Диссертация (1097516), страница 32
Текст из файла (страница 32)
На территории России наиболее старые из живущих хвойных деревьев(Juniperus Siberica Burgst.) с возрастом 840 лет обнаружены на Полярном Урале[Hantemirov et al., 2004]. Возраст некоторых образцов можжевельника, обнаруженныхна Кольском п-ове, может достигать 700 лет. Результаты проведенных ранееисследований показали, что использование можжевельника для построения древеснокольцевых хронологий вполне обосновано [Мухамедшин, 1971; Хантемиров и др.,1999; 2000; Esper et al., 2003; Hantemirov et al., 2004].Внастоящемразделеприведенырезультатыанализаособенностейрегиональных климатических изменений и их связи с вариабельностью солнечнойактивности на основе изменчивости ширины годичных колец у можжевельникасибирского, произрастающего на Кольском п-ове [Шумилов, Касаткина и др., 2006;2008; Shumilov, Kasatkina et al., 2006a; 2007a,b].Для проведения дендроклиматического анализа в 2004 г.
в наиболеетруднодоступной центральной части Кольского п-ова (р-н Кейвы: 67.5-67.9 N; 36.7-38E) (см. рис. 6.8) было отобрано несколько десятков образцов (в основном, спилы) сживых и усохших деревьев можжевельника. Найденные деревья представляют собойможжевельник сибирский (Juniperus siberica Burgsd.) толщиной до 40 см и возрастомдо 700 лет (см. рис. 6.9). Область произрастания наиболее долголетних деревьевможжевельника сибирского на Кейвах находится в тундровой зоне с каменистыми,188очень пологими холмами (высотой до 300 м), и преобладанием редколесий из полярнойберезы с небольшим количеством отдельно стоящих невысоких сосен (см. рис. 6.10).Рис. 6.8.
Карта района сбора некоторых образцов сосны и можжевельника. Пунктысбора обозначены крестиками.Для построения хронологии было обработано 15 образцов можжевельника.Большое число образцов имело возраст несколько сотен лет, возраст наиболее старогообразца достигал 556 лет. Все образцы можжевельника имели сложную древеснуюструктуру (неоднородность роста в различных направлениях, наличие большогоколичества ложных, пропущенных и нарушенных колец). Поэтому обычные методыанализа ширины годичных колец путем промера их в различных направлениях среза ипоследующего усреднения в данном случае не подходят [Мухамедшин, 1971;Хантемиров и др., 1999].
В связи с этим, на срезах можжевельника неправильнойформыизмерениегодичныхколецпроводилосьпомаксимальномурадиусу[Мухамедшин, 1971; Хантемиров и др., 1999]. При этом вначале измеренияпроводились на вновь созданном измерительном комплексе (см. п. 6.1), затемрезультаты измерений проверялись на стандартной установке с микроскопом(микрометрический винт).189Рис. 6.9.
Можжевельник Juniperus Sibirica (Кейвы, Кольский п-ов, 2004 г.).Рис. 6.10. Кольский п-ов (р-н Кейвы: 67.5-67.9 N; 36.7-38 E).190После этого измеренные индивидуальные древесно-кольцевые хронологииобрабатывалисьприпомощистандартногопакетапрограммдлядендрохронологического и дендроклиматического анализа COFECHA и ARSTAN(перекрестное датирование, стандартизация) [Holmes, 1983; Cook, Kairiukstis, 1990].При этом применялась методика обработки можжевельника с использованием вкачестве мастер-хронологий образцов сосны, собранных в тех же районах, впервыепримененная в работе [Хантемиров и др., 1999].На рис. 6.11 приведена древесно-кольцевая хронология по можжевельникусибирскому за период с 1328 по 2004 г. (677 лет).
