Geum.ru

2. влияние изменения климата на природные системы ихтиофауна некоторых озер Монголии

Вид материалаДокументы

Содержание


Материалы и методика
Поверхностный слой воды
Сao xii-iii
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Картографический анализ в оценке современной динамики температуры
почвогрунтов Приангарья

И.Е. Трофимова, А.С. Балыбина

Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, г. Иркутск


The reaction of temperatures of seasonally freezing soils on the current climate warming is studied using the observational data of the Angara region meteostations. The linear trends are extracted. An analysis is performed of the spatial distribution of soil temperature dynamics for many years and the correspondent map is constructed.


В многочисленных исследованиях мирового научного сообщества и оценочных докладах Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) в XX в. отмечено глобальное потепление, которое в последние десятилетия происходило ускоренными темпами. На территории России повышение температуры воздуха у поверхности Земли зафиксировано с середины 1960-х гг. [Израэль и др., 2002]. В среднем для России за 100-летие (1901–2000 гг.) оно составило 0,9 0С [Груза, Ранькова, 2004]. Существенный вклад в величину линейного тренда, как и для мирового пространства в целом, привнесли крупные климатические аномалии последнего десятилетия минувшего столетия. Вместе с тем не во всех регионах России изменение климата происходит с одинаковой скоростью. По результатам анализа временных рядов (1955–1998 гг.) средней годовой температуры воздуха на территории Сибири и Дальнего Востока установлено повсеместное потепление с обширными очагами наибольших значений тренда в центре Сибири [Ипполитов, Кабанов и др. 2004].

Реакцию геосистем на современные колебания атмосферного климата можно зафиксировать в первую очередь по характеру динамики показателей мерзлотно-термической составляющей почвогрунтов. Оценкой отклика на климатические изменения термического режима почвогрунтовой толщи 3,2 м начали активно заниматься совсем недавно [Васильев, 1999; Гиличинский и др., 2000; Трофимова, 2006, 2007; Шерстюков, 2008; и др.]. Большой интерес для изучения этой проблемы представляет территория Приангарья, где широко распространены взаимопроникновение таежных и степных геосистем и сильное влияние антропогенных факторов на подстилающую поверхность. В такой ситуации геосистемы контакта или их отдельные компоненты наиболее чувствительны к климатическим изменениям.

Для оценки современных изменений температуры почвогрунтов обработаны и проанализированы массивы данных за период 1964-2000 гг., полученные на 18 метеорологических станциях Приангарья [Трофимова, 2007]. Основу анализа структуры временных рядов составляют усредненная по глубинам годовая температура, средние месячные значения наименьшей и наибольшей в годовом цикле температур на глубине 1,6 м почвенного профиля. На этой глубине температура не менее чувствительна к колебаниям гидротермических условий, но более «спокойно» на них реагирует, чем в верхней части почвогрунтовой толщи. В то же время с увеличением глубины сигнал атмосферного воздействия на мерзлотно-термическую составляющую хотя и сохраняется, но несколько ослабевает. Поэтому выбранная глубина и принятые параметры оптимальны для установления общих закономерностей отклика температуры почвогрунтов на долговременные климатические изменения. Для раскрытия особенностей ее динамики используются временные ряды высоты снежного покрова в период его максимального накопления (конец февраля – начало марта).

Анализ многолетних рядов усредненной по глубинам годовой температуры сезоннопромерзающих почвогрунтов Приангарья практически повсеместно выявил ее заметный рост. Величина линейного тренда варьирует в пространстве от –0,02 (Тулун) до 0,04–0,53 0С/10 лет на остальной территории. Существенный вклад в его величину привнесло аномальное повышение температуры в последнее десятилетие минувшего столетия. Наибольшая и наименьшая температуры в большинстве своем увеличиваются, хотя величины трендов не всегда статистически значимы. Причем интенсивнее повышается температура теплого периода года. Зафиксированные отдельные отрицательные значения тренда недостоверны. Исключение составляет тренд наименьшей температуры (–0,22 0С/10 лет) на береговой метеостанции (Балаганск) Братского водохранилища. Для полей тренда как летнего и зимнего периодов, так и годового цикла в целом характерна локальность проявления отклика температуры почвогрунтов на внешнее воздействие, причем ареалы одной градации тренда пространственно разобщены. Линейные тренды высоты снежного покрова на анализируемых метеостанциях (20–50 см) оказались различными (от –1,03 до 3,12 см/10 лет). Поле величины тренда снежного покрова имеет многоочаговую структуру, отличную от структуры полей температур почвогрунтов.

