Введение к работе
Актуальность исследования. Региональные изменения климата на фоне современных глобальных климатических изменений вызывают в настоящее время живейший научный интерес. Особенно актуальными являются такие исследования в горных регионах, где ландшафты и их отдельные компоненты крайне чувствительны к климатическим колебаниям.
Алтай располагается на границе России, Монголии, Китая и Казахстана. Уникальность горных ландшафтов Алтая состоит в их исключительном разнообразии не только из-за более чем четырехкилометрового размаха высот, но и из-за прохождения через его территорию зональной границы между степями и полупустынями, а также секторной границы между континентальным и резкоконтинентальным климатом. Здесь представлен почти полный спектр высотных поясов умеренной зоны от опустыненных степей до гляциально-нивального пояса. Немаловажным при изучении динамики различных компонентов ландшафтов является относительно малая антропогенная нагрузка на природные комплексы горной страны по сравнению с более освоенными равнинными территориями.
Детальный анализ временных рядов температур воздуха и количества осадков, охватывающих, в том числе и период потепления климата последних десятилетий XX в., и использование данных максимально возможного количества метеостанций позволяют существенно дополнить знания о пространственно-временных особенностях изменений климата на Алтае. Необходимость оценки климатических изменений до начала инструментальных наблюдений обуславливает использование различных косвенных методов, в том числе дендрохронологических реконструкций климата. Сопоставление изменений климатических показателей с колебаниями атмосферной циркуляции, солнечной активности, а также выявление циклической составляющей в изменении температуры воздуха и количества осадков дают возможность более точно судить о факторах современного изменения климата. Под современным этапом изменения климата в данной работе понимается период с конца малой ледниковой эпохи до настоящего времени.
Наиболее чувствительными к климатическим изменениям являются такие элементы высотной поясности ландшафтов, как верхняя граница леса, снеговая линия и ледники. Исследования по выявлению реакции природных комплексов различного ранга на климатические изменения в настоящее время становятся всё более актуальными с учётом необходимости получения достоверных географических прогнозов. Первоначальной задачей при этом выступает именно количественная оценка климатической обусловленности пространственно-временных изменений горных ландшафтов.
Цель диссертационной работы состоит в выявлении пространственно-временных особенностей современных изменений климата и реакций на них элементов высотной поясности горных ландшафтов Алтая. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. Выявить, как общие региональные черты изменения климата, так и
пространственные отличия климатических изменений внутри региона на основе анализа временных рядов сезонных температур воздуха и количества осадков по данным метеостанций Алтая.
Выполнить количественную оценку изменений климата на Алтае на фоне глобальных климатических изменений, в том числе колебаний форм циркуляции атмосферы в Северном полушарии.
Провести реконструкцию климатических показателей до начала инструментальных наблюдений с помощью дендроклиматического метода.
Выявить климатическую обусловленность пространственного распределения высотных поясов растительности.
Оценить динамику элементов высотной поясности ландшафтов Алтая в связи с современными климатическими изменениями.
Материалы и методы исследования. Исходным материалом для
исследования послужили ряды среднемесячных значений температур воздуха и
количества осадков по данным 14 метеостанций Алтая за период 1935(40)-2004
гг., предоставленные ВНИИГМИ-МЦД (Всероссийский научно
исследовательский институт гидрометеорологической информации — Мировой центр данных), дендрохронологическая база данных Швейцарского федерального института исследований леса, снега и ландшафтов WSL (), древесные керны и оценки высотного положения верхней границы леса, полученные в ходе полевых комплексных экспедиций географического факультета Санкт-Петербургского государственного университета в Центральном и Юго-Восточном Алтае, в некоторых из которых автор принимала участие.
Для решения поставленных задач применялись статистические методы, в том числе регрессионный, корреляционный, спектральный и кластерный анализ, а также методы дендроклиматического анализа.
Научная новизна. Проведенный разносторонний статистический анализ метеорологических рядов позволил рассмотреть изменения климата на Алтае на фоне изменения температуры воздуха и форм атмосферной циркуляции Северного полушария, выявить пространственные закономерности климатических изменений внутри региона. Дендрохронологический анализ показал, что периоды с такими темпами роста температуры, как в последние 15 лет XX в., наблюдались и в прошлом, например, во второй половине XIX в. На основе данных метеостанций и вертикальных гидротермических градиентов определены климатические характеристики каждого высотного пояса растительности в различных геоботанических округах. Дана оценка положения верхней границы леса на Алтае для трех временных срезов: максимума малой ледниковой эпохи (1860-1880 гг.), середины XX в. (1940-1985 гг.) и резкого потепления климата в 1986-2004 гг. с использованием данных метеорологических станций и дендрохронологической реконструкции средней летней температуры воздуха.
