авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Возможности и ограничения реконструкции климатического сигнала по ширине годичных колец хвойных деревьев на севере и в центре европейской территории россии

На правах рукописи

Мацковский Владимир Владимирович Возможности и ограничения реконструкции климатического сигнала по ширине годичных колец хвойных деревьев на севере и в центре Европейской территории России Специальность 25.00.25 – Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва – 2011 г.

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте географии РАН

Научный консультант:

чл.-корр. РАН, доктор географических наук Ольга Николаевна Соломина

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Дмитрий Михайлович Сонечкин доктор географических наук, профессор Рудольф Карлович Клиге

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт экологии растений и животных Уральского отделения РАН

Защита состоится « 27 » мая 2011 г. в на заседании Диссертационного совета Д 002.046. в Учреждении Российской академии наук Институте географии РАН по адресу: 119017 Москва, Старомонетный переулок,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института географии РАН Текст объявления и автореферат размещены на сайте Института географии РАН www.igras.ru Автореферат разослан « 26 » апреля 2011 г.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные печатью, просим отправлять по адресу: 119017 Москва, Старомонетный переулок, 29.

Факс: (495) 959-00-33;

E-mail: igras@igras.geonet.ru, direct@igras.geonet.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук И.С. Зайцева Актуальность темы. Возможности прогноза естественной и антропогенной изменчивости климата часто бывают ограничены в связи с короткими рядами метеорологических данных. Данные дендрохронологических реконструкций, которые имеют годичное и даже сезонное разрешение, поддаются калибровке с помощью инструментальных метеорологических наблюдений и потенциально доступны во всех районах, где растут деревья, могут в какой-то степени заполнить этот пробел. Для прогнозирования климатических изменений необходимо иметь информацию не только и не столько о глобальном, но в большей степени – о региональном климате. Изучение климатической изменчивости на Европейской территории России с помощью косвенных методов индикации, в частности, дендрохронологии, является, таким образом, одной из актуальных задач для понимания тенденций изменчивости климата в этом регионе. Изучение климатического отклика в ширине годичных колец служит основанием для интерпретации дендрохронологических рядов, являющимися уникальными источниками информации о климате прошлого.

Цель работы – проведение дендроклиматического анализа в северной и центральной частях ЕТР на основе всех доступных дендрохронологических и метеорологических данных, включая данные реанализа, и выявление тех климатических факторов, влияние которых на рост деревьев является наиболее общим и выраженным для всей исследуемой территории, а также создание длинных непрерывных хронологий, привязанных к современности, с целью их дальнейшего палеоклиматического анализа.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели решались следующие взаимосвязанные задачи:

1. Сбор имеющейся дендрохронологической информации для данного региона по трем самым распространенным на ней породам хвойных деревьев:

сосне, ели и лиственнице, и дополнение ее новыми данными для более полного покрытия территории.

2. Построение длинных непрерывных древесно-кольцевых серий на севере и в центральной части ЕТР на основе живых деревьев и древесины хвойных из исторических построек и археологических раскопок.

3. Статистический анализ климатического отклика всех древесно-кольцевых хронологий на основе общей методики и с применением максимального количества климатических параметров, включая данные из современных сетевых архивов.

4. Анализ пространственно-временной сопряженности динамики приростов деревьев и построение соответствующих карт-схем.

5. Определение информативности дендрохронологических данных на исследуемой территории с точки зрения содержащейся в них информации о климате прошлого.

Научная новизна работы. В работе впервые проведено исследование климатического отклика хвойных деревьев на всей северной части ЕТР, выделены наиболее общие закономерности влияния климатических условий на прирост деревьев. Впервые для данного региона представлены две длинные непрерывные древесно-кольцевые хронологии, привязанные к современности, и оценен их палеоклиматический потенциал.

Защищаемые положения • На ЕТР общим для всех хвойных пород (ель, лиственница и сосна) севернее 60° с.ш. является положительный отклик ширины годичных колец на колебания летних температур. Сигнал меняется на 54-56° с.ш., где ширина колец определяется сочетанием двух факторов – тепла и влаги;

здесь отмечается положительный отклик на изменения индекса сухости Палмера (PDSI), влажности почвы, относительной влажности воздуха.

• В пределах районов, однородных в климатическом отношении, наблюдается генеральное сходство климатического отклика для ели, лиственницы и сосны. Это дает возможность объединять разные породы хвойных в единые региональные хронологии на основе перекрестного датирования, а это, в свою очередь, позволяет создавать длинные составные шкалы на основе археологического материала. Эти шкалы могут быть использованы для дендрохронологического датирования древесных остатков разного происхождения и для целей палеоклиматологии.



• Доминирующим для хронологий сосны севернее 60° с.ш. является положительный отклик на минимальные температуры мая-августа. Для всех рассмотренных хронологий ели обнаружено наличие отрицательных корреляций прироста с температурами конца предыдущего вегетационного сезона. Для хронологий лиственницы севернее 60° с.ш. доминирующим является положительный отклик на минимальные и средние температуры июня-июля, а для более южных районов – положительный отклик на летние осадки и отрицательный – на летние температуры.

• Впервые для региона исследования созданы две непрерывные, абсолютно датированные древесно-кольцевые хронологии, привязанные к современности.

Хронологии «Соловки» (1189-2008 гг.) и «Вологда» (1085-2009 гг.) коррелируют с показателями теплообеспеченности, реконструированными по палинологическим и историческим данным для ЕТР. Вологодская хронология имеет тесную корреляцию с реконструкцией среднегодовой температуры Северного полушария, а Соловецкая – содержит региональный климатический сигнал.

• Максимальные значения индексов прироста у хронологий «Соловки» и «Вологда», по крайней мере, за 800 лет, отмечаются в первое десятилетие 21-го века. При этом тенденция увеличения индексов прироста началась в случае Вологодской хронологии в начале 17 в., а в случае Соловецкой – в начале 18 в.

Личный вклад автора. Собственные исследования автора включали следующие виды работ: полевые работы по сбору дендрохронологического материала;

лабораторную обработку, измерение ширины годичных колец;

перекрёстную датировку полученных древесно-кольцевых серий и построение хронологий;

статистическую обработку климатической и дендрохронологической информации;

сопоставление полученных данных с результатами других исследователей. Автором было выполнено приведение измерений, выполненных в Институте археологии РАН в единый формат, проверка качества этих измерений и их перекрестной датировки, построение единой дендрошкалы, привязанной к современности. Многие этапы работы были автоматизированы посредством разработанных автором программ.

Некоторые из них могут быть загружены с веб-сайта дендрохронологической лаборатории ИГРАН (http://paleoglaciology.org/ ru/TreeRingLab/).

Практическая значимость работы. Полученные результаты могут использоваться для региональных и глобальных реконструкций изменений климата и моделирования его изменчивости в будущем. Особенно важны эти материалы для прогнозирования внутривековой изменчивости климата.

