Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Климат как фактор формирования, динамики и функционирования ландшафтов 11
1.1. Природный ландшафт и факторы его формирования 11
1.2. Современные представления о структуре и динамике ландшафта 15
1.3. Роль и место климатических параметров в развитии, динамике и функционировании ландшафта 21
1.4. Методические подходы к выделению состояний ПТК и анализу временной структуры ландшафтов Северного Кавказа 30
Глава 2. Природные условия и ландшафты Северного Кавказа 39
2.1. Природные условия Северного Кавказа 41
2.1.1. Орография и рельеф 41
2.1.2. Климат 51
2.1.3. Гидрографическая сеть 57
2.1.4. Почвенный покров 61
2.1.5. Растительный покров 64
2.2. Ландшафты Северного Кавказа 68
2.2.1. Равнинные и предгорно-холмистые ландшафты 69
2.2.2. Горные ландшафты 76
Глава 3. Современные климатические условия ландшафтов Северного Кавказа 81
3.1. Современные климатические условия равнинных и предгорно-холмистых ландшафтов 82
3.1.1. Современные климатические условия равнинных аридных ландшафтов. 82
3.1.2. Современные климатические условия равнинных и холмистых теплоумеренных и умеренных семиаридных ландшафтов 98
3.1.3. Современные климатические условия предгорно-холмистых теплоу меренных и умеренных семигумидных ландшафтов 123
3.2. Современные климатические условия горных ландшафтов 129
3.2.1. Современные климатические условия горных умеренных гумидных ландшафтов 129
3.2.2. Современные климатические условия горных умеренных семигумидных ландшафтов 134
3.2.3. Современные климатические условия горных умеренных семиаридных ландшафтов 139
3.2.4. Современные климатические условия горных холодноумеренных и высокогорных луговых ландшафтов 145
3.3. Общие тенденции изменения внутриландшафтных климатических условий 150
Глава 4. Временная структура ландшафтов Северного Кавказа 160
4.1. Временная структура равнинных ландшафтов 161
4.1.1. Временная структура равнинных аридных ландшафтов 161
4.1.2. Временная структура равнинных и холмистых теплоумеренных и умеренных семиаридных ландшафтов 180
4.1.3. Временная структура предгорно-холмистых теплоумеренных и умеренных семигумидных ландшафтов 212
4.2. Временная структура горных ландшафтов 225
4.2.1. Временная структура горных умеренных гумидных ландшафтов 225
4.2.2. Временная структура горных умеренных семигумидных ландшафтов 230
4.2.3. Временная структура горных умеренных семиаридных ландшафтов 234
4.2.4. Временная структура горных холодноумеренных и высокогорных луговых ландшафтов 239
Глава 5. Влияние современных климатических изменений на временную структуру ландшафтов Северного Кавказа 247
5.1. Влияние современных климатических изменений на временную структуру равнинных ландшафтов 247
5.1.1. Влияние современных климатических изменений на временную структуру равнинных аридных ландшафтов 247
5.1.2. Влияние современных климатических изменений на временную структуру равнинных и холмистых теплоумеренных и умеренных семиаридных ландшафтов 256
5.1.3. Влияние современных климатических изменений на временную структуру предгорно-холмистых теплоумеренных и умеренных семигумидных ландшафтов 263
5.2. Влияние современных климатических изменений на временную структуру горных ландшафтов 269
Заключение 280
Литература 283
- Роль и место климатических параметров в развитии, динамике и функционировании ландшафта
- Современные климатические условия равнинных и холмистых теплоумеренных и умеренных семиаридных ландшафтов
- Временная структура предгорно-холмистых теплоумеренных и умеренных семигумидных ландшафтов
- Влияние современных климатических изменений на временную структуру равнинных и холмистых теплоумеренных и умеренных семиаридных ландшафтов
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время вопросы, связанные с изменением глобального климата, стали выходить за рамки научной проблематики и привлекают к себе внимание и общественности, и различных управленческих структур. Это связно с тем, что климатические изменения оказывают непосредственное влияние на жизненные потребности населения и экономики. В рамках научной проблематики это явление активно обсуждается как минимум в двух направлениях: во-первых, с точки зрения причин климатических изменений, а во- вторых, с точки зрения их последствий для природной среды и человека. В географии наибольший интерес представляет отклик на изменения глобального климата региональных природных комплексов (Будыко и др., 1999; Величко, 1991; Гитарский, Карабань, 2001; Груза, Ранькова, 2001; Залиханов и др., 1985; Залиханов, Коломыц и др., 2011; Кокорин, Мин- кин, 2001; Кобак и др., 2002; Коломыц, 1985; Лурье, 2000, 2002; и др.). Практический интерес представляет анализ влияния изменений климата на развитие экономики (Альпийский и др., 1999; Бедрицкий, 1999; Израэль, 2000, 2005; Материалы к стратегическому прогнозу изменения климата..., 2005; Мещерская, 2002; и др.).
Реальность изменения глобального климата подтверждается в первую очередь данными инструментальных наблюдений. По данным «Оценочного доклада об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации» (2008), за 1907-2006 гг. температура в России увеличилась на 1,29 при среднем глобальном потеплении 0,74. Увеличилось также годовое количество осадков. В результате в бассейне Волги сток за 1978-2005 гг. увеличился на 15-40% по сравнению с периодом 1946-1977 гг. Авторы доклада отмечают, что в разных районах России этот процесс протекает неодинаково. В этой связи сейчас активно обсуждается проблема, насколько и как климатические изменения скажутся на природной среде конкретных регионов, в частности, на их ландшафтной структуре.
