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 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.
Пакет разработан в рамках проекта РНФ № 19-77-10032 «Структурные изменения процессов формирования стока рек Восточно-Европейской равнины в условиях нестационарности климата». Над ним работали ведущий научный сотрудник кафедры картографии и геоинформатики МГУ Тимофей Самсонов, доцент кафедры гидрологии суши МГУ Мария Киреева, и старший научный сотрудник Института водных проблем РАН Екатерина Рец.
Пример расчленения гидрографа в 1987-1990 гг автоматизированным алгоритмом grwat (гидропост в селе Спас-Загорье, р. Протва, Калужская область)
Ключевая особенность grwat — уникальный автоматизированный алгоритм расчленения 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.
Графики многолетней изменчивости характеристик стока (гидропост в селе Спас-Загорье, р. Протва, Калужская область)
С момента публикации в мае 2022 года, по состоянию на начало ноября 2025 г. пакет grwat был установлен с CRAN (основная платформа для распространения и установки пакетов R) 10671 раз. Из них для 70% (7550 загрузок) известна страна пользователя. Согласно статистике, наибольшей популярностью пакет пользуется в США (3036 загрузок, или 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 (73 загрузки или 5% из 7550).
Количество загрузок пакета grwat с репозитория CRAN в 2022-2025 гг
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-5 для 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.
Поддержать разработку пакета можно, начав его использовать! Также ему можно поставить звездочку в репозитории GitHub (для этого нужна учетная запись).
Примечание: гидропост в селе Спас-Загорье, р. Протва, Калужская область – это ближайший пост к учебно-научной базе Сатино географического факультета МГУ