Мы провели сопоставлениехронологии радиального прироста можжевельника Кольского п-ова с экстремальнымиклиматическимисобытиями(глобальныепохолодания,вызванныемощнымивулканическими извержениями), имевшими место в прошлом.Рис. 6.11. а) Хронология изменчивости радиального прироста (средней шириныгодичных колец) можжевельника Juniperus sibirica в районе Кейвы (1328-2004 гг.); б)количество образцов.191Следует сказать, что значительное уменьшение годичного прироста (30% поотношению к предыдущему году) имело место лишь в 1601 г. В этом году такжеотмечалась самая высокая доля образцов можжевельника с морозобойными кольцамина Полярном Урале [Хантемиров и др., 2000], что явилось следствием извержениявулкана Уайнапутина в Перу в феврале-марте 1600 г., самого мощного за последние500 лет [Хантемиров и др., 2000; de Silva, Zielinski, 1998].
На рис. 6.12 приведенакривая, полученная 23-летним усреднением 677-летней хронологии, а также криваяизменчивости среднегодовой температуры в Европе с 900 г. по настоящее время[Landscheidt, 1990].Рис. 6.12. Палеоклиматические вариации: а – вариации среднегодовой температуры вЕвропе за последнюю тысячу лет (С) [Landscheidt, 1990]; б – изменчивостьрадиального прироста можжевельника на Кольском п-ове r (мм) (1328-2004 гг., 23летнее усреднение).192Как видно из рис. 6.12, имеется достаточно хорошее соответствие междудолговременными вариациями средней температуры в Европе и климатическимиизменениями на Кольском п-ове: «Малый ледниковый период» отчетливо проявился вдвух записях.
Минимумы солнечной активности Шперера (1416-1534),Маундера(1645-1715) и Дальтона (1801-1816) сопровождались похолоданием на Кольском п-ове(понижения температуры, уменьшение радиального прироста) (рис. 6.12). Подендрохронологическим данным Кольского п-ова (в том числе и можжевельника) ненаблюдается значительного потепления в конце ХХ столетия, что подтверждаетсяданными измерений и палеоклиматическими данными для некоторых районов Арктики[Kahl et al., 1993; Briffa et al., 1998; Ваганов и др., 1999а; Анисимов, Белолуцкая, 2003], и,в частности, для Кольского п-ова (см. п. 6.2).Такимобразом,древесно-кольцеваяхронологияпоможжевельникуиизменчивость среднегодовой температуры в Европе свидетельствуют о том, чтоглобальное потепление, наблюдающееся с конца прошлого века, не является чем-тоэкстраординарным, и климат нашей планеты уже испытывал более высокиетемпературы около 1000 лет назад во время так называемого «средневековогопотепления» (900 – 1300 гг.).Для выявления периодичностей в вариациях регионального климатическогосигнала был проведен спектральный анализ полученной хронологии при помощиметода Томсона [Thomson, 1982], позволяющего более надежно, чем метод Фурье,определять периодические составляющие в низкочастотной части спектра для записей,в частности, климатических, продолжительность которых сравнима с оцениваемымпериодом.
Результаты спектрального анализа позволили выделить значимые (95% ивыше) периодичности в полученной по можжевельнику хронологии: 22-25 лет, 60 лет и100 лет (см. рис. 6.13). Вариации с периодом 4-7 лет, скорее всего, связаны с североатлантическим колебанием [Мохов и др., 2000]. Следует отметить отсутствие ввариациях радиального прироста основного 11-летнего солнечного цикла, которыйпредставляет собой период колебаний числа солнечных пятен и проявляется также ввариациях солнечной радиации и галактических космических лучей [Lean et al., 1995;Svensmark, Friis-Christensen, 1997].