Кавказ как физико-географическая страна входит в число 200 регионов мира, где, по мнению Всемирного Фонда Дикой Природы (WWF), наиболее велико биологическое и ландшафтное разнообразие (The Global 200). Поэтому климатические изменения, протекающие здесь, не могут не отразиться на ландшафтной структуре этого региона. Российскую часть Кавказа принято называть Северным Кавказом, и, хотя это понятие не совсем корректно отображает сложившуюся систему таксономических единиц, оно прочно вошло в обиход.
Северный Кавказ в современной России занимает особое положение, поскольку это один из наиболее комфортных для проживания с точки зрения природных условий регионов страны. Он довольно давно заселен и в настоящее время здесь сложилась сельскохозяйственная и рекреационная специализация хозяйства, имеющая значение для всей России. Поэтому оценка влияния климатических изменений на ландшафтную структуру региона представляет не только теоретический, но и большой практический интерес.
Цель работы — разработка теоретико-методических и практических основ для анализа реакции ландшафтов Северного Кавказа на изменение современных климатических условий, а также выявление последствий этого процесса для ландшафтной структуры.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
-
проанализировать существующие представления о роли климата в формировании ландшафтов, его влиянии на функционирование и динамику ландшафта, и выбрать критерии для оценки влияния на него современных климатических изменений;
-
на основе обобщения имеющихся к настоящему времени ландшафтных карт охарактеризовать современную ландшафтную структуру Северного Кавказа;
-
проанализировать современные климатические условия основных типов ландшафтов изучаемого региона и выявить тенденции их изменения;
-
систематизировать и обобщить имеющиеся материалы и охарактеризовать временную структуру основных типов ландшафтов Северного Кавказа;
-
выявить влияние современных климатических изменений на временную структуру ланд-
шафтов и оценить ее устойчивость к данному внешнему воздействию. Объектом исследования являются ландшафты Северного Кавказа. Предмет исследования — временная структура ландшафтов Северного Кавказа как отражение современных климатических условий.
Теоретическая и методическая база исследований. Работа основывается на современные представления, сложившиеся в комплексной физической географии. При выработке теоретических и методических подходов автор опирался на труды Д.Л. Арманда, Л.С. Берга, Н.Л. Беручашвили, Н.А. Гвоздецкого, А.А. Григорьева, К.Н. Дьяконова, Н.Н. Иванова, А.Г. Исаченко, С.В. Калесника, Э.Г. Коломыца, А.А. Крауклиса, И.И. Мамай, Ф.Н. Милькова, В.А. Николаева, В.С. Преображенского, Н.А. Солнцева, В.Б. Сочавы и др.
Исходная информация и методы исследований. В основу работы положены собственные исследования автора на территории Северного Кавказа в период 1995-2011 гг. Использовались также фондовые материалы, имеющиеся в Грозненском государственном нефтяном техническом университете им. акад. М.Д. Миллионщикова, Чеченском государственном университете. Исследования природных условий и ландшафтов региона проводились с использованием традиционных методов, применяемых в географии и смежных науках (сравнительный, картографический, полустационарный, статистический и др.). Для анализа современных климатических условий использовались данные, имеющихся в территориальных подразделениях Росгидромета, а также сведения, имеющиеся в открытом доступе в Интернете ( и др.). Для систематизации собранных материалов использовался стандартный пакет MS-Excel, на основе которого создавались алгоритмы обработки данных. В результате были созданы банки данных, характеризующие основные параметры климата. Далее они послужили основой для анализа климатических изменений и временной структуры природно-территориальных комплексов (ПТК).
Научная новизна работы заключается в том, что:
-
предложен новый подход для оценки влияния на ландшафты климатических изменений, опирающийся не только традиционные климатические параметры (температура, осадки, коэффициент увлажнения), но учитывающий изменения временной структуры ландшафтов, находящей свое отражение во внутригодичном наборе состояний ПТК;
-
уточнена и детализирована ландшафтная карта Северного Кавказа с учетом анализа временной структуры ландшафтов;
-
выявлены основные тенденции современных климатических изменений в пределах наиболее широко распространенных на территории Северного Кавказа типов ландшафтов;
-
детально охарактеризована временная структура наиболее широко распространенных типов ландшафтов Северного Кавказа и установлен вклад различных групп состояний в ее формирование;
-
установлены современные тенденции изменения временной структуры ландшафтов Северного Кавказа под влиянием климатических изменений, что позволило оценить ее устойчивость;
Все материалы, использованные в диссертации, переведены в электронную форму и хранятся в электронном виде, что облегчает их доступ, обработку и использование. Созданные подпрограммы позволяют обновлять и расширять имеющуюся информационную базу, а также использовать ее для целей картографирования и создания ГИС.
Теоретическая и практическая значимость. Теоретический интерес представляют результаты анализа климатических изменений в пределах современных ландшафтов Северного Кавказа, характеристика их временной структуры, вклад различных групп состояний в ее формирование. Эти данные позволяют провести оценку устойчивости ландшафтов исследуемой территории к изменению климата и выявить возможные тенденции их изменения. В этой связи возможна разработка конкретных мероприятий по охране, оптимизации и рациональному использованию природных ресурсов Северного Кавказа и его отдельных районов. Анализ изменения климатических условий, имеющих территориальные особенности, позволяет адаптировать отдельные отрасли хозяйства (сельское и лесное), водопользование, структуру особо охраняемых природных территорий к изменяющимся условиям.
На основании проведенного исследования сформулированы и выносятся на защиту следующие положения:
-
-
Анализ влияния климатических изменений на ландшафтную структуру проводится на основе выявления изменения таких показателей, как температура, осадки и увлажнение (ГТК или Ку). Последнее обычно осредняется для всего периода активной вегетации, что не дает полного представления о спектре изменения его условий, а условия холодного периода вообще не учитываются.
