Сценарный анализ социально-экономических и климатических изменений нагрузки и удержания биогенных веществ в водосборе реки Преголи (Юго-Восточная Балтика): взгляд на начало XXI века

В ходе исследования был проанализирован трансграничный водосборный бассейн реки Преголи, охватывающий как польскую, так и российскую части, с использованием гидрологического модуля HYPE и модели расчета нагрузок и удержания биогенных веществ FyrisNP. Результаты выявили значительные пространственные различия в характеристиках удержания биогенных веществ. Оценка данных показывает, что в начале XXI века биогенная нагрузка из польской части водосбора значительно выше, чем из российской части. Моделирование, основанное на климатических прогнозах на 2041–2060 гг., но с учетом нынешней нагрузки по биогенным веществам, показало значительный уровень неопределенности в изменениях экспорта биогенных веществ в Балтийское море. Диапазон для общего азота составлял от –10 % до +27 %, а для общего фосфора — от –29 % до –10 %. Модельные расчёты, основанные на различных социально-экономических сценариях и текущих климатических условиях, показали, что при сохранении нынешних тенденций экспорт биогенных веществ увеличится лишь незначительно (3 % для общего азота и общего фосфора). Если планы социально-экономического роста польских и российских органов местного самоуправления будут реализованы, включая расширение сельского хозяйства в Калининградской области, произойдет значительный рост экспорта биогенных веществ (78 % для азота общего и 55 % для фосфора общего).

1. Горбунова Ю.А., Чубаренко Б.В., Домнин Д.А. Биогенная нагрузка на водосборный бассейн реки Преголи от антропогенных источников // Известия КГТУ. 2017. № 47. С. 34–45.

2. Зотов С.И. Моделирование состояния геосистем: моногр. Калининград: Изд-во КГУ, 2001. 237 с.

3. Александров С.В., Горбунова Ю.А. Биогенная нагрузка на Вислинский залив со стоком реки Преголя // Вода: химия и экология. 2010. № 1(19). С. 4–8.

4. Горбунова Ю.А. Поступление биогенных веществ с водосборного бассейна реки Преголи в Вислинский залив // Вестник Российского государственного университета им. И. Канта. 2010. № 1. С. 87–93. doi:10.5922/2223-2095-2010-1-13

5. HELCOM. BASE project 2012–2014. Assessment and quantification of nutrient loads to the Baltic Sea from Kaliningrad Oblast and transboundary rivers and the evaluation of their sources. HELCOM, 2014. 202 p.

6. Hesse С., Krysanova V., Stefanova A., Bielecka M., Domnin D. Assessment of climate change impacts on water quantity and quality of the multi-river Vistula Lagoon catchment // Hydrological Sciences Journal. 2015. 60 (5). P. 890–911. doi:10.1080/02626667.2014.967247

7. Чубаренко, Б. В., Кондратьев С.А., Брюханов А.Ю. Биогенная нагрузка на Балтийское море с российской территории водосборов Калининградского/Вислинского и Куршского заливов // Известия Русского географического общества. 2017. Т. 149, № 4. С. 69–84.

8. Rozynski G., Bielecka M., Margonski P. et al. The management story of the Vistula Lagoon (Chapter 8). Coastal Lagoons in Europe / Ed. by Ana I. Lillebo, Per Stalnacke, Geoffrey D. Gooch. London: IWA Publishing Alliance House. 2015. P. 67–77.

9. Горбунова Ю.А., Домнин Д.А., Чубаренко Б.В. Анализ сценариев развития агропромышленного сектора в водосборном бассейне реки Преголи как определяющего фактора биогенной нагрузки // Известия КГТУ. 2015. № 39. С. 11–19.

10. Meier H.E.M., Hordoir R., Andersson H.C. et al. Modeling the combined impact of changing climate and changing nutrient loads on the Baltic Sea environment in an ensemble of transient simulations for 1961–2099 // Climate Dynamics. 2012. 39. P. 2421–2441. doi:10.1007/s00382-012-1339-7

11. Arheimer B., Dahné J., Donnelly C. Climate change impact on riverine nutrient load and land-based remedial measures of the Baltic Sea action plan // Ambio. 2012. 41. P. 600–612. doi:10.1007/s13280-012-0323-0

12. Piniewski M., Kardel I., Giełczewski M., Marcinkowski P., Okruszko T. Climate change and agricultural development: adapting Polish agriculture to reduce future nutrient loads in a coastal watershed // Ambio. 2013, 43(5), P. 644–60. doi:10.1007/s13280-013-0461-z

13. Meier M.H.E., Andersson H.C., Arheimer B. et al. Comparing reconstructed past variations and future projections of the Baltic Sea ecosystem — first results from multi-model ensemble simulations // Environmental Research Letters. 2012. 7. 034005. doi:10.1088/1748-9326/7/3/034005

14. Силич М.В. Водный баланс залива в кн. Гидрометеорологический режим Вислинского залива / под ред. Н.Н. Лазаренко, А. Маевского. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1971. С. 143–172.

15. Chubarenko B., Domnin D., Navrotskaya S. et al. Transboundary Lagoons of the Baltic Sea (Chapter 6). The Diversity of Russian Estuaries and Lagoons Exposed to Human Influence, Estuaries of the World / Ed. by R. Kosyan. Switzerland: Springer International Publishing, 2017. P. 149–191. doi:10.1007/978-3-319-43392-9_6333

16. Aleksandrov S.V. Long-term variability of the trophic status of the Curonian and Vistula Lagoons of the Baltic Sea // Inland Water Biology. 2009. Vol. 2, N 4. P. 319–326. doi:10.1134/S1995082909040051

17. Aleksandrov S.V. Long-Term Changes in the Primary Production of Phytoplankton in the Ecosystem of the Vistula Lagoon of the Baltic Sea // Inland Water Biology. 2024. Vol. 17, N 1. P. 37–47. doi:10.1134/S1995082924010036

18. Показатели работы канализационной сети Калининградской области в 2014 г. Статистический сборник. Калининград: Федеральная служба государственной статистики, 2015. 156 с.

