G., Wheate R. D. The greater caucasus glacier
inventory (Russia, Georgia and Azerbaijan) // The Cry-
osphere. 2018. V. 12. № 1. P. 81—94. https://doi.org/
10.5194/tc-12-81-2018
Tielidze L. G., Jomelli V., Nosenko G. A. Analysis of Regional
Changes in Geodetic Mass Balance for All Caucasus
Glaciers over the Past Two Decades // Atmosphere.
2022. V. 13. № 2. P. 256. https://doi.org/ 10.3390/
atmos13020256
Toropov P. A ., Aleshina M. A., Grachev A. M. Large-scale
climatic factors driving glacier recession in the Greater
Caucasus, 20th
—
21st century // International Journ.
of Climatology. 2019. V. 39. № 12. P. 4703—4720.
https://doi.org/ 10.1002/joc.6101
Vacco D. A., Alley R. B., Pollard D. Glacier advance and
stagnation caused by rock avalanches // Earth Planet.
Sc. Lett. 2010. V. 294. P. 123—130. https://doi.org/
10.1016/j.epsl.2010.03.019
Verhaegen Y., Huybrechts P., Rybak O. and Popovnin V. Mod-
elling the evolution of Djankuat Glacier, North Cauca-
sus, from 1752 until 2100 CE // The Cryosphere. 2020.
V. 14. № 11. P. 4039—4061. https://doi.org/ 10.5194/
tc-14-4039-2020
Zekollari H., Huss M., Farinotti D. Modelling the future
evolution of glaciers in the European Alps under the
EURO-CORDEX RCM ensemble // The Cryosphere.
2019. V. 13. № 4. P. 1125—1146. https://doi.org/
10.1029/2019gl085578

ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
186 КОРНИ ЛОВА и др.
REFERENCES
Borsch S. V., Simonov Y. A., Khristoforov A. V. Prog-
nozirovanie stoka rek Rossii. Streamflow forecasting
in Russia. Moscow: Hydrometcenter of Russia, 2023:
200 p. [In Russian]
Korneva I. A., Pybak O. O., Rybak E. A. Climate projections
for Central Caucasus (CORDEX experiment results).
Sistemy kontrolya okruzhayushchej sredy. Monitoring
systems of environment. 2020, 4: 5–12. [In Russian]
Korneva I. A., Pybak O. O. Correction of the model cli-
matic data for simualtion of the Central Caucasus
mountain glaciers. Sistemy kontrolya okruzhayushchej
sredy. Monitoring systems of environment. 2024, 1 [In
Russian] (в печати)
Korovin V. I., Galkin G. A. Genetic structure of floods and
flash-floods in the Western North Caucasus during
275 years. Izvestija Akademii Nauk of SSSR. Proceed-
ings of the USSR Academy of Sciences. 1979, 3: 90–
94. [In Russian]
Motovilov Yu. G., Gelfan A. N. Modeli formirovaniya sto-
ka v zadachax gidrologii rechnyx bassejnov. Models
of runoff formation in problems of river basin hy-
drology. Moscow: Russian Academy of Sciences,
Keywords: mountain hydrology, runoff formation modeling in mountainous regions, North Caucasus, Terek
River, climate change, glacier degradation, CORDEX, GloGEMflow-debris, ECOMAG
In this study, we adapted the ECOMAG model of the runoff formation for analysis of the Terek River
basin using comprehensive hydrometeorological information as well as data on soils, landscape, and
glaciation. To take account of regional characteristics of the glaciation, the additional ice module was
used with the model. This improvement has resulted in a satisfactory agreement between the modeled
runoff hydrographs and the observed ones. In our simulations we used the updated glacier cover
predictions from the- global glaciological model GloGEMflowdebris together with regional climate
projections from the CORDEX experiment to determine possible future changes in the Terek River
flow in the 21st century. The results show that the runoff will change between −2% and +5% according
to the RCP2.6 scenario, and from −8% to +14% in the RCP8.5 scenario. The directedness of the runoff
changes in particular subbasins of the River will essentially depend on the altitude position of the snow
and glacier feeding zones, that is responsible for the intensity of their degradation. Thus, in the RCP8.5
scenario, the flow of the Chegem River will begin to decrease significantly in the second half of the
21st century. In contrast, the predicted increasing of the runoff in Malka and Baksan rivers, which
are primarily fed by meltwater from glaciers and snow on Elbrus and other high-mountain zones, is
expected to be continued until the end of the century. But this increase may be caused only by a growth
of a part of the snowmelt feeding due to greater winter precipitation. The model estimates confirm the
present-day observed trends within the intra-annual runoff distribution, demonstrating the earlier start
of the spring flood, a decrease in summer runoff volumes and then its increase in the autumn months.