Вместе с тем, 22-летний период отчетливовыделяется в древесной хронологии (см. рис. 6.13). Как известно уже отмечалось выше,22-летний цикл или цикл Хэйла, связанный с переполюсовкой магнитного поля наСолнце, практически не заметен ни в вариациях числа солнечных пятен и солнечнойрадиации [Lean et al., 1995], ни в космическом излучении [Webber, Lockwood, 1988].Поэтому было высказано предположение (см. п. 5.4), что 22–летняя периодичность,193наблюдаемаяввариацияхразличныхклиматическихпараметров,связанасувеличением количества межзвездной пыли внутри солнечной системы вследствиеослабления величины магнитного поля Солнца при смене знака во время солнечныхмаксимумов.Рис.
6.13. Спектр древесно-кольцевой хронологии по можжевельнику Кольского п-ова(1328-2004 гг.): штриховая и прямая линиии – верхние границы 95 и 99%доверительных интервалов соответственно.Помимо спектрального анализа к полученной хронологии был примененвейвлет-анализ [Torrence, Compo, 1998] (рис. 6.14). Из рисунка видно, что 22-25 –летний цикл наиболее явно проявляется во временных интервалах 1328-1550 гг., 17101800 гг. и с 1985 г. до настоящего времени, в тоже время 80-100–летняя периодичность,также предположительно связанная с циклом солнечной активности (цикл Глейсберга)прослеживается на всем временном интервале с 1328 г.
по 2004 г.В результате анализа 677-летней древесно-кольцевой хронологии, полученнойпо можжевельнику Кольского п-ова, сделаны следующие выводы, свидетельствующие194о том, что полученная хронология пригодна для реконструкции палеоклиматическихизменений:Рис. 6.14. Вейвлет-спектр древесно-кольцевой хронологии по можжевельникуКольского п-ова (1328-2004 гг.).1. Имеется достаточно хорошее соответствие между долговременнымивариациями средней температуры в Европе и климатическими изменениями наКольском п-ове.2. Минимумы солнечной активности Шперера (1416-1534), Маундера (16451715) и Дальтона (1801-1816) сопровождались похолоданием на Кольском п-ове(понижения температуры, уменьшение радиального прироста).3.
По дендрохронологическим данным Кольского п-ова (в том числе иможжевельника) не наблюдается значительного потепления в конце ХХ в., чтоподтверждается данными измерений и палеоклиматическими данными для некоторыхрайонов Арктики.4. В вариациях изменчивости радиального прироста можжевельника отчетливопроявляются 22-25 и 80-100-летняя периодичности, возможно, связанные с цикламисолнечной активности.5. Полученная хронология позволит сделать прогноз будущих климатическихизменений с целью планирования хозяйственной деятельности на востоке Кольскогополуострова и на шельфе Баренцева моря (например, в зоне предполагаемойразработки Штокмановского газового месторождения).1956.4 Климатические последствия вулканических изверженийИзвестно, что на протяжении всей эпохи Голоцена глобальные климатическиеизменения происходили под воздействием мощных естественных факторов (солнечнаяактивность и вулканические извержения) [Шумилов, Касаткина и др., 2000; Shindell etal., 2003; Soon, Baliunas, 2003].
Вопрос о том, какой из этих факторов играетдоминирующую роль, в настоящее время остается предметом дискуссии [Shindell et al.,2003]. При разработке разработке механизмов воздействия солнечной активности наклимат следует учитывать, что мощные вулканические извержения, приводящие кзначительным и длительным изменениям аэрозольной концентрации в атмосфере,также могут оказывать значительное воздействие на характер солнечно-атмосферныхсвязей. Например, повышенное содержание паров серной кислоты [H2SO4] встратосфере, возникающее после мощных вулканических извержений, может ускоритьпроцессы ионной нуклеации под действием солнечных космических лучей (см. Главу2).Следует отметить, однако, что для последних десятилетий заметный вклад впроисходящие климатические изменения обусловлен антропогенным воздействием[IPCC, 2007]. Кроме того, в настоящее время активно дискутируется вопрос онеэффективности использования методов Киотского протокола для сохраненияклимата на современном уровне [Израэль, 2005; Crutzen, 2006].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