19. Statistical Yearbook of Warmińsko-Mazurskie Voivodship 2014. Olsztyn: Statistical Office in Olsztyn, 2015. 346 p.

20. Lindström G., Pers C., Rosberg J., Strömqvist J., Arheimer B. Development and testing of the HYPE (Hydrological Predictions for the Environment) water quality model for different spatial scales // Hydrology Research. 2010. 41 (3–4), P. 295–319.

21. Donnelly C., Dahne´ J., Rosberg J. et al. High-resolution, large-scale hydrological modelling tools for Europe // Proc. 6th World Friend Conf. IAHS Publication. 2010. Fez, Morocco, Oct 2010, P. 340.

22. Hundecha Y., Arheimer B., Donnelly C., Pechlivanidis I. A regional parameter estimation scheme for a pan-European multi-basin model // Journal of Hydrology: Regional Studies. 2016. 6. P. 90–111. doi:10.1016/j.ejrh.2016.04.002

23. Domnin D., Chubarenko B., Capell R. Formation and Re-Distribution of the River Runoff in the Catchment of the Pregolya River. The Handbook of Environmental Chemistry. Springer International Publishing. 2018, 65 AG, P. 269–284. doi:10.1007/698_2017_97

24. Nash J.E., Sutcliffe J.V. River flow forecasting through conceptual models, Part I — A discussion of principles // Journal of Hydrology. 1970. 10. P. 282–290.

25. Hansson K., Wallin M., Djodjic F. & Lindgren G. The FyrisNP model. technical description. Uppsala: Dept. of Aquatic Science and Assessment SLU, 2008. 17p.

26. Chubareko B., Domnin D., Domnina A. et al. Assessment of nutrient load from Mamonovka River catchment using modeling tool FYRIS: Building capacity within environmental monitoring to produce pollution load data from different sources for e. g. HELCOM pollution load compilations. Scientific Report on Project BaltHazAR Phase II. Kaliningrad, 2012. 54 p.

27. Электронные базы данных Территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Калининградской области. URL: http://kaliningrad.gks.ru (дата обращения: 12.10.2018).

28. Electronic databases of the Statistical Office in Olsztyn. URL: http://olsztyn.stat.gov.pl (дата обращения: 14.10.2018).

29. Калининградская область и Варминско-мазурское воеводство в числах: стат. сб Федер. служба гос. статистики, Территор. орган Федер. службы госстатистики по Калинингр. обл., Стат. упр. в Ольштыне. Ольштын: Полиграф. отд. Стат. упр., 2013. 40 с.

30. Сельское хозяйство Калининградской области. Статистический сборник. Калининград: Федеральная служба гос. статистики, 2014. 156 с.

31. Statistical Yearbook of Agriculture 2014. Warszawa: Central Statistical Office, 2015. 470 p.

32. Сельские населённые пункты. Статистический сборник. Калининград: Федеральная служба государственной статистики, 2014. 256 с.

33. Внесение удобрений и проведение работ по химической мелиорации земель в 2014. Статистический сборник. Калининград: Федеральная служба государственной статистики, 2014. 22с.

34. Population projection for Poland 2008–2035. Warszawa: Central Statistical Office, 2009. 328 p.

35. Nutrient Loads to the Swedish Marine Environment in 2006. Sweden’s Report for HELCOM’s Fifth Pollution Load Compilation. Stockholm: Naturvardsverket, 2009. 94 p.

36. Poulsen H.D., Børsting C.F., Rom H.B., Sommer S.G. Kvælstof, fosfor og kalium i husdyrgødning — normtal 2000. DJF rapport Nr. 36. Husdyrbrug, 2001. 152 p.

37. Bias-adjusted re-analysis dataset from the European Watch Project. URL: http://www.euwatch.org/data_availability, ftp European project (дата обращения: 10.11.2018).

38. RFData. URL: forceDATA@ftp.iiasa.ac.at (дата обращения: 15.11.2018).

39. Chemical measurements in the Baltic Sea: Guidelines on quality assurance / Ed. By E. Lysiak-Pastuszak and M. Krysell. ICES, 2004, № 35, 149 p.

40. Koroleff F. Determination of dissolved inorganic phosphorus and total phosphorus. Method for sampling and analisis of physical, chemical and biological parameters. Cooperative research report. ICES. 1972, Series A, 29, P. 44–49.

41. Valderrama J.C. The simultaneous analyses of total nitrogen and total phosphorus in natural water // Marine Chemistry. 1981. Vol. 10. P. 109–122.

42. Bartosova A., Capell R., Olesen J.E. et al. Future socioeconomic conditions may have a larger impact than climate change on nutrient loads to the Baltic Sea // Ambio. 2019. 48. P. 1325–1336. doi:10.1007/s13280-019-01243-5

43. Højberg A.L., Hansen A.L., Wachniew P. et al. Review and assessment of nitrate reduction in groundwater in the Baltic Sea Basin // Journal of Hydrology: Regional Studies. 2017. Vol. 12. P. 50–68. doi:10.1016/j.ejrh.2017.04.001

44. Olesen J.E., Børgesen C.D., Hashemi F. et al. Nitrate leaching losses from two Baltic Sea catchments under scenarios of changes in land use, land management and climate // Ambio. 2019. 48(11). P. 1252–1263. doi:10.1007/s13280-019-01254-2