Реконструкция климата и оледенения Эльбруса в XV–XXI вв. на основе данных моделирования CMIP6

Цель работы — создание долговременных рядов температуры воздуха и атмосферных осадков за XV–XXI вв. для дальнейшей оценки динамики оледенения Эльбруса с помощью гляциологической модели. В качестве исходной информации применялись ряды глобальных климатических моделей проекта CMIP6 за период 1466–2100 гг. Проведены статистические оценки соответствия модельных рядов различным видам данных наблюдений и палеореконструкций: метеорологическим измерениям на сетевых метеостанциях, результатам дендрохронологических реконструкций температуры воздуха и осадков, восстановленному ряду аккумуляции снега на Западном плато Эльбруса по данным ледяного керна. Сравнение показало, что модельные данные за XV–XIX вв. могут быть сопоставимы с данными реконструкций на временных масштабах не менее десятилетий. По совокупности критериев за разные периоды сравнения наилучшее соответствие с данными наблюдений и реконструкций получено для моделей INM-CM4-8 и ACCESS-ESM1-5. Систематические погрешности устранены методом линейной коррекции на основе среднемесячных поправок с учетом данных наблюдений на метеостанции Терскол. Показано, что амплитуда колебаний температуры воздуха и атмосферных осадков, а также баланса массы ледников по модельным данным CMIP6 значительно ниже, чем по данным реконструкций. Получено, что баланс массы Эльбруса, рассчитанный с помощью простых регрессионных соотношений на основе только данных о температуре воздуха и атмосферных осадках в некоторые периоды XIX–XX вв. не согласуется с данными реконструкций колебаний ледников.

климатические проекции, реконструкция климата, климатические модели, проект CMIP6, Эльбрус, баланс массы ледников,

1. Володин Е.М., Дианский Н.А., Гусев А.В. Модель земной системы INMCM4: воспроизведение и прогноз климатических изменений в 19–21 веках // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49. № 4. С. 379–400.

2. Долгова Е.А., Мацковский В.В., Соломина О.Н., Рототаева О.В., Носенко Г.А., Хмелевской И.Ф. Реконструкция баланса массы ледника Гарабаши (1800– 2005 гг.) по дендрохронологическим данным // Лёд и Снег. 2013. Т. 53. № 1. С. 34–42. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2013-1-34-42

3. Дюргеров М.Б., Поповнин В.В. Реконструкция баланса массы, пространственного положения и жидкого стока ледника Джанкуат со второй половины ХIХ в. // Материалы гляциологических исследований. 1981. Вып. 40. С. 73–82.

4. Корнева И.А., Рыбак О.О., Рыбак Е.А. Коррекция модельных климатических данных для моделирования горных ледников центрального Кавказа // Системы контроля окружающей среды. 2024. Т. 55. № 1. С. 9–22.

5. Корнева И.А., Рыбак О.О., Сатылканов Р.А. Климатические проекции для центрального и внутреннего Тянь-Шаня на основе данных CORDEX // Фундаментальная и прикладная климатология. 2023. Т. 9. № 2. С. 133–164.

6. Кренке А.Н., Ходаков В.Г. О связи поверхностного таяния ледников с температурой воздуха // Материалы гляциологических исследований. 1966. Вып. 12. С. 153–163.

7. Kренке А.Н., Попова В.С. Реконструкция изменений баланса массы ледников Kазбека по метеорологическим данным // Материалы гляциологических исследований. 1974. Вып. 24. C. 264–273.

8. Михаленко В.Н., Кутузов С.С., Лаврентьев И.И., Торопов П.А. Ледники и климат Эльбруса. М. - СПб.: Нестор-История, 2020. 327 с.

9. Рототаева О.В., Тарасова. Л.Н. Реконструкция баланса массы ледника Гарабаши за последнее столетие // Материалы гляциологических исследований. 2000. Вып. 88. C. 16–26.

10. Соломина О.Н., Бушуева И.С., Кудерина Т.М., Мацковский В.В., Кудиков А.В. К голоценовой истории ледника Уллукам // Лёд и Снег. 2012. Вып. 52 (1). С. 85–94.

11. Торопов П.А., Шестакова А.А., Ярынич Ю.И., Кутузов С.С. Моделирование орографической составляющей осадков на примере Эльбруса // Лёд и Снег. 2022. Т. 62. № 4. С. 485–503. https://doi.org/10.31857/S2076673422040146

12. Чернов Р.А., Кудиков А.В., Вшивцева Т.В., Осокин Н.И. Оценка поверхностной абляции и баланса массы ледника Восточный Грёнфьорд (Западный Шпицберген) // Лёд и Снег. 2019. Т. 59. № 1. С. 59–66. https://doi.org/10.15356/2076-6734-2019-1-59-66

13. Akkemik U., Aras A. Reconstruction (1689–1994 AD) of April-August Precipitation in the Southern Part of Central Turkey // International Journal of Climatology. 2005. V. 25. № 4. P. 537–548.