The results of the research may be used for more efficient management of water resources in the North
Caucasus in the future, including electricity generation and water supply.
Received February 20, 2023 / Revised March 28, 2023 / Accepted April 10, 2024
1Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia;
2Water Problems Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia;
3Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia;
4Institute of Natural and Technical Systems, Sevastopol, Russia
*e-mail: ekaterina.kornilova.hydro@gmail.com
E. D. Korni lova1,2*, I. N. Krylenko1,2, E. P. Rets2, Yu. G. Motovilov2, I. A. Korneva3,4,
T. N. Postnikova2, O. O. Rybak2,4
Changes in water regime in the high-mountain region of the Terek River
(North Caucasus) in connection with climate change and degradation of glaciation
Citation: Kornilova E.D., Krylenko I.N., Rets E.P., Motovilov Yu.G., Korneva I.A., Postnikova T.N., Rybak O.O.
Changes in water regime in the high-mountain region of the Terek River (North Caucasus) in connection with
climate change and degradation of glaciation. Led i Sneg. Ice and Snow. 2024, 64 (2): 173–188. [In Russian].
doi 10.31857/S2076673424020014

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА И ДЕГРАДАЦИИ ОЛЕДЕНЕНИЯ НА ВОДНЫЙ РЕЖИМ... 187
ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
2018: 300 p. [In Russian]. https://doi.org/ 10.31857/
S9785907036222000001
Nosenko G. A., Khromova T. E., Rototaeva O. V., Shakhgedano-
va M. V. Glacier reaction to temperature and precipi-
tation change in Central Caucasus, 2001–2010. Led i
Sneg. Ice and Snow. 2013, 53 (1): 26–33. [In Russian].
https://doi.org/ 10.15356/2076-6734-2013-1-26-33
Adler C., Huggel C., Orlove B., Nolin A. Climate change in
the mountain cryosphere: impacts and responses. Re-
gional Environmental Change. 2019, 19: 1225–1228.
https://doi.org/ 10.1007/s10113-019-01507-6
Bliss A., Hock R., Radić V. Global response of glacier run-
off to twenty-first century climate change. Journ. of
Geophysical Research: Earth Surface. 2014, 119 (4):
717–730. https://doi.org/ 10.1002/2013JF002931
Duethmann D., Bolch T., Farinotti D., Kriegel D., Voro-
gushyn S., Merz B., Pieczonka T., Jiang T., Su B., Günt-
ner A. Attribution of streamflow trends in snow and
glacier melt-dominated catchments of the Tarim River,
Central Asia. Water Resources Research. 2015, 51 (6):
4727–4750. https://doi.org/ 10.1002/2014WR016716
Gelfan A., Semenov V.A., Gusev E., Motovilov Y., Nasono
-
va O., Krylenko I., Kovalev E. Large-basin hydrolog-
ical response to climate model outputs: uncertainty
caused by internal atmospheric variability. Hydrology
and Earth System Sciences. 2015, 19 (6): 2737–2754.
https://doi.org/ 10.5194/hess-19-2737-2015
Hagg W., Shahgedanova M., Mayer C., Lambrecht A., Po-
povnin V. A sensitivity study for water availability in
the Northern Caucasus based on climate projections.
Global and Planetary Change. 2010, 73 (3–4):161–
171. https://doi.org/ 10.1016/j.gloplacha.2010.05.005.
Hamed K. H., Rao A. R. A modified Mann-Kendall trend
test for autocorrelated data. Journ. of hydrology.
