Диссертация (1154527), страница 29
Текст из файла (страница 29)
В годы с менеевыраженными погодными аномалиями различия в ростовых реакциях деревьевувеличиваются.Аномалии температуры и осадков, вызывающие резкие отклоненияприроста деревьев от средней величины, связаны с изменением закономерностейатмосферной циркуляции (Friedrichs D.A. et al., 2008). Важным индикаторомизменчивости атмосферной циркуляции является индекс Североатлантическогоколебания (NAO). Единого способа определения индекса NAO не существует;самый простой способ заключается в вычислении разницы в нормализованномсреднем давлении на уровне моря между Азорами (или Португалией) иИсландией (Slonosky V.C., Yiou P., 2001).
Сущность NAO заключается вперераспределении атмосферных масс между Арктикой и субтропическойАтлантикой, при этом переход NAO из одной фазы в другую вызывает большиеизменения в поле ветра, переносах тепла и влаги, в интенсивности, количестве итраекториях штормов (Нестеров Е.С., 2013). Положительные фазы NAOхарактеризуются усилением западных ветров в центральной и восточной частяхСеверной Атлантики, что обычно приводит к более теплым и влажным зимам в147Северной Европе и засушливой погоде в Южной Европе.
Для отрицательной фазыNAO характерны противоположные закономерности (Pinto J.G., Raible C.C.,2011). Корреляция зимних значений индекса NAO и аномалий температурывоздуха в Северной Европе составляет 0,7–0,8 (Нестеров Е.С., 2013).НеоднократнопредпринимавшиесяпопыткисвязатьNAO,какдоминирующую моду климатической изменчивости в Европе (Gouveia C. et al.,2008), с биопродуктивностью растительных сообществ показали перспективностьданного направления. Так, Y.
Li (2011) приводит обзор исследований, в которыхустановлена корреляция прироста деревьев со значениями индекса NAO.Существуют работы, устанавливающие статистические связи между индексомNAO и вегетационным индексом NDVI (Gouveia C. et al., 2008). NAO и NDVIхорошо коррелируют, в частности, в областях средних и высоких широтсеверного полушария (Li J.
et al., 2015).В табл. 4.9 приведены значения вероятностей аномально низкого ивысокого прироста сосны в Южной Мещере для десятилетних временныхинтервалов, а также соответствующие им средние значения индекса NAO. На рис.4.12показаныположительныеиотрицательныереперныегодыдляместообитаний Южной Мещеры в 1951-2009 гг. Повышенная вероятностьаномально низкого прироста была характерна для 1960-х и 1990-х гг., а аномальновысокого прироста – для 1970-х, 1950-х и 2000-х гг.Таблица 4.9 – Вероятность аномального прироста сосны в различныхместообитаниях Южной Мещеры и средние значения индекса NAO (декабрьмарт) в 1951-2009 гг.Вероятность, %Индекс NAO ± SDаномально низкого аномально высокогоприростаприроста1951-19607,14-0,741 ± 0,38420,711961-197012,14-0,992 ± 0,66622,861971-1980-0,482 ± 0,57917,1424,291981-19907,8612,860,122 ± 0,5981991-20008,570,272 ± 0,56818,572001-20095,56-0,158 ± 0,31318,25Примечание: полужирным шрифтом выделены максимальные значения вероятностей.SD – стандартное отклонениеДесятилетие1481615141312111098765432101950195519601965197019751980198519901995200020052010Рисунок 4.12 – Положительные (белый кружок) и отрицательные (черныйкружок) реперные годы для местообитаний Южной Мещеры в 1951-2009 гг.
Пооси у – номера точек (см. рис. 2.3 и табл. 2.5)На рис. 4.13 приведены значения индекса NAO для зимних месяцев(декабрь - март) 1951-2016 гг. К настоящему времени установлено, что в рядахиндекса NAO существует 60-70-летняя периодичность, причины которой широкообсуждаются в литературе (Wanner H. et al., 2001). Рассматриваемые намидесятилетия второй половины ХХ в. – начала ХХI в. относятся к двум различнымциклам NAO: 1951-1970 гг.
приходятся на окончание одного 70-летнего цикла, а1971-2000-е гг. – на начало и первую половину нового 70-летнего цикла.210.520142011200820052002199919961993199019871984198119781975197219691966196319601957-0.5195401951NАО_декабрь-март1.5-1-1.5-2-2.5Рисунок 4.13 – Динамика индекса NAO (декабрь – март) в 1951-2016 гг.149Отрицательные значения NAO в 1950-е гг. являются индикатором резкогоослабления зональной циркуляции над Северной Атлантикой в это десятилетие(Смирнов Н.П. и др., 1998). Ослабление зональной циркуляции сопровождалосьувеличением повторяемости восточной (Е) формы циркуляции (типизация Г.Я.Вангенгейма – А.А. Гирса) в 1950-е гг.
(см. Приложение Е), с которой, какправило, ассоциируются аридные режимы в центральной части ВосточноЕвропейской равнины (Переведенцев Ю.П. и др., 2001; Сидоренков Н.С., ОрловИ.А., 2008). Кластеризация временного ряда 1900-2010 гг. по частотеэлементарных циркуляционных механизмов (типизация Б.Л.
