Географы МГУ с 2018 года ведут работы на реках Москвы, где создана уникальная для городов России сеть гидролого-геохимического мониторинга. На 7 автоматических станциях контроля уровня, расхода и мутности воды на реках бассейна Сетуни, равномерно расположенных по длине самой реки, а также на четырех ее ключевых притоках – реках Сетуньке, Алешинке, Навершке и Раменке – ведется непрерывный высокочастотный контроль речного стока. Это дало возможность впервые оценить отклик водного, руслового и химического режима рек на экстремальные осадки, частота которых в Москве растет. Результаты исследования опубликованы в журнале Theoretical and Applied Climatology.

В исследовании было показано, что за последние 20 лет увеличивается интенсивность выпадения коротких ливней, отмечается рост абсолютного годового суточного максимума осадков. Для более детального изучения взяты случаи интенсивных ливней в Москве 29–30 мая 2020 г. и 28–29 июня 2021 г. (более 60 мм за два дня в обоих случаях). Для этих периодов была проведена симуляция атмосферных условий моделью COSMO-CLM с блоком детального описания городской поверхности TERRA-URB с шагом сетки в 1 км. В 2021 году ливневые осадки 28 июня сформировали на водосборе р. Сетуни дождевой паводок, вдвое превзошедший весеннее половодье по максимальному расходу.

Ученые высчитали, что при сильных осадках уже через 6–8 часов в реке наблюдается максимум стока, что связано с большим количеством непроницаемых поверхностей в бассейне. Для сравнения, на ненарушенных реках сходного размера это время оценивается величиной в несколько суток. Столь быстрое добегание воды до реки приводит к стремительным затоплениям приречных пространств и сопровождается разрушениями инфраструктуры парков, расположенных в долинах рек.

«Городская среда обладает сложным сочетанием застройки, антропогенно измененных поверхностей и системы ливневок. Это оказывает влияние на характер сильных осадков в городе и, как следствие, на интенсивные паводки и затопления, приводящие к значительному ущербу. Сильнее всего изменения сказываются на малых реках, целиком протекающих в городской черте. Эти реки сегодня имеют совершенно особый, не похожий на естественный, режим», – рассказал один из авторов работы, доцент кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ Сергей Чалов.

В периоды выпадения сильных дождей доказано увеличение мутности речных вод и смыва загрязняющих веществ в реки с городских улиц и дорог. Определены 3 группы веществ, различающихся по отклику на экстремальные осадки. Первая группа – это соединения, содержание которых уменьшается с увеличением расхода воды в реке. Сюда относятся основные компоненты химического состава речных вод – кальций, магний, гидрокарбонаты, сульфаты. В эту же группу входит и широкий спектр металлов (Li, B, Cr, As, Br и Sr). Вторая группа – вещества, концентрации которых, наоборот, растут вместе с расходом воды. Это соединения азота и фосфора, а также ряд микроэлементов и тяжелых металлов (Mn, Cs, Cd, Al). Наконец, последняя группа – это элементы, концентрация растворенных форм которых остается стабильной в период дождевых паводков. Сюда относятся Cu, Zn, Mo, Sn, Pb, Ba, La, Cs, U. Для контроля уровня загрязнения городских рек наиболее важным будет являться контроль второй из выявленных групп загрязнителей.

Источник: МГУ имени М. В. Ломоносова.