-
Для оценки влияния климатических изменений на ландшафты необходим не только анализ изменения величин температуры, осадков и увлажнения (годовых и сезонных), но также учет продолжительности единых тенденций (длительности отрезков потепления/ похолодания, усиления/ослабления увлажнения).
-
Для равнинных и предгорно-холмистых ландшафтов Северного Кавказа характерны единые тренды изменения климатических условий в 1966-2010 гг. Отмечается рост температуры воздуха (преимущественно за счет увеличения температуры холодного периода), наиболее отчетливо фиксируемый при осреднении по пятилетним отрезкам. Количество осадков изменяется разнонаправлено, в результате этого увлажнение характеризуется чередованием в разной степени выраженности сухих и влажных периодов.
-
Более стабильными климатическими условиями характеризуются зональные типы ландшафтов Северного Кавказа на равнине и высотно-зональные — в горах. Предгорно- холмистые ландшафты на равнине и горные умеренные семиаридные и семигумидные в горах отличаются более значительными колебаниями климатических параметров.
-
Для каждого крупного ландшафтного выдела (ранга типа или подтипа ландшафтов) характерными являются инвариантные наборы групп внутригодичных состояний, отражающие их временную структуру. Изменение соотношения этих групп состояний, а также появление во временной структуре циркуляционных состояний под влиянием колебаний климата могут являться индикаторами ландшафтных трендов.
-
В целом современная ландшафтная структура Северного Кавказа довольно стабильна, а современные климатические изменения находят свое отражение преимущественно в изменении не столько набора, сколько соотношения групп сезонных состояний.
Область исследования. Работа выполнена в рамках специальности 25.00.23 — физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов (п.10. Временная и пространственная организация ландшафтов горных и равнинных территорий).
Апробация и публикации. Основные теоретические положения и практические результаты докладывались автором и обсуждались на семинарах Комплексного научно- исследовательского института (КНИИ) РАН (2006-2010 гг.), на ежегодных научных конференциях преподавателей Грозненского государственного нефтяного института; на международных конференциях: «Инновационные технологии в производстве, науке и образовании» (Грозный, 2010), «Современные проблемы в экологии» (Москва, 2010); на всероссийских конференциях: «Наука. Образование и производство», посвященная 95-летию со дня рождения академика М.Д. Миллионщикова (Грозный, 2008), «Всероссийская научная конференция, посвященная 85-летию Н.А. Карцева» (Москва, 2010), «Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 10-летнему юбилею со дня основания КНИИ РАН» (Грозный, 2011); на региональных конференциях: «Региональная научно-практическая конференция, посвященная 80-летию ГГНИ» (Грозный, 2000); в работе XXIX и XXX Российской школы (Миасс, 2009-2010). Отдельные положения диссертации использовались при выполнении договорных НИР (Геоэкологический атлас Чеченской Республики, 2008; Экологическое состояние и медико-экологические проблемы Чеченской Республики, 2008; Разработка системы экологического мониторинга на территории Чеченской Республики, 2010). По теме диссертации и району исследования опубликовано более 50 работ, в том числе 11 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы (264 источника) и 3 приложений. Текст диссертации изложен на 306 страницах и иллюстрирован 38 таблицами и 84 рисунками.
Роль и место климатических параметров в развитии, динамике и функционировании ландшафта
Наиболее важными климатическими параметрами, используемыми как для выделения и классификации ландшафтов, таки и в качестве индикаторов изменения климата, являются температура воздуха у поверхности земли и атмосферные осадки. Характер связи между климатом и ландшафтным обликом территории определяется посредством коэффициент увлажнения (Ку), который представляет собой осредненное за вегетационный период отношение осадков к испаряемости: К = r/Е х 100, где г — количество осадков, Е — испаряемость за тот же период. Н.Н. Ивановым (1948) установлены соответствия между величиной Ку и ландшафтными зонами (таблица 1.1.).
Наряду с коэффициентом увлажнения, для установления связи между климатическими условиями и ландшафтным обликом или ее сельскохозяйственной специализацией используется еще целый ряд коэффициентов и индексов (гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова, радиационный индекс сухости М.И. Будыко и др.), основанных на типичных климатических параметрах.
Наиболее важными и популярными климатическими переменными, часто используемыми как индикаторы состояния и изменения климата, являются температура воздуха у поверхности земли и атмосферные осадки.
В современных исследованиях, как отмечают Г.В. Груза и Э.Я. Ранько-ва (http://climatechange.narod.ru/DOCS/literature.html) термин «климат» используется также вместо термина Глобальный Климат, который характеризуется набором состояний Глобальной Климатической Системы в течение заданного интервала времени. Глобальная климатическая система состоит из пяти основных компонентов: атмосферы, гидросферы, криосферы, поверхности континентов и биосферы, взаимодействие которых существенно влияет на колебания погоды за длительные промежутки времени.
Спектр изменений метеорологических и океанологических величин является непрерывным; как для большинства непериодических процессов, плотность его стремится к бесконечности лишь для периодических составляющих и их гармоник — годовой и суточной компонент.
В настоящее время используется предложенная академиком А.С. Мо-ниным классификация колебаний метеорологических и океанографических параметров в зависимости от их масштабов. Она включает следующую классификацию масштабов изменчивости характеристик климатической системы.
1. Микрометеорологическая изменчивость — от долей секунды до минут.
2. Мезометеорологическая изменчивость — от нескольких минут до часов.
3. Изменчивость, соответствующая синоптическим процессам, — от нескольких часов до двух-трех недель. Внутри этого интервала масштабов возможно индивидуальное прогнозирование и описание основных синоптических объектов, которые характеризуют погоду и ее изменения. За верхнюю границу интервала часто принимают масштаб предсказуемости индивидуальных синоптических процессов, который оценивается в две-три недели.