1998, 204 (1–4): 182–196. https://doi.org/ 10.1016/
S0022-1694(97)00125-X
Huss M., Fischer M. Sensitivity of very small glaciers in
the Swiss Alps to future climate change. Frontiers in
Earth Science. 2016, 4: 34. https://doi.org/ 10.3389/
feart.2016.00034
Jones J. A. Hydrologic responses to climate change: con-
sidering geographic context and alternative hypothe-
ses. Hydrological Processes. 2011, 25 (12): 1996–2000.
https://doi.org/ 10.1002/hyp.8004
Kraainjenbrink P. D. A., Bierkens M. F. P., Lutz A. F., Immer-
zeel W. W. Impact of a global temperature rise of 1.5
degrees Celsius on Asia’s glaciers. Nature. 2017, 549:
257–260. https://doi.org/ 10.1038/nature23878
Kutuzov S., Lavrentiev I., Smirnov A., Nosenko G., Petra-
kov D. Volume changes of Elbrus glaciers from 1997 to
2017. Frontiers in Earth Science. 2019, 7: 153. https://
doi.org/ 10.3389/feart.2019.00153
Lüthi S., Ban N., Kotlarski S., Steger C.R., Jonas T.,
Schär C. Projections of alpine snow-cover in a
high-resolution climate simulation. Atmosphere. 2019,
10 (8): 463. https://doi.org/ 10.3390/atmos10080463
Marty C., Schlögl S., Bavay M., Lehning M. How much can
we save? Impact of different emission scenarios on fu-
ture snow cover in the Alps. The Cryosphere. 2017, 11
(1): 517–529. https://doi.org/ 10.5194/tc-11-517-2017
Milner A. M., Khamis K., Battin T. J., Brittain J. E.,
Barrand N. E., Füreder L., Cauvy-Fraunié S.,
Gíslason G. M., Jacobsen D., Hannah D. M., Hodson A. J.,
Hood E., Lencioni V., Ólafsson J. S., Robinson C. T.,
Tranter M., Brown L. E. Glacier shrinkage driving glob-
al changes in downstream systems. Proceedings of the
National Academy of Sciences. 2017, 114 (37): P. 9770–
9778. https://doi.org/ 10.1073/pnas.1619807114
Motovilov Yu., Gottschalk L., Engeland K., Belokurov A.
ECOMAG – regional model of hydrological cycle.
Application to the NOPEX region. Department of
Geophysics, University of Oslo, 1999: 88.
Omani N., Srinivasan R., Karthikeyan R., Smith P. Hy-
drological modeling of highly glacierized basins (An-
des, Alps, and Central Asia). Water. 2017, 9 (2): 111.
https://doi.org/ 10.3390/w9020111
Pellicciotti F., Bauder A., Parola M. Effect of glaciers on
streamflow trends in the Swiss Alps. Water Resourc-
es Research. 2010, 46 (10): 1–16. https://doi.org/
10.1029/2009WR009039
Postnikova T., Rybak O., Gubanov A., Zekollari H., Huss
M., Shahgedanova M. Debris cover effect on the evolu-
tion of Northern Caucasus glaciers in the 21st century.
Frontiers in Earth Science. 2023, 11 (1): 1–22. https://
doi.org/ 10.3389/feart.2023.1256696
Rafiq M., Mishra A. Investigating changes in Himalayan
glacier in warming environment: a case study of Kola-
hoi glacier. Environmental Earth Sciences. 2016, 75:
1–9. https://doi.org/ 10.1007/s12665-016-6282-1
Rahman K., Maringanti C., Beniston M., Widmer F., Ab-
baspour K., Lehmann A. Streamflow modeling in a
highly managed mountainous glacier watershed using
SWAT: the Upper Rhone River watershed case in Swit-
zerland. Water resources management. 2013, 27 (2):
323–339. https://doi.org/ 10.1007/s11269-012-0188-9
Rets E. P., Durmanov I. N., Kireeva M. B. Peak runoff in the
north Caucasus: Recent trends in magnitude, varia-
tion and timing. Water Resources. 2019, 46 (1): 56–66.
https://doi.org/ 10.1134/S0097807819070157.