При преобладающей тенденции роста температуры почвогрунтов величины трендов обусловлены характером ее многолетнего хода, весьма разнообразного в пространстве, что позволило выделить два его типа. В одном случае это плавное увеличение температуры, когда каждый последующий цикл ее повышения (понижения) выше предыдущего, в другом – проявляются циклы повышения и понижения, обладающие множеством индивидуальных черт, на основе которых определены несколько подтипов.

Тип I характеризуется высоким положительным линейным трендом наибольшей (0,28–1,37 0С/10 лет), наименьшей (0,21–0,62) и годовой (0,23–0,53) температур. Особенность многолетней динамики – на ветви восходящего тренда каждый последующий цикл повышения (понижения) температуры выше предыдущего. Отмечается выраженная тенденция увеличения температуры почвогрунтов в условиях современного потепления климата. Тип I имеет два ареала. Один относится к западной окраине рассматриваемой территории, где на суглинках, супесях и их послойном сочетании сформировались дерново-подзолистые и серые лесные почвы. Согласно классификации мерзлотно-термического режима [Трофимова, Балыбина, 2007], летнее нагревание почвогрунтовой толщи здесь умеренно интенсивное, зимнее охлаждение преимущественно слабое, реже умеренно слабое. Годовая температура варьирует от 2,6 до 4,0 0С, мощность снежного покрова 20–50 см (тренд 0,26–3,12 см/10 лет). Второй ареал приурочен к выщелоченным черноземам и серым лесным почвам со сложным вертикальным профилем почвообразующей породы (суглинок, супесь, песок). Для них характерно умеренно слабое нагревание, умеренно слабое охлаждение сверху и слабое в нижней части толщи (Бохан). Годовая температура 2,2 0С, высота снежного покрова 24 см (тренд 2,5 см/10 лет).

Совсем по-иному реагирует термическая составляющая почвогрунтовой толщи на изменения климата на остальной территории. Хотя и в этом случае преобладает тенденция роста температуры, но ее многолетняя динамика весьма разнообразна в пространстве. К типу II отнесен цикличный характер хода температуры. Но циклы ее повышения и понижения могут иметь разную степень выраженности, противоположную направленность в холодный и теплый периоды года и другие нюансы. Поэтому тип II, в отличие от типа I, подразделяется на пять подтипов.

Подтип II1 представлен многолетним ходом температуры со слабо выраженными циклами потепления и похолодания, т.е. наблюдается относительно устойчивый его характер. Такая ситуация присуща как для холодного, так и теплого периодов года. В результате на временном отрезке 1964–2000 гг. достоверного тренда изменения годовой температуры практически нет (–0,02–0,06 0С/10 лет). Этот подтип занимает два небольших участка серых лесных почв сопряженных с выщелоченными черноземами, развивающихся на суглинистых с включением щебенки и мелкозернистого песка породах. Летнее нагревание почвогрунтовой толщи умеренно интенсивное, зимнее охлаждение слабое или умеренно слабое. Годовая температура 3,4–3,8 0С, высота снежного покрова около 30 см (тренд от –0,33 до –1,03 см/10 лет).