Построенные нами непрерывные хронологии необходимы для датировки исторических и архитектурных памятников: они повышают точность и надежность таких датировок. Информация о климатическом отклике деревьев может использоваться в лесоводстве при прогнозе реакции радиального прироста деревьев на изменения климата.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на российских и международных конференциях: XI конференции «Сергеевские чтения» в Москве (2009 г.), конференции Европейского геофизического союза (EGU) в Вене (Австрия, 2009 г.), Открытой научной конференции «Глобальные изменения в прошлом» (PAGES) в Корвалисе, (США, 2009 г.), Всероссийской конференции «Современные проблемы климатологии» в Санкт-Петербурге (2009 г.), 3-й международной научной конференции молодых ученых и талантливых студентов «Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность» в Москве (2009 г.), ежегодной конференции Ассоциации американских географов в Вашингтоне (США, 2010 г.), международной конференции дендрохронологов WorldDendro 2010 в Рованиеми (Финляндия, 2010 г.), LXIII Герценовских чтениях в Санкт-Петербурге (2010 г.), в школе семинаре молодых ученых «Изменения климата и экосистем горных территорий» в Кисловодске (2010 г.) и на всероссийской научной конференции «Динамика современных экосистем в голоцене» в Екатеринбурге (2010 г.).

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста и состоит из введения, пяти глав, заключения и двух приложений. Список литературы включает 168 наименований, в том числе 116 - на иностранных языках. Текст иллюстрирован 74 рисунками и содержит 11 таблиц.

Глава 1. Район исследования. Состояние проблемы Районом исследования служит территория, расположенная между 25° в.д. и 60° в.д., 50° с.ш. и 70° с.ш. (рис. 1). В основном это север Европейской территории России;

территория расширена на юг и на запад, чтобы включить несколько древесно-кольцевых хронологий из Московской и Калужской областей и Финляндии. Включение этих хронологий необходимо для более полного пространственного и сравнительного анализа хронологий и отраженного в них климатического сигнала.

В главе приводится обзор литературы по четырем группам проблем, имеющих отношение к теме диссертации: климатический сигнал, отраженный в древесно-кольцевых хронологиях севера ЕТР, его ослабление в последние годы (проблема дивергенции), построение длинных хронологий и дендроклиматические реконструкции наших предшественников в этом регионе.

Рассмотрены работы Т.Т. Битвинскаса (1974), А.А. Молчанова (1976), А.Б.

Колчина и Н.Б. Черных (1977), Н.В. Ловелиуса (1979), М.М. Чернавской с соавторами (Chernavskaya et al., 1996b), Н.Б. Черных (1996), А.В. Пушина с соавторами (2000), Ф. Швайнгрубера и К. Бриффы (Schweingruber and Briffa, 1996a), К. Бриффы (Briffa et al., 2001, 2002a,b), Е.В. Лопатина с соавторами (Лопатин, Алексеев, 2009;

Lopatin et al., 2008), А.А. Карпухина (2009), Ю.М.

Кононова с соавторами (Kononov et al., 2009), Д.Е. Румянцева (2010а) и другие.

Рис. 1. Район исследования. Кругами обозначены точки расположения хронологий сосны, треугольниками – ели, квадратами – лиственницы. Закрашенными значками обозначены хронологии, созданные в лаборатории дендрохронологии ИГРАН, пустыми значками – хронологии из Международного банка древесно-кольцевых данных ITRDB.

Обзор литературы, в частности, показал, что по сравнению с соседними регионами (Скандинавия, Полярный Урал), северная и центральная части ЕТР гораздо беднее климатическими реконструкциями высокого разрешения.

Большинство исследований относятся к дендроархеологии или лесоведению, а задачи этих дисциплин в значительной степени отличаются от задач дендроклиматологии. Дендроклиматологами в большей степени изучена наиболее северная часть ЕТР, но здесь исследователи в большей степени концентрировались на изучении хронологий максимальной плотности годичных колец. Климатический сигнал в хронологиях по ширине годичных колец менее изучен, а обобщающие работы, охватывающие северную и центральную части ЕТР отсутствуют. Проблемы дивергенции и стабильности климатического отклика во времени, представляющие большой интерес для палеоклиматологии, ранее затрагивались и для района нашего исследования, однако обобщающее исследование стабильности климатического отклика хронологий по ширине годичных колец хвойных деревьев для данной территории отсутствует. Непрерывные составные хронологии длиной более четырех-пяти веков, привязанные к современности и пригодные для палеоклиматического анализа пока не созданы.

Глава 2. Материалы и методы Климатические данные. В данной работе мы использовали несколько архивов метеоданных ГУ «ВНИИГМИ-МЦД» (http://meteo.ru/). Архив по метеостанциям на территории бывшего СССР (Razuvayev et al., 1993;

станций для исследуемой территории) с суточными данными по минимальным, максимальным, средним температурам воздуха и осадкам был предварительно проверен на ошибки и выбросы. В архиве содержатся данные до 2008 года включительно. По исправленным суточным данным были расчитаны ежемесячные значения минимальной, максимальной, средней температуры воздуха и атмосферных осадков, а также агроклиматические характеристики:

годовые суммы температур больше 0°C (Т0), 5°C (Т5), 10°C (Т10) и 15°C (Т15), суммы осадков за период с отрицательной температурой P(T0), c температурами больше 0°C P(Т0), 5°C P(Т5), 10°C P(Т10) и 15°C P(Т15) и гидротермический коэффициент Селянинова.

Также в нашем распоряжении имелся архив метеоданных данных с метеостанций на территории бывшего СССР (117 станций для исследуемой территории) с ежемесячными данными по температурам воздуха и осадкам до 2007 года включительно (http://meteo.ru/). Дополнительно использовался архив ежемесячных температур по 476 метеостанциям на территории России (http://meteo.ru/climate/descrip2.htm;





149 станций для исследуемой территории), который содержит данные до 2006 года включительно.

В работе использовались сеточные метеоданные CRU TS 3. (http://www.cru.uea.ac.uk/cru/data/hrg/) с ежемесячными значениями за период 1901-2005 гг. и с разрешением 0,5 градуса по широте и долготе. Сеточные данные получены интерполяцией измерений на метеостанциях (Mitchell et al., 2004;

Mitchell and Jones, 2005). В них содержатся следующие параметры:

минимальные, макимальные и средние температуры воздуха, осадки, облачность (в процентах), амплитуда суточных температур, частота дней с заморозками, частота дней с осадками и давление водяного пара.

В дополнение к метеоданным, мы использовали данные реанализа за 20 век 20th Century Reanalysis V2 (Compo et al., 2011), полученные с Веб-сайта Национального агентства по океану и атмосфере NOAA (http://www.esrl.noaa.gov/psd/). В него, в частности, входят влажность почвы, толщина снежного покрова, влагосодержание воздуха, облачность, суммарная транспирация и другие величины, ежемесячные значения которых мы использовали в нашей работе. Пространственное разрешение данных – около 2 х градусов по широте и долготе. Хотя точность воспроизведения этими моделями многих условий пока далека от идеала, сравнение древесно кольцевых данных с ними представляет определенный интерес, т.к. все эти параметры могут напрямую или косвенно влиять на рост деревьев.