4. Климатическая изменчивость — от трех недель до нескольких десятилетий. Изменчивость этого масштаба, принятого нами за внутренний временной масштаб климатической системы, характеризует внутрикли-матические колебания, или климатическую изменчивость, или флуктуации климата.
5. Межвековая изменчивость.
6. Изменчивость в масштабах тысячелетий.
7. Изменчивость, соответствующая ледниковым периодам.
Предложенное выше определение климата позволяет использовать в качестве климатических переменных любые статистические характеристики любых параметров состояния климатической системы для некоторого заданного интервала времени. Необходимо только точно указывать, какая характеристика и для какого интервала рассматривается.
Под «изменением климата», или «климатическими изменениями» понимается:
1. Изменения климатических условий от одного многолетнего периода к другому на Земле в целом или в отдельных её частях на протяжении геологических эпох, исторического времени или за ряд последних десятилетий или столетий. Различают прогрессивные изменения климата (изменения в одном направлении за очень длительные периоды) и колебания климата (периодические или ритмические), не имеющие прогрессивного характера и связанные с колебаниями интенсивности общей циркуляции атмосферы. За несколько последних тысячелетий, как и в настоящую эпоху, изменения климата имеют характер колебаний. В первой половине XX в. наблюдалось так называемое современное потепление в большей части Земли (Энциклопедический словарь..., 1968);
2. Процесс, который неоднократно происходили в геологическом прошлом Земли, имея характер либо общих для всего земного шара изменений (например, в сторону потепления или похолодания), либо изменений климатических контрастов между различными зонами Земли. Об этих изменениях климата можно судить по ряду геологических показателей. Несомненно, связаны с изменениями климата оледенения на севере Европы, Западной Сибири и Северной Америки на протяжении четвертичного периода. В историческом периоде, по-видимому, нет прогрессивных изменений климата в определенном направлении; однако мнения по этому поводу расходятся. Во всяком случае, на протяжении последних тысячелетий происходили некоторые колебания климата; одно из наиболее сильных таких колебаний (в сторону потепления) происходит за последнее столетие и особенно — за последние полвека. Существует ряд гипотез о возможных причинах изменения климата. Они объясняются космическими и астрономическими факторами, такими как изменения интенсивности солнечного излучения или прозрачности межпланетного пространства для солнечной радиации, изменения наклона эклиптики и эксцентриситета земной орбиты, перемещения земной оси, а также изменениями в составе атмосферы и в распределении суши и моря по земной поверхности. В последнее время выдвигается гипотеза о связи изменений климата с вековыми и сверхвековыми изменениями солнечной активности, которые могли изменять интенсивность атмосферной циркуляции и, следовательно, увеличивать или уменьшать температурные контрасты между низкими и высокими широтами Земли.
Колебания климата — его изменения, не имеющие прогрессивного характера, периодические или ритмические. На протяжении исторического периода, по косвенным данным и по свидетельствам летописей, происходили колебания климата с многолетними периодами порядка десятилетий и столетий. Так, в раннем средневековье, до XIII столетия, в европейском секторе северного полушария наблюдалось значительное потепление. Новое потепление, особенно в высоких широтах, наблюдается в наше время, резко усилившись за последние полвека. Непосредственной причиной колебания климата являются колебания интенсивности общей циркуляции атмосферы, в свою очередь, по-видимому, связанные с колебаниями солнечной активности (Хромов, Мамонтова, 1974).
3. Изменения климатических условий на Земле в целом или в отдельных регионах. К климатическим изменениям относятся: колебания климата на протяжении геологического времени (связанные, как правило, с покровными оледенениями); исторические (охватывающие периоды времени в несколько тысячелетий) и современные (в десятки и сотни лет). Климатические изменения обусловлены космическими, астрономическими, геологическими и другими факторами, а современные изменения также и деятельностью человека (Щукин, 1980).
4. Длительные (свыше 10 лет) направленные или ритмические изменения климатических условий на Земле в целом или в ее крупных регионах. Различают геологические, исторические и современные изменения климата. Намечаются вызванные различными причинами климатические ритмы протяженностью И, 35, 80-90 лет, а также сверхвековые (1800-1900-летний ритм увлажнения) и др. Колебания климата — циклические или квазициклические изменения климата с периодом порядка десятков и сотен лет (Хрусталев, 2000).
Современные климатические условия равнинных и холмистых теплоумеренных и умеренных семиаридных ландшафтов
Температурный режим равнинных и холмистых теплоумеренных и умеренных семиаридных ландшафтов по данным базовой метеостанции «Приморско-Ахтарск» иллюстрирует рис.3.19.
Средняя годовая температура за анализируемый временной отрезок составила 11,4С; минимальная температура опускалась до 9,4С в 1980 г., а максимальная достигала 13,0С в 1966 г., 13,2С в 2007 и 13,3С в 2010 г. По сравнению с предыдущим отрезком средняя годовая температура увеличилась на 0,8С.
Увеличение температуры воздуха отмечаются во все месяцы за исключением июля и октября. Максимальный прирост температуры произошел с декабря по апрель, то есть в холодный период — до 1,2-1,7С. В теплый период потепление не выражено столь сильно.
Линейный тренд иллюстрирует хорошо выраженный рост годовой температуры воздуха, а полиноминальный — слабо выраженную цикличность этого процесса.
Январь и февраль являются здесь наиболее холодными месяцами, когда температура опускается ниже 0С. Наиболее жарким месяцем является июль, когда средняя температура поднимается до +24,3С. Максимальная амплитуда колебания температуры воздуха отмечается зимой (до 14С), а минимум — летом (до 5-7С).
Изменение годовых осадков равнинных и холмистых теплоумеренных и умеренных семиаридных ландшафтов по данным базовой метеостанции «Приморско-Ахтарск» иллюстрирует рис.3.20.