14. Allen M., Frame D., Kettleborough J., Stainforth D. Model Error in Weather and Climate Forecasting. Cambridge University Press, 2006. P. 391–427.

15. Alexandrin M.Y., Solomina O.N., Darin A.V. Variations of Heat Availability in the Western Caucasus in the Past 1500 Years Inferred from a High-Resolution Record of Bromine in the Sediment of Lake Karakel // Quaternary International. 2023. V. 664. P. 20–32.

16. Charnay V., Lowry D.P., Keller E.D., Sood A. Evaluation of Regional Climate Features over Antarctica in the PMIP Past 1000 Experiment and Implications for 21st-Century Sea Level Rise // EGUsphere [preprint]. 2024. P. 2024–3638. https://doi.org/10.5194/egusphere-2024-3638

17. Committee on Surface Temperature Reconstructions for the Last 2,000 Years et al. Surface Temperature Reconstructions for the Last 2,000 Years. National Academies Press, 2006.

18. Cook E.R. A Time Series Analysis Approach to Tree Ring Standardization. PhD. University of Arizona. 1985. 183 p.

19. Cuffey K.M., Paterson W.S.B. The Physics of Glaciers. Fourth edition. Amsterdam, etc., Academic Press. 2010. 704 p.

20. Dimri A.P., Palazzi E., Daloz A.S. Elevation Dependent Precipitation and Temperature Changes over Indian Himalayan Region // Climate Dynamics. 2022. V. 59. P. 1–21.

21. Dolgova E. June–September Temperature Reconstruction in the Northern Caucasus Based on Blue Intensity Data // Dendrochronologia. 2016. V. 39. P. 17–23.

22. Dolgova E.A., Solomina O.N. First Quantitative Reconstruction of Air Temperature for the Warm Period in the Caucasus Based on Dendrochronological Data // Doklady of Russian Academy of Sciences. 2010. № 431 (1). P. 371–375.

23. Elagina N., Rets E., Korneva I., Toropov P., Lavrentiev I. Simulation of Mass Balance and Glacial Runoff of Mount Elbrus from 1984 to 2022 // Hydrological Sciences Journal. 2025. P. 1–21. https://doi.org/10.1080/02626667.2025.2516080

24. Eyring V., Bony S., Meehl G.A., Senior C.A., Stevens B., Stouffer R.J., Taylor K.E. Overview of the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6) Experimental Design and Organization // Geoscientific Model Development. 2016. V. 9. P. 1937–1958.

25. esgf-node.ipsl.upmc.fr // Электронный ресурс. URL: https://esgf-node.ipsl.upmc.fr/search/cmip6-ipsl/ (Дата обращения: 10.05.2025).

26. Fernández-Donado L., González-Rouco J.F., Raible C.C., Ammann C.M., Barriopedro D., García-Bustamante E., Jungclaus J.H., Lorenz S.J., Luterbacher J., Phipps S.J., Servonnat J., Swingedouw D., Tett S.F.B., Wagner S., Yiou P., Zorita E. Large-Scale Temperature Response to External Forcing in Simulations and Reconstructions of the Last Millennium // Climate of the Past. 2013. V. 9. P. 393–421.

27. Gardner A.S., Moholdt G., Cogley J.G., Wouters B., Arendt A.A., Wahr J., Berthier E., Hock R., Pfeffer W.T., Kaser G., Ligtenberg S.R., Bolch T., Sharp M.J., Hagen J.O., van den Broeke M.R., Paul F. A Reconciled Estimate of Glacier Contributions to Sea Level Rise: 2003 to 2009 // Science. 2013. V. 340 (6134). P. 852–857.

28. Haeberli W. Glacier Fluctuations and Climate Change Detection. Geografia Fisica e Dinamica Quaternaria. 1995. V. 18. P. 191–199.

29. Harrison W.D., Elsberg D.H., Echelmeyer K.A., Krimmel R.M. On the Characterization of Glacier Response by a Single Time-Scale // Journal of Glaciology. 2001. V. 47. P. 659–664.

30. Hock R. A Distributed Temperature-Index Ice and Snowmelt Model Including Potential Direct Solar Radiation // Journal of Glaciology. 1999. V. 45. P. 101–111.