Rets E. P., Durmanov I. N., Kireeva M. B., Smirnov A. M.,
Popovnin V. V. Past ‘peak water’ in the North Cauca-
sus: Deglaciation drives a reduction in glacial runoff
impacting summer river runoff and peak discharges.
Climatic Change. 2020, 163 (4): 2135–2151. https://
doi.org/ 10.1007/s10584-020-02931-y
Rets E., Kireeva M. Hazardous hydrological processes in
mountainous areas under the impact of recent climate
change: case study of Terek River basin. IAHS Publ.
2010, 340: 126–134.
RGI 6.0 Consortium, 2017. Randolph Glacier Inven-
tory – A Dataset of Global Glacier Outlines, Version
6.0. Boulder, Colorado USA. NSIDC: National Snow
and Ice Data Center. Retrieved from: https://nsidc.

ЛЁД И СНЕГ том 64 № 2 2024
188 КОРНИ ЛОВА и др.
org/data/nsidc-0770/versions/6 (Last access: 26 Feb-
ruary 2023). https://doi.org/ 10.5067/f6jmovy5navz
Santer B. D., Wigley T. M. L., Boyle J. S., Gaffen D. J.,
Hnilo J. J., Nychka D., Parker D. E., Taylor K. E. Sta-
tistical significance of trends and trend differences.
Journ. of Geophys. Research. 2000, 105 (6): 7337–
7356. https://doi.org/ 10.1029/1999JD901105
Shahgedanova M., Hagg W., Zacios M., Popovnin V. An As-
sessment of the recent past and future climate change,
glacier retreat, and runoff in the caucasus region us-
ing dynamical and statistical downscaling and HBV-
ETH hydrological model. Regional Aspects of Cli-
mate-Terrestrial-Hydrologic Interactions in Non-bo-
real Eastern Europe. 2009: 63–72. https://doi.org/
10.1007/978-90-481-2283-7_8
Singh V., Jain S. K., Shukla S. K. Glacier change and gla-
cier runoff variation in the Himalayan Baspa River ba-
sin. Journ. of Hydrology. 2021, 593: 125918 https://
doi.org/ 10.1016/j.jhydrol.2020.125918
Tashilova A., Ashabokov B., Kesheva L., Teunova N. Anal-
ysis of climate change in the Caucasus region: End of
the 20th – Beginning of the 21st Century. Climate.
2019, 7 (11). https://doi.org/ 10.3390/cli7010011
Tielidze L. G., Wheate R. D. The Greater Caucasus Gla-
cier Inventory (Russia, Georgia and Azerbaijan). The
Cryosphere. 2018, 12 (1): 81–94. https://doi.org/
10.5194/tc-12-81-2018
Tielidze L. G., Jomelli V., Nosenko G. A. Analysis of Re-
gional Changes in Geodetic Mass Balance for All
Caucasus Glaciers over the Past Two Decades. At-
mosphere. 2022, 13 (2): 256. https://doi.org/ 10.3390/
atmos13020256
Toropov P. A., Aleshina M. A., Grachev A. M. Large-scale
climatic factors driving glacier recession in the Great-
er Caucasus, 20th – 21st century. International Journ.
of Climatology. 2019, 39 (12): 4703–4720. https://doi.
org/ 10.1002/joc.6101
Vacco D. A., Alley R. B., Pollard D. Glacier advance and
stagnation caused by rock avalanches. Earth Plan-
et. Sc. Lett. 2010, 294: 123–130. https://doi.org/
10.1016/j.epsl.2010.03.019
Verhaegen Y., Huybrechts P., Rybak O. and Popovnin V.
Modelling the evolution of Djankuat Glacier, North
Caucasus, from 1752 until 2100 CE. The Cryosphere.
2020, 14 (11): 4039–4061. https://doi.org/ 10.5194/
tc-14-4039-2020
Zekollari H., Huss M., Farinotti D. Modelling the future
evolution of glaciers in the European Alps under
the EURO-CORDEX RCM ensemble. The Cry-
osphere. 2019, 13 (4): 1125–1146. https://doi.org/
10.1029/2019gl085578