Годовая норма осадков за рассматриваемый период составляет 593 мм. Более 750 мм осадков отмечалось 1988 и 1997 гг. (по 771 мм), а минимум 430 и 402 мм в 1982 и 1984 гг. соответственно. В течение года осадки выпадают относительно равномерно, что объясняется приморским положением. Для всех месяцев характерна довольно значительная изменчивость осадков, при этом летом она почти в 2 раза больше, чем зимой. По сравнению с предыдущим периодом количество годовых осадков возросло на 78 мм, но при этом линейный тренд иллюстрирует их падение. Несмотря на большую межгодичную разницу в выпадении осадков, заметна некоторая циклическая составляющая изменения величины осадков.
Изменения коэффициента увлажнения равнинных и холмистых тепло-умеренных и умеренных семиаридных ландшафтов по данным метеостанции «Приморско-Ахтарск» иллюстрирует рис.3.21.
Среднее значение Ку составляет 0,56, при этом в 1968, 1975, 1982 1984 и 2007 гг. он опускался до 0,40. Максимальное значение Ку = 0,82 отмечалось в 2004 г., хотя довольно часто оно превышает 0,70, то есть соответствует лесостепным условиям.
По сравнению с предыдущим периодом Ку вырос на 0,05 и в целом остался соответствующим степным условиям. Но при этом линейный тренд, как и в случае осадков, иллюстрирует ухудшение условий увлажнения вегетационного периода, а полиноминальный — слабо выраженную цикличность этого процесса.
Температурный режим равнинных и холмистых теплоумеренных и умеренных семиаридных ландшафтов по данным базовой метеостанции «Краснодар» иллюстрирует рис.3.22.
Средняя годовая температура за рассматриваемый временной отрезок составила 11,9С, изменяясь от 10,1-10,2С в 1976, 1987 и 1993 гг. до 13,4С в 1966 г., 13,8С в 2007 г. и 13,6С в 2010 г. В целом по сравнению с предыдущим отрезком средняя температура выросла на 1,0С, что хорошо иллюстрирует линейный тренд.
Наибольший рост температуры воздуха пришелся на календарные зимние месяцы — 1,6-1,8С, в результате чего отрицательные температуры чаще всего отмечаются лишь в январе. Что касается теплого периода, то в это время рост температуры не столь значительный — 0,5-0,7С.
Изменение величины годовых осадков равнинных и холмистых тепло-умеренных и умеренных семиаридных ландшафтов по данным метеостанции «Краснодар» иллюстрирует рис. 3.23.
Среднее количество годовых осадков составляет здесь 707 мм. Менее 550 мм осадков выпало 1969, 1976, 1982, 1993 и 2008 гг. Наиболее влажными, с количеством осадков более 850 мм, были 1982, 1992, 1995, 1997 и 2001 гг. То есть в первую половину рассматриваемого временного ряда количество осадков было чаще меньше средних, а во вторую, наоборот, наблюдались более влажные условия. В этой связи статистическое увеличение осадков по сравнению с предыдущим периодом составило 74 мм, и оно подтверждается линейным трендом. Хорошо выраженную цикличность процесса изменения количества выпадающих осадков иллюстрирует полиноминальные тренд. Особенностью прироста осадков является то, что их количество наиболее существенно возросло в календарные зимние месяцы, но максимально — в мае, что особенно важно для формирования степных ПТК.
Изменения коэффициента увлажнения равнинных и холмистых тепло-умеренных и умеренных семиаридных ландшафтов по данным метеостанции «Краснодар» иллюстрирует рис.3.24.
Средняя его величина за этот период составляла 0,66, что на 0,06 выше, чем ранее, то есть условия увлажнения здесь стали типичными для ле-состепей (Джандубаева, 2008). Минимальное значение Ку отмечалось в 1982 г. и составляло 0,46, при этом значения Ку ниже 0,5 чаще отмечались до 1980-х годов. В этот же период была меньше амплитуда колебаний увлажнения. наибольшие изменения увлажнения вегетационного периода наблюдались со второй половины 1980-х до начала 2000-х годов. В это время фиксируются как максимальные его величины, так и наибольшая амплитуда колебаний. В последнее десятилетие увлажнение стало более устойчивым, но при этом наблюдается ухудшение условий увлажнения вегетационного периода. То есть в целом периоды роста увлажнения компенсируются периодами его ухудшения, в результате чего условия можно охарактеризовать как относительно стабильные.
Температурный режим равнинных и холмистых теплоумеренных и умеренных семиаридных ландшафтов по данным базовой метеостанции «Гигант» иллюстрирует рис.3.25.
Средняя годовая температура за рассматриваемый временной отрезок составила 9,9С; до минимальных значений (7,9С) температура опускалась в 1987 г., а также несколько раз она была ниже 8,5С. Наиболее жаркими были 1966, 2007 и 2010 гг., когда температура поднималась выше +12,0С.
По сравнению с предыдущим отрезком средняя температура поднялась на 0,9С. Рост температуры воздуха отмечался во все месяцы за исключением августа. Теплее всего стало в календарные зимние месяцы, когда температура увеличилась на 1,5-2,0С. Ее прирост в летние месяцы не превышает 0,2-0,4С.
Линейный тренд показывает существенный рост годовой температуры воздуха, а полиноминальный иллюстрирует цикличность этого процесса: примерно с середины 1970-х годов и по начало 2000-х годов отмечалось снижение температуры воздуха. Наиболее существенный рост температуры воздуха отмечался в последнее рассматриваемое десятилетие.
Зима отмечается в календарные месяцы, когда температура опускается ниже 0С. В июле температура максимальна и поднимается до +23,7С. Максимальная амплитуда колебания температуры воздуха отмечается зимой (до 15С), а минимум — летом (до 7С).