31. Hock R. Temperature Index Melt Modelling in Mountain Areas // Journal of Hydrology. 2003. V. 282. Issues 1–4. P. 104–115. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(03)00257-9

32. Hock R., Bliss A., Marzeion B. GlacierMIP — A Model Intercomparison ofGlobal-Scale Glacier Mass-Balance Models and Projections // Journal of Glaciology. 2019. V. 65. № 251. P. 453–467. https://doi.org/10.1017/jog.2019.22

33. Holmes R.L. Computer-Assisted Quality Control in TreeRing Dating and Measurement // Tree-Ring Bulletin. 1983. V. 43. P. 69–78.

34. Hugonnet R., McNabb R., Berthier E., Menounos B., Nuth C., Girod L., Farinotti F., Huss M., Dussaillant I., Brun F., Kääb A. Accelerated Global Glacier Mass Loss in the Early Twenty-First Century // Nature. 2021. V. 592 (7856). P. 726–731. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03436-z

35. IPCC, 2021: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2021. P. 3−32. https://doi.org/10.1017/9781009157896.001

36. Jóhanesson T., Raymond C., Waddington E. Time-Scale for Adjustment of Glaciers to Changes in Mass Balance // Journal of Glaciology. 1989. V. 35. P. 355–369.

37. Joussaume S., Taylor K. Status of the Paleoclimate Modeling Intercomparison Project (PMIP) // 1995. V. 92. P. 425–430.

38. Jungclaus J.H., Lorenz S.J., Timmreck C., Reick C.H., Brovkin V., Six K., Segschneider J., Giorgetta M.A., Crowley T.J., Pongratz J., Krivova N.A., Vieira L.E., Solanki S.K., Klocke D., Botzet M., Esch M., Gayler V., Haak H., Raddatz T.J., Roeckner E., Schnur R., Widmann H., Claussen M., Stevens B., Marotzke J. Climate and CarbonCycle Variability over the Last Millennium // Climate of the Past. 2010. V. 6. P. 723–737. https://doi.org/10.5194/cp-6-723-2010.

39. Jungclaus J.H., Bard E., Baroni M., Braconnot P., Cao J., Chini L.P., Egorova T., Evans M., González-Rouco J.F., Goosse H., Hurtt G.C., Joos F., Kaplan J.O., Khodri M., Klein Goldewijk K., Krivova N., LeGrande A.N., Lorenz S.J., Luterbacher J., Man W., Maycock A.C., Meinshausen M., Moberg A., Muscheler R., NehrbassAhles C., Otto-Bliesner B.I., Phipps S.J., Pongratz J., Rozanov E., Schmidt G.A., Schmidt H., Schmutz W., Schurer A., Shapiro A.I., Sigl M., Smerdon J.E., Solanki S.K., Timmreck C., Toohey M., Usoskin I.G., Wagner S., Wu C.-J., Yeo K.L., Zanchettin D., Zhang Q., Zorita E. The PMIP4 Contribution to CMIP6 — Part 3: The Last Millennium, Scientific Objective, and Experimental Design for the PMI P4 Past1000 Simulations // Geoscientific Model Development. 2017. V. 10. P. 4005–4033 https://doi.org/10.5194/gmd-10-4005-2017

40. Lalande M., Ménégoz M., Krinner G., Naegeli K., Wunderle S. Climate Change in the High Mountain Asia in CMIP6 // Earth System Dynamics. 2021. V. 12. P. 1061–1098. https://doi.org/10.5194/esd-2021-43

41. Larsson L. CooRecorder and Cdendro programs of the CooRecorder/Cdendropackage version 7.6. 2013. http://www.cybis.se/forfun/dendro/

42. Lazoglou G., Economou T., Anagnostopoulou C., Zittis G., Tzyrkalli A., Georgiades P., Lelieveld J. Multivariate Adjustment of Drizzle Bias Using Machine Learning in European Climate Projections // Geoscientific Model Development. 2024. V. 17. P. 4689–4703. https://doi.org/10.5194/gmd-17-4689-2024.

43. Linderholm H.W., Jansson P., Chen D. A High-Resolution Reconstruction of Storglaciären Mass Balance Back to 1780/1781 Using Tree-Ring Data and Circulation Indices // Quaternary Research. 2007. V. 67. P. 12–20.