Для дендроклиматического анализа также использовались две интегральных характеристики, одновременно учитывающие изменения температуры и осадков: индекс суровости засухи Палмера (Palmer Drought Severity Index, PDSI) и влажность почвы. Индекс PDSI отражает не только засушливые условия, но и условия переувлажнения. Мы использовали глобальный архив данных с ежемесячными значениями индекса PDSI с 1870 по 2002 гг. в узлах сетки с разрешением 2,5 градуса по широте и долготе (Dai et al., 2004). В качестве информации о влажности почвы мы использовали архив модельных данных по глобальной влажности почв CPC Soil Moisture (Fan and van den Dool, 2004), полученный с Веб-сайта NOAA (http://www.esrl.noaa.gov/psd/). Архив представляет собой ежемесячные модельные данные с разрешением 0, градусов по широте и долготе за период с 1948 г. и до текущего года.

Для сопоставления прироста деревьев с характеристиками циркуляции атмосферы мы использовали 5 индексов циркуляции для Северного полушария с Веб-сайта NOAA (http://www.cpc.ncep.noaa.gov/data/teledoc/telecontents.shtml):

North Atlantic Oscillation (NAO) – Северо-атлантическое колебание, East Atlantic (EA) – Западно-атлантическая, East Atlantic/Western Russia (EAWR) – Западно атлантическая-Восточнороссийская, Scandinavia (SCAND) - Скандинавская и Polar/Eurasia (POLAR) – Полярная дальние связи.

Методика исследования. Отбор и анализ образцов древесины (керны и спилы) проводился в соответствии с общепринятыми методическими требованиями древесно-кольцевого анализа (Шиятов и др., 2000;

Cook and Kairiukstis, 1990). Измерения ширины годичных колец произведены на полуавтоматической установке LINTAB с точностью 0,01 мм. Далее данные по ширине годичных колец подвергались перекрёстной датировке в программе TSAP-Win с последующей проверкой в программе COFECHA (Holmes, 1983).

Для целей стандартизации и удаления возрастного тренда использовалась программа ARSTAN. Для построения длинных хронологий и сохранения в них низкочастотного сигнала в данной работе программно реализованы и используются метод стандартизации региональной кривой (Regional Curve Standardization, RCS) и его «очищенный от сигнала» аналог (signal-free RCS или sf-RCS). В качестве функции для аппроксимации региональной кривой используется кубический сплайн с 50% сокращением дисперсии сигнала на 66% длины максимальной серии (Cook and Peters, 1981).

Для определения статистических связей между различными климатическими параметрами и шириной годичного кольца используется корреляционный анализ.

Подсчитываются коэффициенты корреляции Пирсона дендрохронологических данных с ежемесячными или ежегодными параметрами за год прироста и за предшествующий год. Результаты анализа климатического отклика представляются в двух видах: табличном и графическом. Таблицы позволяют количественно оценить отклик на разные климатические параметры для каждой хронологии. Карты показывают пространственные изменения климатического отклика. Для вычисления пространственных корреляций с сеточными климатическими данными, древесно-кольцевые данные, заданные в точках отбора образцов, были преобразованы в поля данных, заданных в узлах сетки с шагом 0,5 градусов по широте и долготе. В каждом узле координатной сетки осредняются индексы всех хронологий, расположенный ближе 400 км к этому узлу. Вес каждой хронологии в узле зависит от расстояния – чем больше расстояние (по сравнению с другими хронологиями), тем меньше вес. Для построения карт-схем пространственной корреляции хронологий использовалась та же методика. Поле строилось по всем хронологиям, кроме одной – той, для которой определялась пространственная корреляция с этим полем.

Для изучения изменения климатического отклика деревьев во времени автором была написана компьютерная программа, выполняющая вычисление коэффициентов корреляции между древесно-кольцевыми хронологиями и климатическими параметрами в скользящем окне произвольной ширины.

Программа функционально аналогична программе DendroClim2002 (Biondi and Waikul, 2004), но позволила получать результаты в более удобном виде и автоматизировать работу с большим количеством материала.

В данной работе мы использовали анализ «реперных лет» (в англоязычной литературе «pointer years») в том виде, в каком он описан в работах (Schweingruber et al., 1990;

Neuwirth et al., 2004, 2007). Этот анализ используется для определения синхронного аномального прироста у группы деревьев. При наличии нескольких лимитирующих факторов такой анализ может дать дополнительную информацию об их влиянии на синхронный аномальный прирост деревьев. Год считается реперным, если больше 20% деревьев испытали положительную или отрицательную аномалию. Для определения реперных лет автором была написана программа PointerYears, которая может быть загружена с сайта дендрохронологической лаборатории ИГРАН (http://paleoglaciology.org/ru/TreeRingLab/).

Глава 3. Древесно-кольцевые данные Всего в работе использовано 52 древесно-кольцевые хронологии. Из них хронологий построены на основе измерений ширины годичных колец живых на момент отбора образцов деревьев. Это – 26 хронологий по сосне обыкновенной (Pinus sylvestris), 14 хронологий по ели сибирской и ели европейской (Picea obovata, Picea abies) и 9 хронологий по лиственнице сибирской (Larix sibirica).

Положение этих хронологий в пространстве показано на рисунке 1. Еще три хронологии содержат измерения колец как живых деревьев, так и древесины из деревянных построек, археологических раскопок или погребенных в озерах и торфяниках деревьев. 42 из 49 использованных древесно-кольцевых хронологий взяты из Международного древесно-кольцевого банка данных ITRDB (International Tree Ring Database, http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/treering.html). Использованы все хронологии по живым деревьям из этой базы данных, находящиеся в районе исследования.

Семь хронологий по живым деревьям и две длинные хронологии построены в лаборатории дендрохронологии Института географии РАН. Они расположены по трансекту север-юг и дополняют данные из ITRDB (см. рис. 1).

Две длинные составные хронологии «Вологда» и «Соловки» включают в себя образцы живых деревьев и древесину из исторических строений и, в случае Вологодской хронологии, из археологических раскопок. Они публикуются впервые в рамках этой работы и построены автором или при его непосредственном участии.