Дзердзеевского; см.Приложение Ж) показала, что 1950-е гг., за исключением 1956 г., принадлежат ккластеру 1.4, для которого характерна сниженная увлажненность вегетационногопериода, особенно летних месяцев. Сумма осадков летних и зимних месяцев вЮжной Мещере в 1950-е гг. минимальна, по сравнению с другими десятилетиямивторой половины ХХ в. – начала ХХI в. Так как лимитирующим фактором вусловиях слабоконтрастного рельефа Мещеры часто является переувлажнение, тосниженная увлажненность вегетационного периода в 1950-е гг., по-видимому,является благоприятной для биопродуктивности сообществ. Это подтверждаетсяредкой встречаемостью отрицательных реперных лет и в 3 раза более частойвстречаемостью положительных реперных лет в это десятилетие (рис.
4.12, табл.4.9). На рис. 4.14 приведены особенности погодных условий для 1953 г. –положительного реперного года, когда в широком диапазоне местообитаний – отостанцовых до болотных – наблюдался повышенный прирост (в 50% случаев –выше 1 SD). Характерными особенностями 1953 г. являются: повышенноеувлажнение вегетационного периода предыдущего года, теплая и влажная осень,холодные и сухие декабрь - март, прохладный и влажный май, теплое лето сосниженными осадками в июне и повышенными – в июле. Сумма осадков загидрологический год на 0,59 SD превышает норму; осадки за предыдущий годтакже несколько выше нормы. Разность осадков холодного периода и стока втечение трех лет существенно ниже нормы. Такое сочетание факторов можетсчитаться оптимальным не только для переувлажненных местообитаний Южной150Мещеры (в которых благодаря малоснежной холодной зиме, дефициту осадковмарта и апреля и засушливому июню влияние на прирост типичноголимитирующего фактора – избытка влаги – не проявляется), но и для сухогоСолотчинского останца.
В последнем случае недостаток увлажнения не выраженблагодаря осадкам осени предыдущего года, мая и июля. Экстремально холодныйфевраль 1953 г. (-17,1°С; более холодными за 107-летний период (1907-2013 гг.)были только феврали 1956, 1929 и 1954 гг.) при этом не оказал очевидногонегативного влияния на прирост, что еще раз подтверждает приоритетное влияниетемпературных условий зимы на биопродуктивность посредством их влияния насодержание почвенной влаги.21.51-1.5-2РМАПАЙИЮНЬАВГэ ИЮтоЛго ЬгА- одИ_ апХП ред_предГО ГОД_ Дпред3ос ос Г ОХХДос П - П - АХП ст сто- с ок_ кто прк:е3Г дОДА-1М-0.5ФАРТ0АВГСЕНТОКТНОЯДЕКЯНВСтОткл0.5-2.5Рисунок 4.14 – Погодные условия 1953 г.
По оси у – стандартное отклонениетемпературы (серые области) и осадков (столбики)Примечание: обозначения метеопараметров: А-И_пред – апрель-июль предыдущегогода; ХП_пред – холодный период (ноябрь-март) предыдущего года; ГОД_пред –метеопараметры предыдущего года; 3ГОДА – осредненные за 3 года значенияметеопараметров; осХП-сток; осХП-сток_пред; осХП-сток:3ГОДА – разность осадковхолодного периода (ноябрь – март) и стока реки Гусь (за текущий год, за предыдущий год,среднее за 3 года, соответственно)О том, что оптимальные условия для функционирования мещерскихсообществ создаются при различных режимах тепла и влаги, свидетельствуютпогодные условия 2004 г., который, как и 1953 г., является положительнымреперным годом (прирост выше 1 SD в 64% случаев) (рис. 4.15).
Синергетическиеэффекты нескольких лимитирующих рост климатических факторов, как и151возможная компенсация одних факторов другими, осложняют интерпретациюпогодныхусловийреперныхлетвтерминахихблагоприятности/неблагоприятности для прироста. Отметим, однако, что между 1950-ми и 2000-мигг., несмотря на различные погодные режимы, можно провести некоторуюаналогию: данные десятилетия расположены на нисходящих ветвях двухсоседних циклов NAO (рис. 4.13) и близки по вероятностям положительных иотрицательных реперных лет (табл.
4.9). Редкая встречаемость отрицательныхреперных лет и повышенная – положительных в 1950-е и 2000-е гг.свидетельствуетотом,чтоусловияданныхдесятилетий(являющихся«переходными» между экстремальными – максимальными и минимальными –значениями NAO) могут считаться наиболее благоприятными для прироста сосныв различных местообитаниях Южной Мещеры.2.521.510.5ГОМРАПФГОД_ Дпред3ГОос осХП ХП ДАосХП ст стоокк-с_то предк:3ГОДА-1.5АЙИЮНЬАВГэ ИЮт о ЛЬгогА- одИ_ апХП ред_пред-1АРТ-0.5МАВГСЕНТОКТНОЯДЕКЯНВ0-2-2.5Рисунок 4.15 – Погодные условия 2004 г. По оси у – стандартное отклонениетемпературы (серые области) и осадков (столбики).
См. примечание к рис. 4.14Отличительной особенностью 1960-х гг. является исключительно высокое(максимальное за период 1873-1995 гг.) давление в центре Исландской депрессиии максимально низкое давление в центре Азорского максимума (Смирнов Н.П. идр., 1998). Инверсионность полей давлений привела к глубокому минимумузональной циркуляции над Северной Атлантикой: значения индекса NAO в 1960-егг. минимальны (рис. 4.13, табл. 4.9). Для этого десятилетия, являющегося152финалом нисходящего тренда NAO, наблюдавшегося с начала 1940-х г., былихарактерны увеличение площади арктического морского льда и зимнеепохолодание в Европе (Hurrell J.W., Van Loon H., 1997; Delworth T.L.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
