Email this article Water budget of the Caspian Sea by numerical experiments with ocean circulation model INMIO-CICE in the last glacial maximum and pre-industrial period
- Authors: Morozova P.A.1, Ushakov K.V.2,3, Semenov V.A.1,3,4, Volodin E.M.5
-
Affiliations:
- Institute of Geography, Russian Academy of Sciences
- Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences
- Water Problems Institute, Russian Academy of Sciences
- Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences
- Marchuk Institute of Numerical Mathematics, Russian Academy of Sciences
- Issue: Vol 515, No 2 (2024)
- Pages: 282-288
- Section: OCEANOLOGY
- Submitted: 15.10.2024
- Accepted: 15.10.2024
- Published: 15.10.2024
- URL: https://journal-vniispk.ru/2686-7397/article/view/266246
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2686739724040131
- ID: 266246
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription Access
Abstract
We used the hydrodynamic model of the Caspian Sea, INMIO-CICE, to calculate equilibrium river runoff and evaporation from the sea surface over a wide range of sea levels (from –85 to +50 m asl) for different climatic conditions: the Last Glacial Maximum (about 21kyr) and pre-industrial climate (~1850 CE). Data from the climate model INMCM4.8 were used as boundary conditions. It was found that to maintain sea level at 35–50 m asl, corresponding to the maximum values of the Khvalynian transgression, a river runoff of about 400 km3/year was required in the Last Glacial Maximum. In the Last Glacial Maximum evaporation from the sea surface decreased by 105–170 mm (12–22%), and precipitation, according to the INMCM4.8 model, by 50–70 mm (15–30%). This caused the equilibrium runoff to decrease by about 10–20% compared to pre-industrial conditions. Smaller absolute and relative changes correspond to lower sea levels. The maximum decrease in evaporation occurred at 5 m asl.
About the authors
P. A. Morozova
Institute of Geography, Russian Academy of Sciences
Author for correspondence.
Email: morozova_polina@mail.ru
Russian Federation, Moscow
K. V. Ushakov
Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences; Water Problems Institute, Russian Academy of Sciences
Email: morozova_polina@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow
V. A. Semenov
Institute of Geography, Russian Academy of Sciences; Water Problems Institute, Russian Academy of Sciences; Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences
Email: morozova_polina@mail.ru
Academician of the RAS
Russian Federation, Moscow; Moscow; MoscowE. M. Volodin
Marchuk Institute of Numerical Mathematics, Russian Academy of Sciences
Email: morozova_polina@mail.ru
Russian Federation, Moscow
References
- Арпе К., Бенгтссон Л., Голицын Г.С., Мохов И.И., Семенов В.А., Спорышев П.В. Анализ и моделирование изменений гидрологического режима в бассейне Каспийского моря // ДАН. 1999. Т. 366. № 2. С. 248–252.
- Курбанов Р.Н., Беляев В.Р., Свистунов М.И., Бутузова Е.А., Солодовников Д.А., Таратунина Н.А., Янина Т.А. Новые данные о возрасте раннехвалынской трансгрессии Каспийского моря // Известия РАН. Серия географическая. 2023. Т. 87. № 3. С. 403–419.
- Устья рек каспийского региона: история формирования, современные гидролого-морфологические процессы и опасные гидрологические явления. Михайлов В.Н. (ред.). М.: ГЕОС, 2013. 700 с.
- Водный баланс и колебания уровня Каспийского моря: моделирование и прогноз. Нестеров Е.С. (ред.). М.: Триада ЛТД, 2016. 378 с.
- Морозова П.А. Влияние Скандинавского ледника на климатические условия восточно-европейской равнины по данным численного моделирования проекта PMIP II // Лед и снег. 2014. № 1 (125). С. 113–124.
- Морозова П.А., Ушаков К.В., Семенов В.А., Володин Е.М. Водный баланс Каспийского моря в эпоху последнего ледникового максимума по данным экспериментов с математическими моделями // Водные ресурсы. 2021. Т. 48. № 6. С. 601–608.