Подтип II2 соотносится с серыми лесными почвами и выщелоченными черноземами на суглинистых и суглинисто-супесчаных отложениях. Многолетний ход наименьшей температуры здесь плавный (тренд –0,02–0,14 0С/10 лет), наибольшей может быть как плавный (0,28 0С/10 лет), так и с выраженными циклами повышения и понижения (0,45 0С/10 лет). В целом отмечен рост годовой температуры (тренд 0,13–0,15 0С/10 лет). Нагревание почвогрунтов здесь умеренно интенсивное, охлаждение умеренно слабое. Температура за год составляет 3,2–3,5 0С, снежный покров около 30 см (тренд 1,27–1,72 см/10 лет).



Рис. 2. Карта многолетней динамики температуры почвогрунтов.

I–II типы и II1–II5 – подтипы (см. текст); а – метеостанции; границы: б – типов, в – подтипов.


Для подтипа II3 характерно разнонаправленное изменение температуры в холодный и теплый периоды года. Эта ситуация представлена положительным линейным трендом наибольшей температуры (0,18–0,24 0С/10 лет) и отрицательным наименьшей (–0,22–0,0 0С/10 лет). В результате компенсирующего эффекта тренд годовой температуры приобретает знак большего тренда или не прослеживается совсем (0,04–0,11 0С/10 лет). Данный тип приурочен к разным ситуациям средней части Братского водохранилища. К нему можно отнести черноземы солонцеватые и почвы дерново-слабоподзолистые на суглинистых или суглинисто-супесчаных породах. Нагревание почвогрунтовой толщи интенсивное или умеренно интенсивное, охлаждение умеренно слабое или умеренно интенсивное, годовая температура 2,7–4,1 0С, снежный покров 20–40 см (тренд около 1 см/10 лет).

Подтип II4 занимает весьма разнородный участок по физико-геогрфическим условиям и измененному климату за счет влияния водной поверхности Братского и Усть-Илимского водохранилищ. Почвы дерново-карбонатные выщелоченные или типичные, развиваются на суглинистых и супесчано-песчаных породах. Летнее нагревание почвогрунтов умеренно интенсивное, локально интенсивное (Братск), охлаждение умеренно слабое. Годовая температура находится в пределах 2,3–4,9 0С, высота снежного покрова 34–38 см (тренд от –0,64 до 2,0 см/10 лет). Здесь наблюдается широкий диапазон вариантов многолетнего хода температуры. Встречается ситуация, когда на ветви восходящего тренда наименьшей температуры каждый последующий цикл потепления (похолодания) выше предыдущего (подобная типу I). Ход наибольшей температуры может иметь как положительный тренд разной величины (0,06–0,46 0С/10 лет), так и незначительный отрицательный (–0,06 0С/10 лет). Величина тренда годовой температуры варьирует по площади от 0,08 до 0,46 0С/10 лет.

Подтип II5 занимает восточную окраину рассматриваемой территории, где имеющаяся информация о температуре почвогрунтов относится в основном к южной ее части и характеризует серые лесные почвы и черноземы. Летнее нагревание почвогрунтов здесь интенсивное, умеренно интенсивное и умеренно слабое. Зимнее охлаждение: слабое, умеренно слабое и умеренно интенсивное. Годовая температура 1,2–3,7 0С, снежный покров 17–31 см (тренд 1,8–2,2 см/10 лет). В многолетней динамике температуры почвогрунтов выделяются хорошо выраженные периоды повышения и понижения как наименьшей, так и наибольшей температур. Причем повышение последнего десятилетия XX столетия было самое интенсивное. Величина линейного тренда наибольшей температуры составляет 0,12–0,29, наименьшей 0,34–0,49, годовой 0,21–0,26 0С/10 лет. Некоторые различия реакции температуры почвогрунтов на климатические изменения здесь могут быть связаны с наличием или отсутствием многолетней мерзлоты на участках, сопредельных с метеорологическими площадками (например, Баяндай).

