СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ИСПАРЕНИЯ В АКВАТОРИИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ ДЛЯ РАСЧЕТОВ ВОДНОГО БАЛАНСА

Аннотация

Усовершенствование методов расчета водного баланса для крупных замкнутых бассейнов, таких как Каспийское море, требует проверки традиционных подходов с использованием современных глобальных баз данных. В данном исследовании представлен сравнительный анализ трех вариантов оценки испарения для акватории Каспийского моря за период 1990–2020 гг. Первый вариант основан на стандартной методологии Государственного океанографического института (ГОИН), где испарение рассчитывается с использованием эмпирических формул, основанных на метеорологических наблюдениях с пяти ключевых прибрежных станций. Второй вариант воспроизводит алгоритм ГОИНа, но использует данные реанализа ERA5, интерполированные к местоположениям тех же станций, в качестве входных параметров используются ветер, температура и влажность. Третий вариант использует прямое испарение, полученное из данных реанализа ERA5, где этот параметр является результатом схемы поверхности суши H-TESSEL, описывающей турбулентный перенос тепла и влаги. Показано, что традиционная методология, предоставляющая точечные оценки, чувствительна к неоднородности распределения метеорологических элементов и к систематическим ошибкам прибрежных измерений. В отличие от этого, ERA5, благодаря ассимиляции спутниковых данных и глобальной сеточной структуре, обеспечивает пространственно непрерывные поля испарения, включая прямой расчет испарения с открытых водных поверхностей. Статистический анализ показывает, что традиционный метод ГОИНа систематически переоценивает годовое испарение (до 1535 мм/год на станции "Тюлений") и демонстрирует более высокую дисперсию и положительную асимметрию по сравнению с подходами, основанными на ERA5. Наилучшая сходимость между всеми тремя методами наблюдается на станции "Огурчинский" на востоке Южного Каспия, в то время как наибольшие расхождения наблюдаются на западных прибрежных станциях (среднеквадратичная ошибка превышает 1100 мм между методами 1 и 2). Корреляция между методом ГОИНа с входными данными ERA5 и прямым испарением ERA5 достигает 0,55–0,82, что подтверждает систематические ошибки в наземных наблюдениях, вызванные, вероятно, переносом сухих континентальных воздушных масс из Центральной Азии при восточном ветре. Вырисовывается четкая географическая закономерность. Сходимость методов постепенно ухудшается от восточного берега Южного Каспийского моря к западному, отражая региональные особенности атмосферной циркуляции. Выявленные расхождения между эмпирическим методом ГОИНа и физически обоснованным реанализом ERA5 подчеркивают необходимость тщательной проверки обоих подходов перед обновлением оперативных расчетов водного баланса Каспийского моря. Сравнительный анализ трех вариантов позволяет количественно оценить расхождения между эмпирическим и физическим подходами, определить области их применения и потенциал использования данных реанализа для уточнения долгосрочных рядов испарения, что имеет решающее значение для надежной реконструкции водного баланса Каспийского моря.