Современный режим годовых осадков равнинных и холмистых тепло-умеренных и умеренных семиаридных ландшафтов по данным базовой метеостанции «Гигант» иллюстрирует рис.3.26.
Годовое количество осадков за рассматриваемый временной отрезок составляет 530 мм. Менее 400 мм осадков выпадало в 1968, 1969 и 1971 гг., а самым сухим был 2007 г., когда выпало всего 314 мм. В течение года максимум осадков приходится на май-июль (50-60 мм). На протяжении всего года отмечается значительная изменчивость осадков. По сравнению с предыдущим периодом количество осадков увеличилось на 80 мм. Рост осадков также подтверждается линейным трендом. Хотя циклическая составляющая выходит за границы рассматриваемого временного отрезка, заметно, что со второй половины 1970-х до начала 2000-х годов чаще отмечались условия, когда осадков было больше нормы. В последнее рассматриваемое десятилетие вновь отмечается сокращение осадков.
Временная структура предгорно-холмистых теплоумеренных и умеренных семигумидных ландшафтов
Временную структуру ПТК предгорно-холмистых теплоумеренных и умеренных семигумидных ландшафтов, рассчитанную на основе данных опорной метеостанции «Черкесск», иллюстрирует таблица 4.21.
Нивальные состояния, на долю которых приходится 24% в годовом спектре, отмечаются с ноября по март, при этом во все эти месяцы являются структурными. В календарные зимние месяцы данная группа состояния является господствующей. Наиболее широко представленным является стеке, связанный с фазой традиционной зимы, структурным является также стеке, связанный с фазой типичной зимы, а фаза суровой зимы для этого ареала предгорно-холмистых ландшафтов не отмечается вообще. Довольно широко во все месяцы представлен субнивальный стеке.
Гумидные состояния отмечаются с мая по сентябрь, а в годовом спектре на их долю приходится 19%. Господствуют эти состояния в июне и июле, когда ни них приходится 78 и 53%) соответственно. В августе эта группа состояний является преобладающей. В остальные месяцы участие этой группы состояний во временной структуре месяцев существенно меньше. Структурным является макротермальный гумидный стеке летней стабилизации фитогенной структуры, а мегатермальный отмечается в разгар лета и является циркуляционным.
Переходные состояния представлены во временной структуре ПТК не одинаково: на долю весенних состояний приходится 16%, а осенних — 13%. Весна начинается с конца марта и заканчивается в конце второй декады мая. Типичные осенние состояния устанавливаются в ПТК с начала третьей декады сентября и заканчиваются в конце второй декады ноября. Фаза создания фитогенной структуры протекает до середины апреля, и далее в ПТК устанавливаются мезотермальные условия, среди которых основную роль играют гумидные, а семигумидные связаны с циркуляционными условиями. Осеннее упрощение фитогенной структуры протекает в основном в гумидных условиях, а семигумидные и семиаридные условия носят циркуляционный характер. Во второй декаде октября в ПТК начинаются процессы разрушения фитогенной структуры.
Бесснежные состояния холодного периода господствуют в ноябре, когда на них приходится 64%, также довольно широко они встречаются в марте (36%). В календарные зимние месяцы они отмечаются также в декабре и феврале, и полностью выпадают из временной структуры в январе. То есть они имеют прерывистый характер.
Семигумидные состояния, годовая встречаемость которых составляет 9% , отмечаются во все летние месяцы, но их участие существенно меняется. В начале лета их доля минимальна: 7 и 16% соответственно, а в разгар и окончание лета их встречаемость увеличивается — до 36%) в сентябре. Макротермальные стексы в этой группе являются структурными, а ме-гатермальные — циркуляционными.
Криотермальные состояния, годовая встречаемость которых составляет 5%, циркуляционными являются в ноябре и марте, а наиболее часто отмечаются в январе — 33%. Структурными они являются также в феврале.
Семиаридные состояния отмечаются во все летние месяцы, но лишь в разгар лета они носят структурный характер, так как в это время их встречаемость составляет 18-24%). Относительно часто они представлены во временной структуре в сентябре, а в мае и июне они являются циркуляционными.
Таким образом, все группы состояний в пределах этого ареала пред-горно-холмистых ландшафтов являются структурными. Еще одной отличительной особенностью является полное отсутствие аридных состояний.
Временную структуру ПТК предгорно-холмистых теплоумеренных и умеренных семигумидных ландшафтов, рассчитанную на основе данных опорной метеостанции «Невинномысск», иллюстрирует таблица 4.22
Нивальные состояния являются наиболее широко представленными во временной структуре данных ландшафтов, так как их встречаемость составляет 23%. Они могут отмечаться с ноября по март, при этом на протяжении календарных зимних месяцев их доля составляет 70-83%; в марте на них приходится 35%), а в ноябре они обусловлены циркуляционными процессами. Основная часть данной группы состояний представлена криотер-мальным нивальным стексом зимней стабилизации структуры, который в календарные зимние месяцы является господствующим. Широко представлен также субнивальный стеке. К структурным в январе и феврале относится также стеке, связанный с фазой типичной зимы. Исключительно циркуляционным является стеке, связанный с фазой суровой зимы.
Гумидные состояния являются наиболее часто встречающимися среди летних, на их долю в годовом спектре приходится 21%. Эта группа состояний отмечается с мая по сентябрь, она доминирует в июне и преобла дает в остальные месяцы. Гумидные состояния представлены 2 стексами, с явным доминированием макротермальных.