Таким образом, анализ режимных наблюдений на метеорологических станциях показал, что в Приангарье в период 1964–2000 гг. отчетливо проявилась реакция температуры почвогрунтов на климатические изменения в атмосфере. Однако она не везде однозначна. Это связано с тем, что на мерзлотно-термический режим почвогрунтовой толщи помимо климатических условий сказывается интегральный эффект многофакторного влияния: состояния и структуры снежного покрова, инерционности к внешним воздействиям, обусловленной фазовыми переходами воды в сезоннопромерзающем слое. Температура почвогрунтов имеет большую зависимость от локальных физико-географических и др. природных факторов, к тому же ее, в отличие от температуры воздуха, определяют условия предшествующего периода года. Особенно сказывается последействие зимнего режима на весенне-летний режим. Следует отметить, что воздействие внешних (в первую очередь общеклиматических) факторов проникает до глубины 3,2 (и глубже), причем нарастающий темп повышения температуры на этой глубине отмечен с 80-х годов XX в., т.е. в условиях потепления климата в нижних слоях почвогрунтовой толщи идет аккумуляция тепла. В целом для территории Приангарья характерно большое разнообразие многолетнего хода температуры почвогрунтов, но, тем не менее, доминирует тенденция к устойчивому ее росту. Причем в большинстве ситуаций наблюдается наиболее интенсивное повышение температуры в теплый период года, а не холодный, как это характерно для температуры воздуха.


Литература


1. Васильев И.С. Реакция термического режима почвогрунтов Якутии на современные изменения климата // Метеорология и гидрология. – 1999. – № 2. – С. 98–104.

2. Гиличинский Д.А., Быховец С.С., Сороковиков В.А. и др. Использование данных метеорологических станций для оценки тенденций многолетних изменений температуры почвы на территории сезонной и многолетней криолитозоны России // Криосфера Земли. – 2000. – Т. 4. – № 3. – С. 59–66.

3. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. Обнаружение изменений климата: состояние, изменчивость и экстремальность климата // Метеорология и гидрология. – 2004. – № 4. – С. 50–66.

4. Израэль Ю.А., Павлов А.В., Анохин Ю.А. Эволюция криолитозоны при современных изменениях глобального климата // Метеорология и гидрология. – 2002. – № 1. – С. 22–34.

5. Ипполитов И.И., Кабанов М.В., Комаров А.И., Кусков А.И. Современные природно-климатические изменения в Сибири: ход среднегодовых приземных температур и давления // География и природ. ресурсы. – 2004. – № 3. – С. 90–96.

6. Трофимова И.Е. Современное состояние и тенденции многолетних изменений мерзлотно-термического режима почв Прибайкалья // География и природ. ресурсы. – 2006. – № 4. – С. 38–45.

7. Трофимова И.Е. Тенденции многолетних изменений мерзлотно-термического режима почв // Географические исследования Сибири. – Новосибирск: «Гео», 2007. – Том 3. – С. 167–172.

8. Трофимова И.Е., Балыбина А.С. Динамика мерзлотно-термического режима почв Приангарья в условиях современного изменения климата // Проблемы инженерного мерзлотоведения. – Якутск: Изд-во Ин-та мерзлотоведения СО РАН, 2007. – С. 265–270.

9. Шерстюков А.Б. Корреляция температуры почвогрунтов с температурой воздуха и высотой снежного покрова на территории России // Криосфера Земли. – 2008. – Т. 12. - № 1. – С. 79–87.


Реакция температурного режима вод озера Байкала на современные
изменения климата

М.Н. Шимараев

Лимнологический институт СО РАН, г. Иркутск


Озеро Байкал расположено в регионе Сибири с заметной тенденцией потепления климата с начала XIX столетия (Верболов и др., 1966), темпы которого в ХХ столетии были вдвое выше, чем в среднем для земного шара (Шимараев и др., 2002). Структура климатических изменений включает «вековой» трендом и внутривековые колебания длительностью 10-30 лет, амплитуда которых значительно превышает величину тренда. Исследовалось влияние этих изменений климата на температуру водной толщи Байкала за многолетний период.

Содержание