- Николаева Р.В., Бортник В.Н. Характеристики межгодовой и сезонной изменчивости составляющих водного баланса и уровня Каспийского моря за период его современного повышения // Водные ресурсы. 1994. Т. 21. № 4/5. С. 410–414.
- Панин А.В., Сидорчук А.Ю., Украинцев В.Ю. Вклад талых ледниковых вод в формирование стока Волги в последнюю ледниковую эпоху // Водные ресурсы. 2021. T. 48. № 6. С. 656–663.
- Сидорчук А.Ю., Панин А.В., Украинцев В.Ю. Оценка годового стока Волги в позднеледниковье по данным о размерах палеорусел // Водные ресурсы. 2021. Т. 48. № 6. С. 643–655.
- Fadeev R., Ushakov K., Tolstykh M., Ibrayev R. Design and development of the SLAV–INMIO-CICE coupled model for seasonal prediction and climate research // Rus. Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling. 2018. 33(6). P. 333–340.
- Gelfan A., Panin A., Kalugin A., Morozova P., Semenov V., Sidorchuk A., Ukraintsev V., Ushakov K. Hydroclimatic processes as the primary drivers of the Early Khvalynian transgression of the Caspian Sea: new developments // Hydrol. Earth Syst. Sci. 2024. 28. P. 241–259.
- Hunke E.C., Lipscomb W.H., Turner A.K., Jeffery N., Elliott S. CICE: the Los Alamos Sea Ice Model Documentation and Software User’s Manual Version 5. LA-CC-06–012. Technical Report.
- Ibrayev R.A., Khabeev R.N., Ushakov K.V. Eddy-resolving 1/10° model of the World Ocean // Izv. Atmos. and Ocean Phys. 2012. 48. P. 37–46.
- Kageyama M., Harrison S.P., Kapsch M.-L., Lofverstrom M., Lora J.M., Mikolajewicz U., Sherriff-Tadano S., Vadsaria T., Abe-Ouchi A., Bouttes N., Chandan D., Gregoire L.J., Ivanovic R.F., Izumi K., LeGrande A.N., Lhardy F., Lohmann G., Morozova P.A., Ohgaito R., Paul A., Peltier W.R., Poulsen C.J., Quiquet A., Roche D.M., Shi X., Tierney J.E., Valdes P.J., Volodin E., Zhu J. The PMIP4 Last Glacial Maximum experiments: preliminary results and comparison with the PMIP3 simulations // Clim. Past. 2021. 17. P. 1065–1089.
- Kalmykov V.V., Ibrayev R.A., Kaurkin M.N., Ushakov K.V. Compact Modeling Framework v3.0 for high-resolution global ocean–ice–atmosphere models // Geosci. Model Dev. 2018. 11(10). P. 3983–3997.
- Kalugin A., Morozova P. Hydrometeorological Conditions of the Volga Flow Generation into the Caspian Sea during the Last Glacial Maximum // Climate. 2023. 11(2). 36.
- Ushakov K.V., Ibrayev R.A. Assessment of mean world ocean meridional heat transport characteristics by a high-resolution model // Rus. J. Earth. Sci. 2018. V. 18. P. ES1004.
- Volodin E.M., Mortikov E.V., Kostrykin S.V., Galin V.Ya., Lykossov V.N., Gritsun A.S., Diansky N.A., Gusev A.V., Iakovlev N.G., Shestakova A.A., Emelina S.V. Simulation of the modern climate using the INMCM48 climate model // Russ. J. Numer. Anal. M. 2018. V. 33. P. 367–374.
- Yanina T.A, Sorokin V., Bezrodnykh Yu., Romanyuk B. Late Pleistocene climatic events reflected in the Caspian Sea geological history (based on drilling data) // Quat. Int. 2018. V. 465. part A. P. 130–141.
Supplementary files