Положения, выносимые на защиту:
Синхронные изменения температуры воздуха на Алтае и в Северном полушарии наблюдаются во все сезоны только в 1975-2004 гг. На рубеже XX-XXI вв. скорости повышения температуры воздуха на Алтае снижаются, однако, ее уровень остается высоким. В каждом сезоне имеются особенности такой тенденции. Региональные климатические изменения во многом объясняются сменой циркуляционных эпох, что особенно проявляется на Алтае в зимний период.
Наиболее интенсивное повышение температуры за последние 20-30 лет происходит в Юго-Восточном Алтае во все сезоны.
Рассчитанные диапазоны средних летних температур воздуха и годового количества осадков, лимитирующие пространственное распределение высотных поясов растительности в конкретных геоботанических округах, позволяют определить температуру воздуха на верхней границе леса.
С конца малого ледникового периода средняя летняя температура воздуха на Алтае повысилась в среднем на 1,3С. Теоретическая оценка максимального подъема верхней границы леса при таком повышении температуры составляет 180-280 м в разных районах Алтая.
Составленные схемы высотного положения верхней границы леса на различных этапах современного потепления климата показывают пространственно-временную неоднородность реакции элементов высотной поясности ландшафтов на климатические изменения.
Практическая значимость результатов диссертационной работы состоит в том, что для эффективного использования ресурсного потенциала и освоения горных территорий необходимы разносторонние знания закономерностей развития природных условий, взаимосвязей явлений, структуры и динамики ландшафтов. Количественная оценка связи климатических характеристик с пространственно-временной динамикой элементов высотной поясности может быть использована при прогнозировании возможных тенденций развития горных ландшафтов в ближайшем будущем. В свою очередь, изменение климата и ландшафтов оказывает влияние на функционирование многих отраслей хозяйства в регионе. Таким образом, результаты исследования являются необходимой составляющей в разработке стратегий устойчивого развития горных регионов.
Апробация результатов исследования. Результаты исследований были доложены на IX Убсунурском международном симпозиуме "Экосистемы Центральной Азии: исследования, проблемы охраны и природопользования" (Кызыл, 2008); III международной научной конференции "Современные проблемы геоэкологии горных территорий" (Горно-Алтайск, 2008); юбилейной научно-практической конференции "Географическое образование и наука в России: история и современное состояние " (Санкт-Петербург, 2008); General Assembly EGU/ Генеральной ассамблее Европейского Совета по геонаукам
(Австрия, Вена, 2009); международной конференции "Mechanisms of Quaternary Climate Change: Stability of warm phases in the past and in the future/ Механизмы изменения климата в четвертичном периоде: устойчивость теплых фаз в прошлом и будущем" (Австрия, Обергургл, 2009); III Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Географическое изучение территориальных систем" (Пермь, 2009); The international atmospheric, oceanographic and cryospheric research communities Joint Assembly MOCA-09 I Объединенной ассамблее международных ассоциаций метеорологии и науки об атмосфере, физических наук об океане, изучения криосферы (Канада, Монреаль, 2009); "International Workshop on the Northern Eurasia High Mountain Ecosystems I Международном семинаре по горным экосистемам Северной Евразии (Кыргызстан, Бишкек, 2009); Всероссийской научной конференции "Селиверстовские чтения": "География и геоэкология на современном этапе взаимодействия природы и общества" (Санкт-Петербург, 2009); международной конференции "Global Change and the World's Mountains"/ Глобальные изменения и горы мира (Шотландия, Перт, 2010).
По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 2 статьи в журналах из списка, рекомендованного ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Список литературы включает 155 наименований, из которых 25 - зарубежные источники. Общий объем работы составляет 208 страниц, включая 55 рисунков, 30 таблиц и 7 приложений на 46 страницах.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю Кириллу Валентиновичу Чистякову за всестороннюю помощь в работе над диссертацией и постоянному научному консультанту и идейному вдохновителю данной работы Игорю Григорьевичу Москаленко.
