Диссертация (1097516), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Для климатаКольского п-ова характерны относительно теплые зимы и холодное лето. Рельефместности определяет пространственную неоднородность изменения климатических181параметров на территории Кольского п-ова. Среднегодовая температура изменяется от+1 на побережьях до -2С в центральных районах; суммарное выпадение осадков менее500 мм в год, в горных районах – до 1200 мм [Докл. гос.
ком., 2000].В различных районах Кольского п-ова получено около 100 древесно-кольцевыххронологий (~1000 образцов сосны, ели и можжевельника). Для получения каждойхронологии использовалось в среднем 15-20 древесных образцов. Все серииобработаны в соответствии с общепринятыми международными стандартами насобственном измерительном комплексе [Шумилов, Касаткина и др., 2008; Kanatjev etal., 2006] (см.
п. 6.1) и на специальной установке (микрометрический винт) сиспользованием пакета программ, разработанного в Колумбийском университете,США [Holmes, 1983; Cook, Kairiukstis, 1990].В работе [Распопов, Ловелиус, Шумилов, Касаткина, 1998] был представленанализ воздействия на годичный прирост деревьев Кольского п-ова работы медноникелевогокомбината«Североникель»(г.Мончегорск).Этоткомбинат,расположенный непосредственно в окрестностях г. Мончегорска, начал своюдеятельность в 1939 г. Во второй половине 70-х годов для выплавки никеля сталииспользоваться руды с повышенным содержанием серы, привозимые из г.
Норильска.Это привело к значительному увеличению опасности воздействия на экосистемыКольского п-ова. В 90-е годы ежегодный выброс двуокиси серы с примесью частицтяжелых металлов (никель, кобальт, медь) в атмосферу составлял 250-280 тыс.т.[Алексеев, Ярмишко, 1990]. По результатам прежних исследований измененийгодичного прироста деревьев в зонах, находящихся на различном удалении откомбината«Североникель»(г.Мончегорск)выявленыследующиетенденции[Распопов, Ловелиус, Шумилов, Касаткина, 1998]:1) на расстоянии 12 км от комбината с середины 70-х годов рост деревьев резкоуменьшается, что к середине 80-х годов приводит к полной гибели леса в этой зоне;2) на расстоянии 30-40 км с середины 70-х годов прирост сосны также начинаетрезко уменьшаться и к середине 90-х составляет примерно 30% от годичного приростасосны в 1950 г.;3) годичный прирост деревьев вблизи гг. Кировск и Апатиты (70-80 км откомбината) сохраняется на прежнем уровне до середины 90-х.Следует сказать, что нами впервые получены самая длинные древеснокольцевые хронологии по сосне в Хибинских горах (448 лет) и в р-не ст.
Лопарская(561год).Обработкапроводиласьсиспользованиемсовременныхметодик,применяемых в дендрохронологии (перекрестное датирование, стандартизация) при182помощи программ COFECHA и ARSTAN [Holmes, 1983; Cook, Kairiukstis, 1990]. Нарис. 6.4 приведена древесно-кольцевая хронология (1445-2005 гг.), полученная врезультате такой обработки образцов сосны, собранных в р-не ст. Лопарская.Рис. 6.4. Индексы изменчивости ширины годичных колец сосны Pinus sylvestris с 1445по2005 г., ст.
Лопарская (68º37’N; 33º14’E), Кольский п-ов: а) высокочастотнаясоставляющая; б) низкочастотная составляющая; в) количество образцов.Как видно из рис. 6.4, температура (или ширина колец) в интервалах 1480-1560гг., 1730-1790 гг. и 1930-1960 гг. была выше, чем в конце ХХ столетия. Таким образом,наши результаты согласуются с выводом о том, что ранее (в доиндустриальную эру)значения температур были выше современных. Видно, что минимумы солнечнойактивности Шперера (1416-1534),сопровождалисьпохолоданиемМаундера (1645-1715) и Дальтона (1801-1816)наКольскомп-ове(понижениятемпературы,уменьшение радиального прироста).
