Spatiotemporal variability of ion flux in the Kuban River basin
Abstract
Relevance. The study of dissolved substances flow (including ion flux of rivers) is important on a global scale. The ongoing environmental changes have an impact on the processes of formation of the chemical composition and water quality in the Kuban basin. Aim. To analyze the spatiotemporal variability of ion flux within the Kuban River basin. Research methods. The study was based on long-term hydrological and hydrochemical data from the Roshydromet State Observation Network for the period from 1990 to 2020. Statistically significant trends in ion flux were determined using the Kendall rank correlation coefficient. The strength of the relationship between water and ion flux was found using the Spearman rank correlation coefficient. The graphical-analytical method of normalized difference-integral curves was used to identify characteristic periods of ion flux. The significance of the differences between the identified time intervals was tested using the nonparametric MannWhitney U-test. Results. Along the length of the Kuban River, the ion flux value consistently increased and reached its maximum values in the lower reaches. Among the tributaries, the highest absolute values of ion flux are characteristic of the Laba and Belaya rivers. The spatial distribution of ion flux modules revealed a heterogeneity of ion discharge intensity within the Kuban River basin, which is caused by the combined influence of natural and anthropogenic factors. The analysis of long-term fluctuations of ion flux showed that the most frequent determining factor in its dynamics was water runoff. Statistically significant trends in the variability of ion flux were observed in the lower reaches of the Kuban River, its delta, and the Pshish and Psekups rivers. A decreasing linear trend is characteristic of the majority of the identified trends. Significant changes in ion flux through the Protoka branch are associated with a decrease in water runoff against the background of a continuing decrease in water mineralization.
References
Алекин О.А. Гидрохимия рек СССР. Реки Кавказа и Азиатской территории СССР. // Труды ГГИ. – 1949. – Вып. 15(69). – 144 с.
Алекин О.А., Бражникова Л.В. Сток растворенных веществ с территории СССР. М: Наука, 1964. – 144 с.
Бортник В.Н., Друмева М.А. Оценка антропогенной составляющей солевого стока Дона и Кубани. // Водные ресурсы. – 1995. – Т. 22. No 2. – С. 155–158.
Джамалов Р.Г., Решетняк О.С., Сафронова Т.И., Власов К.Г., Галагур К.Г., Григорьев В.Ю., Оботуров А.С. Гидрохимический сток рек Европейской части России. Атлас. М: Ролике, 2020. – 155 с.
Еременко В.Я., Зенин А.А., Коновалов Г.С. Сток растворенных веществ р. Кубани и ее гидрохимический режим. // Гидрохимические материалы. – 1953. – Т. 21. – С. 30–53.
Клименко О.А., Косолапов А.Е., Радько Г.И. Оценка пространственно-временных изменений качества воды в бассейне р. Кубань. // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. – 2007. – No 4. – С. 38–54.
Комаров Р.С., Решетняк О.С. Комплексная оценка качества воды притоков реки Кубани. // Грозненский естественнонаучный бюллетень. – 2023. – Т. 8. No 2(32). – С. 24–30. DOI: 10.25744/genb.2023.32.57.004.
Коняев С.В., Белоногов В.А., Торсуев Н.П. Колебания ионного стока р. Кубань вследствие антропогенного воздействия. // Известия Русского географического общества. – 2002. – Т. 134. Вып. 5. – С. 48–53.
Коротова Л.Г., Смирнов М.П., Клименко О.А., Жемчужнова Н.В., Дубовикова Г.Ф. Вынос реками минеральных, биогенных и загрязняющих веществ в Азовский бассейн. // Экосистемные исследования Азовского моря и побережья. Т. IV. / Отв. ред. Г.Г. Матишов. Апатиты: Кольский научный центр РАН, 2002. – С. 29–38.
Кочетов Н.И. Количественная оценка химической денудации на Западном Кавказе по гидрохимическим данным. // Геоморфология. – 1976. – No 3. – С. 61–66.
Лурье П.М., Панов В.Д., Ткаченко Ю.Ю. Река Кубань: гидрография и режим стока. С.-П.: Гидрометеоиздат, – 2005. 498 с.
Михайлов В.Н., Магрицкий Д.В., Иванов А.А. Гидрология дельты и устьевого взморья Кубани. М: ГЕОС, – 2010. 728 с.
Никаноров А.М., Минина Л.И., Лобченко Е.Е., Ничипорова И.П. Динамика качества поверхностных вод юга России. // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. – 2013. – No 6. – С. 57–72.
Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 8. Северный Кавказ. Л.: Гидрометеоиздат, – 1973. 447 с.
Решетняк О.С., Комаров Р.С. Межгодовая и сезонная изменчивость стока растворенных веществ в дельтовых рукавах реки Кубани. // Вестник Московского университета. Серия 5: География. – 2023. – No 1. – С. 95–105. DOI: 10.55959/MSU0579-9414-5-2023-1-95-105.
Gong S., Bai X., Luo G., Li C., Wu L., Chen F., Ran Cэ, Xi H., Zhang S. Climate change has enhanced the positive contribution of rock weathering to the major ions in riverine transport. // Global and Planetary Change. – 2023. – Vol. 228. 104203. DOI: 10.1016/j.gloplacha.2023.104203.
Kaushal S.S., Likens G.E., Mayer P.M., Shatkay R.R., Shelton S.A., Grant S.B., Utz R.M., Yaculak A.M., Maas C.M., Reimer J.E., Bhide S.V., Malin J.T., Rippy M.A. The anthropogenic salt cycle. // Nature Reviews Earth & Environment. – 2023. – Vol. 4. – pp. 770–784. DOI: 10.1038/s43017-023-00485-y.
Lechuga-Crespo J.L., Sánchez-Pérez J.M., Sauvage S., Hartmann J., Amiotte Suchet P., Probst J.L., Ruiz-Romera E. A model for evaluating continental chemical weathering from riverine transports of dissolved major elements at a global scale. // Global and Planetary Change. – 2020. – Vol. 192. 103226. DOI: 10.1016/j.gloplacha.2020.103226.
Liu J., Han G. Major ions and δ34SSO4 in Jiulongjiang River water: Investigating the relationships between natural chemical weathering and human perturbations. // Science of the Total Environment. – 2020. – Vol. 724. 138208. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.138208.
Snezhko V., Benin D., Lukyanets A., Kondratenko L. Assessing the Pollution Level in the Kuban River Basin by Multivariate Cluster Analysis. // Asian Journal of Water, Environment and Pollution. – 2020. – Vol. 17. No. 4. – pp. 73–80. DOI: 10.3233/AJW200053.
Wu J., Xu N., Wang, Y., Zhang W., Borthwick Alistair G.L., Ni J. Global syndromes induced by changes in solutes of the world’s large rivers. // Nature Communications. – 2021. – Vol. 12. 5940. DOI: 10.1038/s41467-021-26231-w.
Zhong J., Li S.L., Ibarra D.E., Ding H., Liu C.Q. Solute production and transport processes in Chinese monsoonal rivers: Implications for global climate change. // Global Biogeochemical Cycles. – 2020. – Vol. 34. DOI: 10.1029/2020GB006541.
English
Русский