Ранняя часть хронологии по Вологодской области создавалась на основе отобранных нами образцов из трех строений на территории Архитектурно этнографического музея «Семенково» и измерений ширины годичных колец древесины, произведенных в Институте археологии РАН. Почти все они получены по древесине, найденной при раскопках разных лет в Кирилловском районе Вологодской области. Эти измерения были любезно предоставлены нам научным сотрудником ИАРАН А.А. Карпухиным. До 1999 г. измерения производились вручную, их точность составляет примерно 0,05 мм и они сохранены в формате MS Excel. С 1999 г. измерения проводились на полуавтоматической установке LINTAB с точностью измерения до 0,001 мм и сохранялись в формате Tucson rwl. Для приведения измерений в общий формат автором была разработана программа xls2rwl, позволяющая переводить серии измерений в формат Tucson rwl из формата MS Excel. Программа может быть загружена с Веб-сайта дендрохронологической лаборатории ИГРАН (http://paleoglaciology.org/ru/TreeRingLab/). После того, как все измерения были переведены в единый формат, была произведена проверка перекрестных датировок с помощью программы COFECHA. Образцы, не прошедшие контроль качества, были исключены;

некоторые образцы изменили первоначальную датировку. Параллельно были определены даты постройки домов из музея «Семенково». Дом Кочкина, перевезенный из Тарногского р-на, Среднесухонского сектора, д. Андреевской построен в 1844-1845 гг., дом Храповых из Нюксенского р-на, д. Бор построен в 1884-1887 гг., дом Копыловых из Сямженского р-на, д. Коростелева построен в 1863-1865 гг.

Образцы из строений музея «Семенково» продлили хронологию до 1677 года и позволили привязать самую позднюю часть образцов археологической части хронологии – образцы из Церкви Ильи пророка в Ципинском погосте, заканчивающиеся 1752-м годом. Таким образом, шкала была привязана к современности, известен календарный год образования последнего ее кольца, а значит и всех колец, входящих в нее. Всего в Вологодскую хронологию вошло 282 образца, она покрывает период с 1085 по 2009 гг. Это – первая на ЕТР непрерывная абсолютно датированная хронология такой продолжительности, привязанная к современности. На рисунке 2 и 3 показаны распределение во времени образцов, вошедших в эту шкалу, стандартная хронология «Вологда» и ее наполненность образцами.

Соловецкая хронология построена Р.С. Жуковым, В.В. Грязновой, А.В.

Кудиковым и О.Н. Соломиной и любезно предоставлена автору для анализа. В данный момент готовится публикация этой хронологии (Соломина О.Н., Мацковский В.В., Жуков Р.С., «Доклады Академии Наук», в печати). На рисунке 4 и 5 показаны распределение во времени образцов, вошедших в эту шкалу, стандартная хронология «Соловки» и ее наполненность образцами.

Рис. 2. Распределение во времени образцов, входящих в Вологодскую хронологию.

1,6 1,4 1, Число образцов Индексы 0, 0, 0, 0, 0 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1850 1950 Годы Рис. 3. Стандартная Вологодская хронология и ее наполненность образцами.

Рис. 4. Распределение во времени образцов, входящих в Соловецкую хронологию.

1,6 1,4 1, Число образцов Индексы 0, 0, 0, 0, 0 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1850 1950 Годы Рис. 5. Стандартная Соловецкая хронология и ее наполненность образцами.  В работе изучен вопрос о сопряженности динамики годичного прироста на расстоянии, который интересен, прежде всего, с точки зрения дендрохронологического датирования. При проведении датировок желательно знать, из каких регионов можно использовать эталонные дендрошкалы. Мы рассчитали пространственные корреляции каждой хронологии по живым деревьям с полем древесно-кольцевых данных, построенном на основе остальных хронологий для этого же рода деревьев. По результатам этих расчетов было построено 49 карт-схем пространственных корреляций – по одной на каждую хронологию (приложение 1 диссертации).

На рисунке 6 для примера приведено несколько таких карт-схем для хронологий по сосне. Видно, что чем южнее расположена хронология, тем меньше радиус ее значимых корреляций с полем остальных хронологий и ниже значения этих корреляций. Та же тенденция прослеживается для ели и лиственницы. В северном регионе корреляции становятся незначимыми для сосны и ели в среднем на расстоянии около 940 км, для лиственницы – около 740 км.

Глава 4. Климатический отклик древесно-кольцевых хронологий Помимо климатических условий, прирост годичных колец зависит от многих других экофизиологических параметров. Он подробно рассматривается в специальной ботанической, экологической и лесоведческой литературе (см.

например Лархер, 1978;

Казенс, 1982;

Ваганов, 1996;

Schweingruber, 1996b;

Fritts, 1976) и не является предметом данного исследования. Задача настоящего исследования – выявить закономерности влияния именно климатических факторов на ширину колец трех основных хвойных пород деревьев на севере и в центре ЕТР.

Для анализа климатического отклика ширины годичных колец трех наиболее распространенных в Европейской части России древесных пород хвойных – сосны, ели и лиственницы, мы выбрали опорный период 1950-1990 гг., т.к. он присутствует во всех хронологиях, кроме двух финских, и во всех климатических данных (кроме нескольких станций из «архива 476», где данные начинаются с 1959 г.). Мы проанализировали статистические связи метеопараметров со всеми тремя типами хронологий, полученных в программе ARSTAN (стандартные, остаточные и арстановские), но, в конечном итоге, убедились в том, что остаточные (RES) хронологии наиболее пригодны для целей нашего анализа. В приложении 2 диссертации представлены таблицы отклика остаточных хронологий по живым деревьям на различные климатические параметры за период 1950-1990 гг. По этим таблицам для каждого рода деревьев были определены климатические параметры, с которыми статистически значимо коррелирует большая часть хронологий этого рода.

Использование сеточных архивов дополнительно позволило рассмотреть пространственные корреляции поля древесно-кольцевых данных с полями климатических параметров. Все использованные сеточные архивы начинаются не позже 1901 г. Таким образом, общий период климатических и древесно кольцевых данных составил уже не 40, а 90 лет: с 1901 по 1990 г. Мы провели корреляционный анализ со всеми девятью параметрами из сеточного архива Рис. 6. Карты-схемы пространственных корреляций хронологий сосны за период 1901 1990 гг. (сверху вниз: для хронологии russ182, pdb, kov, opp). Цветом обозначены коэффициенты корреляции. Малиновый круг – хронология, для которой рассчитаны корреляции, черные точки – хронологии, по которым построено поле древесно-кольцевых данных. Красная линия обозначает границу значимых корреляций (p=0,05).

б) PDSI, VI-VII а) Тmin, V-VIII в) заморозки, VII г) заморозки, IV-IX д) отн. влажн. воздуха, VII p е) транспирация, VII p ж) толщина снежн. покрова, V p з) облачность, VI-VII Рис. 7. Пространственные корреляции поля древесно-кольцевых данных сосны и а) – минимальных температур воздуха в мае-августе, б) – индекса сухости PDSI в июне июле, в) – числа дней с заморозками в июле, г) – числа дней с заморозками в апреле-сентябре, д) – относительной влажности воздуха в июле предыдущего года, е) – суммарной транспирации в июле предыдущего года, ж) – толщины снежного покрова в мае предыдущего года, з) – облачности в июне-июле (по данным реанализа). Красным контуром показана граница значимых корреляций (p=0,05). Период 1901-1990 гг. Черные точки – расположение древесно-кольцевых хронологий.