44. Litt M., Shea J., Wagnon P. Glacier Ablation and Temperature Indexed Melt Models in the Nepalese Himalaya // Scientific Reports. 2019. V. 9. 5264. https://doi.org/10.1038/s41598-019-41657-5

45. Ljungqvist F.C., Zhang O., Brattstrom G., Krusic P.J., Seim A., Li Q., Zhang Q., Moberg A. Centennial-Scale Temperature Change in Last Millenium Simulations and Proxy-Based Reconstructions // Journal of Climate. 2019. V. 32. P. 2441–2482. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-18-0525.1

46. Luo M., Liu T., Meng F. Comparing Bias Correction Methods Used in Downscaling Precipitation and Temperature from Regional Climate Models: A Case Study from the Kaidu River Basin in Western China // Water. 2018. V. 10. P. 1046.

47. Maraun D. Bias Correcting Climate Change Simulations — a Critical Review // Current Climate Change Reports. 2016. V. 2. P. 211–220. https://doi.org/10.1007/s40641-016-0050-x

48. Maraun D., Widmann M. Cross-Validation of Bias-Corrected Climate Simulations Is Misleading // Hydrology Earth System Science. 2018. V. 22. P. 4867–4873.

49. Martin-Benito D. Tree-Ring Reconstructed May–June Precipitation in the Caucasus Since 1752 CE // Climate Dynamics. 2016. V. 47. №. 9. С. 3011–3027.

50. Mikhalenko V., Kutuzov S., Toropov P., Legrand M., Sokratov S., Chernyakov G., Lavrentiev I., Preunkert S., Kozachek A., Vorobiev M., Khairedinova A., Lipenkov V. Accumulation Rates over the Past 260 Years Archived in Elbrus Ice Core, Caucasus // Climate of the Past. 2024. V. 20. P. 237–255. https://doi.org/10.5194/cp-20-237-2024

51. Monteverde C., De Sales F., Jones C. Evaluation of the CMIP6 Performance in Simulating Precipitation in the Amazon River Basin // Climate. 2022. V. 10. № 8. P. 122. https://doi.org/10.3390/cli10080122

52. Ohgaito R., Yamamoto A., Hajima T., O’ishi R., Abe M., Tatebe H., Abe-Ouchi A., Kawamiya M. PMIP4 Experiments Using MIROC-ES2L Earth System Model // Geoscientific Model Development. 2021. V. 14. P. 1195–1217. https://doi.org/10.5194/gmd-14-1195-2021

53. Pfister G.C., Wanner H. Climate and Society in Europe: the Last Thousand Years. Bern: Haupt, 2021. 400 p.

54. Phipps S.J., McGregor H.V., Gergis J., Gallant A.J.E., Neukom R., Stevenson S., Ackerley D., Brown J.R., Fischer M.J., T.D. van Ommen. Paleoclimate Data–Model Comparison and the Role of Climate Forcings over the Past 1500 Years // Journal of Climate. 2013. V. 26. P. 6915–6936. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-12-00108.1

55. Raper S.C.B., Braithwaite R.J. Glacier Volume Response Time and Its Links to Climate and Topography Based on a Conceptual Model of Glacier Hypsometry // The Cryosphere. 2009. V. 3. 183–194.

56. Schneider U., Becker A., Finger P., Meyer-Christoffer A., Rudolf B., Ziese M. GPCC Full Data Reanalysis Version 6.0 at 0.5°: Monthly Land-Surface Precipitation from Rain-Gauges Built on GTS-Based and Historic Data. 2011. https://doi.org/10.5676/DWD_GPCC/FD_M_V7_050

57. Soon W., Baliunas S. Proxy Climatic and Environmental Changes of the Past 1000 Years // Climate Research. 2003. V. 23. V. 2. P. 89–110. http://www.jstor.org/stable/24868339

58. Solomina O., Bushueva I., Dolgova E., Jomelli V., Alexandrin M., Mikhalenko V., Matskovsky V. Glacier Variations in the Northern Caucasus Compared to Climatic Reconstructions over the Past Millennium // Global Planetary Change. 2016. V. 140. P. 28–58. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2016.02.008

59. Solomina O.N., Jomelli V., Bushueva I.S. First 10Be Dates of Late Holocene Moraines of the Kashkatash and Irik Glaciers, Northern Caucasus // Ice and Snow. 2023. V. 63. № 3. P. 410–425.

60. Solomina O., Jomelli V., Bushueva I.S. Chapter 19. Holocene Glacier Variations in the Northern Caucasus, Russia. In European Glacial Landscapes. Tanarro, Elsevier, 2024. P. 353–365. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-99712-6.00005-2

61. Starkel L. Extreme Rainfalls and River Floods in Europe During the Last Millennium // Geographia Polonica. 2001. V. 74. № 2. P. 69–79.