Наиболее значительное уменьшение годичного183прироста (на 25% по отношению к предыдущему году) имело место в 1601 г., чтоявилось следствием извержения вулкана Уайнапутина в Перу в феврале-марте 1600 г.,самого мощного за последние 500 лет [de Silva et al., 1998]. Интересно отметить, чтозначительное уменьшение древесного прироста во временном интервале 1780 – 1830 гг.совпало по времени не только с Дальтоновским минимумом солнечной активности, нотакже и с двумя мощными извержениями вулканов Лаки в 1783 г. (о.
Исландия) иТамбора в 1815 г. (Индонезия), которые привели к значительным социальным иклиматическим эффектам.Для сравнения приведены вариации глобальной поверхностной температуры запериод 1860-2005 гг. (рис. 6.5) и региональной температуры на Кольском п-ове (6575ºс.ш.; 25-35ºв.д.) за период 1880-2002 гг. (рис. 6.6). Данные о вариациях температурывзяты с сайта Глобальной климатологической сети (Global Historical ClimatologyNetwork: http://www.ncdc.noaa.gov/cgi-bin/res40.pl и являются результатом усредненияспутниковых и наземных измерений.Рис.
6.5. Изменения аномалий глобальной температуры dT (ºC) относительно среднейвеличины за период 1951-1980 гг. Жирной линией нанесены средние значения за 5 лет.184Рис. 6.6. Изменения среднегодовых значений температуры T (ºC) на Кольском п-ове(65-75ºс.ш.; 25-35ºв.д.) за период 1880-2002 гг.При сравнении рис. 6.4-6.6 можно выделить следующие климатическиеизменения, имевшие место в прошлом:а) понижение величины годичного прироста во время Шпереровского,Маундеровского и Дальтоновского минимумов солнечной активности в начале XIXвека;б)понижениягодичногоприростадеревьев,совпадающиетакжесизвержениями мощных вулканов: Уайнапутина (1601 г.), Тамбора (1815 г.);в) отчетливый отклик годичного прироста на температурный максимум в 19301960 гг.;г) не наблюдается такого отклика на глобальное потепление в течениепоследних 25 лет: после 1960-х годов наблюдается заметное расхождение междукривыми глобальной и региональной температур и кривыми радиального приростадеревьев для всех серий Кольского п-ова.Следует отметить, что аналогичный эффект потери климатического отклика вгодичном приросте деревьев после 1960-х годов был получен также при анализедревесно-кольцевых хронологий п-ова Таймыр [Jacoby et al., 2000], а также длясубарктической зоны северного полушария, причем для северных районов Сибири это185расхождение наибольшее [Ваганов и др., 1999а; Briffa et al., 1998].
Было указано нанесколько причин таких расхождений:1) возможное усиление водного стресса вследствие увеличения летнейтемпературы [Briffa et al., 1998];2) увеличение количества осадков за зимний период, что обуславливает болеепоздний сход снежного покрова и, как результат, снижение продукции древесины втечение сезона [Ваганов и др., 1999а];3) повышение уровня УФ-радиации [Briffa et al., 1998], что приводит кзамедлению процесса накопления биомассы вечнозеленых древесных растений [Зуев,Бондаренко, 2001; Зуев, 2006; Tevini, 1994].По некоторым данным выявлено наличие положительного тренда в увеличенииУФ-излучения в 1980-1990-х гг. вследствие сокращения количества озона в атмосфере[Черниговская и др., 2004; 2005; Зуев, 2006; Briffa et al., 1998].
Хотя, в работах[Черниговскаяидр.,2004;2005]указываетсянанеоднозначностьоценокдолговременных трендов приземной УФ-радиации, которая, по мнению авторов,связана с непродолжительностью временного ряда и применением различных методоваппроксимации. Что касается климатических изменений на Кольском п-ове, то вотличие от районов Сибири и Аляски (см. п. 5.1), здесь во второй половине ХХ векаесли и наблюдалось некоторое потепление, то оно было незначительным (см.