CRU TS 3.0, с индексом сухости PDSI и с несколькими параметрами реанализа:

атмосферным давлением, толщиной снежного покрова, облачностью, влажностью почв и суммарной транспирацией.

На рисунке 7 показаны корреляции поля древесно-кольцевых хронологий сосны с различными сеточными климатическими данными. Такие же карты схемы были построены для всех исследованных климатических параметров и для всех пород деревьев и проанализированы для выявления пространственных закономерностей климатического отклика.

Анализ показал, что реакция хвойных деревьев на климатические параметры может быть очень разной. Поскольку эта реакция зависит от многих экофизиологических параметров, неоднозначность этой реакции, обнаруженная для индивидуальных пробных площадей, не является неожиданностью. Тем не менее, в целом в этой пестроте прослеживаются ясные закономерности, которые видны из таблицы 1. В частности, в северном секторе на 60-69° с.ш.

прирост сосны, ели и лиственницы зависит от средней температуры июня и июля. Примерно на 54-56° с.ш. сигнал меняется, и ширина колец определяется сочетанием двух факторов – тепла и влаги (атмосферные осадки, индекс сухости PDSI, относительная влажность воздуха). На прирост ели и лиственницы часто оказывают влияние условия предыдущего года, тогда как для сосны они не так важны.

Интересно отметить сходство реакции разных хвойных пород на климатические параметры в пределах однородных в климатическом отношении регионов. Это является основанием для создания сводных хронологий по хвойным породам в пределах означенных территорий, что крайне важно для палеоклиматологических исследований.

Таблица 1. Основные факторы, влияющие на прирост хвойных пород. Римскими цифрами обозначены месяцы, буквой p обозначены параметры предыдущего года (относительно года прироста).

Район Знак Сосна Ель Лиственница отклика Темп. мин., V-VIII Темп. средн., VI-VII Темп. мин., VI Север + Темп. средн., VI-VII Отн. влажн., VIp Темп. средн., VI ЕТР Темп. макс., VI-VII Заморозки, VIIp Давление, II Облачность, VI-VII Т10 p NAO, IX Север – Транспирация, VIIp Темп. мин., VIp ЕТР P(T15) p Осадки, VI-VII Осадки, Xp-III Осадки, VI Центр + PDSI, VI-VII PDSI, VII Отн. влажн., VIIp, VIIIp ЕТР Темп средн, VI-VII Темп. средн., VIIp, VIIIp Центр – ЕТР Темп. мин., Хp – IX PDSI, I Везде + Темп. средн., Хp-IX Заморозки, IV-IX Темп. мин., VIIIp Давление, XIIp Везде – Статистический анализ изменения климатического отклика во времени показал, что в целом, климатический отклик деревьев на территории исследования в той или иной степени нестабилен, причем изменения происходят как в сторону усиления реакции на климатические параметры, так и в сторону ослабления. Можно говорить не только об изменении климатического отклика в последние десятилетия, а вообще об отсутствии стабильности за период инструментальных наблюдений. Связи даже с теми климатическими параметрами, на которые откликается большинство хронологий, изменяются в пространстве и времени. Лишь для нескольких северных хронологий по ширине годичных колец сосны и лиственницы сохраняется значимый отклик на летние температуры для всех рассмотренных временных интервалов (1901-1930 гг., 1931-1960 гг. и 1961-1990 гг.). Более подробное рассмотрение изменения климатического отклика во времени показывает, что в одних случаях оно может быть связано с изменением длительности сезона вегетации, а в других – с переходом одного из лимитирующих факторов в разряд оптимальных. При наблюдающемся повышении температур воздуха в XX – начале XXI века в северных районах может уменьшаться влияние температур на прирост деревьев, а в южных районах – усиливаться влияние стресса, связанного с засухой.

Не всегда функция отклика, являющаяся результатом корреляционного анализа, может адекватно отразить влияние климатических факторов на прирост деревьев. Особенно это относится к деревьям, произрастающим в условиях, близких к оптимальным. В этом случае лимитирующие факторы могут меняться от года к году, что затрудняет дендроклиматический анализ (Дендрохронологическая…, 2007). Альтернативным подходом может быть рассмотрение метеорологических условий в годы с аномальными приростами деревьев. Такой анализ не предполагает непрерывности отклика деревьев на какой-либо климатический параметр, но позволяет выделить основные метеорологические условия, приводящие к аномальным приростам деревьев.

Одним из способов такого анализа является метод климаграмм (Ловелиус, 1979, 2003), когда на основе графиков осредненных климатических параметров для лет с аномально большими и аномально малыми приростами делаются выводы о том, какие значения параметров наиболее существенны для прироста рассматриваемых деревьев. Мы несколько модернизировали данный метод, добавив анализ статистической значимости различий, что позволяет учесть естественную изменчивость климатических параметров. Например, на рисунке 8а видно, что разница средних температур в июле для отрицательных реперных лет и для всего периода меньше, чем та же разница в январе. Однако различие в январе не является значимым из-за большей вариабельности метеопараметров (используется двухвыборочный критерий Стьюдента, уровень значимости p=0,05). Таким образом, введенное дополнение позволяет определять только достоверные различия климатических параметров.

Мы рассмотрели разницу между средними метеопараметрами в реперные годы и средними метеопараметрами за период 1901-2005 гг., покрытый ежемесячными данными сеточного архива CRU TS 3.0. Мы выбрали ближайшие к точкам расположения хронологий узлы сетки и осреднили климатические параметры в них за весь временной период. Затем, мы проделали то же самое, но только для тех узлов и для тех лет, для которых соседняя хронология показывала синхронный аномальный прирост в этот год.

Результаты приведены на рисунке 8.

Анализ показал, что аномальным отрицательным приростам хвойных деревьев в регионе исследования способствуют повышенные температуры воздуха в июле и августе предыдущего года, в феврале, марте и апреле текущего года, пониженные температуры в июне и июле текущего года, а также пониженные осадки в мае предыдущего и в марте и августе текущего года.

Аномальным положительным приростам способствуют повышенные температуры в апреле, мае, июне и декабре предыдущего года, в январе, мае, июле, августе и сентябре текущего года, как и полностью за гидрологический год. Скорее всего, они приводят к аномальным приростам только в совокупности с повышенными осадками предыдущего и текущего лета.

а) б) Рис. 8. Разница средних температур воздуха (а) и осадков (б) в реперные годы по сравнению со средними метеопараметрами за период 1901-2005 гг. Разницы для положительных реперных лет показаны серым, для отрицательных – черным. Значимые различия отмечены черным кругом (p=0,05).

Глава 5. Палеоклиматическая информация в длинных древесно кольцевых хронологиях В этой главе рассматриваются различные аспекты, связанные с возможностями и ограничениями извлечения палеоклиматической информации, в основном применительно к двум длинным хронологиям – Соловецкой и Вологодской.

