Географы Московского государственного университета впервые оценили опасность наводнений и качество воды в столичных реках при выпадении экстремальных осадков, частота которых в Москве заметно выросла из-за глобальных изменений климата. Также выявлена группа растворённых химических веществ, концентрация которых увеличивается во время сильных ливней.
Специалисты географического факультета МГУ с 2018 года ведут работы на московских реках. Уникальная для городов России сеть гидролого-геохимического мониторинга, состоящая из семи автоматических станций контроля уровня, расхода и мутности воды, создана на Сетуни и четырёх её ключевых притоках (Сетуньке, Алёшинке, Навершке и Раменке). Она дала возможность впервые оценить отклик водного, руслового и химического режима рек на экстремальные осадки.
Сильная гроза над Москвой. Фото: Андрей Миронов, участник конкурса РГО "Самая красивая страна"
В исследовании, опубликованном в журнале Theoretical and Applied Climatology, показано, что в последние 20 лет в столичном регионе отмечается рост интенсивности выпадения коротких ливней и абсолютного годового суточного максимума осадков. Для более детального изучения вопроса были взяты примеры интенсивных ливней в Москве 29–30 мая 2020 года и 28–29 июня 2021 года. В обоих случаях за два дня выпало более 60 мм осадков. В 2021 году ливневые осадки 28 июня сформировали на водосборе реки Сетуни дождевой паводок, вдвое превзошедший по максимальному расходу весеннее половодье.
Учёные определили, что при сильных осадках максимум речного стока в городе наблюдается уже через шесть-восемь часов. Это в два с лишним раза быстрее, чем на реках сходного размера вне городской черты, где волна наводнения образуется лишь через несколько суток. Подобный эффект связан с большим количеством непроницаемых поверхностей в городе. Столь быстрое поступление воды в городские реки приводит к стремительным затоплениям приречных пространств и сопровождается разрушениями инфраструктуры парков, расположенных в долинах рек.
Парк в пойме реки Городни в Москве. Фото: Андрей Котов, участник конкурса РГО "Самая красивая страна"
— Городская среда обладает сложным сочетанием застройки, антропогенно изменённых поверхностей и системы ливнёвок. 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, непохожий на естественный, режим, — отметил один из авторов работы, доцент кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ Сергей Чалов.
В периоды выпадения сильных дождей происходит увеличение мутности речных вод и смыв загрязняющих веществ с городских улиц и дорог. Географы МГУ определили три группы загрязнителей воды, 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, а также литий, бор, хром, мышьяк, бром и стронций. Вторая группа — вещества, концентрации которых, наоборот, растут вместе с расходом воды. Это соединения азота и фосфора, а также марганец, цезий, кадмий, алюминий. Наконец, последняя группа — это элементы, концентрация растворённых форм которых остаётся стабильной в период дождевых паводков. Сюда относятся медь, цинк, молибден, олово, свинец, барий, лантан, цезий, уран. Как следствие, наиболее важным для контроля уровня загрязнения воды городских рек является наблюдение за второй из выявленных групп загрязнителей.
Во время дождя в усадьбе Остафьево. Фото: Анна Ростовцева, участница конкурса РГО "Самая красивая страна"
Основой для научной работы стали долгосрочные наблюдения на близлежащих метеостанциях, результаты региональной климатической модели COSMO-CLM и подробные данные гидрологического мониторинга и мониторинга качества воды. Исследование показывает, что изучение совокупного воздействия изменений климата и урбанизации на наводнения и качество воды в городской зоне Москвы является ключевой задачей в области управления водными ресурсами.