Переходные состояния отмечаются на протяжении соответствующих календарных месяцев, однако весна длится несколько дольше, чем осень. На долю весенних состояний в годовом спектре приходится 14%, они начитаются в марте, когда устанавливается микротермальный гумидный стеке создания фитогенной структуры, завершающийся в апреле. Далее в ПТК начинается процесс усложнения структуры, которые протекают преимущественно в условиях достаточного увлажнения, так как так как доля соответствующих состояний достигает 12%). Осень, как и весна, длиться на протяжении 3 месяцев, однако на долю типичных осенних состояний в сентябре приходится всего лишь 9%, а в ноябре — 28%. Отличительной особенностью осенних состояний является наличие всех возможных стек-сов по условиям увлажнения. Гумидные и, отчасти, семигумидные стексы являются структурными, тогда как остальные носят циркуляционный характер. Заключительная фаза осени наиболее длительная и монотонная, поскольку на долю микротермального гумидного стекса в годовом спектре приходится 8% и он является господствующим в октябре.
Семигумидные состояния являются структурными во все летние месяцы, с мая по сентябрь, а на их долю в годовом спектре приходится 11%). В целом роль этой группы состояний усиливается к середине и второй половине лета, так как в июле и августе их встречаемость составляет по 33%), а в сентябре — 26%, что выше, чем в мае и июне. Преобладают макротер-мальные условия, на долю которых приходится 7% в годовом спектре, ме-гатермальные условия более характерны в июле месяцы, в августе они носят циркуляционный характер.
Бесснежные состояния холодного периода отмечаются с ноября по март, но отсутствуют в январе. Их доля в годовом спектре достигает 10%, но наиболее широко они представлены в ноябре — 63%; в марте они являются преобладающими. Так как в декабре и феврале их встречаемость со ставляет около 10%, их следует относить к структурным в эти месяцы.
Семиаридные состояния, годовая встречаемость которых достигает 6%, отмечаются с июня по сентябрь, при этом июне они являются циркуляционными. Эта групп более характерна для середины и второй половины лета, когда ее участие во временной структуре ландшафта стабильна и составляет 27-24%. Семигумидные состояния чаще представлены макротер-мальными стексами, хотя в августе абсолютно господствуют мегатермаль-ные.
Криотермальные состояния могут отмечаться с декабря по март, а их доля в годовом спектре составляет 5%. Структурными эти состояния являются в январе и феврале, когда их встречаемость составляет 30 и 15%, а в декабре, и особенно в марте они являются циркуляционными.
Аридные состояния эпизодически отмечаются во временной структуре данных ПТК лишь в июне и августе, а их доля в годовом спектре составляет менее 1%.
Таким образом, для данного ареала предгорно-холмистых семигумидных ландшафтов необязательными являются лишь аридные состояния, тогда как все остальные группы относятся к структурным.
Временную структуру ПТК предгорно-холмистых теплоумеренных и умеренных семигумидных ландшафтов, рассчитанную на основе данных опорной метеостанции «Пятигорск», иллюстрирует таблица 4.23
Нивальные состояния отмечаются с ноября по март, а на их долю в годовом спектре приходится 24%. Господствует данная группа состояний в календарные зимние месяцы, а также в марте, а в ноябре встречаемость нивальных стексов достигает 17%. Основным является стеке, связанный с фазой традиционной зимы, — криотермальный нивальный зимней стабилизации структуры, на долю которого приходится 13% в годовом спектре. С ноября по март отмечается также и субнивальный стеке, на долю которого в годовом спектре приходится 8%. В январе и феврале структурным является стеке, связанный с фазой традиционной зимы.
Влияние современных климатических изменений на временную структуру равнинных и холмистых теплоумеренных и умеренных семиаридных ландшафтов
Влияние климатических изменений на временную структуру богато-разнотравных и дерновинно-злаковых степей на черноземах (по данным опорной метеостанции «Приморско-Ахтарск») иллюстрирует таблица 5.4.
Нивальные состояния представлены во временной структуре довольно стабильно: лишь в 1971-1975 и 1981-1985 гг. их встречаемость была 15%. В остальные годы она либо соответствовала средней многолетней, либо была немного выше.
Гумидные состояния, в отличие от нивальных, испытывают более существенные изменения по временным отрезкам. Так, при средней ветречаемости 14% они наиболее часто отмечались во временной структуре ПТК в 1986-1990 и 1991-1995 гг. — 22%. Реже всего они также отмечались в 1996-2000 и 2006-2010 гг. — 8%. В целом участие данной группы во временной структуре довольно слабо обусловлено климатическими изменениями, хотя в более холодные периоды их участие более существенно.
Бесснежные состояния холодного периода, как и нивальные, относительно стабильно представлены во временной структуре. Лишь в 1981-1985 и 1996-2000 гг. их доля была выше средней многолетней, а в остальное время их встречаемость была близкой к средней многолетней.
Осенние состояния максимально были представлены в 1966-1970 гг., когда их встречаемость составляла 17%. Реже всего они отмечались во временной структуре в 1986-1990 гг. В остальные годы их участие во временной структуре было близко к средней многолетней.
Весенние состояния также относительно стабильно представлены во временной структуре: при средней встречаемости 11% минимально они отмечались в 1971-1975 и 1981-1985 гг., а максимально — в 2006-2010 гг. В последнем случае это наиболее теплые и относительно сухие условия.
Семигумидные состояния минимально отмечались в 1971-1975 и 1991-1995 гг., то есть в разные в климатическом отношении периоды. Максимально они были представлены в 1966-1970 и 2006-2010 гг., то есть опять же в довольно сильно отличающиеся в климатическом отношении годы.
Семиаридные состояния наиболее часто отмечались в 1966-1970 и 1981-1985 гг., то есть в период, когда температура была близка к средней. Минимально они были представлены в 1986-1990 гг., а также в 1976-1980 и 2001-2005 гг. В последнем случае они отмечаются в столь разнообразных по климатическим параметрам условиям, что позволяет отнести их к группе малочувствительным этим изменениям.
