По всему миру речной сток стремительно меняется под воздействием трансформации климата и человеческой деятельности. Эти процессы приводят к новым вызовам для водного хозяйства, экологии и безопасности населения. Россия – одна из стран, где эти изменения происходят особенно быстро, и наиболее заметно это в Арктике.
Чтобы исследовать эти процессы, ученым необходимы данные и инструменты для их анализа. Программный пакет grwat для языка программирования R, разработанный учеными географического факультета МГУ в кооперации с коллегами из Института водных проблем РАН, помогает автоматизировать обработку суточных данных о водности рек и анализировать как традиционные характеристики речного стока, так и более сложные, трудоемкие для расчета индексы и параметры. Благодаря этому исследователи по всему миру могут быстрее и эффективнее изучать изменения в речных системах.
Ключевая особенность grwat – уникальный автоматизированный алгоритм разложения гидрографа (графика изменения во времени расхода воды в реке) на генетические составляющие: половодье, грунтовый, талый и дождевой сток. Алгоритм использует данные осадков и температуры для определения происхождения периодов быстрого стока. Грунтовая составляющая может выделяться как по классическому методу Куделина, принятому в российской гидрологии, так и с помощью популярных в международной практике фильтрационных методов (Лайна–Холлика, Чапмэна и др.). Также grwat позволяет анализировать многолетнюю изменчивость стока: вычислять объем грунтового стока, дату начала половодья, число дождевых и талых паводков и другие параметры. Для всех показателей доступны статистические тесты, наглядные графики и комплексные отчеты.
С момента публикации в мае 2022 года пакет grwat был установлен с CRAN(основная платформа для распространения и установки пакетов R) более 10 тысяч раз. Из них для 70% (7550 загрузок) известна страна пользователя. Согласно статистике, наибольшей популярностью пакет пользуется в США (40% из 7550). Также в лидерах по загрузке находятся такие страны как Канада, ФРГ, Япония, КНР, Южная Корея и Великобритания, на них в совокупности приходится еще 1852 загрузок (25% из 7550). Пользователи из России занимают 10-е место по числу загрузок (около 5% из 7550).
В настоящий момент пакет активно развивается, в него добавляются новые функции. В частности, одним из последних нововведений, доступных в девелопмент-версии пакета, является возможность использования данных реанализа ERA-5для получения информации об осадках и температуре на водосборах, не обеспеченных данными метеостанций.
Пакет grwat уже помог понять, как изменились характеристики экстремального стока рек Европейской и частично Азиатской России, в настоящий момент идет активное тестирование пакета для рек Европы, в том числе Скандинавии, горных районов Балканского полуострова.