62. Stephens G.L., L’Ecuyer T., Forbes R., Gettelmen A., Golaz J.-C., Bodas-Salcedo A., Suzuki K., Gabriel P., Haynes J. Dreary State of Precipitation in Global Models // Journal of Geophys. Research. 2010. V. 115. D24211. https://doi.org/10.1029/2010JD014532

63. Teutschbein C., Seibert J. Is Bias Correction of Regional Climate Model (RCM) Simulations Possible for NonStationary Conditions? // Hydrology and Earth System Sciences. 2013. V. 17. № 12. P. 5061–5077. https://doi.org/10.5194/hess-17-5061-2013

64. Tielidze L.G., Jomelli V., Nosenko G.A. Analysis of Regional Changes in Geodetic Mass Balance for All Caucasus Glaciers over the Past Two Decades // Atmosphere. 2022. V. 13. № 256. P. 2–26.

65. Top S., Kotova L., De Cruz L., Aniskevich S., Bobylev L., De Troch R., Gnatiuk N., Gobin A., Hamdi R., Kriegsmann A., Remedio A.R., Sakalli A., Vyver H.V.D., Schaeybroeck B.V., Zandersons V., De Maeyer Ph., Termonia P., Caluwaerts S. Evaluation of Regional Climate Models ALARO-0 and REMO2015 at 0.22° Resolution over the CORDEX Central Asia Domain // Geoscientific Model Development. 2021. V. 14. P. 1267–1293.

66. Wang F.D., Arseneault E., Boucher F., Gennaretti F., Lapointe S.Yu., Francus P. Volcanic Imprints in Last-Millenium Land Summer Temperatures in the Circum-North Atlantic Area // Journal of climate. 2023. V. 36. P. 5923–5939. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0107.1

67. Wanner H., Pfister C., Neukom R. The Variable European Little Ice Age // Quaternary Science Reviews. 2022. V. 287. P. 107531.

68. Wood L.J., Smith D.J. Climate and Glacier Mass Balance Trends from ad 1780 to Present in the Columbia Mountains, British Columbia, Canada // The Holocene. 2012. V. 23. № 5. P. 739–748. https://doi.org/10.1177/0959683612465450

69. Weathers M., Rounce D.R., Fasullo J., Maussion F. Evaluating the Role of Internal Climate Variability and Bias Adjustment Methods on Decadal Glacier Projections // Earth’s Future. 2025. V. 13, e2024EF005624. https://doi.org/10.1029/2024EF005624

70. Yang X.L., Zhou B.T., Xu Y., Han Z.-Y. CMIP6 Evaluation and Projection of Temperature and Precipitation over China // Advances in Atmospheric Sciences. 2021. V. 38. № 5. P. 817−830. https://doi.org/10.1007/s00376-021-0351-4

71. Yukimoto S., Kawai H., Koshiro T., Oshima N., Yoshida K., Urakawa S., Tsujino H., Deushi M., Tanaka T., Hosaka M., Yabu S., Yoshimura H., Shindo E., Mizuta R., Obata A., Adachi Y., Ishii M. The Meteorological Research Institute Earth System Model version 2.0, MRI-ESM2.0: Description and Basic Evaluation of the Physical Component // Journal of the Meteorological Society of Japan. 2019. V. 97. P. 931–965. https://doi.org/10.2151/jmsj.2019-051

72. Zemp M., Huss M., Thibert E. Global Glacier Mass Changes and Their Contributions to Sea-Level Rise from 1961 to 2016 // Nature. 2019. V. 568. P. 382–386. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1071-0

73. Zhang X., Hua L., Jiang D. Assessment of CMIP6 Model Performance for Temperature and Precipitation in Xinjiang, China // Atmospheric and Oceanic Science Letters. 2022. V. 15. I. 2. P. 100128. https://doi.org/10.1016/j.aosl.2021.100128

74. Zhu H., Jiang Z., Li J., Li W., Sun C. Does CMIP6 Inspire More Confidence in Simulating Climate Extremes over China? Advances in Atmospheric Sciences. 2020. V. 37. № 107. P. 1119–1132. https://doi.org/10.1007/s00376-020-9289-1

75. Ziehn T., Chamberlain M.A., Law R.M., Lenton A., Bodman R.W., Dix M., Stevens L., Wang Y.-P., Srbinovsky J. The Australian Earth System Model: ACCESS-ESM1.5// Journal ofSouthern Hemisphere Earth Systems Science. 2020. V. 70. P. 193–214. https://doi.org/10.1071/ES19035