Мы сравнили реперные годы в хронологиях хвойных с историческими данными о погодных аномалиях (Борисенков, Пасецкий, 2002). При этом мы ограничили период сравнительного анализа с историческими свидетельствами 1900 г., так как с 1901 года мы провели анализ связи приростов с инструментальными климатическими данными. Для анализа реперных лет мы использовали все имеющиеся у нас в наличии данные по ширине годичных колец хвойных деревьев для исследуемой территории: всего 48 хронологий.

Естественно, что по мере углубления в прошлое их становится все меньше.

Сравнение с историческими свидетельствами показало, что на 14 из 71 (20%) положительных реперных лет приходятся исторические свидетельства о климатических аномалиях. В 10 из 14 случаев – это указания на суровые зимы в текущий или предыдущий год, что противоречит нашим выводам о об условиях формирования реперных лет в 20-м веке (глава 4 диссертации). Слабое соответствие положительных реперных лет историческим свидетельствам о климате, возможно, объясняется тем, что благоприятные сезоны реже описывались в хрониках, чем крайне неблагоприятные.

На 22 из 69 (32%) отрицательных реперных лет приходятся исторические свидетельства о климатических аномалиях, причем только одно из них приходится на предыдущий год. Всего нами было выбрано 88 исторических упоминаний, следовательно, 25% из них имеют совпадения с отрицательными реперными годами. Большинство свидетельств (11) говорит о суровых или долгих зимах в год аномально низкого прироста, пять - о засухах, три - о наводнениях и половодьях, и три - о холодном и дождливом лете. В целом все это согласуется с результатами, полученными в главе 4. Низкие минимальные температуры января, соответствующие отрицательным реперным годам, соотносятся с упоминаниями о суровых зимах, низкие значения осадков в марте и августе могут соответствовать засухам. Дожди летом могут способствовать высоким значениям прироста только при высоких температурах;

при низких же температурах июня-июля наблюдается аномально низкий прирост. Таким образом, анализ подтверждает вывод о разных климатических причинах, приводящим к отрицательным экстремумам приростов хвойных на рассмотренной территории.

Тем не менее, общее число экстремальных климатических событий является полезной характеристикой климата вообще. Мы проследили изменчивость этой характеристики во времени, принимая во внимание изменение общего числа косвенных данных. Удельная частота реперных лет вычислялась как отношение суммы реперных лет во всех хронологиях к сумме лет, покрытых хронологиями (имеющих больше 10 образцов) в каждом столетии. Например, если в 1601 году одна из 4-х хронологий имеет аномальное значение, то удельная частота реперных лет в этот год равна 0,25. Удельная частота реперных лет в XVII веке равна средней частоте за 1601-1700 гг. Таким образом, мы получили характеристику частоты экстремумов для каждого столетия, независимую от числа хронологий, покрывающих их (рис. 9).

В среднем частота положительных реперных лет для исследуемой территории оказалась больше, чем отрицательных. Это само по себе является интересным фактом, так как принято считать, что деревья испытывают синхронные угнетения под влиянием набора лимитирующих факторов.

Самая большая частота положительных реперных лет приходится на XIX в., вторая по величине – на XX в. Частота отрицательных реперных лет превышает частоту положительных в XIII, XV и XVII вв., причем в XVII в. она наибольшая за все рассмотренные столетия. В это время во многих районах Евразии отмечались в целом более холодные летние сезоны (см. например IPCC, 2007).

Частота реперных лет разного знака характеризует контрастность климатических колебаний и в целом может рассматриваться как некоторый условный показатель континентальности климата. Суммарная частота реперных лет обоих знаков максимальна для XIX в. Таким образом, в XIX в.

климат в северной части ЕТР, судя по этому показателю, был наиболее континентальным за последние 7 веков. ХХ-й век по структуре частоты аномалий прироста больше всего похож на XIV-й (преобладание положительных аномалий над отрицательными, чуть выше среднего общее число аномалий). В целом эти оценки согласуются с выводами А.Н. Кренке и М.М. Чернавской (1998) об изменениях климата Русской равнины за период 970-1850 гг., основанных на анализе исторических сведений.

Рис. 9. Удельная частота реперных лет по столетиям, белым цветом со штриховкой показана удельная частота отрицательных реперных лет, черным цветом – положительных, серым – суммарная частота реперных лет обоих знаков.

Помимо межгодовой изменчивости, наиболее ярко проявляющейся в частоте встречаемости и амплитуде годовых аномалий, упомянутых выше, в диссертации рассматриваются проблемы внутривековой и межвековой изменчивости прироста и соответствующих колебаний климата. Для сохранения долгопериодного сигнала мы построили хронологии двумя способами – с помощью стандартизации региональной кривой (RCS) и ее «очищенного от сигнала» аналога (sf-RCS, Briffa, Melvin, 2010). Сравнение хронологий, построенных двумя методами стандартизации, показано на рисунке 10. Так как sf-RCS стандартизация может частично устранять смещения, характерные для RCS стандартизации (Briffa, Melvin, 2010), для нашего анализа мы использовали только sf-RCS хронологии. В ходе этого анализа выяснилось, что sf-RCS хронологии лучше, чем RCS хронологии, коррелируют с различными реконструкциями температур.

В конце 20-го – начале 21-го века Вологодская и, особенно, Соловецкая sf RCS хронологии имеют самые высокие индексы приростов за все время: у Вологодской хронологии (30-летнее сглаживание) это – абсолютный максимум за последние девять столетий, у Соловецкой – за семь с половиной. Эти положительные аномалии могут быть связаны с особенностями современного потепления, в которое, по-видимому, существенный вклад вносит деятельность человека (IPCC, 2007). Следует, однако, обратить внимание на тот факт, что феномен аномально высоких приростов является частью долгосрочной тенденции увеличения индексов, которая отмечается для Вологодской хронологии с начала 17 в., а для Соловецкой – с начала 18 в. По-видимому, в данном случае имеет место наложение естественных и антропогенных причин, приводящих к увеличению ширины колец.

а) VOL б) SOL Рис. 10. Вологодская (а) и Соловецкая (б) хронологии, построенные методами RCS (серый) и sf-RCS (черный). Жирными линиями показаны хронологии, сглаженные 30-летним сплайном.

Анализ Фурье и вэйвлет-анализ показали, что высокочастотные ритмы выражены в Соловецкой и Вологодской sf-RCS хронологиях ширины колец довольно слабо. У этих дух хронологий, а также у хронологии из Финляндии, выделяется ритм в 17-18 и 34-37 лет. Соловецкая и финская кривые отражают также флуктуации продолжительностью 43-44 года и 114 лет (у вологодской 128 лет), а у Соловецкой и Вологодской хронологий выделяется общая цикличность в 79 лет (у Финской – 89 лет). Циклы более высокого порядка у хронологий разные (431 год у хронологии «Соловки», 205 и 512 лет - у хронологии «Вологда», 171 и 410 – у хронологии «Финляндия»). Циклы продолжительностью 15-17, 25-40 и около 100 лет, обнаруженные в представленных здесь длинных хронологиях ширины колец «Соловки», «Вологда» и «Финляндия» выражены и в более коротких, но более термически обусловленных хронологиях максимальной плотности на севере Русской равнины (Соломина и др., 2009).