рис. 6.6).Этот факт в некоторой степени может объяснить потерю климатического отклика,наблюдаемую в древесно-кольцевых хронологиях Кольского п-ова с 1960-х годов[Shumilov, Kasatkina et al., 2002b]. Во всяком случае, этот вопрос требует дальнейшегоизучения.Что касается проявлений солнечной активности в вариациях годичного приростадеревьев, то, как это уже отмечалось в п. 5.3, результаты спектрального и вейвлетанализа позволили выявить в древесно-кольцевых хронологиях Кольского п-овазначимые (90% и выше) периодичности (4 – 7, 22-, 30-33-, 66-, 80-100 лет) (см. рис.5.8а). Вариации с периодом 4-7 лет, скорее всего, связаны с северо-атлантическимколебанием [Мохов и др., 2000], остальные – с солнечной активностью.
На рис. 6.7приведены результаты спектрального анализа древесно-кольцевой хронологии по соснеза период 1445-2005 гг. Оценка спектра мощности проводилась при помощи методаТомсона, который является непараметрическим методом и не требует соблюденияусловия стационарности и исследуемых рядов [Thomson, 1982]. Этот метод, в отличиеот преобразования Фурье, где в качестве базисных используются обычные синусоиды,основан на применении вытянутых сфероидальных функций конечной длительности,186которые обеспечивают максимальную концентрацию мощности в заданном частотноминтервале [Thomson, 1982]. Видно, что в спектре присутствуют периодичности, близкиек основным циклам солнечной активности (11, 22 и 80-100 лет), а также период 5.4года, который, скорее всего, связан с северо-атлантическим колебанием.Рис.
6.7. Спектр древесно-кольцевой хронологии по сосне (Лопарская, 1445-2005 гг.).Цифрами обозначены периодичности в годах, имеющие достоверность более 99%(жирная линия).6.3 Палеоклиматический потенциал можжевельника Juniperus Sibiricaна Кольском полуострове.Как известно, величина годичного прироста колец деревьев может бытьиспользована как биоиндикатор солнечных и климатических воздействий. Научнаяинформация, получаемая при изучении вариабельности прироста годичных колецдеревьев, важна для реконструкции климата и, в частности, температурных вариаций впрошлом.
Хронологии по приросту годичных колец деревьев, собранные в Арктике,представляют особую ценность, так как инструментальные записи вариацийтемпературы в этом регионе являются краткосрочными (менее 100 лет).187Если полярные области Урала и Сибири достаточно хорошо исследованы[Ваганов и др., 1999б; Наурзбаев, Ваганов, 1999; Хантемиров и др., 1999; 2000; Jacobyet al., 2000; Hantemirov et al., 2004], то Кольский п-ов практически не исследован в этомотношении (см. п. 6.2). Климатическая изменчивость Кольского п-ова из-за еготерриториальнойрасположенностиотражаетвариацииклиматавСеверо-Атлантическом и Арктическом регионах. Кроме того, вблизи этого региона на шельфеБаренцева моря предполагается освоение крупнейшего газового месторождения(Штокмановское месторождение).
Как уже отмечалось выше, проведение работ посбору дендрохронологической информации на Кольском п-ове необходимо не толькодля оценки и прогнозирования региональных климатических вариаций, но иизменений, носящих глобальный характер (глобальное потепление климата).При построении длинных хронологий большое значение имеет обнаружениедолгоживущих деревьев. Лиственница с наибольшим собственным возрастом длятерритории России (919 лет) была обнаружена на Северо-Востоке Сибири [Ваганов идр., 1999б]. По имеющимся данным самые долгоживущие образцы можжевельникабыли найдены в Китае [Brauning, 2001] и на Тянь-Шане [Мухамедшин, 1971; Esper etal., 2003].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