Аридные состояния относительно хорошо отражают изменение климатических условий: минимально они отмечались в то время, когда температура была близка к средней или ниже: при повышении температуры воздуха, которая отмечалась в 2001-2005 и 2006-2010 гг. фиксировалась максимальная встречаемость этой группы состояний, при этом количество осадков почти не отражается.
Криотермальные состояния, как и аридные, периодически отсутствуют во временной структуре: так, они не были представлены в 1966-1970 и 2006-2010 гг., то есть в относительно сильно отличающихся условиях. Чаще всего они отмечались в 1986-2000 гг., при понижении температуры воздуха и снижении количества осадков.
При величине коэффициента увлажнения, соответствующем среднему (1971-1975 и 1996-2000 гг.) встречаемость групп состояний существенно различается. Так, в группе зимних состояний наиболее сильные различия в группе криотермальных состояний: 7 и 2%, при том, что эта группа состояний не всегда отмечается во временной структуре. Летом доля гумидных состояний изменяется от 8 до 18%, а семигумидных, наоборот, от 15 до 7%. Довольно существенно отличается также встречаемость переходных состояний. При снижении величины Ку до наиболее низких значений (1981-1985 и 2006-2010 гг.) также наблюдается несоответствие во встречаемости групп состояний как летом (наиболее существенные в группе семиаридных и аридных состояний), а также и зимой (криотермальные состояния в последний рассматриваемый отрезок исчезают из временной структуры).
Влияние климатических изменений на временную структуру разно-травно-типчаково-ковыльных степей на черноземах (по данным опорной метеостанции «Александровское») иллюстрирует таблица 5.5.
Гумидные состояния, средняя годовая встречаемость которых составляет 16%, испытывают более значительные колебания. Максимально они отмечались в 1976-1980 гг. (20%). Менее всего они были представлены в 2001-2005 и 2006-2010 гг., то есть в годы с максимальным ростом температуры воздуха, тогда как изменения осадков и увлажнения слабо сказываются на участии данной группы состояний во временной структуре ПТК.
Нивальные состояния, среднегодовая встречаемость которых составляет 24%, представлены во временной структуре довольно стабильно. Их минимум составлял 18% в 2001-2005 гг., а наиболее часто они отмечались в 1986-1990 гг. — 28%). В целом доля данной группы состояний довольно слабо связана с изменениями климатических условий.
Семигумидные состояния, средняя многолетняя встречаемость которых составляет 13%, более стабильно, по сравнению с гумидными, представлены во временной структуре ПТК. Реже всего они отмечались в 1996-2000 и 2006-2010 гг. (10%), а чаще всего — в 1981-1985, 1986-1990 и 2001-2005 гг. — 15% . В целом данная группа состояний чаще шире представлена во временной структуре ПТК при значениях Ку выше средних.
Переходные состояния довольно стабильно представлены во временной структуре. Более вариабельны весенние состояния, увеличение доли которых отмечалось в 1986-1990 и 2001-2005 гг., когда коэффициент увлажнения был выше средней величины.
Бесснежные состояния холодного периода минимально отмечались в 1986-1990 гг., когда их участие во временной структуре ПТК в большей степени было связано с циркуляционными процессами (3%). Наиболее час то они отмечались в последнее рассматриваемое пятилетие, когда их участие во временной структуре достигло 15%.
Семиаридные состояния, на долю которых приходится в среднем 7%, по сравнению с гумидными и семигумидными состояниями, более вариабельны. Это проявляется в том, что в 1986-1990 и 1976-1980 гг. они их встречаемость составляла 2-3%, то есть они носили циркуляционный характер. Наиболее часто они отмечались во временной структуре ПТК в последнее рассматриваемое десятилетие — до 10-13%). Это позволяет считать, что увеличение доли семиаридных состояний связано с потеплением, тогда как количество осадков оказывает не столь значительное влияние.
Криотермальные состояния, при средней годовой встречаемости 4% , лишь в последний рассматриваемый период отсутствовали во временной структуре ПТК. Максимально они отмечались в 1981-1985 гг., когда отмечались холодные и сухие условия, а также в 2001-2005 гг. при теплых и относительно влажных условиях. На протяжении 1990-1995 и 1996-2000 гг. эти состояния были связаны с циркуляционными процессами.
Аридные состояния, средняя годовая встречаемость которых составляет лишь 2%, вообще отсутствовали во временной структуре ПТК в 1966-1970 гг. В остальные годы их участие было стабильным и составляло 2-3%.
Наиболее низкое значение Ку отмечалось в 1971-1975 гг., когда климатические условия характеризовались нормальными температурными условиями, но максимальным падением количества осадков. Тем не менее, в этом время отмечалось близкая к средней встречаемость групп летних состояний, то есть падением осадков в целом не привело к ксерофитизации климатических условий степных ландшафтов. Эта тенденция наиболее ярко проявилась в последнее рассматриваемое десятилетие, когда доля семиаридных состояний была максимальна, а встречаемость гумидных состояний была минимальной. Парадокс заключается в том, величина Ку осталась соответствующей степным условиям, несмотря на повышение температуры и сокращение осадков, а также то, что временная структура 2000 2010 гг. была ближе к таковой в полупустынях. Еще одной интересной особенностью этого периода является то, что семиаридные условия чаще отмечались во вторую половину лета, тогда как в полупустынях — в начале и середине лета. В 1986-1990 гг. также отмечалась ситуация, когда доля гу-мидных состояний была ниже, чем семигумидных, но к существенным изменениям ландшафтной структуры эти изменения также не привели.
Влияние климатических изменений на временную структуру разнотравно-злаковых степей и лугостепей на черноземах южных (по данным опорной метеостанции «Грозный») иллюстрирует таблица 5.6.
Похожие диссертации на Современные климатические изменения и их влияние на ландшафтную структуру региона (на примере Северного Кавказа)
-