Для сравнения с Соловецкой и Вологодской sf-RCS хронологиями мы использовали региональные реконструкции: летних температур по ширине колец сосны обыкновенной в Хибинах за период 1600-2004 гг. (Kononov et al., 2009), средних температур апреля-сентября по максимальной плотности годичных колец деревьев для северной Европы (NEUR) за период 1588-1992 гг.

(Briffa et al, 2002a), летних температур Арктики за период 1600-1995 гг.

(Overpeck et al., 1997) и более позднюю, за период 5-1995 гг. (Kaufman et al., 2009), летних и зимних температур для ЕТР за 1000-2005 гг. (Klimenko, Solomina, 2010).

Для сравнения с реконструкциями температур Северного полушария мы использовали данные, приведенные в отчете IPCC (см. IPCC, 2007, рис. 6.10, табл. 6.1). Это - три реконструкции летних температур: Ф. Джонса и соавторов за период 1000-1991 гг. (Jones et al., 1998;

калибровка Jones et al., 2001), К.

Бриффы и соавторов за период 1402-1960 гг. (Briffa et al., 2001), К. Бриффы и соавторов за период 1-1993 гг. (Briffa, 2000;

калибровка Briffa et al., 2004);

и семь реконструкций средних температур за год: М. Манна и соавторов за период 1000-1980 гг. (Mann et al., 1999), Я. Эспера и соавторов за период 831 1992 гг. (Esper et al., 2002;

калибровка Cook et al., 2004), М. Манна и Ф. Джонса за период 200-1980 гг. (Mann and Jones, 2003), С. Рутерфорда и соавторов за период 1400-1960 гг (Rutherford et al., 2005), А. Моберга и соавторов за период 1-1979 гг. (Moberg et al., 2005), Р. Д’Арриго и соавторов за период 713-1995 гг.

(D’Arrigo et al., 2006), Г. Хегерля и соавторов за период 558-1960 гг. (Hegerl et al., 2006). Дополнительно мы использовали реконструкцию средних годовых температур Т. Кроули и Т. Ловери за период 1000-1993 гг. (Crowley and Lowery, 2000). Ниже обсуждаются выявленные случаи наиболее тесных корреляционных связей.

Соловецкая хронология показала наилучшую корреляцию с реконструкцией температур воздуха июля-августа для Хибин (Kononov et al., 2009) (рис. 11;

r=0,61 для периода 1600-2004 гг.). При этом коэффициент корреляции Соловецкой sf-RCS хронологии со средними температурами воздуха июня-июля по ближайшей метеостанции Кемь равен 0,44.

Обнаружена невысокая, но статистически значимая корреляция Вологодской и Соловецкой sf-RCS хронологий с температурами воздуха лета и зимы соответственно, реконструированными по историческим и палинологическим данным для севера и центра ЕТР (Klimenko, Solomina, 2010). Это сходство особенно интересно, если приять во внимание существенно иную природу палинологических и исторических данных.

Часть Вологодской хронологии после 1950 г., в отличие от остальной ее части, плохо согласуется с реконструкциями температур. Скорее всего, это связано с особенностями площадки отбора образцов для современной части хронологии. При выборе площадки мы, прежде всего, руководствовались желанием найти самые долгоживущие деревья, чтобы соединить плавающую часть хронологии с современностью, поэтому отбор образцов проводился на кустарничково-сфагновом болоте. Эту часть хронологии предстоит усовершенствовать, отобрав и добавив в хронологию более чувствительные к климату образцы. По этой причине мы ограничили период сравнения Вологодской хронологии с реконструкциями температур серединой 20-го века.

Из реконструкций температур воздуха для Северного полушария, с Вологодской хронологией лучше всего коррелирует реконструкция М. Манна и Ф. Джонса (Mann and Jones, 2003): коэффициент корреляции сглаженной 10-летним скользящим средним sf-RCS хронологии «Вологда» с реконструкцией средних годовых температур за общий период 1173-1950 гг. равен 0,59 (рис. 12).

Таким образом, Соловецкая хронология демонстрирует большее сходство с региональными температурами, а Вологодская – с более общим температурным сигналом – в частности, cо среднегодовой температурой Северного полушария.

Рис. 11. sf-RCS хронология «Соловки» (черный) и реконструкция температур в Хибинах (Kononov et al., 2009;

серый). Жирной линией показаны ряды, сглаженные 10-летним сплайном. Все значения нормированы.

Рис. 12. sf-RCS хронология «Вологда» (10-летнее сглаживание, черный) и реконструкция средних температур Северного полушария М. Манна и Ф. Джонса (Mann and Jones., 2003;

серый). Все значения нормированы.

Связь ширины колец с различными показателями солнечной активности на территории исследования рассматривалась ранее А.А. Молчановым (1970), Т.Т.

Битвинскасом (1974), Н.В. Ловелиусом (1979), М.И. Розановым и В.С.

Прокудиной (2002) и другими исследователями. В этих работах отмечалась как положительная, так и отрицательная корреляционная связь прироста деревьев с разными показателями солнечной активности. Мы обнаружили связь сглаженной 10-летним скользящим средним sf-RCS хронологии «Соловки» с данными о ходе инсоляции, реконструированной по изотопу 10Be в ледниковых кернах из центральной Антарктики (Delaygue, Bard, 2010) (рис. 13).

Коэффициент корреляции между рядами за общий период 1393-1982 гг. равен r=0,63. Причины этой связи до конца не ясны, однако, если предположить, что именно инсоляция обуславливает изменчивость Соловецкой хронологии, то положительный долгопериодный тренд, наблюдаемый в этой хронологии, также обусловлен изменением инсоляции и не связан с антропогенной деятельностью. Следует однако иметь ввиду, что использованная реконструкция инсоляции заканчивается в 1982 г., и поэтому вопрос о причинах увеличения приростов в Соловецкой хронологии в к конце 20-го – начале 21-го века остается вне рамок этой дискуссии.

2, Нормированные значения 1, 0, -0, -1, -2, 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 Годы Рис. 13. sf-RCS хронология «Соловки» (10-летнее сглаживание, черный) и реконструкция хода инсоляции (Delaygue and Bard, 2010;

серый). Все значения нормированы.

Заключение Рассмотрение климатического отклика всех доступных хронологий на территории исследования позволило определить климатические параметры, одинаково влияющие на прирост деревьев в пределах двух основных регионов – севера и центра ЕТР – и отсеять локальные сигналы. В частности, мы установили, что, несмотря на сильный локальный сигнал и невысокие коэффициенты корреляции ширины колец с метеорологическими параметрами, общим для всех хвойных пород севернее 60° с.ш. является положительный отклик приростов на летние температуры воздуха (минимальная, максимальная, средняя температура воздуха за отдельные месяцы и за сезон). В южном секторе на широте 54-56° с.ш. сигнал меняется, и ширина колец определяется сочетанием двух факторов – тепла и влаги (атмосферные осадки, индекс сухости PDSI, относительная влажность воздуха). Для всей территории подтверждено наличие отрицательных корреляций прироста ели с температурами конца предыдущего вегетационного сезона. Такая же связь известна в центральной, восточной и северной Европе.

На рассмотренной территории часто наблюдается изменение во времени тесноты связи «климат-прирост». Это может быть связано с изменением длительности сезона вегетации, с переходом одного из лимитирующих факторов в разряд оптимальных и, возможно, с рядом других причин. При наблюдающемся повышении температур в XX – начале XXI века в северных районах может уменьшаться влияние температур на прирост деревьев, а в южных районах – усиливаться влияние стресса, связанного с засухой. Слабость климатического сигнала, содержащегося в ширине колец, обнаруженная для инструментального периода, а также его неустойчивость во времени, до известной степени ограничивают возможности применения дендрохронологического метода для целей палеоклиматологии на севере и в центре ЕТР.

Значит ли это, что не стоит затрачивать дальнейшие усилия для построения новых длинных хронологий в этом районе? Безусловно, нет. Анализ показывает, что наши новые длинные хронологии «Соловки» и «Вологда» коррелируют другими дендрохронологическими, историческими и комплексными реконструкциями, как регионального, так и полушарного уровня, и эта связь устойчива для последних восьми-девяти веков. Результаты спектрального анализа также косвенно свидетельствуют о наличии термического сигнала в наших длинных хронологиях. В целом можно утверждать, что хронологии «Вологда» и «Соловки» отражают межвековую и, до некоторой степени, сверхвековую изменчивость температур воздуха на севере ЕТР.

Настоящее исследование продлевает серии косвенных данных о климате региона годичного разрешения вплоть до конца XI в., что на три столетия больше по сравнению с самыми длинными хронологиями, ранее использовавшимися на этой территории для палеоклиматического анализа.

Анализ показывает, что наибольшее количество отрицательных аномалий прироста наблюдалось в XVII в., а общее число аномалий было максимальным в XIX в. Это согласуется с современными представлениями о большей континентальности климата во время «малого ледникового периода» на территории ЕТР. Прирост последних десятилетий в хронологиях «Вологда» и «Соловки» является самым высоким за последние 8-9 веков, однако это увеличение ширины колец составляет часть долгопериодного тренда, начавшегося 300-400 лет назад. Подобный тренд наблюдается с конца 15-го века и в ходе инсоляции. Можно предположить, что эти процессы связаны между собой, хотя до сих пор не предложено ясного механизма для объяснения этой связи.

Благодарности Автор выражает благодарность научному руководителю О.Н. Соломиной, сотрудникам отдела гляциологии ИГ РАН, и другим людям, помогавшим в сборе и обработке дендрохронологического материала и консультировавшим автора: Михаленко В.Н., Долговой Е.А., Лазуковой Л.И., Лаврентьеву И.И., Бушуевой И.С., Кутузову С.С., Чепурной А.А., Иванову М.Н., Павловой И.О., Кудериной Т.М., Румянцеву Д.Е., Кренке Н.А., Жукову Р.С., Грязновой В.В., Мацковской Ю.З., Кудикову А.В., Максимовой О.Е. и др.;

Шмакину А.Б. за предоставление архивов метеоданных;

сотруднику Института археологии РАН Карпухину А.А. за предоставленный архив измерений исторической древесины;

сотрудникам музеев и заповедников, содействовавших в сборе материала: Папину И.В., Кузнецовой Л.В., Киршиной Н.О., Пантелеевой Т.А.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

Публикации в журналах, рекомендованных ВАК 1. Румянцев Д.Е., Соломина О.Н., Липаткин В.А, Мацковский В.В., Кухта А.Е., Николаев Д.К. (2010) Возможности перекрестного датирования хронологий сосны обыкновенной и ели европейской в центральной части Восточно-Европейской равнины. // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник, 3, 2010 (72) - C. 67-75.

2. Мацковский В.В., Долгова Е.А., Соломина О.Н. (2011) Применение дендрохронологических данных для реконструкции стока реки Теберды за 1850-2005 гг. // Лед и снег, 1, 2011 (119) - С. 119-123.

Другие публикации 3. Matskovskiy V.V., Dolgova E.A., Solomina O.N. (2009) Teberda valley runoff variability (AD 1797-2003) based on tree-ring reconstruction (Northern Caucasus, Russia). // Geophysical Research Abstracts, Vol. 11, EGU2009-1047-4.

4. Matskovskiy V.V., Dolgova E.A., Solomina O.N. (2009) Exploring climatic signal in pine ring width chronologies at the high elevation sites in the Northern Caucasus, Russia. // PAGES 3rd Open Science Meeting. Program and Abstracts, OC2-5.

5. Мацковский В.В., Кононова Н.К., Соломина О.Н., Долгова Е.А. (2009) Связь ширины годичных колец на Северном Кавказе с типами атмосферной циркуляции. // Современные проблемы климатологии. Материалы Всероссийской конференции посвященной 100-летию профессора О.А.

Дроздова (1909-2001) 20-22 октября 2009 г. Спб: ВВМ. 2009 - С. 94-96.

6. Мацковский В.В., Долгова Е.А. (2009) Реконструкция стока реки Теберды по ширине годичных колец сосны на Северном Кавказе 1797-1999 гг.

// Третья международная научная конференция молодых ученых и талантливых студентов «Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность».

Сборник трудов. М.: ИВП РАН. 2009 - С. 81-84.

7. О.Н. Соломина, Д.Е. Румянцев, В.В. Мацковский (2010) Отклик на климатический сигнал ширины годичных колец хвойных в центральной части Восточно-Европейской равнины (Московский регион) // География: проблемы науки и образования LXIII Герценовские чтения. Материалы ежегодной международной научно-практической конференции (22-24 апреля 2010 г., Санкт-Петербург) - С. 321-324.

8. Мацковский В.В., Е.А.Долгова. (2010) Перспективы использования годичных колец для реконструкции баланса массы ледников и речного стока на Северном Кавказе // Международный гляциологический симпозиум, 31 мая – июня, 2010 г., Казань 9. Matskovsky V.V., E.A. Dolgova and O.N. Solomina (2010) Teberda River runoff variability (AD 1850–2005) based on tree ring reconstruction (Northern Caucasus, Russia). // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science Volume 9, 2010. http://iopscience.iop.org/1755-1315/9/1/012017.



 

Похожие работы:


 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.